CN114783835A - 一种可插拔式光伏保护断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏保护断路器技术领域，尤其涉及一种可插拔式光伏保护断路器。主要针对现有光伏保护断路器在现场二次接线繁琐并易出现差错的问题，其技术方案包括：中盖、分合闸指示件、脱扣器和基座，所述中盖通过螺栓固定有面盖，且中盖的内部通过螺栓固定有电机，所述电机的输出端固定有凸轮，所述凸轮偏心转动连接有连杆，所述基座固定在中盖的内部，且基座安装有灭弧系统、触头系统、电磁系统、电流互感器、零序互感器、温度传感器、手柄、传动件和牵引杆。本发明可连接采集上传多台光伏并网专用保护开关数据，结构紧凑、安装使用方便，应用中缩小配电箱箱体体积，简化接线，可大幅度降低建设成本，实现并网点保护开关智能化远程管理。

Description

一种可插拔式光伏保护断路器
技术领域
本发明涉及光伏保护断路器技术领域，尤其涉及一种可插拔式光伏保护断路器。
背景技术
太阳能光伏等发电作为绿色新能源，获取资源方便，且安全无污染，是新能源开发的必然趋势。在建设新能源开发的同时，还需考虑到如何统一智能化平台管理，系统管理设备层离不开一次设备、数据采集器、控制终端、远程通信设备等，而现有的光伏保护断路器在现场二次接线繁琐并易出现差错。为此我们提出一种可插拔式光伏保护断路器。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在光伏保护断路器在现场二次接线繁琐并易出现差错的问题，提出一种可插拔式光伏保护断路器。
本发明的技术方案：一种可插拔式光伏保护断路器，包括中盖、分合闸指示件、脱扣器和基座，所述中盖通过螺栓固定有面盖，且中盖的内部通过螺栓固定有电机，所述电机的输出端固定有凸轮，所述凸轮偏心转动连接有连杆，所述基座固定在中盖的下部，且基座安装有灭弧系统、触头系统、电磁系统、电流互感器、零序互感器、温度传感器、手柄、传动机构和牵引杆。
优选的，所述基座底部设置有电源进线，所述电源进线与主控板电气连接。
优选的，所述中盖的内部通过螺栓固定有按键显示板，所述按键显示板通过焊锡焊接有LED显示屏，所述LED显示屏与控制模块罩壳卡装。
优选的，所述按键显示板通过焊锡焊接有主控板和通讯模块，所述主控板的一侧固定有HPLC载波模块。
优选的，所述主控板包括存储模块、保护控制电路模块、数据处理模块、计量模块、蓝牙模块和电源模块，所述计量模块采集的数据由存储模块进行存储，所述数据处理模块与脱扣器电气连接。
优选的，所述分合闸指示件的外表面设置有分合标贴，所述分合标贴与面盖的通孔插接。
优选的，所述连杆的一端开设有开口，所述开口内活动套设有定位销，所述定位销与凸轮螺纹连接。
优选的，所述触头系统位于灭弧系统和电磁系统的中间，且触头系统的触头位于灭弧系统的内部。
优选的，所述传动机构位于手柄和牵引杆的中间，且传动件和牵引杆均与基座螺栓连接，所述手柄与传动机构的杠杆滑动连接。
优选的，所述电流互感器、零序互感器和温度传感器均位于电磁系统的下方，且电流互感器、零序互感器和温度传感器均通过螺栓与基座固定连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
1、数据处理模块与存储模块、通讯模块以及控制保护电路连接，用于对各模块的控制，具有光伏并网专用保护开关功能的同时，还可连接采集上传多台光伏并网专用保护开关数据，结构紧凑、安装使用方便，应用中缩小配电箱箱体体积，简化接线，可大幅度降低建设成本，实现并网点保护开关智能化远程管理；
2、本发明采用剩余电流重合闸塑壳断路器作为主体，增加智能并网控制单元，具有过载、短路、缺相、过压、欠压、停电、漏电、高温、孤岛、三相不平衡、畸变率等保护功能，同时还具备本地维护、数据采集、数据存储、故障检查和指示、故障事件上报、远程升级、对时、台区拓扑识别和电能测量功能；
3、本发明的全部控制保护电路都集成在一个控制模块里，由控制模块置壳、控制模块盖板、HPLC载波模块、主控板、按键显示板、通讯模块、电源模块、蓝牙模块、计量模块、数据处理模块、保护控制电路、存储模块等组成，整个控制模块采用可插拔式设计，控制模块下端带有两排插针，开关本体部分带有两排插座，若光伏保护开关需要后续更新换代或性能升级，只需拔出整个控制模块，然后插入一个新的控制模块即可完成，非常简单方便。
附图说明
图1是光伏保护断路器的爆炸图；
图2是图1所示的主视图；
图3是图2所示的侧视剖图；
附图标记：1、中盖；2、面盖；3、分合闸指示件；4、脱扣器；5、连杆；6、凸轮；7、电机；8、HPLC载波模块；9、主控板；10、按键显示板；11、通讯模块；12、基座；13、灭弧系统；14、触头系统；15、电磁系统；16、电流互感器；17、零序互感器；18、温度传感器；19、手柄；20、传动机构；21、牵引杆；22、存储模块；23、保护控制电路模块；24、数据处理模块；25、计量模块；26、蓝牙模块；27、电源模块；28、控制模块罩壳；29、控制模块盖板。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例一
如图1-3所示，本发明提出的一种可插拔式光伏保护断路器，包括中盖1、分合闸指示件3、脱扣器4和基座12，中盖1通过螺栓固定有面盖2，且中盖1的内部通过螺栓固定有电机7，电机7的输出端固定有凸轮6，凸轮6偏心转动连接有连杆5，基座12固定在中盖1的下部，且基座12安装有灭弧系统13、触头系统14、电磁系统15、电流互感器16、零序互感器17、温度传感器18、手柄19、传动件20和牵引杆21，温度传感器18型号采用BRW600-400A，主控板9包括存储模块22、保护控制电路模块23、数据处理模块24、计量模块25、蓝牙模块26和电源模块27，计量模块25采集的数据由存储模块22进行存储，数据处理模块24与脱扣器4电气连接，计量模块25具备基本数据块采集能力，包括三相电压、三相电流、实时漏电流、瞬时有功功率、瞬时无功功率、瞬时视在功率、功率因数、电压波形失真度、电流波形失真度、电压谐波含量、电流谐波含量、频率、电量以及扩展冻结数据项、突变电流数据项、自描述数据项，断路器将计量模块25采集的数据存储到存储模块22，且具备冻结数据冻结周期5分钟、上报事件、事件记录等数据项存储功能，数据存储周期大于7天，冻结数据包括冻结时间三相电压、三相电流、瞬时总有功/无功功率、瞬时三相有功/无功功率、总功率因数、三相功率因数、三相电压/电流波形失真度、开关状态等。计量模块还具备电能质量监测功能，监测电压合格率、电压频率偏差、电压谐波分量、电压三相不平衡率、电流谐波分量。
本实施例中，电源模块27检测断路器是否正常供电，若断路器进线端供电220V±20％，则主控板9正常工作，此时分合闸指示件3判断断路器的分合闸状态，若此时断路器是分闸状态，数据处理模块24发送合闸命令，电机7顺时针转动，从而带动凸轮6和连杆5转动，进而推动手柄19至合闸位置，此时分合闸指示件3检测到断路器已处于合闸状态，则电机7停止转动，当电网停电时，后备电源自动无缝投入，采用超级电容作为后备电源，并集成于内部，并能维持断路器及上行通信模块正常工作至少60秒钟，失去工作电源，能保存各项设置值和记录数据不少于1年，当断路器检测到过压、过流、短路、漏电等故障时，保护控制电路模块23就会将检测到的故障信号传输到数据处理模块24，数据处理模块24将接收到的故障信号进行运算并存储，若故障信号达到当前设定的保护值，处理器就会发出脱扣命令，脱扣信号通过电路传输到脱扣器4，脱扣器4就会解锁，进而推动牵引杆21翻转，然后带动传动机构20解锁跳闸，打开触头系统14中的动触头，从而切断故障电路。
实施例二
如图1所示，本发明提出的一种可插拔式光伏保护断路器，相较于实施例一，本实施例还包括基座12的底部设置有电源进线，电源进线与主控板9电气连接，且进线端的电压为220V，控制模块罩壳28的内部通过螺栓固定有按键显示板10，按键显示板10通过焊锡焊接有LED显示屏，LED显示屏与控制模块罩壳28卡装，按键显示板10通过焊锡焊接有主控板9和通讯模块11，通讯模块11的模式为RS-485，主控板9的一侧固定有HPLC载波模块8，支持近距离无线及本地维护，HPLC载波模块8采用模块化可插拔设计，断路器应能在不停电情况下更换上行通信模块，上行通信模块与台区融合终端互联互通信号，能将缺相、过压、欠压、停复电、分合闸、过载、短路、漏电等事件及时上报到台区融合终端，支持远程或本地对断路器及通讯模块11进行升级，能支持对时，接收并执行台区融合终端下发的对时命令，宜能实现台区拓扑自动生成、台区自动识别、相位识别等功能，主控板9位于按键显示板10的下方，通讯模块11位于按键显示板10的上方。
本实施例中，断路器具备过载长延时、短路短延时、短路瞬时、漏电流、过电压、欠电压等功能开启关闭或参数整定。断路器还具备接线端子及触头过温度保护，当温度小于60℃，正常运行，当温度大于60℃小于90℃，正常运行，主动上报端子及触头过温度告警并且记录数据，当温度大于90℃，持续监测60秒，60秒后端子及触头过温度依然超标，切断并网点，并且上报，当温度大于110℃，0.2S内切断并网点，并且上报，同时可以通过检测逆变器输出端即公共点电压的幅值、频率、相位和谐波含量等来探测系统是否处于孤岛状态，主要包括过/欠压保护、过/欠频保护、相位突变检测、谐波检测等，断路器具备发电电流谐波监测与保护，总电流畸变率小于5％，正常并网，总畸变率大于5％，持续监测60秒，60秒后谐波依然超标，切断并网点，并且上报。
实施例三
如图1-3所示，本发明提出的一种可插拔式光伏保护断路器，相较于实施例一或实施例二，本实施例还包括分合闸指示件3的外表面设置有分合标贴，分合标贴与面盖2的通孔插接，连杆5的一端开设有开口，开口内活动套设有定位销，定位销与凸轮6螺纹连接，触头系统14位于灭弧系统13和电磁系统15的中间，且触头系统14的触头位于灭弧系统13的内部，传动机构20位于手柄19和牵引杆21的中间，且传动机构20和牵引杆21均与基座12通过螺栓连接，手柄19与传动机构的杠杆20滑动连接，电流互感器16、零序互感器17和温度传感器18均位于电磁系统15的下方，且电流互感器16、零序互感器17和温度传感器18均通过螺栓与基座12固定连接，主控板9包括存储模块22、保护控制电路模块23、数据处理模块24、计量模块25、蓝牙模块26和电源模块27，蓝牙模块26支持与手机等便携式设备进行蓝牙连接，方便查询开关当前三相电压、三相电流、功率、漏电流、分合闸状态等信息，支持对设备自描述属性的读取，包括资产编号，设备类型、生产厂家、设备型号、软件版本、硬件版本等，亦支持对设备进行远程控制，包括分合闸操作、保护参数更改等。
本实施例中，断路器具备发电电流三相不平衡率保护，当三相电流不平衡率小于2％，正常并网；当三相不平衡率大于2％，持续观察60秒，60秒后不平衡率依然超标，切断并网点，并且上报；断路器具备光伏发电侧带电并网保护，同时检测断路器进线端与出线端电压，断路器处于分闸状态下，禁止光伏逆变器带电并网，只有检测到电网侧电压与频率均正常，且光伏侧无输出电压时才允许合闸。
上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

Claims (10)

1.一种可插拔式光伏保护断路器，包括中盖(1)、分合闸指示件(3)、脱扣器(4)和基座(12)，其特征在于：所述中盖(1)通过螺栓固定有面盖(2)，且中盖(1)的内部通过螺栓固定有电机(7)，所述电机(7)的输出端固定有凸轮(6)，所述凸轮(6)偏心转动连接有连杆(5)，所述基座(12)固定在中盖(1)的内部，且基座(12)安装有灭弧系统(13)、触头系统(14)、电磁系统(15)、电流互感器(16)、零序互感器(17)、温度传感器(18)、手柄(19)、传动机构(20)和牵引杆(21)。
2.根据权利要求1所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述基座(12)的底部设置有电源进线，所述电源线与主控板(9)电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述控制模块罩壳(28)的内部通过螺栓固定有按键显示板(10)，所述按键显示板(10)通过焊锡焊接有LED显示屏，所述LED显示屏与控制模块罩壳卡装。
4.根据权利要求3所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述按键显示板(10)通过焊锡焊接有主控板(9)和通讯模块(11)，所述主控板(9)的一侧固定有HPLC载波模块(8)。
5.根据权利要求4所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述主控板(9)包括存储模块(22)、保护控制电路模块(23)、数据处理模块(24)、计量模块(25)、蓝牙模块(26)和电源模块(27)，所述计量模块(25)采集的数据由存储模块(22)进行存储，所述数据处理模块(24)与脱扣器(4)电气连接。
6.根据权利要求1所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述分合闸指示件(3)的外表面设置有分合标贴，所述分合标贴与面盖(2)的通孔插接。
7.根据权利要求1所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述连杆(5)的一端开设有开口，所述开口内活动套设有定位销，所述定位销与凸轮(6)螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述触头系统(14)位于灭弧系统(13)和电磁系统(15)的中间，且触头系统(14)的触头位于灭弧系统(13)的内部。
9.根据权利要求1所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述传动机构(20)位于手柄(19)和牵引杆(21)的中间，且传动机构(20)和牵引杆(21)均与基座(12)螺栓连接，所述手柄(19)与传动机构的杠杆(20)滑动连接。
10.根据权利要求1所述的一种可插拔式光伏保护断路器，其特征在于，所述电流互感器(16)、零序互感器(17)和温度传感器(18)均位于电磁系统(15)的下方，且电流互感器(16)、零序互感器(17)和温度传感器(18)均通过螺栓与基座(12)固定连接。
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