CN208568905U - 高压开关一体化计量装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高压开关一体化计量装置,包括控制箱以及固定于控制箱上的三相支柱,每相支柱的上部设置连接真空灭弧室静导电杆的上接线导电杆,上接线导电杆上套装固定空心结构电容,所述电容包括电压信号采集电容以及电源电容,每相支柱设置向侧壁外侧凸出的弧形侧壁,在凸出的弧形侧壁上设置两个贯通侧壁的轴向线孔,在所述控制箱中的底部固定有电路板。本实用新型摈弃传统的电压互感器,采用电子元器件采集电压信号,采用一次穿心纳米晶磁环电流互感器采集电流信号,采用超低功耗单片机电路进行电能值和其它相关数据计算,减少了连接节点,降低了故障率,本实用新型体积小,重量轻,便于运输和安装。

Description

高压开关一体化计量装置
技术领域
本实用新型属于供配电技术领域,具体涉及一种高压开关一体化计量装置。
背景技术
目前市场上的高压开关一体化计量装置在进行电能计量时,需要用到高压开关、高压电压、电流互感器以及髙供低计电能表三大独立部件,由于电能表为独立原件,所以其内部同样要有电压、电流互感器,才能得到对应的计算采集信号,所以,这种分立原件组合模式不但占用空间大,而且安装费事、接线繁琐,同时增加了故障率。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种全新的高压开关一体化计量装置。
为解决上述问题,本实用新型所采取的技术方案是:
一种高压开关一体化计量装置,包括控制箱以及固定于控制箱上的三相支柱,每相支柱外侧面设置绝缘伞裙,内部设置绝缘拉杆和真空灭弧室,每相支柱的中间外侧壁上固定穿心式电流互感器,下接线导电杆穿过电流互感器以及支柱侧壁连接位于支柱内的导电夹,并通过导电夹连接灭弧室动导电杆,动导电杆通过绝缘拉杆连接位于控制箱中的操作机构,每相支柱的上部设置连接真空灭弧室静导电杆的上接线导电杆,上接线导电杆上套装固定空心结构电容,所述电容包括电压信号采集电容以及电源电容,每相支柱设置向侧壁外侧凸出的弧形侧壁,在凸出的弧形侧壁上设置两个贯通侧壁的轴向线孔,所述控制箱由中间隔开的上箱体和下箱体两部分组成,上箱体中固定操作机构,下箱体中固定电路板,所述电路板上集成供电电路、电流信号采集电路、电压信号采集电路、单片机数据处理电路以及无线通信电路,电流信号采集电路的输入端直接连接电流互感器的次级线圈两端,电压信号采集电路的输入端连接电压信号采集用电容,供电电路的输入端连接电源电容,单片机数据处理电路将采集的电压和电流信号进行模数转换,并分析计算出电压、电流、功率及其它多种电力参数的瞬时值和有效值,进而计算出多项电量的累加值并存储多项数据曲线,同时通过无线通信电路实现数据远传。
进一步的,所述电压信号采集电容为一体式串联电容,其包括高压电极、低压接地电极以及中间信号电极,其中高压电极与上接线导电杆连接,中间信号电极与低压接地电极通过导线连接电压信号采集电路的输入端,所述电源电容包括高压电极和低压电极,高压电极与接线导电杆连接,低压电极连接供电电路的输入端。
优选的,所述导线为单芯或多芯屏蔽线,屏蔽层连接低压接地电极,线芯连接中间信号电极。
进一步的,所述电源电容为环形层状空心结构,从内至外依次是高压电极、绝缘层、高压极板、介电材料层、低压极板、绝缘封装层,其中高压电极为圆环形,高压电极外侧面中部通过良导体穿过绝缘层连接高压极板,在绝缘封装层中部设置低压电极,低压电极通过良导体穿过绝缘封装层连接低压极板外侧面中部。
进一步的,所述电压信号采集电容为环形层状空心结构,从内至外依次是高压电极、绝缘层、高压极板、介电材料层、低压极板、绝缘封装层,在绝缘封装层中封装低压电容,其中高压电极为圆环形,高压电极外侧面中部通过良导体穿过绝缘层连接高压极板,低压极板中部通过良导体与低压电容一端连接并通过良导体穿过绝缘封装层引出,构成中间信号电极,低压电容另一端连接良导体并穿过绝缘封装层引出,构成低压接地电极。
进一步的,所述电压信号采集电路包括电压信号采集电容C1-C3以及隔离变压器T1-T3,其中,电压信号采集电容C1-C3的高压电极分别连接10KV电源的A、B、C相线,电压信号采集电容C1-C3的低压接地电极分别连接大地,电压信号采集电容C1-C3的中间信号电极分别连接隔离变压器T1-T3的初级线圈一端,隔离变压器T1-T3的初级线圈另一端接大地,隔离变压器T1-T3的次级线圈的一端分别为电压输出端Va、Vb、Vc,隔离变压器T1-T3的次级线圈的另一端接工作电源地。
进一步的,所述供电电路包括电源电容C4-C6、及隔离变压器T4-T6以及三相整流桥D1,其中,电源采集电容C4-C6的高压电极分别连接10KV电源的A、B、C相线,电源采集电容C4-C6的低压电极分别连接隔离变压器T4-T6的初级线圈一端,隔离变压器T4-T6的初级线圈另一端接大地,隔离变压器T4-T6的次级线圈的一端分别连接三相整流桥D1的输入端A、B、C,隔离变压器T1-T3的次级线圈的另一端接工作电源地。
优选的,所述电流互感器采用纳米晶导磁材料,二次电流信号为20mA以下的小电流信号。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
本实用新型高压电压信号采集摈弃传统的电压互感器,采用线性电子元器件将高电压信号分解降压,取其微弱信号,高压电流信号采集采用一次穿心纳米晶磁环电流互感器,利用纳米晶磁环的高灵敏度、高线性度将高压大电流信号转换为弱电压小电流信号进行采集,电能计量摈弃传统的电能表,采用超低功耗单片微机大规模集成电路进行数据计算处理,最后计算出电能值和其它相关多项电力数据;支柱绝缘采用户外用较高绝缘性能的环氧树脂进行整体浇注,外部无任何裸露点保证了整体绝缘的高可靠性。
由于本实用新型采用的原材料不同,重量轻,运输和安装比较方便,而且节省费用;产品外壳与高压部分高度绝缘,所以本产品抗雷击、耐高压冲击,运行稳定可靠;本实用新型采用微电子技术,整个电路不吸收谐波,因此具有极强的抗谐波特性;测量电路在选用器件时遵从一致性和对称性原则,消除了器件的温度特性偏差和器件老化造成的精度偏差,运行具有很强的耐久性,适应长期运行;本实用新型在生产过程中可以节约大量的原材料,每台装置的总重量与原有产品相比可减少100公斤。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图;
图2是本实用新型支柱A-A向结构示意图;
图3是本实用新型电源电容结构示意图;
图4是本实用新型电压信号采集电容截面结构示意图;
图5是本实用新型电路板部分电源电路原理图;
图6是本实用新型电路板部分电压采集电路原理图;
图7是本实用新型电路板部分电流采集电路原理图;
附图标号说明:1、电容,2、上接线导电杆,3、真空灭弧室,4、支柱,5、控制箱,6、电路板,7、电流互感器,8、绝缘伞裙,9、线孔,10、中间信号电极,11、绝缘封装层,12、低压极板,13、高压极板,14、低压电极,15、介电材料层,16、绝缘层,17、高压电极,18、低压电容,19、低压接地电极。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型做进一步详细描述:
如图1和图2所示,本实用新型包括控制箱5以及固定于控制箱上的三相支柱4,三相支柱以及固定于控制箱内的操作机构构成高压断路器,其中,每相支柱由户外用较高绝缘性能的环氧树脂进行整体浇注而成,其包括上绝缘套筒和下绝缘套筒,支柱(绝缘套筒)外侧面设置绝缘伞裙8,内部设置绝缘拉杆和真空灭弧室3,每相支柱的中间外侧壁上固定穿心式电流互感器7,下接线导电杆穿过电流互感器以及支柱侧壁连接位于支柱内的导电夹,并通过导电夹连接真空灭弧室动导电杆,动导电杆通过绝缘拉杆连接位于控制箱中的操作机构,每相支柱的上部设置连接真空灭弧室静导电杆的上接线导电杆2,上接线导电杆上套装固定空心结构电容1,所述电容包括电压信号采集电容以及电源电容,每相支柱设置向侧壁外侧凸出的弧形侧壁,在凸出的弧形侧壁上设置两个贯通侧壁的轴向线孔9,所述控制箱由中间隔开的上箱体和下箱体两部分组成,上箱体中固定操作机构,下箱体中固定电路板6,所述电路板上集成供电电路、电流信号采集电路、电压信号采集电路、单片机数据处理电路以及无线通信电路,电流信号采集电路输入端直接连接电流互感器的次级线圈两端,电压信号采集电路的输入端连接电压信号采集用电容,供电电路的输入端连接电源电容,单片机数据处理电路将采集的电压和电流信号进行模数转换,并分析计算出电压、电流、功率及其他多种电力参数的瞬时值和有效值,进而计算出多项电量的累加值并可存储多项数据曲线,同时通过无线通信电路实现数据远传。
如图7所示,电流信号采集电路包括电流互感器TA以及采样电阻R,采样电阻R两端与电流互感器二次侧连接。所述电流互感器采用纳米晶导磁材料,二次电流信号为20mA以下的小电流信号。
为实现本实用新型的小型化和一体化,电流互感器采用具有高导磁性、高线性的纳米晶导磁材料,作为电流互感器的转换介质,高压侧通过绝缘材料与导磁介质进行电器隔离,二次电流信号直接降为20mA以下的小电流信号,低压小电流信号就可以直接进入信号采集电路,或者经AD转换电路处理后送入单电机数据处理模块参与各种电能计算。
所述电源电容包括高压电极和低压电极,高压电极与接线导电杆连接,低压电极连接供电电路的输入端。如图5所示,所述供电电路包括电源电容C4-C6、及隔离变压器T4-T6以及三相整流桥D1,其中,电源采集电容C4-C6的高压电极分别连接10KV电源的A、B、C相线,电源采集电容C4-C6的低压电极分别连接隔离变压器T4-T6的初级线圈一端,隔离变压器T4-T6的初级线圈另一端接大地,隔离变压器T4-T6的次级线圈的一端分别连接三相整流桥D1的输入端A、B、C,隔离变压器T1-T3的次级线圈的另一端接工作电源地。
如图3所示,所述电源电容为环形层状空心结构,从内至外依次是高压电极17、绝缘层 16、高压极板13、介电材料层15、低压极板12、绝缘封装层11,其中高压电极为圆环形,高压电极外侧面中部通过良导体穿过绝缘层连接高压极板,在绝缘封装层中部设置低压接地电极19,低压接地电极通过良导体穿过绝缘封装层连接低压极板外侧面中部。
电压信号的采集是高压经过耐高压线性电子器件(电压信号采集电容)降压后变为3伏以下的低压小信号,3伏以下的低压小信号就可以直接参与数据处理。
所述电压信号采集电容为一体式串联电容,其包括高压电极、低压接地电极以及中间信号电极,其中高压电极与上接线导电杆连接,中间信号电极与低压接地电极通过导线连接电压信号采集电路的输入端,所述导线为单芯或多芯屏蔽线,屏蔽层连接低压接地电极接大地,线芯连接中间信号电极。如图6所示,所述电压信号采集电路包括电压信号采集电容C1-C3 以及隔离变压器T1-T3,其中,电压信号采集电容C1-C3的高压电极分别连接10KV电源的A、 B、C相线,电压信号采集电容C1-C3的低压接地电极分别连接大地,电压信号采集电容C1-C3 的中间信号电极分别连接隔离变压器T1-T3的初级线圈一端,隔离变压器T1-T3的初级线圈另一端接大地,隔离变压器T1-T3的次级线圈的一端分别为电压输出端Va、Vb、Vc,隔离变压器T1-T3的次级线圈的另一端接工作电源地。
如图4所示,所述电压信号采集电容为环形层状空心结构,从内至外依次是高压电极17、绝缘层16、高压极板13、介电材料层15、低压极板12、绝缘封装层11,在绝缘封装层中封装低压电容18,其中高压电极为圆环形,高压电极外侧面中部通过良导体穿过绝缘层连接高压极板,低压极板中部通过良导体与低压电容一端连接并通过良导体穿过绝缘封装层引出,构成中间信号电极10,低压电容另一端连接良导体并穿过绝缘封装层引出,构成低压接地电极。
为了保证绝缘效果,所述高压极板和低压极板高度小于介电材料层高度,并且高压极板、中间信号电极和低压极板的两端距离介电材料层两端有一定距离。并且所述绝缘层和绝缘封装层材料为绝缘树脂。为了保证电容的耐压性能,所述介电材料层为高性能陶瓷粉末力压成型层。
本实用新型利用电压信号采集电容等电子器件取代原来笨重的高压电压互感器,采用一次穿心纳米晶磁环电流互感器直接采集电流信号,利用微电子技术,将现有高压计量的电流互感器、电压互感器、电能表融为一体,直接实现高压电能计算,可以扩大计量范围,利用电子电路实现根据信号幅度大小自动调节挡位,大大提高产品的抗谐波特性,提高计量精度。

Claims (8)

1.一种高压开关一体化计量装置,包括控制箱(5)以及固定于控制箱上的三相支柱(4),每相支柱外侧面设置绝缘伞裙(8),内部设置绝缘拉杆和灭弧室(3),每相支柱的中间外侧壁上固定穿心式电流互感器(7),下接线导电杆穿过电流互感器以及支柱侧壁连接位于支柱内的导电夹,并通过导电夹连接灭弧室动导电杆,动导电杆通过绝缘拉杆连接位于控制箱中的操作机构,其特征在于:每相支柱的上部设置连接灭弧室静导电杆的上接线导电杆(2),上接线导电杆上套装固定空心结构电容(1),所述电容包括电压信号采集电容以及电源电容,每相支柱设置向侧壁外侧凸出的弧形侧壁,在凸出的弧形侧壁上设置两个贯通侧壁的轴向线孔(9),所述控制箱由中间隔开的上箱体和下箱体两部分组成,上箱体中固定操作机构,下箱体中固定电路板(6),所述电路板上集成供电电路、电流信号采集电路、电压信号采集电路、单片机数据处理电路以及无线通信电路,电流信号采集电路的输入端直接连接电流互感器的次级线圈两端,电压信号采集电路的输入端连接电压信号采集用电容,供电电路的输入端连接电源电容,单片机数据处理电路将采集的电压和电流信号进行模数转换,并分析计算出电压、电流、功率的瞬时值和有效值,进而计算出多项电量的累加值并存储多项数据曲线,同时通过无线通信电路实现数据远传。
2.根据权利要求1所述的高压开关一体化计量装置,其特征在于:所述电压信号采集电容为一体式串联电容,其包括高压电极、低压接地电极以及中间信号电极,其中高压电极与上接线导电杆连接,中间信号电极与低压接地电极通过导线连接电压信号采集电路的输入端,所述电源电容包括高压电极和低压电极,高压电极与接线导电杆连接,低压电极连接供电电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的高压开关一体化计量装置,其特征在于:所述导线为单芯或多芯屏蔽线,屏蔽层连接低压接地电极,线芯连接中间信号电极。
4.根据权利要求1或2所述的高压开关一体化计量装置,其特征在于:所述电源电容为环形层状空心结构,从内至外依次是高压电极(17)、绝缘层(16)、高压极板(13)、介电材料层(15)、低压极板(12)、绝缘封装层(11),其中高压电极为圆环形,高压电极外侧面中部通过良导体穿过绝缘层连接高压极板,在绝缘封装层中部设置低压电极(14),低压电极通过良导体穿过绝缘封装层连接低压极板外侧面中部。
5.根据权利要求1或2所述的高压开关一体化计量装置,其特征在于:所述电压信号采集电容为环形层状空心结构,从内至外依次是高压电极(17)、绝缘层(16)、高压极板(13)、介电材料层、低压极板(12)、绝缘封装层(11),在绝缘封装层中封装低压电容(18),其中高压电极为圆环形,高压电极外侧面中部通过良导体穿过绝缘层连接高压极板,低压极板中部通过良导体与低压电容一端连接并通过良导体穿过绝缘封装层引出,构成中间信号电极(10),低压电容另一端连接良导体并穿过绝缘封装层引出,构成低压接地电极(19)。
6.根据权利要求1所述的高压开关一体化计量装置,其特征在于:所述电压信号采集电路包括电压信号采集电容C1-C3以及隔离变压器T1-T3,其中,电压信号采集电容C1-C3的高压电极分别连接10KV电源的A、B、C相线,电压信号采集电容C1-C3的低压接地电极分别连接大地,电压信号采集电容C1-C3的中间信号电极分别连接隔离变压器T1-T3的初级线圈一端,隔离变压器T1-T3的初级线圈另一端接大地,隔离变压器T1-T3的次级线圈的一端分别为电压输出端Va、Vb、Vc,隔离变压器T1-T3的次级线圈的另一端接工作电源地。
7.根据权利要求1所述的高压开关一体化计量装置,其特征在于:所述供电电路包括电源电容C4-C6、及隔离变压器T4-T6以及三相整流桥D1,其中,电源采集电容C4-C6的高压电极分别连接10KV电源的A、B、C相线,电源采集电容C4-C6的低压电极分别连接隔离变压器T4-T6的初级线圈一端,隔离变压器T4-T6的初级线圈另一端接大地,隔离变压器T4-T6的次级线圈的一端分别连接三相整流桥D1的输入端A、B、C,隔离变压器T1-T3的次级线圈的另一端接工作电源地。
8.根据权利要求1所述的高压开关一体化计量装置,其特征在于:所述电流互感器采用纳米晶导磁材料,二次电流信号为20mA以下的小电流信号。
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Denomination of utility model: Integrated metering device for high-voltage switches

Granted publication date: 20190301

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Pledgor: BAODING CITY SHUOCHENG TECHNOLOGY CO.,LTD.

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