CN114709104A - 一种可在线监测的智能隔离开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，包括底座，底座两端固定设有绝缘子；绝缘子上端开设有密封腔，密封腔内固定设有静触头，密封腔一侧开设有可供导电条插入的开口；闸刀设于绝缘子上方与绝缘子铰接，闸刀下方设有与静触头对应的动触头；监测装置设于绝缘子一侧，监测装置包括壳体以及设于壳体内的电流互感器、电源模块和监测模块与现有的技术相比，本发明具有如下优点：该智能隔离开关一方面实现了动态设备的全封闭结构，产品无任何带电体裸露，解决了冰雪、雨水、大风、鸟兽等引起的短路问题；另一方面通过监测装置可准确远程获取电流大小以及隔离开关运行状态和温度，可满足透明电网、泛在电力物联网的需求。

Description

一种可在线监测的智能隔离开关
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，特别是涉及一种可在线监测的智能隔离开关。
背景技术
隔离开关主要作用是在电路中形成明显断开点，一般用于隔离电源、倒闸操作或接通和切断小电流电路等。在户外交流50～60Hz、额定电压为6～10kV的配电系统中封闭式隔离开关可直接作为电源隔离使用，因此户外交流高压封闭式隔离开关是户外交流高压配电系统中的主要设备之一。
公开号为CN110212644A的中国专利公开了一种隔离开关工作状态监测系统和方法，包括控制器和状态监测设备；状态监测设备包括图像采集设备、电动云台和电动变焦镜头，图像采集设备设置在电动云台上；电动云台在控制器控制下进行旋转，其上图像采集设备随着电动云台旋转采集各带标记点的隔离开关的图像；电动变焦镜头安装在图像采集设备上：用于调节图像采集设备拍摄的焦距；控制器控制电动平台工作、电动变焦镜头变焦以及图像采集设备进行采集工作，并且根据当前采集到的隔离开关图像中标记点的位置判定隔离开关的分合闸状态；本发明能够实现大范围内多个隔离开关的监测，具有成本低、安装方便、图像采集设备控制简单以及隔离开关工作状态监测准确度和自动化程度高的优点。
然而上述技术方案无法获取电流大小和隔离开关运行温度监测等功能，不能满足透明电网、泛在电力物联网的需求。而高压隔离开关一直工作在高电压和大电流的情况下，即使接触电阻发生微小的增加，都会导致触头的功率损耗变大，产生发热的现象，如果发热处理不及时，可能造成设备熔毁烧断的严重后果。因此目前需要一种不依赖于外部电源且具有开关位置感知、电流测量及隔离开关温度监测功能的可在线监测的智能隔离开关用以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术的问题，提供了一种可在线监测的智能隔离开关。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种可在线监测的智能隔离开关，包括：
底座，底座两端固定设有绝缘子；
绝缘子，绝缘子上端开设有密封腔，密封腔内固定设有静触头，密封腔一侧开设有可供导电条插入的开口；
闸刀，闸刀设于绝缘子上方与绝缘子铰接，闸刀下方设有与静触头对应的动触头；
监测装置，监测装置设于绝缘子一侧，监测装置包括壳体以及设于壳体内的电流互感器、电源模块和监测模块，电流互感器通过常开继电器单元与电源模块和监测模块交替连接，电流互感器的变比值不小于600，监测装置通过电流互感器在导电条上感应取电，壳体设有可供导电条贯穿的通孔；电源模块包括电能收集电路单元、储能单元、电压比较单元以及用于给监测模块供电的稳压电路单元；监测模块包括中央处理器、常开继电器单元、信号调理电路单元以及定位通信单元。当电压比较单元检测储能电容器电压大于上阈值时电源模块通过稳压电路单元向监测模块供电，当电压比较单元检测储能电容器电压小于下阈值时电源模块禁止稳压电路单元输出等待电能的收集储存。
电能收集电路单元通过BQ25570芯片实现微瓦(μW)至毫瓦(mW)级的电力的收集与管理，采用超级电容器实现电能存储，通过ARM芯片实现对导电条感知、电流测量及隔离开关温度的实时监测与异常预警。设备能够在隔离开关电流低至1A的情况下工作，并能在断电后持续工作一定时长。因此该基于感应取电的在线监测装置既满足了透明电网、泛在电力物联网的需求，又可更好的进行电力的收集与管理不依赖于外部电源工作，提高产品稳定性。
进一步的，密封腔包括分别开设于两绝缘子上端的第一密封腔和第二密封腔，第一密封腔一侧设有用于铰接闸刀的支撑臂，第二密封腔一侧设有可供闸刀卡入的卡口，闸刀闭合时一端与支撑臂铰接另一端通过卡勾与卡口连接。
进一步的，闸刀包括闸刀本体以及包裹在闸刀本体外侧的绝缘隔离层。
进一步的，闸刀本体下端设有可伸入密封腔的封闭凸台，密封腔内设有与封闭凸台对应的限位台阶，当闸刀闭合时封闭凸台伸入密封腔内与限位台阶贴合使密封腔内处于密封状态。
进一步的，闸刀上方设有可旋转的拉环和用于安装卡勾的转轴，卡勾通过转轴可旋转的设于闸刀上，拉环上设有对应卡勾的拨动块，卡勾一端与拨动块连接另一端与卡口连接，拉环被拉起时拨动块推动卡勾顺时针转动使其退出卡口完成闸刀的解锁。
进一步的，监测模块还包括温度监测电路单元，温度监测电路单元与中央处理器连接，中央处理器可通过温度监测电路单元接收设于隔离开关上的温度传感器信息，温度传感器为高灵敏度铂热电阻PT1000。
进一步的，监测模块还包括开关监测电路单元，开关监测电路单元与中央处理器连接，中央处理器可通过开关监测电路单元接收设于隔离开关上的微触开关信息。
进一步的，储能单元包括储能电容器，储能电容器包括至少两个串联的10F3V电容器，储能电容器的电压不低于5V，稳压电路单元的稳压输出器件为RT8059，稳压输出器件的输入电压范围为2.8V-5.5V。整流电路单元采用4只低正向压降的锗二极管构成全桥整流电路；电能收集电路单元以BQ25570为核心可在输入电压低至0.1V情况下实现电能收集；储能电路单元选择两只10法拉3V的低内阻超级电容串联；电压比较单元选择LM393，设定输出启动电压阈值为4.9V，关断输出电压阈值为3.0V；稳压输出单元选择RT8059，输入电压范围为2.8V-5.5V，与储能单元电压相匹配，输出电压3.3V。
进一步的，电源模块还包括用于将交流信号变为直流信号的整流电路单元，电源模块通过整流电路单元与电流互感器连接，整流电路单元为4根二极管组成的全桥整流电路。
进一步的，常开继电器单元为双路固态继电器G3VM-352C，常开继电器单元以10s为周期切换电流互感器的输出信号，常开继电器单元每周期闭合0.2s将电流互感器的输出信号切换到监测模块。常开继电器单元的作用为周期性的切换互感器输出信号，如以10s为周期，每周期闭合常开继电器0.2s，将电流互感器的输出信号切换到测量回路，其余9.8s常开继电器单元打开，电流互感器的输出信号给电源模块供电。由此实现供电用互感器和测量用互感器的共用，减小设备成本、体积和重量。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：该智能隔离开关一方面实现了动态设备的全封闭结构，产品无任何带电体裸露，解决了冰雪、雨水、大风、鸟兽等引起的短路问题；另一方面通过监测装置可准确远程获取电流大小以及隔离开关运行状态和温度，实现对隔离开关的实时监测与异常预警，可满足透明电网、泛在电力物联网的需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
图1是本发明的一种可在线监测的智能隔离开关的立体结构示意图。
图2是本发明的一种可在线监测的智能隔离开关的剖面结构示意图。
图3是本发明的一种可在线监测的智能隔离开关中绝缘子的立体结构示意图。
图4是本发明的一种可在线监测的智能隔离开关中监测模块的原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-4所示，一种可在线监测的智能隔离开关，包括：
底座14，底座14两端固定设有绝缘子17；
绝缘子17，如图2和3所示，绝缘子17上端开设有密封腔1701，密封腔1701内固定设有静触头18，密封腔1701一侧开设有可供导电条2插入的开口19；
闸刀20，如图1-3所示，闸刀20设于绝缘子17上方与绝缘子17铰接，闸刀20下方设有与静触头18对应的动触头21；
监测装置22，如图4所示，监测装置22设于绝缘子17一侧，监测装置22包括壳体以及设于壳体内的电流互感器1、电源模块15和监测模块16，电流互感器1通过常开继电器单元8与电源模块15和监测模块16交替连接，电流互感器1的变比值不小于600，监测装置22通过电流互感器1在导电条2上感应取电，壳体设有可供导电条2贯穿的通孔；电源模块15包括电能收集电路单元4、储能单元6、电压比较单元5以及用于给监测模块16供电的稳压电路单元7；监测模块16包括中央处理器10、常开继电器单元8、信号调理电路单元9以及定位通信单元13。当电压比较单元5检测储能电容器电压大于上阈值时电源模块15通过稳压电路单元7向监测模块16供电，当电压比较单元5检测储能电容器电压小于下阈值时电源模块15禁止稳压电路单元7输出等待电能的收集储存。
电能收集电路单元4通过BQ25570芯片实现微瓦(μW)至毫瓦(mW)级的电力的收集与管理，采用超级电容器实现电能存储，通过ARM芯片实现对导电条2感知、电流测量及隔离开关温度的实时监测与异常预警。设备能够在隔离开关电流低至1A的情况下工作，并能在断电后持续工作一定时长。因此该基于感应取电的在线监测装置22既满足了透明电网、泛在电力物联网的需求，又可更好的进行电力的收集与管理不依赖于外部电源工作，提高产品稳定性。
优选的，如图1-3所示，密封腔1701包括分别开设于两绝缘子17上端的第一密封腔1702和第二密封腔1703，第一密封腔1702一侧设有用于铰接闸刀20的支撑臂23，第二密封腔1703一侧设有可供闸刀20卡入的卡口25，闸刀20闭合时一端与支撑臂23铰接另一端通过卡勾24与卡口25连接。
优选的，如图1和2所示，闸刀20包括闸刀20本体以及包裹在闸刀20本体外侧的绝缘隔离层。
优选的，如图1-3所示，闸刀20本体下端设有可伸入密封腔1701的封闭凸台，密封腔1701内设有与封闭凸台对应的限位台阶1704，当闸刀20闭合时封闭凸台伸入密封腔1701内与限位台阶1704贴合使密封腔1701内处于密封状态。
优选的，闸刀20上方设有可旋转的拉环26和用于安装卡勾24的转轴，卡勾24通过转轴可旋转的设于闸刀20上，拉环26上设有对应卡勾24的拨动块2601，卡勾24一端与拨动块2601连接另一端与卡口25连接，拉环26被拉起时拨动块2601推动卡勾24顺时针转动使其退出卡口25完成闸刀20的解锁。
优选的，监测模块16还包括温度监测电路单元12，温度监测电路单元12与中央处理器10连接，中央处理器10可通过温度监测电路单元12接收设于隔离开关上的温度传感器信息，温度传感器为高灵敏度铂热电阻PT1000。
优选的，如图4所示，监测模块16还包括开关监测电路单元11，开关监测电路单元11与中央处理器10连接，中央处理器10可通过开关监测电路单元11接收设于隔离开关上的微触开关信息。
优选的，如图4所示，储能单元6包括储能电容器，储能电容器包括至少两个串联的10F3V电容器，储能电容器的电压不低于5V，稳压电路单元7的稳压输出器件为RT8059，稳压输出器件的输入电压范围为2.8V-5.5V。整流电路单元3采用4只低正向压降的锗二极管构成全桥整流电路；电能收集电路单元4以BQ25570为核心可在输入电压低至0.1V情况下实现电能收集；储能电路单元选择两只10法拉3V的低内阻超级电容串联；电压比较单元5选择LM393，设定输出启动电压阈值为4.9V，关断输出电压阈值为3.0V；稳压输出单元选择RT8059，输入电压范围为2.8V-5.5V，与储能单元6电压相匹配，输出电压3.3V。
优选的，如图4所示，电源模块15还包括用于将交流信号变为直流信号的整流电路单元3，电源模块15通过整流电路单元3与电流互感器1连接，整流电路单元3为4根二极管组成的全桥整流电路。
优选的，常开继电器单元8为双路固态继电器G3VM-352C，常开继电器单元8以10s为周期切换电流互感器1的输出信号，常开继电器单元8每周期闭合0.2s将电流互感器1的输出信号切换到监测模块16。常开继电器单元8的作用为周期性的切换互感器输出信号，如以10s为周期，每周期闭合常开继电器0.2s，将电流互感器1的输出信号切换到测量回路，其余9.8s常开继电器单元8打开，电流互感器1的输出信号给电源模块15供电。由此实现供电用互感器和测量用互感器的共用，减小设备成本、体积和重量。
该智能隔离开关一方面实现了动态设备的全封闭结构，产品无任何带电体裸露，解决了冰雪、雨水、大风、鸟兽等引起的短路问题；另一方面通过监测装置22可准确远程获取电流大小以及隔离开关运行状态和温度，实现对隔离开关的实时监测与异常预警，可满足透明电网、泛在电力物联网的需求。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，包括：
底座，所述底座两端固定设有绝缘子；
绝缘子，所述绝缘子上端开设有密封腔，所述密封腔内固定设有静触头，所述密封腔一侧开设有可供导电条插入的开口；
闸刀，所述闸刀设于所述绝缘子上方与所述绝缘子铰接，所述闸刀下方设有与所述静触头对应的动触头；
监测装置，所述监测装置设于所述绝缘子一侧，所述监测装置包括壳体以及设于所述壳体内的电流互感器、电源模块和监测模块，所述电流互感器通过常开继电器单元与所述电源模块和监测模块交替连接，所述电流互感器的变比值不小于600，所述监测装置通过所述电流互感器在所述导电条上感应取电，所述壳体设有可供所述导电条贯穿的通孔；所述电源模块包括电能收集电路单元、储能单元、电压比较单元以及用于给所述监测模块供电的稳压电路单元；所述监测模块包括中央处理器、常开继电器单元、信号调理电路单元以及定位通信单元。
2.根据权利要求1所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述密封腔包括分别开设于两绝缘子上端的第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔一侧设有用于铰接所述闸刀的支撑臂，所述第二密封腔一侧设有可供所述闸刀卡入的卡口，所述闸刀闭合时一端与所述支撑臂铰接另一端通过卡勾与所述卡口连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述闸刀包括闸刀本体以及包裹在所述闸刀本体外侧的绝缘隔离层。
4.根据权利要求3所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述闸刀本体下端设有可伸入密封腔的封闭凸台，所述密封腔内设有与所述封闭凸台对应的限位台阶，当所述闸刀闭合时所述封闭凸台伸入所述密封腔内与所述限位台阶贴合使所述密封腔内处于密封状态。
5.根据权利要求2所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述闸刀上方设有可旋转的拉环和用于安装所述卡勾的转轴，所述卡勾通过所述转轴可旋转的设于所述闸刀上，所述拉环上设有对应所述卡勾的拨动块，所述卡勾一端与拨动块连接另一端与所述卡口连接，所述拉环被拉起时所述拨动块推动所述卡勾顺时针转动使其退出所述卡口完成所述闸刀的解锁。
6.根据权利要求1所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述监测模块还包括温度监测电路单元，所述温度监测电路单元与所述中央处理器连接，所述中央处理器可通过所述温度监测电路单元接收设于隔离开关上的温度传感器信息，所述温度传感器为高灵敏度铂热电阻PT1000。
7.根据权利要求1或6所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述监测模块还包括开关监测电路单元，所述开关监测电路单元与所述中央处理器连接，所述中央处理器可通过所述开关监测电路单元接收设于隔离开关上的微触开关信息。
8.根据权利要求1所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述储能单元包括储能电容器，所述储能电容器包括至少两个串联的10F3V电容器，所述储能电容器的电压不低于5V，所述稳压电路单元的稳压输出器件为RT8059，所述稳压输出器件的输入电压范围为2.8V-5.5V。
9.根据权利要求1所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述电源模块还包括用于将交流信号变为直流信号的整流电路单元，所述电源模块通过所述整流电路单元与所述电流互感器连接，所述整流电路单元为4根二极管组成的全桥整流电路。
10.根据权利要求1所述的一种可在线监测的智能隔离开关，其特征在于，所述常开继电器单元为双路固态继电器G3VM-352C，所述常开继电器单元以10s为周期切换所述电流互感器的输出信号，所述常开继电器单元每周期闭合0.2s将所述电流互感器的输出信号切换到所述监测模块。
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