CN213125593U - 一种用于带小水电线路的自动化开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于带小水电线路的自动化开关，包括：开关本体、开关控制器、电源侧电压互感器以及负荷侧电压互感器；其中，所述开关本体的一端基于二次连接线连接着所述电源侧电压互感器的一端，所述电源侧电压互感器的另一端基于二次连接线连接着所述开关控制器，所述开关本体的另一端基于二次连接线连接着所述负荷侧电压互感器的一端，所述负荷侧电压互感器的另一端连接着所述开关控制器，所述开关本体基于二次连接线还连接着所述开关控制器。本实用新型提供的用于带小水电线路的自动化开关，避免了变电站出线开关与小水电出口开关非同时期合闸的情况出现，解决了非同期合闸造成线路无法投入重合闸的问题。

Description

一种用于带小水电线路的自动化开关

技术领域

本实用新型涉及电力系统的技术领域，尤其涉及一种用于带小水电线路的自动化开关。

背景技术

配电线路接入小水电后，由于地方小水电往往年久失修、保护装置失效的问题较为普遍；在变电站开关跳闸后，小水电出口开关因年久失修、保护装置失效的问题可能出现无法快速断开发电机出口开关的情况，发电机以一种非正常的工作方式继续往线路供电，而线路上的电压时间型开关因为线路依然带有电压，会出现不满足失压条件而保持在合闸状态，而此时变电站开关进行重合，就极大可能造成与小水电非同时期合闸，引起线路再次跳闸，同时对变电站主变、变电站出线开关、小水电出口开关及小水电发电机均造成较大的短路冲击，并造成设备的损坏；目前较多地方的变电站出线开关线路侧并未安装有电压互感器，或不具备安装的条件，保护装置无法使用检无压或检同期的功能而取消线路重合闸，造成线路上的配电自动化开关自愈功能无法使用，无法快速恢复供电，极大的影响了线路供电可靠性，且即使具备检无压和检同期的条件，也可能出现故障后小水电以较低的电压和频率长时间不切除造成长时间无法重合闸的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于带小水电线路的自动化开关，避免了变电站出线开关与小水电出口开关非同时期合闸的情况出现，解决了非同期合闸造成线路无法投入重合闸的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种用于带小水电线路的自动化开关，包括：开关本体、开关控制器、电源侧电压互感器以及负荷侧电压互感器；其中，所述开关本体的电源侧通过导线连接着所述电源侧电压互感器的一次侧，所述电源侧电压互感器的二次侧通过二次电缆连接线连接着所述开关控制器，所述开关本体的负荷侧通过导线与所述负荷侧电压互感器的一次侧，所述负荷侧电压互感器的二次侧通过二次电缆连接着所述开关控制器，所述开关本体通过二次电缆连接着所述开关控制器。

可选的实施方式，所述开关控制器包括：采集模块、逻辑控制模块以及输出模块；其中，所述采集模块与所述逻辑控制模块信号连接，所述逻辑控制模块与所述输出模块信号连接。

可选的实施方式，所述采集模块包括：电压采集单元、电流采集单元、状态采集单元以及频率采集单元；其中，所述电压采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述电流采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述状态采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述频率采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述频率采集单元还与所述电压采集单元信号连接。

可选的实施方式，所述电压采集单元的一端与所述频率采集单元、和所述逻辑控制模块信号连接，所述电压采集单元的另一端基于二次连接线与所述电源侧电压互感器和所述负荷侧电压互感器相连接。

可选的实施方式，所述电流采集单元的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述电流采集单元的另一端基于二次连接线与开关本体相连接。

可选的实施方式，所述开关本体包括：外壳、操作机构、开关静触头、开关动触头、三相电流互感器、以及零序电流互感器等；其中，所述三相电流互感器通过二次电缆与所述电流采集单元相连接，所述零序电流互感器通过二次电缆与所述电流采集单元相连接。

可选的实施方式，所述状态采集单元的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述状态采集单元的另一端通过二次连接线与开关本体相连接。

可选的实施方式，所述输出模块的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述输出模块的另一端基于二次连接线与开关本体相连接。

本实用新型提供的用于带小水电线路的自动化开关，基于开关控制器通过与电源侧电压互感器和负荷侧电压互感器二次侧相连，进而采集电源侧电压和负荷侧电压，通过判断电压和频率的变化，实现准确判断变电站开关是否已断开，降低了变电站出线开关投入重合闸的风险；当发生故障后只需要变电站出线开关分闸，就能可靠地将线路上的小水电电源切除，避免了非同期合闸的问题出现，达到满足投入线路重合闸的条件，提高瞬时故障的恢复时间，同时确保线路上各类自动化开关功能可正常使用，对提高供电可靠性极为有利。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例的用于带小水电线路的自动化开关的结构组成示意图；

图2是本实用新型实施例的用于带小水电线路的自动化开关的10KV配电线路示意图；

图3是本实用新型实施例的用于带小水电线路的自动化开关动作逻辑、方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参阅图1，图1是本实用新型实施例的用于带小水电线路的自动化开关的结构组成示意图。

如图1所示，一种用于带小水电线路的自动化开关，包括：开关本体、开关控制器、电源侧电压互感器以及负荷侧电压互感器；其中，所述开关本体的一端基于二次连接线连接着所述电源侧电压互感器的一端，所述电源侧电压互感器的另一端基于二次连接线连接着所述开关控制器，所述开关本体的另一端基于二次连接线连接着所述负荷侧电压互感器的一端，所述负荷侧电压互感器的另一端连接着所述开关控制器，所述开关本体基于二次连接线还连接着所述开关控制器。本实用新型提供的开关控制器具备电压、频率采集的功能，并至少具备电源侧得电延时合闸、负荷侧得电延时合闸、联络开关自动判断模式、双侧有压闭锁合闸、残压闭锁、过压保护、欠压保护、过频保护、低频保护的逻辑和功能。需要说明的是，所述欠压保护，为当通过所述线路电压互感器测量的线路电压≤设定电压下限值时，则判断变电站开关已动作跳闸，从而控制开关分闸；所述过压保护，为当通过所述线路电压互感器测量的线路电压＞设定电压上限值时，则判断变电站开关已动作跳闸，从而控制开关分闸；所述低频保护，为当通过所述线路电压互感器测量的线路频率≤设定频率下限值时，则判断变电站开关已动作跳闸，从而控制开关分闸；所述过频保护，为当通过所述线路电压互感器测量的线路频率＞设定频率上限值时，则判断变电站开关已动作跳闸，从而控制开关分闸；所述电源侧得电延时合闸，为自动化开关仅投入变电站侧的得电延时合闸功能；所述负荷侧得电延时合闸，可通过设置进行投、退；所述联络开关自动判断模式，当开关两侧均有电压时，启动双侧有压闭锁合闸逻辑，持续超过设定的联络判别时间后，能自动转入联络开关模式，当设定的某一侧失压后，开关能在设定的延时时间到后合闸，当开关处于合闸位，且持续超过设定的联络判别时间后，能自动转入分段模式。

在本实用新型具体实施过程中，所述开关控制器包括：采集模块、逻辑控制模块以及输出模块；其中，所述采集模块与所述逻辑控制模块信号连接，所述逻辑控制模块与所述输出模块信号连接。具体的，所述采集模块包括：电压采集单元、电流采集单元、状态采集单元以及频率采集单元；其中，所述电压采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述电流采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述状态采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述频率采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述频率采集单元还与所述电压采集单元信号连接。

具体的，所述电压采集单元的一端与所述频率采集单元、和所述逻辑控制模块信号连接，所述电压采集单元的另一端基于二次连接线与所述电源侧电压互感器相连接，所述电压采集单元的另一端基于二次连接线还与所述负荷侧电压互感器相连接。本实用新型提供的电压采集单元，通过与电源侧电压互感器和负荷侧电压互感器相连接，用于采集电源侧电压和负荷侧电压，并通过与频率采集单元和逻辑控制模块信号连接，将采集到的电源侧电压和负荷侧电压传输至频率采集单元和逻辑控制模块。

具体的，所述电流采集单元的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述电流采集单元的另一端基于二次连接线与开关本体相连接。需要说明的是，所述开关本体包括：外壳、操作机构、开关静触头、开关动触头、三相电流互感器、以及零序电流互感器；其中，所述三相电流互感器基于二次连接线与所述电流采集单元相连接，所述零序电流互感器基于二次连接线与所述电流采集单元相连接。本实用新型提供的电流采集单元，通过与开关本体的三相电流互感器和零序电流互感器相连接，用于采集三相电流和零序电流，并通过与逻辑控制模块信号连接，将所采集到的电流值传输至逻辑控制模块。

具体的，所述状态采集单元的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述状态采集单元的另一端基于二次连接线与开关本体相连接。本实用新型提供的状态采集模块，通过与开关本体的辅助接点相连接，用于采集开关本体的位置状态，并通过与逻辑控制模块信号连接，将所采集到的开关本体的状态位置传输至逻辑控制模块。

具体的，本实用新型提供的逻辑控制模块用于接收所采集到的电源侧电压、负荷侧电压、电流值、频率以及开关本体的状态位置，并根据所述电源侧电压、所述负荷侧电压、所述电流值、所述频率以及所述开关本体的状态位置，通过计算得到结果，将所述结果与设定定值进行比较，并根据所述结果输出至输出单元，控制开关本体状态；另外，还用于电源侧得电延时合闸、双侧有压闭锁合闸、联络开关自动判断模式、残压闭锁、过压保护、欠压保护、过频保护、低频保护。

具体的，所述输出模块的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述输出模块的另一端基于二次连接线与开关本体相连接。本实用新型提供的输出模块，通过与逻辑控制模块信号连接，用于接收逻辑控制模块的计算结果，并通过与开关本体相连接，用于将接收到的计算结果传输至开关本体，使得开关本体根据计算结果进行动作。

本实用新型提供的用于带小水电线路的自动化开关，基于开关控制器与电源侧电压互感器和负荷侧电压互感器进而采集电源侧电压和负荷侧电压，降低了变电站出线开关投入重合闸的风险；当发生故障后只需要变电站出线开关分闸，就能可靠地将线路上的小水电电源切除，避免了非同期合闸的问题出现，达到满足投入线路重合闸的条件，提高瞬时故障的恢复时间，同时确保线路上各类自动化开关功能可正常使用，对提高供电可靠性极为有利。

实施例二

请参阅图2和图3，图2是本实用新型实施例的用于带小水电线路的自动化开关的10KV配电线路示意图，图3是本实用新型实施例的用于带小水电线路的自动化开关动作逻辑、方法示意图。

本实用新型提供的用于带小水电线路的自动化开关适用于带小水电的各种类型的配电线路，在本实施例中选择10KV配电线路进行说明。

如图2所示，一种用于带小水电线路的10KV配电线路，包括变电站主变、变电站出线开关CB1、自动化开关QF1、小水电出口开关CB2、发电机、电源侧电压互感器PT1、负荷侧电压互感器PT2以及开关控制器。所述自动化开关QF1的变电站出线开关CB1侧连接有电源侧电压互感器PT1用于测量电压、频率，所述自动化开关QF1的小水电出口开关CB2侧连接有负荷侧侧电压互感器PT2用于测量电压、频率。

如图3所示，一种用于带小水电线路的自动化开关动作逻辑、方法，具体如下：

当线路发生短路故障时，变电站出线开关CB1动作跳闸，自动化开关QF1通过电源侧电压互感器PT1和负荷侧电压互感器PT2采集并实施监测电源侧和负荷侧的电压、频率；

当小水电出口开关CB2保护功能正常，也将同时因为线路短路而跳闸，线路将完全失压，自动化开关QF1执行失压分闸动作逻辑，将小水电脱离电网；

当小水电出口开关CB2保护功能异常，未能在短时间内跳闸，虽然小水电发电机功率不足以在短路故障时依然维持正常电压和频率，但线路将一直带有一定电压，自动化开关QF1通过实时监测电压和频率的变化，当电压和频率出现过压、欠压、过频、低频任意一项满足整定值时，开关执行分闸操作，将自动化开关QF1断开，将小水电电源脱离电网；

当变电站出线开关CB1跳闸后，将执行重合闸操作，即自动化开关QF1电源侧先带有电压，若自动化开关QF1小水电侧无电压，开关将在延时时间到后执行合闸命令，并进入Y时间进行估值判断；若自动化开关QF1小水电侧依然带有电压，将执行双侧有压闭锁合闸指令，开关不合闸，防止出现非同期合闸问题，并在达到联络判别时间后，开关自动转入联络模式；此时通过调度命令小水电人工停机或等待其自动停机，在自动化开关QF1小水电侧失压后，在延时时间到后可自动合闸，避免运维人员赶往现场手动合闸；

当变电站出线开关CB1重合闸前或在人工强送前，自动化开关QF1小水电侧因为各种原因已送电造成自动化开关QF1小水电侧带有电压，因设置了电源侧得电合闸而退出了负荷侧得电合闸功能，确保不会因为小水电侧先供电而对线路进行倒供，必须是线路送电至小水电出口开关CB2前段后才可执行并网发电，避免非同期合闸问题；

当变电站出线开关CB1送电前，自动化开关QF1小水电侧因为各种原因送电但因故障点自动化开关QF1和小水电出口开关CB2之间或者因小水电功率不足以支撑正常电压，即瞬时带电后失压，自动化开关QF1将检测到残压并执行残压闭锁，在变电站出线开关CB1送电后开关保持分为不合闸，此时需要确认故障原因后送电，确保了必须是线路送电至小水电出口开关CB2前段后才可执行并网发电，避免非同期合闸问题。

本实用新型提供的用于带小水电线路的自动化开关，基于开关控制器与电源侧电压互感器和负荷侧电压互感器进而采集电源侧电压和负荷侧电压，降低了变电站出线开关投入重合闸的风险；当发生故障后只需要变电站出线开关分闸，就能可靠地将线路上的小水电电源切除，避免了非同期合闸的问题出现，达到满足投入线路重合闸的条件，提高瞬时故障的恢复时间，同时确保线路上各类自动化开关功能可正常使用，对提高供电可靠性极为有利。

以上对本实用新型实施例所提供的一种用于带小水电线路的自动化开关进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，包括：开关本体、开关控制器、电源侧电压互感器以及负荷侧电压互感器；其中，所述开关本体的电源侧通过导线与所述电源侧电压互感器的一次侧连接，所述电源侧电压互感器的二次侧通过二次电缆连接着所述开关控制器，所述开关本体的负荷侧通过导线与所述负荷侧电压互感器一次侧连接，所述负荷侧电压互感器的二次侧通过二次电缆连接着所述开关控制器，所述开关本体通过二次电缆连接着所述开关控制器。

2.根据权利要求1所述的用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，所述开关控制器包括：采集模块、逻辑控制模块以及输出模块；其中，所述采集模块与所述逻辑控制模块信号连接，所述逻辑控制模块与所述输出模块信号连接。

3.根据权利要求2所述的用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，所述采集模块包括：电压采集单元、电流采集单元、状态采集单元以及频率采集单元；其中，所述电压采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述电流采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述状态采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述频率采集单元与所述逻辑控制模块信号连接，所述频率采集单元还与所述电压采集单元信号连接。

4.根据权利要求3所述的用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，所述电压采集单元的一端与所述频率采集单元、和所述逻辑控制模块信号连接，所述电压采集单元的另一端基于二次连接线与所述电源侧电压互感器相连接，所述电压采集单元的另一端基于二次连接线还与所述负荷侧电压互感器相连接。

5.根据权利要求3所述的用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，所述电流采集单元的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述电流采集单元的另一端基于二次连接线与开关本体相连接。

6.根据权利要求5所述的用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，所述开关本体包括：外壳、操作机构、开关静触头、开关动触头、三相电流互感器、以及零序电流互感器；其中，所述三相电流互感器基于二次连接线与所述电流采集单元相连接，所述零序电流互感器基于二次连接线与所述电流采集单元相连接。

7.根据权利要求3所述的用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，所述状态采集单元的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述状态采集单元的通过二次电缆与开关本体相连接。

8.根据权利要求2所述的用于带小水电线路的自动化开关，其特征在于，所述输出模块的一端与所述逻辑控制模块信号连接，所述输出模块通过二次电缆与开关本体相连接。

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