CN204349596U - 智能中级保护器及其分体式低压电力保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能中级保护器，包括：控制芯片、用于接通或断开本智能中级保护器与总保护级之间的电力线的第一动态开关、用于导通或断开所述第一动态开关的第一电磁感应电路、用于接通或断开本智能中级保护器与末端保护级之间的电力线的第二动态开关、用于导通或断开所述第二动态开关的第二电磁感应电路。本实用新型还公开了一种分体式低压电力保护系统。本实用新型能够实现台区中级保护器的闸位状态量、漏电电流值、各分支线路的负荷、运行状况、设备运行总时间、漏电保护投运状态、分支线路三相不平衡等情况能够在远程主站系统上监测，填补了智能中级保护器设备无法接入远程主站系统对农网低压配电网应用的空白。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网低压配电系统，更特定言之，本实用新型涉及一种智能中级保护器以及一种低压配电网的分体式保护系统。
背景技术
剩余电流动作保护器作为农村低压配电网关键的用电安全保护设备，到目前为止国内农村低压配电网已经基本安装使用剩余电流动作保护器。传统的剩余电流动作保护器大部分属于本地显示及操作的就地保护设备。国内低压配电台区已安装的剩余电流动作保护器，因缺乏专门用于剩余电流动作保护器网络通信设备，暂还未开始将低压配电台区的智能中级保护器纳入信息化系统进行管理，近些年随着农村低压配电网基础建设水平的提高，通信技术的进步，从对电网的安全运行角度出发，需要将中级保护器设备纳入信息化系统监控管理。
在低压配电系统中装设漏电保护器是为了避免人身电击事故和漏电事故、电气设备损坏事故的有效措施，在采用TT系统的低压电力网中，应当装设漏电总保护和漏电末级保护。
随着智能电网的建设进度加快，全面监控农村低压配电网的线路、电流、状态等需求迫切。为实现漏电提前多级预警、保护器状态全面监控、供电线路故障定位智能化、实现主动式抢修服务、提高农村配电网的供电可靠性进行该设备的研究。
实用新型内容
本实用新型实施例填补了用于农网配电台区将智能中级保护器接入并汇总整个台区所安装的智能中级保护器数据信息的接收装置和汇总管理装置通讯适配器。通过中继模块与通讯适配器的组合使用能够将智能中级保护器的运行数据和状态上传至信息系统管理。能够实现台区中级保护器的闸位状态量、漏电电流值、各分支线路的负荷、运行状况、设备运行总时间、漏电保护投运状态、分支线路三相不平衡等情况能够在远程主站系统上监测，通过智能中级保护器、中继模块、通讯适配器的结合，填补了智能中级保护器设备无法接入远程主站系统对农网低压配电网应用的空白。
采用本实用新型后的有益效果：因为智能中级保护器安装在低压配电网的线路中，远离台区配电房、现场也无法进行有效的通讯手段，过去电力公司的管辖的配电台区所安装的智能中级保护器基本上属于就地查看、控制等产品。研发一种可以接入智能中级保护器的中继模块与通讯适配器组合。
本实用新型实施例的具体设计方案为：
技术方案1：智能中级保护器，连接于低压电力系统总保护级与末端保护级之间，包括：
控制芯片，用于设定第一磁通阈值H1和第二磁通阈值H2，根据这两个阈值来判断本智能中级保护器的开关状态；
第一动态开关，连接于所述控制芯片与至少一个总保护级之间，以接通或断开本智能中级保护器与总保护级之间的电力线；
第一电磁感应电路，用于感应来自总保护级电力线上的不平衡电流，它连接所述第一动态开关，并根据所述控制芯片来导通或断开所述第一动态开关；
其中在控制芯片检测到所述不平衡电流超出第一磁通阈值H1而未超出第二磁通阈值H2时，在第一预设时段后切断第一动态开关；以及
第二动态开关，连接于所述控制芯片与至少一个末端保护级之间，以接通或断开本智能中级保护器与末端保护级之间的电力线；
第二电磁感应电路，用于感应来自末端保护级电力线上的不平衡电流，它连接所述第二动态开关，并根据所述控制芯片来导通或断开所述第二动态开关；
其中在控制芯片检测到所述不平衡电流超出第二磁通阈值H2时，在第二预设时段后切断第二动态开关。
在一个实施例中，进一步地在所述控制芯片上耦合一个告警部件，用于根据第一磁通阈值H1或第二磁通阈值H2输出告警信号给远端的电力营运单位。
在一个实施例中，所述电力线包括单相火线和单相中性线，或者三相火线，或者三相火线和中性线。
技术方案2：分体式低压电力保护系统，它包括漏电保护端和通讯端，其中漏电保护端包括技术方案1所述的智能中级保护器，以及连接至少一个此智能中级保护器的中继器，通讯端包括连接所述智能中级保护器的通讯适配器，以及与之连接的智能配变终端，其中所述智能中级保护器通过RS485总线与中继器进行数据传输，所述中继器通过GPRS水平通讯方式与安装在各个台区中的通讯适配器进行数据交互，所述通讯适配器通过RS485总线向智能配变终端进行数据上传，所述智能配变终端将配电数据传输给远端电力营运单位。
在一个实施例中，在通讯适配器中设置唯一的终端逻辑IP地址，对应于远端电力营运单位的剩余电流保护器监测系统中资产管理单元。
在一个实施例中，在通讯适配器中设置唯一的终端逻辑IP地址，对应于所述通讯适配器读取的中继器SIM卡。
在一个实施例中，设计所述通讯适配器以自动建立各个智能中级保护器处的测量点参数，在新增智能中级保护器时自动新增测量点信息，并在移除所述智能中级保护器时自动删除其测量点。
在一个实施例中，所述测量点参数包括各个智能中级保护器的控制芯片中的预设IP地址，以及对应的中继器SIM卡串号。
在另一个实施例中，设计所述通讯适配器以在智能中级保护器的测量点参数变更时，向所述剩余电流保护器监测系统发送请求，以变更所述测量点的有效标志位和变更标志位置位。
在一个实施例中，设计所述中继器以：自动读取通讯适配器的SIM卡串口；自动搜寻智能中级保护器的IP地址；然后更改每一智能中级保护器的IP地址。本实用新型是利用台区已安装的智能公变终端是通讯适配器上行的通信通道，利用公变终端的通信通道将分体式智能中级保护器的相关信息上送至管理系统，能够有效的利用低压配电台区已有的设备、共享已经建设完成且运行稳定的电力GPRS专用通信通道。中继模块与通讯适配器之间采用GPRS水平通信。将所有中继模块所采集的智能中级保护器数据全部汇总至通讯适配器。实现低压配电台区分体式智能中级保护器全部纳入信息化系统管理、提高人工作业水平和效率、实现设备运行状态监控、设备寿命管理、低压配电网出线数据集约管理等。能有效提前预防因线路漏电或电气漏电威胁到人身财产安全的隐患。该组合通讯方式的实用新型对电网的稳定运行、故障时的主动式抢修服务、低压配电网三相不平衡的调配、电气设备的质量、寿命、超期不进行漏电试验等都能够在第一时间进行发现、从而降低电网平稳运行的经济成本。
低压配电台区安装智能中级保护器的意义：随着智能电网的建设加快，近些年在低压配电台区一级保护器(总保护器)基本全面已经覆盖完成，按照国家相关配置原则和为了提高供电可靠性，使总保的投运率争取达到100％，已成为当前急需解决的问题，然而安装二级保护即中级保护器，将停电范围缩小是行之有效的解决方案。通过安装智能中级保护器后，因为智能中级保护器与智能总保的在极限不驱动时间参数与总保有时间差，所以漏电跳闸不会影响整个台区的用户用电能够有效的提高供电可靠性，保护人身财产设备安全。
现场设备连接：智能中级保护器通过RS-485连接线与中继模块进行数据传输，中继模块利用GPRS水平通信方式与安装在台区中的通讯适配器进行数据交互，通讯适配器再通过RS-485通信连接线与智能公变终端进行数据上传，最后通过智能公变终端GPRS通信通道将智能分体式智能中级保护器远传至监测系统。
通讯适配器、中继模块是用于接入中级保护器的设备，每个台区安装一台通讯适配器，每个中级保护器处安装一台中继模块，通讯适配器与原有的智能配变终端通过RS-485级联，通讯适配器借助智能配变终端的GPRS通道与主站交互。通讯适配器与中继模块带有GPRS模块，两者通过GPRS进行通信。中继模块与中级保护器之间通过RS-485通信。
通讯适配器具有以下功能：通讯适配器应有全省唯一的终端逻辑地址，并在剩余电流保护器监测系统中做资产管理；通讯适配器应能读取SIM的IP地址，并上报监测系统；通讯适配器应能自动建立并维护测量点参数，包括中级保护器地址、对应中继模块SIM卡串号等信息；中级保护器新增时通讯适配器应能自动新增测量点，中级保护器通信中断15天时通讯适配器自动删除该测量点通讯适配器测量点参数变更时，应能向监测系统上报测量点变更事件，并在测量点有效标志位和变更标志位置位。
中继模块具有以下功能：中继模块应能自动读取SIM卡串口；中继模块具有自动搜寻中级保护器功能，不需要设置中级保护器相关通信参数；中继模块新装时，需设置对应通讯适配器IP地址
公共移动网络承担起通讯适配器与中级模块之间的通讯连接。每个中继模块和通讯适配器都有静态独立的IP地址及通讯端口，第一次装接时，先读取出通讯适配器的ip地址及端口号，作为本台区连接智能中级保护器的中继模块要通信发送数据地址，中继模块通电后需将将通讯适配器的IP地址等参数设置保存。中继模块自动连接通讯适配器，通讯链路建立完成后智能中级保护器的相关数据可上送至监测主站。
低压配电台区现场将通讯适配器与中继模块安装完成后通电，先读取通讯适配器相关IP地址等参数，然后用PDA(红外)或者短信对中继模块进行通信指令设置，配置本台区的需要通讯的适配器的IP地址及端口号参数设置，中继模块随后与通讯适配器建立通讯。智能中级保护器通过RS-485通信线与中继模块进行连接通信后，中继模块会自动识别并采集智能中级保护器的相关信息和采样数据，中继模块搜集到智能中级保护器相关信息数据后上送至通讯适配器。中继模块与通讯适配器之间采用GPRS水平通信方式进行通讯，通讯适配器获取到台区所装分体式智能中级保护器的数据后将其归档保存并列表汇总。通讯适配器与智能公变终端之间采用级联通信模式。智能公变终端能够自适应通讯适配器通信规约，将通信适配器内所保存的台区所有分体式智能中级保护器的采集数据和运行状态上传至公变终端后，再经过智能公变终端电力GPRS通信通道将数据远传至监控系统，从而实现远程在线监测。
附图说明
图1为智能中级保护器实施例的结构原理图。
具体实施方式
参照附图，智能中级保护器，连接于低压电力系统电力线L和N上，且设置在总保护级1与末端保护级2之间，包括：
控制芯片40，用于产生第一磁通阈值H1和第二磁通阈值H2，根据这两个阈值来判断本智能中级保护器的开关状态；
第一动态开关11，连接于所述控制芯片与至少一个总保护级之间，以接通或断开本智能中级保护器与总保护级之间的电力线；
第一电磁感应电路10，较佳为零序电流互感器，包括一个绕接于电力线上动态开关11的一级绕组侧和一个接入芯片40的二级绕组侧，它用于感应来自总保护级1电力线上的不平衡电流I，它连接所述第一动态开关11，并根据所述控制芯片40来导通或断开所述第一动态开关11；
其中在控制芯片40检测到所述不平衡电流I超出第一磁通阈值H1而未超出第二磁通阈值H2时，在第一预设时段后切断第一动态开关11；以及
第二动态开关21，连接于所述控制芯片40与至少一个末端保护级2之间，以接通或断开本智能中级保护器与末端保护级2之间的电力线；
第二电磁感应电路20，用于感应来自末端保护级2电力线上的不平衡电流，它连接所述第二动态开关21，并根据所述控制芯片40来导通或断开所述第二动态开关21；
其中在控制芯片40检测到所述不平衡电流I超出第二磁通阈值H2时，在第二预设时段后切断第二动态开关21。其中，在中级保护器的后级负载正常工作的情况下，根据电磁原理，穿过此零序互感器11磁性线圈(即其漏电感应器)内的磁通量为H＝μMS，在图1所示的单相负载具有各一根L线和N线，流入此感应器线圈内的电流I1和流出的电流I2产生的交变磁场强度M1和M2应当满足线圈内的磁场强度M为：
M＝M1+M2
其中M1＝N1·I1/L1，M2＝N2·I2/L21
其中N1和N2为零序电流互感器11第一、第二次侧的绕组圈数，根据零序电流值可以直接由前述公式计算出其对应的磁通量H，若这个磁通量不超出H1，则进一步通过与之连接的一个电力参数检测单元30来进一步地加以判断。控制器40包括一个集成的A/D电路41，将来自全部模拟感应电路，例如电路11、21或30的信号转换为数字值。
在一个实施例中，进一步地在所述控制芯片40上耦合一个告警部件42，用于根据第一磁通阈值H1或第二磁通阈值H2输出告警信号给远端的电力营运单位。在一个实施例中，所述电力线包括单相火线L和单相中性线N，或者三相火线L，或者三相火线L和中性线N。
在另一个实施例中设计一个分体式低压电力保护系统，它包括漏电保护端和通讯端，其中漏电保护端包括所述的智能中级保护器，以及连接至少一个此智能中级保护器的中继器，通讯端包括连接所述智能中级保护器的通讯适配器，以及与之连接的智能配变终端，其中所述智能中级保护器通过RS485总线与中继器进行数据传输，所述中继器通过GPRS水平通讯方式与安装在各个台区中的通讯适配器进行数据交互，所述通讯适配器通过RS485总线向智能配变终端进行数据上传，所述智能配变终端将配电数据传输给远端电力营运单位。
在一个实施例中，在通讯适配器中设置唯一的终端逻辑IP地址，对应于远端电力营运单位的剩余电流保护器监测系统中资产管理单元。
在一个实施例中，在通讯适配器中设置唯一的终端逻辑IP地址，对应于所述通讯适配器读取的中继器SIM卡。
在一个实施例中，设计所述通讯适配器以自动建立各个智能中级保护器处的测量点参数，在新增智能中级保护器时自动新增测量点信息，并在移除所述智能中级保护器时自动删除其测量点。
在一个实施例中，所述测量点参数包括各个智能中级保护器的控制芯片中的预设IP地址，以及对应的中继器SIM卡串号。
在另一个实施例中，设计所述通讯适配器以在智能中级保护器的测量点参数变更时，向所述剩余电流保护器监测系统发送请求，以变更所述测量点的有效标志位和变更标志位置位。
在一个实施例中，设计所述中继器以：自动读取通讯适配器的SIM卡串口；自动搜寻智能中级保护器的IP地址；然后更改每一智能中级保护器的IP地址。
Claims (4)
1.智能中级保护器，连接于低压电力系统总保护级与末端保护级之间，其特征在于包括：
控制芯片，用于设定第一磁通阈值H1和第二磁通阈值H2，根据这两个阈值来判断本智能中级保护器的开关状态；
第一动态开关，连接于所述控制芯片与至少一个总保护级之间，以接通或断开本智能中级保护器与总保护级之间的电力线；
第一电磁感应电路，用于感应来自总保护级电力线上的不平衡电流，它连接所述第一动态开关，并根据所述控制芯片来导通或断开所述第一动态开关；
其中在控制芯片检测到所述不平衡电流超出第一磁通阈值H1而未超出第二磁通阈值H2时，在第一预设时段后切断第一动态开关；以及
第二动态开关，连接于所述控制芯片与至少一个末端保护级之间，以接通或断开本智能中级保护器与末端保护级之间的电力线；
第二电磁感应电路，用于感应来自末端保护级电力线上的不平衡电流，它连接所述第二动态开关，并根据所述控制芯片来导通或断开所述第二动态开关；
其中在控制芯片检测到所述不平衡电流超出第二磁通阈值H2时，在第二预设时段后切断第二动态开关。
2.根据权利要求1所述的智能中级保护器，其特征在于：进一步地在所述控制芯片上耦合一个告警部件，用于根据第一磁通阈值H1或第二磁通阈值H2输出告警信号给远端的电力营运单位。
3.根据权利要求1所述的智能中级保护器，其特征在于：所述电力线包括单相火线和单相中性线，或者三相火线，或者三相火线和中性线。
4.分体式低压电力保护系统，其特征在于包括漏电保护端和通讯端，其中漏电 保护端包括权利要求1所述的智能中级保护器，以及连接至少一个此智能中级保护器的中继器，通讯端包括连接所述智能中级保护器的通讯适配器，以及与之连接的智能配变终端，其中：
所述智能中级保护器通过RS485总线与中继器进行数据传输，所述中继器通过GPRS水平通讯方式与安装在各个台区中的通讯适配器进行数据交互，所述通讯适配器通过RS485总线向智能配变终端进行数据上传，所述智能配变终端将配电数据传输给远端电力营运单位。
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Cited By (1)
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2015
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