CN214255811U - 一种配电网物联网一体化智能开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种配电网物联网一体化智能开关，包括柱上开关和智能终端，所述智能终端包括数据处理模块，和与数据处理模块相连接的开关物联网感知控制模块、电源模块和通信模块，所述数据处理模块用于对采集的数据信息进行处理、运算以及故障诊断；所述开关物联网感知控制模块，用于采集柱上开关动作时分合闸能量、开关信号状态和开关内部工作环境；所述通信模块用于将智能开关实时信息上送到主站系统，将运行信息上送用户云平台；所述电源模块用于为智能终端供电。本实用新型通过设计柱上开关和智能终端，省去了传统电压互感器，减轻了安装的任务量，避免了因电压互感器安装接线等导致的爆炸等不良问题的产生。

Description

一种配电网物联网一体化智能开关

技术领域

本实用新型属于电力配电网技术领域，具体涉及一种配电网物联网一体化智能开关。

背景技术

10kV智能开关作为10kV架空线路重要的线路负荷管控设备，具备线路短路和接地故障的自动定位和切除功能，典型应用于线路首端、分段点、大分支线首端、主干线路末端和用户线路T接处，将故障停电范围和停电时间限制在最小程度，有效提高配电网的供电可靠性。

传统10kV智能开关主要由以下组件构成：真空开关、配电控制器、电压互感器和控制电缆。控制电缆分两种，电源电缆和开关测控电缆；电源电缆用于电压互感器和配电控制器的电气连接，开关计测电缆用于真空断路器和馈线终端的电气连接，其安装任务量较重，且电压互感器安装接线发生错误容易导致爆炸问题的产生。

实用新型内容

为了克服现有技术中的问题，本实用新型提供一种配电网物联网一体化智能开关，包括柱上开关和集成配电控制器、电压互感器、控制电缆的功能于一体的智能终端，省去了传统电压互感器，减轻了安装的任务量，避免了因电压互感器安装接线等导致的爆炸等不良问题的产生。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型提供一种配电网物联网一体化智能开关，包括柱上开关和智能终端，所述智能终端包括数据处理模块，和与数据处理模块相连接的开关物联网感知控制模块、电源模块和通信模块；

所述数据处理模块用于对采集的数据信息进行处理、运算以及故障诊断；所述开关物联网感知控制模块，用于采集柱上开关动作时分合闸能量、开关信号状态和开关内部工作环境；所述通信模块用于将智能开关实时信息上送到主站系统，将运行信息上送用户云平台；所述电源模块用于为智能终端供电。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述电源模块包括太阳能板和后备电源。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述后备电源包括铅酸蓄电池、锂电池或超级电容中的一种。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述数据处理模块包括线路电气量采集模块、信号处理与运算模块、短路/单相接地故障诊断模块、就地/集中/分布式馈线自动处理模块。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述柱上开关与所述智能终端之间支持NB-IOT、4G或WIFI物联网通信协议中的一种。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述柱上开关和智能终端采用插头和插座方式连接。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述插头上设置有凸起部，所述凸起部四周非旋转对称的设置有凹槽；所述插座上设置有凹陷部，所述凹陷部四周非旋转对称的设置有凸筋。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述凸起部上设有若干插孔，所述凹陷部内设有若干插针，所述凸起部和所述凹陷部配合使用。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型提供的一体化智能开关中，所述凹槽数量为两个，所述凸筋数量为两个。

本实用新型有益效果如下：

(1)本实用新型提供的一体化智能开关包括柱上开关和集成配电控制器、电压互感器、控制电缆的功能于一体的智能终端，省去了传统电压互感器，减轻了安装的任务量，避免了因电压互感器安装接线等导致的爆炸等不良问题的产生。

(2)本实用新型中电源模块采用太阳能和后备电源，用于智能终端提供工作电源，由太阳能板和后备电源取电两种方式互备，具体以新型电池电容为后备电源，电容电池具有长寿命、好的容量特性和功率特性，低温容量保持率高，高温容量衰减慢，突破锂电池和超级电容器的高温应用极限。

(3)本实用新型中的智能终端与柱上开关至今采用高密封/防护的对接接口，隋姐借口采用防呆设计，避免插接错误，防护等级IP55。

附图说明

图1为本实用新型公布的柱上开关和智能终端连接示意图；

图2为本实用新型插座主视图；

图3为本实用新型插座立体图；

图4为本实用新型插头主视图；

图5为本实用新型插头立体图；

图6为本实用新型插头和插座正确配插示意图；

图7为本实用新型插头和插座错误配插示意图；

上述附图标记：

1、凸起部；2、凹陷部；

11、凹槽；12、插孔；

21、凸筋；22、插针。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

现有的10kV智能开关主要由真空开关、配电控制器、电压互感器和控制电缆组成。控制电缆分两种，电源电缆和开关测控电缆；电源电缆用于电压互感器和配电控制器的电气连接，开关计测电缆用于真空断路器和馈线终端的电气连接，其安装任务量较重，且电压互感器安装接线发生错误容易导致爆炸问题的产生。

本实施例提供一种配电网物联网一体化智能开关，包括柱上开关和智能终端，所述智能终端包括数据处理模块，和与数据处理模块相连接的开关物联网感知控制模块、电源模块和通信模块，如图1所示，其中数据处理模块用于对采集的数据信息进行处理、运算以及故障诊断；开关物联网感知控制模块，用于采集柱上开关动作时分合闸能量、开关信号状态和开关内部工作环境；通信模块用于将智能开关实时信息上送到主站系统，将运行信息上送用户云平台；电源模块用于为智能终端供电。

优选地，电源模块包括太阳能和后备电源，两种方式互备。在具体实施过程中，太阳能板设置在智能终端的外壳上。进一步地，后备电源包括铅酸蓄电池、锂电池或超级电容中的一种，在本实施例中，后备电源为内部设置的超级电容，电容电池具有长寿命、容量特性和功率特性好，低温容量保持率高，高温容量衰减慢的优点，突破锂电池和超级电容器的高温应用极限。

由于本申请的一体化智能开关设备安装在户外，对于控制器电源所用的元器件，应满足环境条件，才能保证其正常工作，应考虑电源输入端与输出端之间的绝缘电阻和介电强度，需要满足耐压强度承受2.5kV/min，电源输入端与输出端之前无闪络和击穿。对于配网控制器设备，要求在交流消失后仍可工作较长的一段时间，因此要求配网设备电源系统具有不间断供电的功能，这就要求电源系统应具有储能元件，因此设置了后备电源，同时还应具备对后备电源的管理功能，包括充放电管理、欠压切除和寿命评估等。

优选地，数据处理模块包括线路电气量采集模块、信号处理与运算模块、短路/单相接地故障诊断模块、就地/集中/分布式馈线自动处理模块，用于对采集的数据信息进行处理、运算以及故障诊断。

在具体实施过程中，开关物联网感知控制模块用于开关分闸电压、电流监测，开关合闸电压、电流监测，开关储能电压电流监测，实现开关动作时分合闸能量的全感知；开关状态信号包括合位、分位、储能状态的感知，辅助接点/开关断口状态的监测；以及开关内部传感器给配电终端传递开关内部环境工况：绝缘气体浓度、开关触头温度、机械特性等。

在本实施例中，柱上开关与传统的真空开关类似，传统的真空开关包括装置外壳、进出线端子、真空灭弧室、绝缘拉杆和电磁式电流互感器等，本身实施例中将传统真空开关中的电磁式电流互感器替换为电容式分压传感器、低功耗线圈电流传感器。采用低功耗磁场驱动机构，相较传统的永磁铁机构具有单线圈高稳定性，控制回路简单；分闸电流仅为1A，分闸时间≤10ms，大大简化智能终端操作电源的功率，在相同体积下，散热效果好，寿命预期长；小型化极柱，集成电子式电流/电压互感器，集成机械性能测量传感器，具备物联网化功能；开关体积小，整体重量≤70kg，相较传统大大减轻了重量，方便安装起吊；机械特性参数稳定，三相不同期＜1ms，寿命可大30000次，相较标准的10000次，提升两倍。

优选地，柱上开关与所述智能终端之间支持NB-IOT、4G或WIFI物联网通信协议中的一种。

本实用新型进一步对柱上开关与智能终端之间的对接接口进行了改进，采用插头和插座方式连接，采用防呆设计，避免插接错误，防护等级IP55。如图2-5 所示，其中插头上设置有凸起部1，凸起部1四周非旋转对称的设置有凹槽11；插座上设置有凹陷部2，凹陷部2四周非旋转对称的设置有凸筋21，凸起部1 上设有若干插孔12，凹陷部2内设有若干插针22，凸起部1和凹陷部2配合使用，用于实现电连接。凹槽11和凸筋21配合使用，防止错插。

具体的，在本实施例中，凹槽11数量为两个，凸筋21数量为两个，用于配合使用。如图6所示，方框内表示插座的凸筋21和插头的凹槽11互相吻合，配插正确，如图7所示，方框内表示插座的凸筋21与插头干涉阻止插入，配插错误。

本实用新型公布的一体化智能开关包括柱上开关和集成配电控制器、电压互感器、控制电缆的功能于一体的智能终端，省去了传统电压互感器，减轻了安装的任务量，避免了因电压互感器安装接线等导致的爆炸等不良问题的产生，同时电源模块采用太阳能和后备电源，用于智能终端提供工作电源，由太阳能板和后备电源取电两种方式互备，具体以新型电池电容为后备电源，电容电池具有长寿命、好的容量特性和功率特性，低温容量保持率高，高温容量衰减慢，突破锂电池和超级电容器的高温应用极限。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对于本实用新型所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，包括柱上开关和智能终端，所述智能终端包括数据处理模块，和与数据处理模块相连接的开关物联网感知控制模块、电源模块和通信模块；

所述数据处理模块用于对采集的数据信息进行处理、运算以及故障诊断；所述开关物联网感知控制模块，用于采集柱上开关动作时分合闸能量、开关信号状态和开关内部工作环境；所述通信模块用于将智能开关实时信息上送到主站系统，将运行信息上送用户云平台；所述电源模块用于为智能终端供电。

2.根据权利要求1所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述电源模块包括太阳能板和后备电源。

3.根据权利要求2所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述后备电源包括铅酸蓄电池、锂电池或超级电容中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述数据处理模块包括线路电气量采集模块、信号处理与运算模块、短路/单相接地故障诊断模块、就地/集中/分布式馈线自动处理模块。

5.根据权利要求1所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述柱上开关与所述智能终端之间支持NB-IOT、4G或WIFI物联网通信协议中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述柱上开关和智能终端采用插头和插座方式连接。

7.根据权利要求6所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述插头上设置有凸起部，所述凸起部四周非旋转对称的设置有凹槽；所述插座上设置有凹陷部，所述凹陷部四周非旋转对称的设置有凸筋。

8.根据权利要求7所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述凸起部上设有若干插孔，所述凹陷部内设有若干插针，所述凸起部和所述凹陷部配合使用。

9.根据权利要求7所述的一种配电网物联网一体化智能开关，其特征在于，所述凹槽数量为两个，所述凸筋数量为两个。

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