CN214100968U

CN214100968U - 一种罩式馈线终端和高压开关

Info

Publication number: CN214100968U
Application number: CN202021879382.7U
Authority: CN
Inventors: 周学成; 蒋忠华; 曹奇; 游山峰
Original assignee: Wasion Electric Co Ltd
Current assignee: Weisheng Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2021-08-31
Anticipated expiration: 2030-09-01

Abstract

本实用新型涉及一种罩式馈线终端和高压开关。一种罩式馈线终端，包括电源模块、控制模块、性能检测模块；所述性能检测模块与所述控制模块连接；所述电源模块分别与所述性能检测模块、所述控制模块连接；所述电源模块，用于向高压开关的合闸回路、分闸回路和储能回路供电所述性能检测模块包括合闸检测单元、分闸检测单元和储能检测单元，分别用于检测高压开关的合闸回路、分闸回路和储能回路的运行数据。本实用新型提供的馈线终端，在与高压开关各个功能回路连接的位置，添加相应的性能检测模块，实现对合闸线圈、分闸线圈和储能电机的性能进行整体判定，更加精确且方便。

Description

一种罩式馈线终端和高压开关

技术领域

本实用新型涉及电子设备，尤其涉及一种罩式馈线终端和高压开关。

背景技术

配网自动化故障隔离和非故障区域恢复供电需要依靠高压开关。引发高压开关的故障的原因主要集中在其机械特性方面，而开关的分合闸线圈及储能电机的电流波形可以反应卡滞等机械特性方面的异常。现阶段开关广泛采用弹操机构，开关通过储能电机给弹簧储存能量用于开关分合闸操作，同时遥控回路触发脱扣机构，释放弹簧能量完成开关分合闸动作。基于分合闸线圈电流信号及储能电机的电流波形，分析计算出断路器的机械特性参数，显示高压开关操动系统的性能状态，从而诊断出潜伏性机械故障，为实现高压开关的状态检修提供有效的技术手段。同时为保证该电压电流数据准确性，要求开关控制设备罩式馈线终端便于校准。

以前的专利中大多数使用霍尔电流传感器耦合在储能或分合闸回路中，通过霍尔电流传感器仅监测储能电流状态。例如申请号为CN201710821153.6的专利文献公开了一种馈线终端，包括故障检测模块、通信模块、遥信输入模块、遥控输出模块及控制模块。检测模块包括电流检测单元、电场检测单元。控制模块用于生成包含电流信息、电场信息，通信模块用于将通信信号发出。遥信输入模块用于接收遥信信号，遥控输出模块与控制模块电性连接，控制模块还用于将遥控指令传输至遥控输出模块。本实用新型提供的馈线终端的结构简单、安全可靠。同时，馈线终端还具有遥控、遥信、故障检测及故障指示的功能，能便于用户实时了解故障状态和及时作出应对策略。对于储能电压和遥控分合闸电压电流没有全面监测，不能完全反应开关状态。而且霍尔传感器作为磁性元件易受外部磁场干扰，导致电流量测量出现错误影响判断。

因而现有的馈线终端存在不足，还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种罩式馈线终端和高压开关，用以解决背景技术中提到的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种罩式馈线终端，包括电源模块、控制模块、性能检测模块；所述性能检测模块与所述控制模块连接；所述电源模块分别与所述性能检测模块、所述控制模块连接；

所述电源模块，用于向高压开关的合闸回路、分闸回路和储能回路供电

所述性能检测模块包括合闸检测单元、分闸检测单元和储能检测单元，分别用于检测高压开关的合闸回路、分闸回路和储能回路的运行数据。

优选的，所述的罩式馈线终端，所述合闸检测单元、所述分闸检测单元和所述储能检测单元均采用相同的性能检测单元；

所述性能检测单元包括电压检测装置和电流检测装置；所述电压检测装置与所述电源模块的输出正极连接，所述电流检测装置与所述电源模块的输出负极连接；

所述电压检测装置、所述电流检测装置分别与所述控制模块连接。

优选的，所述的罩式馈线终端，所述电压检测装置包括依次串联的第一电压电阻和第二电压电阻，在两个电阻连接位置还与所述控制模块连接；所述第一电压电阻的另一端与所述电源模块的输出正极连接；所述第二电压电阻的另一端接地。

优选的，所述的罩式馈线终端，所述电流检测装置包括采样电阻、放大器和滤波器；所述采样电阻一端与所述电源模块的输出负极连接，另一端接地；所述放大器的两个输入端分别连接在所述采样电阻的两端，输出端与所述滤波器连接；所述滤波器与所述控制模块连接。

优选的，所述的罩式馈线终端，所述采样电阻包括并联的第一电流电阻和第二电流电阻。

优选的，所述的罩式馈线终端，所述第一电流电阻和所述第二电流电阻均采用康铜采样电阻。

优选的，所述的罩式馈线终端，所述电源模块的输出正极分别与高压开关的合闸回路、分闸回路之间还分别具有合闸开关、分闸开关；所述分闸开关和所述合闸开关均分别与所述控制模块连接；

所述合闸检测单元的电压检测装置的输入端连接在所述合闸开关与合闸回路之间；

所述分闸检测单元的电压检测装置的输入端连接在所述分闸开关与分闸回路之间。

优选的，所述的罩式馈线终端，所述分闸检测开关和所述合闸检测开关均采用相同的开关；

所述开关包括压板、控制光耦、继电器和蓄流二极管，所述控制光耦的输入端与所述控制模块连接，输出端装设在所述继电器与所述电源模块之间；所述继电器上常开开关串接在所述压板与高压开关的功能回路之间；所述压板与所述电源模块连接。

优选的，所述的罩式馈线终端，还包括校准接口，与所述控制模块连接。

一种高压开关，带有所述的罩式馈线终端。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种罩式馈线终端和高压开关，具有以下有益效果：

1)本实用新型提供的馈线终端，在与高压开关各个功能回路连接的位置，添加相应的性能检测模块，实现对合闸线圈、分闸线圈和储能电机的性能进行整体判定，更加精确且方便；

2)本实用新型提供的馈线终端采用双端光耦与控制模块连接，只有在双端均输出正确电平信号的情况下，才会导通相应的性能检测模块，防止误触发。

附图说明

图1是本实用新型提供的馈线终端的结构框图；

图2是本实用新型提供的性能检测单元的结构框图；

图3是本实用新型提供的电压检测装置的电路图；

图4是本实用新型提供的电流检测装置的电路图；

图5是本实用新型提供的电压检测装置具体装设位置示意图；

图6是本实用新型提供的开关结构框图；

图7是本实用新型提供的开关的电路图；

图8是本实用新型提供的馈线终端配合高压开关的运行原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种罩式馈线终端，包括电源模块1、控制模块2、性能检测模块3；所述性能检测模块3与所述控制模块2连接；所述电源模块1分别与所述性能检测模块3、所述控制模块2连接；

所述电源模块1，用于向高压开关的合闸回路、分闸回路和储能回路供电

所述性能检测模块3包括合闸检测单元31、分闸检测单元32和储能检测单元33，分别用于检测高压开关的合闸回路、分闸回路和储能回路的运行数据。一般情况下，高压开关的中弹操机构的合闸回路、分闸回路以及储能回路中均由相应的功能线圈进行工作，相应的功能线圈的性能状态是否保持在最佳，才能保证高压开关的操控性保持在最优，因此对相应的功能线圈的检测，需要的数据越精准越好。但是目前对相应的功能线圈性能的检测数据均没有数据，因此需要馈线终端自主进行检测，能够直接得到相应的功能回路的线圈检测数据，这样得到的电压和电流数据最具代表性。本实用新型提供的罩式馈线终端具有性能检测模块3，主要用于检测各个功能(分闸、合闸、储能)回路的功能线圈的电压和电流数据，在检测过程中，所述合闸检测单元31用于检测高压开关中的合闸回路的合闸线圈的电流和电压数据；所述分闸检测单元32用于检测高压开关中分闸回路中的分闸线圈的电流和电压数据；所述储能检测单元33用于检测储能回路中的储能电机的电流和电压数据，进而分别传送到馈线终端中的控制模块2中，用于后处理(此非本实用新型的主要解决问题)，判定相应的功能线圈的性能状况；相应的，此处所述性能检测模块3向所述控制模块2传输数据通过ADC传输，保证数据的传输不受其他元器件干扰。当然，所述馈线终端中还具有相应的合闸继电器、分闸继电器和储能继电器等装置，均为馈线终端中的常用以及必要元器件，此处不做详述，为本领域的技术人员所公知。

请参阅图2，作为优选方案，本实施例中，所述合闸检测单元31、所述分闸检测单元32和所述储能检测单元33均采用相同的性能检测单元30；

所述性能检测单元30包括电压检测装置301和电流检测装置302；所述电压检测装置301与所述电源模块1的输出正极连接，所述电流检测装置302与所述电源模块1的输出负极连接。所述电压检测装置301和所述电源检测装置分别与馈线终端中的处理器连接，传送相应的检测数据；

所述电压检测装置301、所述电流检测装置302分别与所述控制模块2连接。

具体的，在本实用新型中，所述馈线终端分别向所述高压开关的合闸回路、分闸回路和储能回路供电，并单独具有相应的合闸输出正极(连接有合闸检测单元31的电压检测装置301)、合闸输出负极(连接有合闸检测单元31的电流装置)、分闸输出正极(连接有分闸检测单元32的电压检测装置301)、合闸输出负极(连接有分闸检测单元32的电流装置)、储能输出正极(连接有储能检测单元33的电压检测装置301)和储能输出负极(连接有储能检测单元33的电流装置)。在具体实施中，所述合闸输出正极、所述合闸输出负极分别与高压开关中的合闸回路中的正负极连接，保证合闸线圈的供电正常；所述分闸输出正极、所述分闸输出负极分别与高压开关中的分闸回路中的正负极连接，保证分闸线圈的供电正常；所述储能输出正极、所述储能输出负极分别与高压开关中的储能回路中的正负极连接，保证储能电机的供电正常。

请参阅图3，作为优选方案，本实施例中，所述电压检测装置301包括依次串联的第一电压电阻R10和第二电压电阻R11，在两个电阻连接位置还与所述控制模块2连接；所述第一电压电阻R10的另一端与所述电源模块1的输出正极连接；所述第二电压电阻R11的另一端接地。

请参阅图4，作为优选方案，本实施例中，所述电流检测装置302包括采样电阻R4/R5、放大器U2和滤波器(滤波电阻R9与滤波电容C4)；所述采样电阻R4/R5一端与所述电源模块1的输出负极连接，另一端与高压开关的功能回路(分闸回路、合闸回路、储能回路)连接；所述放大器U2的两个输入端分别连接在所述采样电阻R4/R5的两端，输出端与所述滤波器连接；所述滤波器与所述控制模块2连接输送检测到的电流值。

作为优选方案，本实施例中，所述采样电阻包括并联的第一电流电阻R4和第二电流电阻R5。

作为优选方案，本实施例中，所述第一电流电阻R4和所述第二电流电阻R5均采用康铜采样电阻。所述康铜采样电阻的阻值优选10-20mΩ，进一步优选为15mΩ。

请参阅图5，作为优选方案，本实施例中，所述电源模块1的输出正极11分别与高压开关的合闸回路、分闸回路之间还分别具有合闸开关41、分闸开关42；所述分闸开关42和所述合闸开关41均分别与所述控制模块2连接；

所述合闸检测单元31的电压检测装置301的输入端连接在所述合闸开关41与合闸回路之间；

所述分闸检测单元32的电压检测装置301的输入端连接在所述分闸开关42与分闸回路之间。

具体的，所述合闸开关41和所述分闸开关42用于控制电源模块1是否向合闸回路、分闸回路供电，所述电源模块1与高压开关的储能回路之间不需要通断控制，储能电机M(图8)会自动控制。

请参阅图6和7，作为优选方案，本实施例中，所述分闸开关42和所述合闸开关41均采用相同的开关40；

所述开关40包括压板401、控制光耦U1、继电器K1和蓄流二极管D1，所述控制光耦U1的输入端与所述控制模块2连接，输出端装设在所述继电器K1与所述电源模块1之间；所述继电器K1上常开开关串接在所述压板401与高压开关的功能回路之间；所述压板401与所述电源模块1连接。应当说明的是，所述压板401为机械开关，用于手动控制是否通断。是使用过程中，所述控制模块2驱动所述光耦激活，进而导通电源模块1向所述继电器K1的通路，此时所述继电器K1激活，导通其上的常开触点，实现线路闭合，进而实现电源模块1向功能回路(合闸回路、分闸回路)供电。

优选的，所述控制光耦U1的两个输入端YK_FZ+/YK_FZ-均与所述控制模块2连接，只有控制模块2对两个输入端YK_FZ+/YK_FZ-均为正确指令时才能激活所述控制光耦U1，防止误触发。

具体的，请参阅图8，高压开关中的合闸回路、分闸回路和储能回路实现相应合闸、分闸以及储能功能的运行机制如下(此处仅以一种高压开关的弹操机构举例说明)：

高压开关的弹操机构通过储能电机M给弹簧储存能量，完成弹簧储能辅助常闭触点CK断开，储能弹簧能量用于开关分合闸操作。

遥控合闸时，馈线终端中的合闸继电器HZ+闭合，此时储能常开触点CK闭合，开关辅助触点QF为闭合状态，控制开关合闸线圈HQ得电，储能弹簧释放能量同时压缩分闸弹簧储存能量，使一次开关完成主触点合闸。在一次开关合闸后，合闸回路辅助触点QF断开，馈线终端HZ+继电器断开，完成合闸操作。

遥控分闸时，馈线终端分闸继电器FZ+闭合，开关辅助QF由开关合闸前的断开状态变为合闸完成后闭合状态，控制开关分闸线圈TQ得电，分闸弹簧释放能量，使一次开关完成主触点分闸。分闸回路辅助触点QF断开，馈线终端FZ+继电器断开，完成分闸操作。

以下，请一并参阅图1-图8，以上述高压开关的各个功能回路为例，对本实用新型提供的馈线终端进行详细说明：

分闸回路的电流和电压检测：

馈线终端AC/DC电源模块1输出24V电源先进压板401，再进高压开关中分闸继电器线圈得电常开触点QF1闭合输出FZ+至一次高压开关的分闸线圈TQ，再从分闸线圈TQ回来接至FZ-，其中FZ-经过康铜采样电阻到电源模块1的GND，构成分闸动作回路即分闸检测单元32。

高压开关中弹操机构的分闸线圈TQ电阻一般为1.5～2.5Ω，控制回路电压即为电源模块1输出24V固定(为保证可靠动作，实际电压一般调节至27V)，则电流范围为10.8～18A，前述为电流和电压的正常范围值，若不在此范围内，则是异常数据即可能存在故障。

在本实施例中，康铜采样电阻(即电流采样电阻)阻值选择15mΩ，电流过康铜丝采样电阻为电压0.162～0.27V，经过放大器U2运放5.2倍后，电压放大为0.84～1.4V供AD采样并录波。即电流采样数据为前述范围内才是正常，否则为故障。分闸电压采样将HZ_CK+经过分压电阻后直接进AD采样并录波。当压板401断开或继电器无动作时均无电压，保证分闸电压准确反应一次开关线圈的真实数据。当控制模块2控制所述继电器动作时，需要将所述控制光耦U1的两个输入端YK_FZ+/YK_FZ-均输入正确的指令，例如将输入端YK_FZ+的电平置高同时输入端YK_FZ-的电平置低，此时，所述继电器才能上电，输出有效分闸信号。

合闸回路与分闸回路分析相同，此处不做赘述。

储能回路的电压数据和电流检测：

馈线终端AC/DC电源模块1输出24V电源至CN+，然后经开关储能辅助触点CK2到一次高压开关的储能电机，电机回来接至CN-，其中CN-经过康铜采样电阻到电源模块1的GND，构成储能回路。储能回路电机按150W计算，额定电流标称值为5.56A，在考虑电机启动电流最大7倍Ib，则储能回路电流范围5.56～38.9A。康铜采样电阻阻值选择15mΩ，电流过康铜丝采样为电压0.08～0.66V，经过运放5.2倍后，电压放大为0.43～3.03V供AD采样并录波。

储能电压跟分合闸电压采样相同，此处不做赘述。

作为优选方案，本实施例中，还包括校准接口，与所述控制模块2连接，用于校准馈线终端，校准的过程不做限定。

请参阅图8，当馈线终端分合闸继电器均不受控处于断开状态时：

FZ+、HZ+通过航插接外部加直流标准电压校准；FZ-、HZ-、CN-通过航插接外部直流标准电流校准。

电压CN+在外部校准电压电流均撤掉后，吸合分闸或合闸继电器得到FZ+或HZ+的电压，使CN+的电压和FZ+或HZ+电压相等进行二次校准。

馈线终端直流模拟量整机校准可以标准化生产，简化生产工序，仅接一次航插所有交流直流信号全部校准，终端功能同步完成检测。

直流模拟量整机校准：

FZ+、HZ+、CN+、FZ-、HZ-、CN-均为直接接至馈线终端航插对外接口处，用于与一次开关直接相连形成控制回路。

相应的，本实用新型还提供一种高压开关，带有所述的罩式馈线终端DB-XS11。至少包括图8所示的电路构造。使用本实用新型提供的馈线终端DB-XS11，能够进行高压开关中的合闸、分闸和储能回路的基础电流和电压数据检测，检测方便快捷，同时具有极大代表性，对于判定高压开关内部的功能线圈的性能，具有极大意义。

综上所述，本实用新型提供的馈线终端可通过整机直流模拟量回路校准环节提高设备准确度，其中整机校准也非常实用方便。现阶段开关误动和拒动时有发生，无法了解故障时刻现场情况，本专利通过调取存储的储能和遥控及遥测电压电流波形，对分析装置异常帮助极大，便于故障判定并解决问题。设备维护检修时通过电压电流波形也可以判断设备是否需要维护或更换，排除安全隐患。霍尔传感器作为磁性元件易受外部磁场干扰，导致电流量测量出现错误影响判断。我们使用康铜丝进行电流采样，后经过运放对信号进行调理，然后进AD数据处理。完全监测回路电压电流状态来反应开关的状态，并可整机校准直流电压电流模拟量回路。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种罩式馈线终端，其特征在于，包括电源模块、控制模块、性能检测模块；所述性能检测模块与所述控制模块连接；所述电源模块分别与所述性能检测模块、所述控制模块连接；

2.根据权利要求1所述的罩式馈线终端，其特征在于，所述合闸检测单元、所述分闸检测单元和所述储能检测单元均采用相同的性能检测单元；

3.根据权利要求2所述的罩式馈线终端，其特征在于，所述电压检测装置包括依次串联的第一电压电阻和第二电压电阻，在两个电阻连接位置还与所述控制模块连接；所述第一电压电阻的另一端与所述电源模块的输出正极连接；所述第二电压电阻的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的罩式馈线终端，其特征在于，所述电流检测装置包括采样电阻、放大器和滤波器；所述采样电阻一端与所述电源模块的输出负极连接，另一端接地；所述放大器的两个输入端分别连接在所述采样电阻的两端，输出端与所述滤波器连接；所述滤波器与所述控制模块连接。

5.根据权利要求4所述的罩式馈线终端，其特征在于，所述采样电阻包括并联的第一电流电阻和第二电流电阻。

6.根据权利要求5所述的罩式馈线终端，其特征在于，所述第一电流电阻和所述第二电流电阻均采用康铜采样电阻。

7.根据权利要求2所述的罩式馈线终端，其特征在于，所述电源模块的输出正极分别与高压开关的合闸回路、分闸回路之间还分别具有合闸开关、分闸开关；所述分闸开关和所述合闸开关均分别与所述控制模块连接；

8.根据权利要求7所述的罩式馈线终端，其特征在于，所述分闸开关和所述合闸开关均采用相同的开关；

9.根据权利要求1所述的罩式馈线终端，其特征在于，还包括校准接口，与所述控制模块连接。

10.一种高压开关，其特征在于，带有权利要求1-9任一所述的罩式馈线终端。