CN213987208U - 一种双电流互感器结构的智能低压开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双电流互感器结构的智能低压开关，在低压开关本体中设置有两组不同变比的电流互感器，第一组电流互感器输出信号连接到采样运放电路，经过采样运放电路处理后接入微处理器的AD管脚；第二组电流互感器输出信号连接到采样电路，经过采样电路处理后接入计量芯片的电流采样管脚，该计量芯片与所述微处理器连接，以使微处理器能够获取计量芯片的数据。本发明既可实现宽范围电流测量和线路选择性保护，同时又可实现高精度计量。

Description

一种双电流互感器结构的智能低压开关

技术领域

本实用新型属于电气开关技术领域，具体涉及一种双电流互感器结构的智能低压开关。

背景技术

普通智能低压开关的本体中，大多只具有一组电流互感器，用于测量线路中的电流，电流测量值与程序中设定的过载长延时、短路短延时、短路瞬时保护的电流定值相比较，判断出是何种类型的故障，并经过一段延时后，做出相应的动作(告警或分闸)，实现电流三段式保护。然而在泛在电力物联网的建设过程中，低压配电网精益化管理要求不断提高。其中线损管理、防盗电管理的精益化程度的提高，需要低压开关设备除了具备传统保护功能外，还要增加功率计量功能，且计量精度要求较高。普通智能低压开关的一组电流互感器如果变比选择过大，可正常实现保护功能，计量精度无法达到；如果变比选择过小，计量精度可以达到，但是无法做到电路选择性保护；因此普通智能低压开关只有一组电流互感器，精度不高，且测量范围较宽，不适合作为计量采样用。

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，提供一种双电流互感器结构的智能低压开关，通过在低压开关中设置两组不同变比的电流互感器，既可实现宽范围电流测量和线路选择性保护，同时又可实现高精度计量。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种双电流互感器结构的智能低压开关，在低压开关本体中设置有两组电流互感器，第一组电流互感器输出信号端连接到采样运放电路，经过采样运放电路处理后接入微处理器的AD管脚；第二组电流互感器输出信号端连接到采样电路，经过采样电路处理后接入计量芯片的电流采样管脚，该计量芯片与所述微处理器连接，以使微处理器能够获取计量芯片的数据；第一组电流互感器的匝数要大于第二组电流互感器的匝数；所述微处理器还通过通信模块连接至融合终端，实现远程信息传输。

在上述技术方案中，优选为第一组电流互感器的匝数比第二组电流互感器的匝数大5倍。

在上述技术方案中，所述微处理器与低压开关本体中的被控断路器连接，微处理器根据第一组电流互感器的检测数据判断故障类型，进而对被控断路器进行控制，保护开关电路安全。

在上述技术方案中，所述计量芯片型号为ATT7022，计量芯片ATT7022与微处理器通过SPI总线方式通信。

在上述技术方案中，微处理器采用STM32F207芯片。

在上述技术方案中，第一组电流互感器采集的电流信号经过采样运放电路将电流信号转化成电压信号并对电压信号进行运放处理，输入至微处理器AD管脚，由微处理器计算得到被测线路的电流测量值，该电流测量值跟微处理器程序中过载长延时、短路短延时、短路瞬时定值相比较，判断线路故障类型；当发生短路瞬时故障时，微处理器控制开关无延时切断电路；当发生短路短延时故障时，微处理器控制开关经过固定延时切断电路；当发生过载长延时故障时，根据线路电流大小进行反时限保护；并且微处理器通过通信模块将检测的电流数据上报给融合终端，为融合终端确定故障点、故障类型提供数据基础。

在上述技术方案中，第二组电流互感器的采集的电流信号经过采样电路将电流信号转化成电压信号，该电压信号接入计量芯片的电流差分输入采样端，同时，低压开关本体中设置有电压互感器，电压互感器的输出信号经过处理后接入计量芯片的电压差分输入采样端，由计量芯片计算出电压、电流、功率、电能数据，并将这些数据发送给微处理器，再由微处理器通过电力线载波或485通信方式上报给融合终端，融合终端通过获取其下挂所有低压开关的电能信息，并与融合终端处测得的电能信息进行比较，进行线损、盗电情况判断。

本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型通过在低压开关中设置两组不同变比的电流互感器，既可实现宽范围电流测量和线路选择性保护，同时又可实现高精度计量。

本实用新型解决了泛在电力物联网建设中低压开关设备故障研判、状态检修、线损分析等功能的实现。为实现配网设备精益运检提供数据支撑，实现故障风险提前预警、故障快速处置与精准主动抢修，提高供电可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的双电流互感器结构的智能低压开关的系统框图；

图2是本实用新型实施例二中3相4线低压开关中的两组电流互感器布置示意图；

图3是本实用新型实施例二中第一组电流互感器的A相电流互感器的A相采样运放处理电路图；

图4是本实用新型实施例二中第一组电流互感器的B相电流互感器的B相采样运放处理电路图；

图5是本实用新型实施例二中第一组电流互感器的C相电流互感器的C相采样运放处理电路图；

图6是本实用新型实施例二中第二组电流互感器的A相电流互感器的A相采样电路图；

图7是本实用新型实施例二中第二组电流互感器的B相电流互感器的B相采样电路图；

图8是本实用新型实施例二中第二组电流互感器的C相电流互感器的C相采样电路图；

图9是本实用新型实施例二中A相电压互感器信号输出端所连接的采样电路图；

图10是本实用新型实施例二中B相电压互感器信号输出端所连接的采样电路图；

图11是本实用新型实施例二中C相电压互感器信号输出端所连接的采样电路图；

图12是本实用新型实施例二中计量芯片的连接电路图。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

参见附图1，一种双电流互感器结构的智能低压开关，在低压开关本体中设置有两组电流互感器，第一组电流互感器输出信号连接到采样运放电路中，经过采样运放电路处理后接入微处理器的AD管脚，实现线路的电流保护功能；第二组电流互感器输出信号连接到采样电路，经过采样电路处理后接入计量芯片的电流采样管脚，实现计量功能，该计量芯片与所述微处理器连接，以使微处理器能够获取计量芯片的数据。

所述第一组电流互感器主要做保护用，测量范围宽，优选为>10倍额定电流。

所述第二组电流互感器主要做计量使用，精度高，测量范围窄，优选为2倍额定电流。

第一组电流互感器与第二组电流互感器的匝数比不同，做保护用的第一组电流互感器的匝数要大于做计量用的第二组电流互感器的匝数，优选为第一组电流互感器的匝数比第二组电流互感器的匝数大5倍。

进一步的说，所述微处理器与低压开关本体中的被控断路器连接，微处理器根据第一组电流互感器的检测数据判断故障类型，进而对被控断路器进行控制，保护开关电路安全。

进一步的说，所述微处理器还通过通信模块连接至融合终端(即上位监测端)，实现远程信息传输。

实施例二

参见附图2，以3相4线低压开关为例，具体介绍所述双电流互感器结构的智能低压开关。在低压开关本体中设置有两组电流互感器1和2。

第一组电流互感器1包括3个电流互感器，3个电流互感器分别连接在低压开关中的A、B、C三相线路上，用于检测A、B、C三相线路的电流信号；第一组的A、B、C三相3个电流互感器的二次侧电流信号输出端分别接到采样运放处理电路模块，经过采样运放处理电路模块处理后接入微处理器的AD管脚。

具体的讲，参见附图3、4、5，分别为第一组电流互感器的A、B、C三相电流互感器各自对应的采样运放处理电路图。其中，第一组电流互感器的A相电流互感器的二次侧电流信号输出端连接图3所示A相采样运放处理电路的采样电阻R105两端，第一组电流互感器的B相电流互感器的二次侧电流信号输出端连接图4所示B相采样运放处理电路的采样电阻R112两端，第一组电流互感器的C相电流互感器的二次侧电流信号输出端连接图5所示C相采样运放处理电路的采样电阻R117两端。经过采样电阻将采集的各相电流信号转化成电压信号，电压信号再接到运放芯片MCP6004TI/SL，经过运放处理后，转换成供微处理器AD采样的信号，最后接入微处理器的AD管脚，得到实际电路电流的测量值，该测量值跟微处理器程序中过载长延时、短路短延时、短路瞬时定值相比较，判断线路故障类型。当发生短路瞬时故障时，微处理器控制开关无延时切断电路；当发生短路短延时故障时，微处理器控制开关经过固定延时切断电路；当发生过载长延时故障时，根据线路电流大小进行反时限保护。对于电流故障类型，微处理器通过通信模块(电力线载波、485等通信方式)将检测的电流数据上报给融合终端，为融合终端确定故障点、故障类型提供数据基础，以及时找到故障点，排除故障，提高抢修效率。

第二组电流互感器2包括3个电流互感器，3个电流互感器分别连接在低压开关中的A、B、C三相线路上，用于检测A、B、C三相线路的电流信号，第二组的A、B、C三相3个电流互感器二次侧电流信号输出端分别采样电路模块，采样电路模块输出端连接计量芯片。

具体的讲，参见附图6、7、8，分别为第二组电流互感器的A、B、C三相电流互感器各自对应的采样电路图。其中，第二组电流互感器的A相电流互感器的二次侧电流信号输出端连接图6所示A相采样电路的采样电阻R42和R46，第二组电流互感器的B相电流互感器的二次侧电流信号输出端连接图7所示B相采样电路的采样电阻R74和R77，第二组电流互感器的C相电流互感器的二次侧电流信号输出端连接图8所示C相采样电路的采样电阻R58和R63。经过采样电路将采集的各相电流信号转化成电压信号，电压信号分别接入计量芯片(型号为ATT7022)的三相电流差分输入采样端V1P,V1N、V3P,V3N、V5P,V5N，进而通过计量芯片精确计算各相的电流。

此外，在低压开关本体中还设置有一组电压互感器，电压互感器的数量为3个，分别连接在低压开关中的A、B、C三相线路上。电压互感器的信号输出端连接各自对应的采样电路(参见附图9-11，图9是A相电压互感器信号输出端所连接的采样电路，图10是B相电压互感器信号输出端所连接的采样电路，图11是C相电压互感器信号输出端所连接的采样电路)。三相电压互感器的输出信号通过各自的采样电路处理后，接入计量芯片(型号为ATT7022)的电压差分输入采样端V2P,V2N、V4P,V4N、V6P,V6N，进而通过计量芯片精确计算各相的电压，以及计算出功率、电能等数据。并将这些数据发送给微处理器，再由微处理器通过电力线载波或485通信方式上报给融合终端，融合终端通过获取其下挂所有低压开关的电能信息，并与融合终端处测得的电能信息进行比较，进行线损、盗电情况判断。

实施例三

进一步的说，微处理器采用STM32F207芯片，计量芯片ATT7022与微处理器STM32F207通过SPI总线方式连接进行通信。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种双电流互感器结构的智能低压开关，其特征在于：在低压开关本体中设置有两组电流互感器，第一组电流互感器输出信号连接到采样运放电路，经过采样运放电路处理后接入微处理器的 AD管脚；第二组电流互感器输出信号连接到采样电路，经过采样电路处理后接入计量芯片的电流采样管脚，该计量芯片与所述微处理器连接，以使微处理器能够获取计量芯片的数据；第一组电流互感器的匝数要大于第二组电流互感器的匝数。

2.根据权利要求1所述的双电流互感器结构的智能低压开关，其特征在于：第一组电流互感器的匝数比第二组电流互感器的匝数大5倍。

3.根据权利要求1所述的双电流互感器结构的智能低压开关，其特征在于：所述微处理器与低压开关本体中的被控断路器连接。

4.根据权利要求1所述的双电流互感器结构的智能低压开关，其特征在于：所述计量芯片的型号为ATT7022，计量芯片ATT7022与微处理器通过SPI总线方式通信。

5.根据权利要求1所述的双电流互感器结构的智能低压开关，其特征在于：微处理器采用STM32F207芯片。

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