CN208283494U - 一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，包括断路器本体，断路器本体设置在断路器底座上，断路器本体上设置有双绕组CT,断路器底座设置有延长端，延长端顶端上设置有电容式PT，底座内部设置有信号处理单元，信号处理单元通过断路器底座上设置的信号接口外接有前端采集装置。本实用新型利用电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，对配电线路进行实时监测监控，实时检测配电线路单相接地故障、相间短路故障、过负荷、三相不平衡、负荷电流、开关状态以及相关运行数据，实现配电线路的监测、保护、控制，缩短配电线路故障查找时间。

Description

一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置

技术领域

本实用新型涉及电子及电源技术领域，尤其涉及一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置。

背景技术

随着社会经济的发展和人类文明的不断进度，电力已经成为人类生活、工作、学习中不可缺少的能源。电力能源的应用的领域不断的拓宽和深入，因此，电力的稳定性和安全性成为了一个发展的关键。

配电线路作为整个配电网络体系的重要组成部分，一旦线路出现问题就容易导致整个电力系统的故障或瘫痪，进而影响居民的正常生活用电，阻碍经济的顺利发展。配电线路作为电力系统的基础环节，是整个系统的核心部分，随着我国经济技术的不断发展，电网的应用范围也越来越广泛，配电线路覆盖的围也越来越大，从我国配电线路的当前应用情况来看，主要表现为线路长、覆盖广、范围跨度大的特点，正因为如此，配线线路的稳定性较弱；一旦出现故障，排查起来是个很耗费人力物力的事情，因此需要一种实现配电线路的监测、保护、控制，缩短配电线路故障查找时间的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，得到一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，利用电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，对配电线路进行实时监测监控，实时检测配电线路单相接地故障、相间短路故障、过负荷、三相不平衡、负荷电流、开关状态以及相关运行数据，实现配电线路的监测、保护、控制，缩短配电线路故障查找时间。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，包括断路器本体，断路器本体设置在断路器底座上，断路器本体上设置有双绕组CT,断路器底座设置有延长端，延长端顶端上设置有电容式PT，底座内部设置有信号处理单元，信号处理单元通过断路器底座上设置的信号接口外接有前端采集装置。

更优的，还包括取电装置，所述取电装置通过高压取能电容和取能变压器将线路高压转换为变压器二次侧稳定的交流电压，给前端采集装置供电，高压取能电容采用聚丙烯金属化膜电容器；取电装置上还设置有保护模块，保护取能变压器不受配网线路雷电冲击而损坏。

更优的，所述断路器本体采用三相支柱式全封闭结构，三相支柱内部和外部一次线端子设置伞裙。

更优的，所述信号处理单元包括电压互感器和电流互感器，所述电流互感器采用低功耗线圈，将一次电流信号通过信号处理电路转换成与一次侧电流和相位成比例的小电压信号；所述电压互感器采用电阻分压器将一次电压转换成与一次电压和相位成比例的小电压信号。

更优的，所述信号处理单元包括电子一体式互感器，所述电子一体式互感器内包括低功耗线圈，将一次电流信号通过信号处理电路转换成与一次侧电流和相位成比例的小电压信号，还包括电阻分压器，能将一次电压转换成与一次电压和相位成比例的小电压信号。

更优的，所述前端采集装置包含主控单元、通信单元、后备供电电源三部分；主控单元由信号采集电路、电源电路、控制电路、通信电路AD转换电路和单片机组成，用于完成交流信号采集，测量馈线相电压、电流、功率等参数，通过公网GPRS将检测数据上传至后台软件管理系统，实时掌握线路运行状态，远程控制开关的分合。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益之处：

(1)本实用新型将断路器本体、取能单元、测量单元以及前端采集装置进行集成化基于一二次融合设计，实现集保护、控制、测量、遥控四合一，前端采集装置微功耗、小型化设计，将采集到的数据通过GPRS方式发送到后台主站系统，通过后台主站实现“三遥”功能，断路器加装了隔离开关，形成了真空断路器与隔离开关的基于一二次融合的组合电器，增加了可见隔离断开点，并具有可靠的连锁操作，提高了可靠性和安全性能；

(2)本实用新型所有二次接线在工厂完工，降低现场施工接线错误的风险。现场只需一次吊装断路器即可完成施工，施工周期短，减少停电时间；

(3)本实用新型所有高压电流互感器的出线都在底座内经过了二级电流互感器的转换处理。在前端采集装置未安装时，不需考虑高压电流互感器开路的风险，减少现场施工误操作事故；

(4)本实用新型利用电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，对配电线路进行实时监测监控，实时检测配电线路单相接地故障、相间短路故障、过负荷、三相不平衡、负荷电流、开关状态以及相关运行数据，实现配电线路的监测、保护、控制，缩短配电线路故障查找时间；

(5)本实用新型主要用于10kV配网架空线路，是具有开断线路电流、遥测、遥信、遥控、故障检测与隔离、保护定值调整等功能的自动化装置。由电容式PT、信号处理单元、断路器本体和前端采集装置(也称智能控制器)组成，安装简单、维护方便，是配电线路馈线自动化系统首选设备。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的结构概念图；

图3为本实用新型实施例的工作原理图；

图4为本实用新型实施例的电流互感器原理图；

图5为本实用新型实施例的电压互感器原理图；

图6为本实用新型实施例的取电装置原理图；

图7为本实用新型实施例的前端采集装置原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，基于一二次融合故障隔离装置包括断路器本体1，断路器本体设置在断路器底座上，断路器本体1上设置有双绕组CT5,断路器底座设置有延长端，延长端顶端上设置有电容式PT2，底座内部设置有信号处理单元4，信号处理单元4通过断路器底座上设置的信号接口3外接有前端采集装置6；其中，电容式PT2为装置提供工作电源；信号处理单元4将一次信号转换为二次信号；断路器本体1采用ZW32固封型架空线路真空断路器，前端采集装置6具备遥信、遥测、遥控功能，采用GPRS通信方式；通过在断路器底座上加装电容式PT2，使断路器与电容式PT2基于一二次融合设计。电容式PT2不受天气、负荷电流变化影响，稳定可靠；装置采用线路电压取电，只要线路带电，无论负荷电流多少，天气怎样恶劣，均能为装置提供可靠工作电源。断路器采用三相支柱式全封闭结构，密封性能好，防潮、防凝露，适用于严寒或高温潮湿地区。三相支柱内部和外部一次线端子增加伞裙，使爬电距离大大增加，满足海拔2000米以下地区使用要求。

本实施例的原理是：由取能装置9取电，通过电容式PT2提供工作电源(交流电压)，电流互感器采集电流信号经过流压转换，电压互感器采集电压信号经过分压转换，6路信号通过信号处理单元转换出电流、电压、零序电流、零序电压二次信号(Ia\Ib\Ic\Io\Ua\Ub\Uc\Uo)并和断路器控制信号(分闸、合闸、储能)一起通过高屏蔽电缆通讯线输入前端采集装置，前端采集装置经过信号滤波处理后，通过通讯模块将信号传至系统后台。如线路发生故障，前端采集装置可以按照预定控制策略控制断路器分闸，隔离故障，还可通过前端采集装置接收后台控制指令对断路器进行遥控，如图3，7和8分别为限位开关和辅助开关，10为储能电机。

本实施例中，所述信号处理单元包括电压互感器和电流互感器，集电流电压测量和保护信号输出为一体，直接输出小电压信号，简化了系统结构，减少了误差源；电压输出端二次短路时不会产生过电流，也不会产生铁磁谐振，根除了电力系统运行中的重大故障隐患，保障了人员和设备的安全；电流互感器原理如图4，通过低功耗线圈11，将一次电流信号通过信号处理电路转换成与一次侧电流和相位成比例的小电压信号，参数如下：三相变比：负荷600A/1V，零序20A/0.2A；电压互感器原理如图5，通过分压器将一次电压转换成与一次电压和相位成比例的小电压信号。

作为另外一个优选实施例，与上述实施例不同的是，所述信号处理单元包括的是集电压互感器和电流互感器功能于一体的电子一体式互感器，实现与上述实施例相同的功能，组装更为简单。

本实施例中还包括取电装置9，取电装置单元原理如图6；取电无需安装PT，采用高压电容(电容式PT)C1提供系统电源AC+\AC-和用于单相电压测量；高压取能电容C1采用聚丙烯金属化膜电容器，耐压42kV/min，具有损耗因数低、绝缘电阻高、电容量和损耗因数与温度和频率对比的稳定性高及可自愈等优点；保护模块R主要保护取能变压器不受配网线路雷电冲击等干扰而损坏。通过高压取能电容C1和取能变压器L1，将线路高压转换为变压器二次侧稳定的交流电压，给前端采集装置供电。

前端采集装置主要由主控单元、通信单元、后备供电电源三部分组成，进行交流信号采集，测量馈线相电压、电流、功率等参数，通过公网GPRS将检测数据上传至后台软件管理系统，实时掌握线路运行状态，远程控制开关的分合，当发生单相接地或相间短路故障时，可将故障区段隔离或切除；工作原理图如图7。前端采集装置可提供1回线路(4电压4电流，其中3个测量电压、3个测量电流、1个零序电流、1个零序电压)模拟量、1个开入量的采集、3个开出控制。预留GPS定位、串口通信、3路开入量采集，电子式互感器采集另外也可根据用户的需求调整配置。

前端采集装置包括以下功能：

(1)遥测功能

信号测量——可实时测量三相电流、三相电压、零序电压、零序电流、开关分合闸状态、开关储能状态等，并把核心信息定时主动上传给后台软件。

功率测量——可测量各相有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，并主召上传给后台软件。

故障电流测量——发生相间短路故障时，主动测量故障电流，连同其它故障信息一起主动上传给后台软件。

后备电池电压测量——可实时检测后备电源蓄电池电压，上传给后台软件。

(2)遥信功能

包括开关分合闸状态变位、开关储能状态变位、后备蓄电池欠压、后备蓄电池电压恢复正常提示、短路故障、单相接地故障消失提示、线路失电、线路来电提示等告警，主动上传给后台软件。

(3)遥控功能

可远程(GPRS)控制一体化智能开关进行分合闸操作；

远程控制一体化智能开关时需要进行密码验证，增强了开关控制安全性；

远程控制一体化智能开关的操作密码可修改且修改权限受控。

(4)数据传输功能

可与后台软件进行GPRS通信，发送信号采集信息并接收开关控制、参数修改等命令；可接收后台软件时钟校时；可采取远程\就地两种方式，进行相关参数的设置和读取；配网线路发生故障时，可主动上传故障信息给后台软件。

(5)故障识别、隔离及保护功能

相间短路判断——分I段保护、II段保护和Ⅲ段保护，线路发生相间短路故障时，主动测量并上报故障电流、故障相别、故障发生时间等信息给后台软件；

接地故障判别——线路发生单相接地故障时，监测故障电流电压，并将零序电压、电流、故障发生时间等主动上报给后台软件；

故障隔离——后台软件根据线路上各前端采集装置上报的故障信息和开关跳闸信息，按照配电拓扑模型，进行故障区域判断，继而进行故障隔离、保护。

(6)故障信息上报、存储功能

装置在线路发生故障时，将故障信息主动上报给后台软件，并存储在装置EEPROM中，方便后台软件根据需要随时读取；可按时间顺序保存最近256条故障信息，即第一条故障信息为最新故障；故障保护参数可根据实际线路运行情况，通过后台软件进行设置。

(7)自恢复功能

具有程序自恢复功能，当运行状态不正常，程序陷入死循环状态时，前端采集装置可重启，恢复正常运行状态；具备程序自诊断功能，验证参数设置正确性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，其特征在于，包括断路器本体，断路器本体设置在断路器底座上，断路器本体上设置有双绕组CT,断路器底座设置有延长端，延长端顶端上设置有电容式PT，底座内部设置有信号处理单元，信号处理单元通过断路器底座上设置的信号接口外接有前端采集装置。

2.如权利要求1所述的一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，其特征在于，还包括取电装置，所述取电装置通过高压取能电容和取能变压器将线路高压转换为变压器二次侧稳定的交流电压，给前端采集装置供电，高压取能电容采用聚丙烯金属化膜电容器；取电装置上还设置有保护模块，保护取能变压器不受配网线路雷电冲击而损坏。

3.如权利要求1所述的一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，其特征在于，所述断路器本体采用三相支柱式全封闭结构，三相支柱内部和外部一次线端子设置伞裙。

4.如权利要求1所述的一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，其特征在于，所述信号处理单元包括电压互感器和电流互感器，所述电流互感器采用低功耗线圈，将一次电流信号通过信号处理电路转换成与一次侧电流和相位成比例的小电压信号；所述电压互感器采用电阻分压器将一次电压转换成与一次电压和相位成比例的小电压信号。

5.如权利要求1所述的一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，其特征在于，所述信号处理单元包括电子一体式互感器，所述电子一体式互感器内包括低功耗线圈，将一次电流信号通过信号处理电路转换成与一次侧电流和相位成比例的小电压信号，还包括电阻分压器，能将一次电压转换成与一次电压和相位成比例的小电压信号。

6.如权利要求1所述的一种基于一二次融合式故障隔离智能测控装置，其特征在于，所述前端采集装置包含主控单元、通信单元、后备供电电源三部分；主控单元由信号采集电路、电源电路、控制电路、通信电路AD转换电路和单片机组成，用于完成交流信号采集，测量至少包括馈线相电压、电流、功率，通过公网GPRS将检测数据上传至后台软件管理系统，实时掌握线路运行状态，远程控制开关的分合。