CN202004540U - 智能数字化模拟断路器装置 - Google Patents

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夏传鲲
易永辉
路光辉
王雷涛
梁经宛
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Abstract

本实用新型涉及一种智能数字化模拟断路器装置，包括模拟断路器装置和操作箱，模拟断路器装置与操作箱控制连接，操作箱上设有操作面板，操作面板上设有面板指示灯和手跳手合按钮；操作箱通过智能接收接口用于与智能保护装置通过跳令/合令信号通信连接，模拟断路器装置通过智能发送接口用于与智能保护装置通过跳位/合位信号通信连接。本实用新型的智能数字化模拟断路器装置融合了智能操作箱、智能接口和操作机构，用来代替实际断路器，有利于减少实际断路器的开断次数，降低设备维护人员发生安全事故的概率，间接延长了实际断路器的使用寿命。

Description

智能数字化模拟断路器装置
技术领域
本实用新型属于电力系统智能数字化技术领域，尤其涉及一种智能数字化模拟断路器装置。
背景技术
智能变电站引领着国内变电站建设的发展方向，是未来变电站发展的必然趋势，智能变电站的过程层设备与间隔层设备之间信息全部通过光信号进行传输，并通过网络实现信息共享，这给智能设备的运行维护带来了严峻的考验，传统的模拟断路器将无法代替实际断路器设备、无法在断路器设备运行状态下开展检修工作。
为了避免对实际设备进行检修时出现断路器频繁分合闸，从而缩短断路器使用寿命的情况，需要设计一种智能数字化模拟断路器，可以在智能变电站保护装置检验或检修时代替实际断路器，尤其是220kV及以上双重化保护配置的设备，可以在不影响单元一次设备运行的情况下，实现保护装置各种故障的模拟和各个功能模块的检验。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能数字化模拟断路器装置，以解决传统的模拟断路器将无法代替实际断路器设备、无法在断路器设备运行状态下开展检修工作的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种智能数字化模拟断路器装置，包括模拟断路器装置和操作箱，模拟断路器装置与操作箱控制连接，操作箱上设有操作面板，操作面板上设有面板指示灯和手跳手合按钮；所述操作箱通过智能接收接口用于与智能保护装置通过跳令/合令信号通信连接，模拟断路器装置通过智能发送接口用于与智能保护装置通过跳位/合位信号通信连接。
所述操作箱包括断路器分相操作回路和断路器三相操作回路。
所述模拟断路器装置包括控制装置和利用电阻模拟的跳闸线圈和合闸辅助线圈，所述控制装置采用全数字电路。
所述断路器分相操作回路和断路器三相操作回路均由手动跳闸回路、手动合闸回路、压力监视回路、开关防跳跃回路、断路器合闸回路、断路器单跳闸线圈跳闸回路、外接回路、信号回路组成：手动跳闸回路、手动合闸回路、压力监视回路、开关防跳回路均由各相应的继电器组成，所述断路器合闸回路包括开关防跳继电器的动断触点组、开关防跳继电器的电压保持线圈及其动合触点、手动合闸继电器的动合触点、跳闸位置继电器；所述断路器单跳闸线圈跳闸回路包括保护跳闸触点、开关防跳继电器的电流线圈和自保持触点、跳闸信号继电器、合闸位置继电器及跳闸压力监视继电器的触点。
所述智能保护装置包括CPU板，所述CPU板的输入端与过程层网络、站控层网络及人机接口插件双向连通。
所述智能接收和发送接口通过光纤跳线与智能保护装置通信连接
本实用新型的智能数字化模拟断路器装置融合了智能操作箱、智能接口和操作机构，模拟断路器装置与操作箱控制连接，操作箱上设有操作面板，操作面板上设有面板指示灯和手跳手合按钮；操作箱通过智能接收接口用于与智能保护装置通信连接，模拟断路器装置通过智能发送接口与智能保护装置通信连接，实现了智能二次设备的近端控制，是继电保护状态检修、故障检测等工作不可缺少的仪器设备，具有如下优点：便携式装置，具有体积小、重量轻的优点，方便现场操作人员的携带和操作；具有跳合闸和告警指示灯，具有跳合位置指示和装置异常指示；智能数字化模拟断路器的跳合闸时间可以精确整定，真实模拟断路器动作特性；符合现有智能变电站的相关标准，能够与不同厂家的保护装置进行匹配。该装置用来代替实际断路器，有利于减少实际断路器的开断次数，降低设备维护人员发生安全事故的概率，间接延长了实际断路器的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是智能保护装置的原理图；
图3是操作箱与模拟断路器的原理结构连接图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步介绍。
如图1所示为本实用新型智能数字化模拟断路器的结构示意图，由图可知，包括模拟断路器装置和操作箱，模拟断路器装置与操作箱控制连接，操作箱上设有操作面板，操作面板上设有面板指示灯和手跳手合按钮；所述操作箱通过智能接收接口用于与智能保护装置通信连接，模拟断路器装置通过智能发送接口与智能保护装置通信连接。
如图2所示为智能保护装置的原理图，下面具体介绍该智能保护装置的结构与原理。由图2可知，组成智能保护装置的插件有：CPU插件、过程层网络插件、站控层网络及人机接口插件、稳压电源插件。保护装置采用新一代32位基于DSP的通用硬件平台，整体大面板，全封闭机箱，硬件电路采用后插拔的插件式结构，采用表面贴装技术，提高了装置的可靠性。
装置有高性能的CPU板，完成数据采集、I/O、保护及控制功能等，其中第一路AD采集模拟量通道用于装置启动元件，第二路AD采集模拟量通道用于保护逻辑运算，可保证启动回路与动作回路的独立性，提高装置的可靠性。过程层接口插件主要完成保护装置与过程层合并器和智能接口的通信，通过多模光纤接收来自电子互感器和智能接口的交流量数字信号，经过预处理后与保护主CPU通讯。
人机接口插件由一片DSP专门处理人机对话功能，人机对话担负键盘操作和液晶显示功能。电源插件为直流逆变电源插件，直流220 V或110 V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的直流电压即5 V电源,插件具有失电告警功能。
如图3所示为操作箱与模拟断路器的原理结构连接图，由图可知，操作箱包括断路器分相操作回路和断路器三相操作回路：操作箱分相操作回路由手动跳闸回路、手动合闸回路、压力监视回路、开关防跳跃回路、断路器分相合闸回路、断路器分相单跳闸线圈跳闸回路、外接回路、信号回路组成；操作箱断路器三相操作回路由手动跳闸回路、手动合闸回路、压力监视回路、开关防跳跃回路、断路器三相合闸回路、断路器三相单跳闸线圈跳闸回路、外接回路、信号回路组成。下面分别对各回路进行介绍。
（1）手动合闸回路
装置设有手动合闸继电器，输出三副触点至三相合闸回路，可进行手动合闸。
（2）手动跳闸回路
装置设有一个手动跳闸继电器，当手动操作跳闸时，继电器动作，由三副动合触点分别向断路器三个跳闸线圈发出跳闸脉冲，跳开三相开关触头。
（3）压力监视回路
装置设有跳闸压力监视继电器，当气压正常时，跳闸压力监视继电器处于励磁状态，当气压降低到不允许断路器跳闸时，压力表的相应触点动作，使压力监视继电器失磁，压力监视继电器各触点断开，闭锁跳闸回路。
（4）防止跳跃回路
装置设有防止跳跃继电器两个，每相一个，此继电器动作后，以其自身的动合触点自保持，保证断路器可靠跳闸，其电压保持线圈经自身另一动合触点并联于合闸回路，两幅并联的动断触点组串接在合闸回路中。
（5）合闸回路
由防跳继电器的动断触点组、防跳继电器的电压保持线圈及其动合触点、手合继电器的动合触点、跳闸位置继电器等组成分相合闸回路，该回路既可以实现A相、B相、C相合闸操作，又可以对跳闸位置进行监视。
（6）跳闸回路
由保护跳闸触点、防跳继电器的电流线圈和自保持触点、跳闸信号继电器、合闸位置继电器及跳闸压力监视继电器的触点组成分相跳闸回路，该回路既可以实现A相、B相、C相跳闸操作，又可以对合闸位置进行监视。
（7）外接回路
装置设有与保护及控制相配合的回路输出触点。
（8）信号回路
装置设有分相保护跳闸信号继电器，分别接在各相跳闸回路中，用于发出保护跳闸信号，并可判断是保护拒动还是断路器拒动。信号回路采用双位置信号继电器，每个信号继电器均可输出两幅自保持触点，可分别启动中央信号、时间记录。
本实用新型的模拟断路器的结构与原理如下：模拟断路器跳闸线圈和合闸辅助线圈用大容量电阻进行模拟，控制部分采用全数字电路，时间为数字拨码设置，可实现模拟断路器跳合闸时间设置、三相/分相操作选择、输入信号逻辑控制等功能，与操作箱相配合，从而模拟断路器的跳、合闸动作。本装置设有跳/合闸时间选择，供试验时预选跳/合闸时间，跳闸和合闸时间为拨码开关设置，跳闸时间设置范围为20-200ms，合闸时间设置范围为20-100ms。
本模拟断路器可以模拟分相操作断路器，也可模拟三相操作断路器，当模拟分相操作断路器时，其跳合闸输入端子分别为A合、A跳、B合、B跳、C合、C跳；当模拟三相操作断路器时，其跳合闸输入端子为三跳、三合。为了变更断路器模拟状态，设有手动跳闸、手动合闸按钮，并配有相应的位置状态指示灯，分别为A合、B合、C合三个红色信号灯和A跳、B跳、C跳三个绿色信号灯，在模拟三相操作断路器时，A、B、C三相信号灯同时明灭。
本实用新型的智能数字化模拟断路器的智能接收和发送接口部分按IEC61850标准设计，通过光纤跳线和智能保护装置采取GOOSE协议进行点对点通信，时间可以精确整定，设计标准化，接收智能保护装置GOOSE命令并解析出口，通过操作箱控制断路器跳合闸回路，同时把模拟断路器的位置状态通过光纤传递给智能保护装置，并在模拟断路器上以指示灯的形式进行显示。该模拟断路器装置的跳合闸时间可以通过GOOSE信息进行精确整定，技术比较先进，能够真实模拟断路器的动作特性，所提供的信息更加准确。
本智能数字化模拟断路器的跳合闸时间可以精确整定，为保护装置提供更准确的信息，方便保护装置的性能检查，可以通过以下三种方式实现跳合闸：
（1）智能接口接收保护装置的GOOSE跳合闸命令和发送跳合位的状态；
（2）操作箱接收测控装置的遥控信息；
（3）操作箱面板具有手动跳合闸的功能。
本装置解决了智能保护装置检验困难的技术难题，填补了智能变电站保护设备在各类检验工作中无法模拟实际断路器的技术空白；丰富了智能设备故障检测的手段，提高了智能设备运行质量；极大地减少断路器设备无谓的频繁分合闸次数，提高了断路器的使用寿命。

Claims (6)

1.一种智能数字化模拟断路器装置，其特征在于：包括模拟断路器装置和操作箱，模拟断路器装置与操作箱控制连接，操作箱上设有操作面板，操作面板上设有面板指示灯和手跳手合按钮；所述操作箱通过智能接收接口用于与智能保护装置通过跳令/合令信号通信连接，模拟断路器装置通过智能发送接口用于与智能保护装置通过跳位/合位信号通信连接。
2.根据权利要求1所述的智能数字化模拟断路器，其特征在于：所述操作箱包括断路器分相操作回路和断路器三相操作回路。
3.根据权利要求1或2所述的智能数字化模拟断路器装置，其特征在于：所述模拟断路器装置包括控制装置和利用电阻模拟的跳闸线圈和合闸辅助线圈，所述控制装置采用全数字电路。
4.根据权利要求3所述的智能数字化模拟断路器装置，其特征在于：所述断路器分相操作回路和断路器三相操作回路均由手动跳闸回路、手动合闸回路、压力监视回路、开关防跳跃回路、断路器合闸回路、断路器单跳闸线圈跳闸回路、外接回路、信号回路组成：手动跳闸回路、手动合闸回路、压力监视回路、开关防跳回路均由各相应的继电器组成，所述断路器合闸回路包括开关防跳继电器的动断触点组、开关防跳继电器的电压保持线圈及其动合触点、手动合闸继电器的动合触点、跳闸位置继电器；所述断路器单跳闸线圈跳闸回路包括保护跳闸触点、开关防跳继电器的电流线圈和自保持触点、跳闸信号继电器、合闸位置继电器及跳闸压力监视继电器的触点。
5.根据权利要求4所述的智能数字化模拟断路器装置，其特征在于：所述智能保护装置包括CPU板，所述CPU板的输入端与过程层网络、站控层网络及人机接口插件双向连通。
6.根据权利要求5所述的智能数字化模拟断路器装置，其特征在于：所述智能接收和发送接口通过光纤跳线与智能保护装置通信连接。
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