CN201191712Y - 触摸式一体化智能型变电站用低压交流柜 - Google Patents

Abstract

一种触摸式智能型变电站用低压交流柜，包括机柜，机柜内设有触摸式智能控制器、输入单元、交流电量测量部分、零序互感器、自动切换开关、出线端子排和直流电源模块；触摸式智能控制器包括单片机、输入模块和触摸屏，单片机控制自动转换开关的切换。本柜使用了自动转换开关从根本上保证了两路电源安全可靠的切换，采用触摸式智能控制器，自动化程度高，通讯能力强。回路设计简单，运行可靠，维护方便，完全满足目前无人值守变电站的要求。

Description

触摸式一体化智能型变电站用低压交流柜

技术领域

本实用新型属于一种低压交流电源柜，尤其涉及触摸式智能型变电站用低压交流柜。

背景技术

传统型变电站用低压交流电源柜由于采用继电器组成的备自投装置，因其装置采用继电器连锁复杂，并且继电器触头氧化、磨损使得接触不良，直接导致站用电源非正常停电，严重影响整个变电站的运行。且传统站用电源无通讯接口，无远程控制，根本无法接入目前变电站的综合自动化网，实现不了四遥功能。

而现有的智能型变电站用低压交流电源柜，虽然具备了基本的智能要求，如远程通讯、事件记录等，但电路结构复杂、操作维护不方便、工作可靠性差，而且无防误操作、无短路保护，无法保证电力系统的安全可靠运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有的智能型变电站用低压交流电源柜电路结构复杂、工作可靠性差，操作复杂，不是一体化等缺陷，提供一种触摸式智能型变电站用低压交流柜和触摸式智能控制器，不但实现电源柜的机械电气双闭锁、自动切换的智能控制，同时简化电路结构，提高工作可靠性，操作简单直观明了，进一步保证电力系统的安全可靠运行。

本实用新型触摸式一体化智能站用低压交流柜为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

这种触摸式智能型变电站用低压交流柜，包括机柜，机柜内设有有触摸式智能控制器、输入单元、交流电量测量部分、零序互感器、自动切换开关、出线端子排和直流电源模块。触摸式智能控制器包括单片机、输入模块和触摸屏，单片机控制自动转换开关的切换。

输入单元包括进线铜排、断路器或熔断器开关和防雷器以及电压监测模块；交流电量测量部分最后集中在触摸式智能控制器内部；直流电源部分为直流电源模块是触摸屏的工作电压部分，另外还可以增加事故照明部分。这些部分包括正弦波逆变电源。

所述输入单元的进线铜排，铜排经过所述断路器与所述防雷器相连，并且连接进线铜排经过另一组断路器后与所述执行部分的断路器和自动转换开关顺序相连，还设有电压监测模块，信号输入到触摸式智能控制器。

所述交流电量测量部分的输入端通过电线与所述输入单元和自动切换开关控制部分之间的电线相连。

所述交流电量测量部分的信号输出端与所述触摸式智能控制器相连。

所述单片机通过通信电缆与所述触摸屏连接。

所述电源部分的电源模块给所述触摸屏提供工作电源。

通过电压监测模块、智能交流电量测量部分等测量模块采集并传送各种电参数到单片机执行部分，通过单片机执行部分监测两路进线电源的状态，来控制自动转换开关的自动转换，实现负载的不间断供电。可实现电气及机械互锁，切换速度快且稳定，具有零序保护、过流保护，免受瞬时浪涌电压突波的影响。具有丰富的告警和参数显示功能。

所述触摸式智能控制器与自动转换开关连接，触摸式智能控制器内包括触摸屏、单片机、输入单元，输入单元用于输入控制信号给所述的单片机，触摸屏用于对输入信息及状态信息进行显示和人工控制以及模拟量的显示，报警的查询等，单片机对接收到的信号进行处理，输出信号控制自动转换开关的切换。

所述选择开关采用中间继电器，并由中间继电器进行电源转换后，驱动所述的自动转换开关、智能控制器或电量监测模块工作。

所述的智能控制器通过另外的中间继电器设置与远方报警装置连接的接口。

所述各断路开关的输入端及自动转换开关上分别设有站用电工作指示灯。

所述单片机的输入接口用于与电压监测模块连接，使单片机接收电压监测信号；单片机对接收到的信号进行处理，并通过单片机的输出接口输出用于进行自动转换开关切换的控制信号；

所述的输入单元用于从外部输入控制信号给所述的单片机；

所述的触摸屏用于对输入信息及状态信息进行显示以及人工现场控制。

为进一步优化上述技术方案，所述单片机上还连接有看门狗电路或时钟存储器。所述的单片机输入接口还包括零序电流保护动作信号输入接口，用于接收零序电流保护动作信号到单片机，由单片机输出控制信号给自动转换开关进行动作。

本实用新型的有益效果为：本实用新型针对现有变电站用低压交流电源柜存在的不足，智能控制器全部采用工业级器件、模块化软件和现场可编程技术，整机可靠性高，自动化程度高，通讯能力强(带RS485通讯接口)。采用单片机进行控制，将单片机、输入单元和显示模块集成在一起，集成度高，回路设计简单，即插即用，运行可靠，维护方便。显示模块采用触摸屏，简明方便，可通过友好的人机对话，要求操作确认，从而防止误操作；同时还采用零序电流保护动作信号监测，防止了越级跳闸、故障扩大等事故的出现，最大限度保证了系统的安全可靠运行。

所采用的自动转换开关具有机械电气双闭锁功能，彻底避免了两路电源“碰撞”；自动转换开关的本体为特殊抗湿热材料全密封结构，避免了触点氧化和弧光外泄。触摸屏能测量母线上所有电气参数，包括三相电压、电流、频率、有功、无功、电度、功率因数、最大值等，并带有RS485通讯接口，可直接接入变电站综合自动化控制系统。

本实用新型设计科学、合理，结构简单、线路简洁，整机可靠性高，自动化程度高，即插即用，维护方便，能实现机械电气双闭锁、自动切换和远程通讯功能，尤其能实现防误操作和零序电流保护，从根本上保证了电源的安全可靠切换，可方便地实现多电量的集中监测，并可根据用户需要接入远程综合自动化控制系统中，便于在无人值班变电站实现无人值守。

附图说明

图1为本实用新型触摸式一体化智能站用低压交流柜组成部分框图；

图2为本实用新型触摸式一体化智能站用低压交流柜电路原理图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种变电站用触摸式一体化智能站用交流配电柜，下面结合附图，对本实用新型的特征作详细说明：

图1为本实用新型触摸式一体化智能站用低压交流柜的组成部分框图，可以看出本实用新型触摸式一体化智能站用低压交流柜包括A输入单元、B自动切换开关控制部分、C交流电量测量部分、D输出部分、E直流电源部分、F单片机执行部分、G零序电流检测部分，A输入单元包括进线铜排A1、防雷器A2、电压检测模块A3、电源信号检测A4断路器A5，B自动切换开关控制部分为B1自动切换开关本体，D输出部分包括输出开关D1和事故照明部分D2，F单片机执行部分包括单片机F1、触摸屏F2、#1电源信号检测(三相过压，欠压及相序检测)F3、母线状态检测(电流，电压，频率，有功无功，电能)F4、16位输入单元F5、32路开关量检测模块F6、

#1电源信号检测(三相过压，欠压及相序检测)F7、供电电源F8、14位输出模块F9、485通讯模块F10。

图2为本实用新型触摸式一体化智能站用低压交流柜电路原理图。

如图2所示，本实用新型触摸式一体化智能站用低压交流电源柜，包括机柜，机柜内包含一下元器件：防雷器F1、F2，自动转换开关ATS和两只断路开关1QF和2QF(这里以采用两只断路开关为例)，电压检测模块1KU、2KU、3KU，零序传感器HE1、HE2，触摸式智能控制器MCU，电源模块(5V/12V)，指示灯1HW、2HW、1HR、2HR，中间继电器KW。以上所述的各断路开关的输出端分别连接在自动转换开关ATS的各输入端上，各断路开关的输入端用于分别连接各站用电源，自动转换开关的输出端用于与负载连接，机柜内还设有电压监测模块(采用电压继电器1KU、2KU、3KU)、触摸式智能控制器SZK；

各断路开关的输入端1QF和2QF和自动转换开关ATS的输出端分别通过一电压监测模块1KU、2KU、3KU连接到智能控制器SZK，由电压监测模块1KU、2KU、3KU分别检测输入输出电源是否正常，并输入到智能控制器SZK进行处理；

机柜内还设有一选择开关(采用中间继电器KM)，各断路开关1QF和2QF的输入端分别通过中间继电器KM并接入自动转换开关ATS、电源模块，由中间继电器KM选择电源并进行电源转换后，驱动自动转换开关、电源模块给触摸式智能控制器工作。

自动转换开关ATS的输出端一方面直接与母线状态检测并接，对输出电压进行监测；另一方面，自动转换开关ATS的输出端还通过电流互感器与母线状态检测并接，对输出电流进行监测，从而对整个输出电量进行监测；

触摸式智能控制器SZK还直接与自动转换开关ATS连接，智能控制器SZK内包括单片机、触摸屏和输入输出模块，输入单元用于输入控制信号给所述的单片机，触摸屏用于对输入信息及状态信息进行显示，单片机对接收到的信号进行处理，输出信号控制自动转换开关ATS的切换。

触摸式智能控制器SZK通过14位输出模块设置与远方报警装置连接的接口，并通过该RS485接口直接与远方计算机系统连接。

各断路开关的输入端与所连接的各中间继电器之间，以及自动转换开关的输出端与所连接的中间继电器之间分别设有保险管(1FUc、1FUb、1Fua，2FUc、2FUb、2Fua，3FUc、3FUb、3FUa)。各断路开关的输入端及自动转换开关上分别设有站用电工作指示灯(1HW、2HW、1HR、2HR)。

下面具体结合图2进行说明：

从图2可以清楚地看到智能型变电站用低压交流电源柜由断路开关1QF、2QF，自动转换开关ATS，触摸式智能控制器SZK，电压继电器1KU、2KU、3KU，中间继电器KM，指示灯1HW、2HW、1HR、2HR组成。上述器件安装在一面防护等级为IP40的金属机柜内。

自动转换开关ATS采用ABB公司自动转换开关，其具有机械电气双闭锁功能，彻底避免了两路电源“碰撞”；自动转换开关的本体为特殊抗湿热材料全密封结构，避免了触点氧化和弧光外泄。电压继电器1KU、2KU、3KU采用M3PRC-4W型电压继电器；中间继电器KM采用OMRON的MK3P-I型中间继电器。

各部件间具体连接结构如下：与站用电一连接的功能接口1N端直接连接到电压继电器1KU的N端和防雷器F1的N端，同时连接到中间继电器KM的7端，与站用电一连接的接口1U、1V、1W端分别经保险管1FUa、1FUb、1FUc连到电压继电器1KU的B、Y、R端，1V端另经保险管1FU接中间继电器KM的5端，与站用电一连接的接口1N、1U、1V、1W各连线同时经断路开关1QF接自动转换开关ATS的1N、1A、1B、1C端；与站用电二连接的接口2N端直接连接到电压继电器2KU的2N端，同时连接到中间继电器KM的6、2端，与站用电二连接的接口2U、2V、2W端分别经保险管2FUa、2FUb、2FUc连接到电压继电器2KU的B、Y、R端，2V端另经保险管2FU接中间继电器KM的10、4端；指示灯1HW跨接在中间继电器KM的7、5端，指示灯2HW跨接在中间继电器KM的6、2和10、4端；与市电二连接的接口2N、2U、2V、2W各连线同时经断路开关2QF接自动转换开关ATS的2N、2A、2B、2C端。中间继电器KM的1端一路并接自动转换开关ATS的102，另一路并接电源模块的输入端，输出5V电压到触摸式智能控制器SZK的正5V端；中间继电器KM的3端一路并接自动转换开关ATS的103端，同时经指示灯1HR和2HR分别接入自动转换开关ATS的403和405端；另一路电源模块的N端。电压继电器1KU、2KU、3KU的15端分别触摸式智能控制器的输入端，电压继电器1KU、2KU、3KU的18端和自动转换开关ATS的302端并接入触摸式智能控制器的输入端。自动转换开关ATS的202、203、204、205端分别接触摸式智能控制器SZK的输入端，自动转换开关ATS的303、304、305端分别接触摸式智能控制器SZK的输入端；自动转换开关ATS的N、A、B、C端为电源柜的电源输出端接口，其N端并接入电压继电器3KU的N端，A、B、C端分别经电流互感器LHa、LHb、LHc接母线状态检测模块端，同时并分别经保险管3FUc、3FUb、3FUa接入母线状态检测模块端和电压继电器3KU的B、Y、R端，母线状态检测模块输出端接入触摸式智能控制器。触摸式智能控制器SZK的输出模块分别通过中间继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6设置去远方报警装置连接的接口。

触摸式智能型变电站用低交流柜的工作原理和过程：通过触摸式智能控制器SZK监测两路电源进线的状态和控制自动转换开关ATS的自动切换，来实现在双电源进线的条件下保证输出母线不间断供电；通过触摸式智能控制器的触摸屏友好的人机对话界面，要求采用输入单元进行操作确认，从而防止误操作；并通过监测零序电流动作保护信号，来保证不扩大故障、不越级跳闸，最大限度保证了系统的安全可靠运行。根据具体情况可设定六种运行模式：

一、模式0，停止供电。触摸式智能控制器SZK控制自动转换开关ATS固定闭合到0位，即同时断开站用电一和站用电二，此时负载母线不带电，停止供电；

二、模式1，固定站用电一供电。触摸式智能控制器SZK控制自动转换开关ATS固定闭合到I位，由站用电一对负载母线供电；同时监测1#零序电流保护动作信号，若保护动作，立即进入模式0，封锁键盘，发出1#零序电流保护动作报警，待故障修复后，重新投入。

三、模式2，固定站用电二供电。触摸式智能控制器SZK控制自动转换开关ATS固定闭合到II位，由站用电二对负载母线供电；同时监测2#零序电流保护动作信号，若保护动作，立即进入模式0，封锁键盘，发出2#零序电流保护动作报警，待故障修复后，重新投入。

四、模式3，备自投，站用电一为主供电源，站用电二备用。触摸式智能控制器SZK若检测到站用电一正常，控制自动转换开关ATS闭合到I位，由站用电一对负载母线供电；否则控制自动转换开关ATS闭合到II位，由站用电二对负载母线供电；若检测到站用电一恢复正常，则控制自动转换开关ATS闭合到I位，重新由站用电一对负载母线供电；由站用电一供电时监测1#零序电流保护动作信号，由站用电二供电时监测2#零序电流保护动作信号，若保护动作，立即进入模式0，同时封锁键盘，发出相应的(1#或2#)零序电流保护动作报警，待故障修复后，重新投入。

五、模式4，备自投，站用电二为主供电源，站用电一备用。触摸式智能控制器SZK若检测到站用电二正常，控制自动转换开关ATS闭合到II位，由站用电二对负载母线供电；否则控制自动转换开关ATS闭合到I位，由站用电一对负载母线供电；若检测到站用电二恢复正常，则控制自动转换开关ATS闭合到II位，重新由站用电二对负载母线供电；由站用电一供电时监测1#零序电流保护动作信号，由站用电二供电时监测2#零序电流保护动作信号，若保护动作，立即进入模式0，同时封锁键盘，发出相应的(1#或2#)零序电流保护动作报警，待故障修复后，重新投入。

六、模式5，无主备切换。触摸式智能控制器SZK若检测到站用电一正常，控制自动转换开关ATS闭合到I位，由站用电一对负载母线供电；由站用电一对负载母线供电时，只要站用电一正常，维持ATS开关状态永不切换，直到检测到站用电一异常，则控制自动转换开关ATS闭合到II位，由站用电二对负载母线供电；由站用电二对负载母线供电时，只要站用电二正常，维持ATS开关状态永不切换，直到检测到站用电二异常，则控制自动转换开关ATS闭合到I位，由站用电一对负载母线供电；由站用电一供电时监测1#零序电流保护动作信号，由站用电二供电时监测2#零序电流保护动作信号，若保护动作，立即进入模式0，同时封锁键盘，发出相应的(1#或2#)零序电流保护动作报警，待故障修复后，重新投入。

通过触摸式智能控制器SZK面板的触摸屏功能键选择本地或远程控制。选择本地控制时，上述六种工作模式通过触摸式智能控制器SZK面板上的功能键M0、M1、M2、M3、M4、M5设定，并通过确认键接受执行，否则无效；选择远程控制时，工作模式由上位计算机设定。

利用本实用新型，一台设备独立运行，可实现双电源输入单母线输出的供电运行方式；两台设备并列运行，可实现双电源输入单母线分段输出的供电运行方式。

本实用新型可自动进行告警(站用电异常、母线电压异常、零序电流保护动作报警等)事件记录和开关变位(0位到I位、I位到0位、0位到II位、II位到0位、I位到II位、II位到I位等)事件记录，并通过RS485上传到综合自动化控制网的上位计算机。

本实用新型通过触摸屏，可实现负载母线上所有电气参数(包括三相电压、三相电流、频率、有功、无功、电度、功率因数等)的巡检和就地显示，并通过RS485上传到综合自动化网的上位计算机。触摸屏中的“控制功能”和“参数设定”均有密码保护。

本领域技术人员不脱离本实用新型的实质和精神，可以有多种变形方案实现本实用新型，以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围

Claims (5)

1、一种触摸式智能型变电站用低压交流柜，包括机柜，其特征在于：机柜内设有触摸式智能控制器、输入单元、交流电量测量部分、零序互感器、自动切换开关、出线端子排和直流电源模块；

触摸式智能控制器包括单片机、输入模块和触摸屏，单片机控制自动转换开关的切换。

2、根据权利要求1所述触摸式智能型变电站用低压交流柜，其特征还在于：输入单元包括进线铜排、断路器和防雷器以及电压监测模块。

3、根据权利要求1所述触摸式智能型变电站用低压交流柜，其特征还在于：所述输入单元的进线铜排经过断路器与防雷器相连，进线铜排经过另一组断路器与自动转换开关顺序相连。

4、根据权利要求1或2所述触摸式智能型变电站用低压交流柜，其特征还在于：交流电量测量部分的输入端连接在输入单元和自动切换开关控制部分之间，交流电量测量部分最后集中在触摸式控制器内部。

5、根据权利要求1所述触摸式智能型变电站用低压交流柜其特征还在于：所述单片机通过通信电缆与触摸屏连接；电压监测模块、交流电量测量部分采集并传送各种电参数到单片机，单片机监测两路进线电源的状态，控制自动转换开关的转换。

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