CN215497539U - 户外智能高压交流电能管理控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种户外智能高压交流电能管理控制装置，包括安装架、隔离开关、无重燃真空断路器、电流互感器、零序电流互感器、电压互感器和智能控制装置，所述安装架安置于支撑电杆上，无重燃真空断路器通过电流互感器与高压电缆连接，零序电流互感器安置于安装架上，隔离开关与无重燃真空断路器上端连接，电压互感器与无重燃真空断路器的出线端连接，智能控制装置安置于安装架下部。本实用新型化解了该电压等级户外零序电流互感器制造卡脖子难题，检测电流电压异常状态判断实现快速分合闸操作控制，有效扩展了装置适用范围，提高稳定性，可有效识别对下侧系统的过流、速断和接地故障等，实现保护优选功能，精准分界保护，确保电网安全运行。

Description

户外智能高压交流电能管理控制装置

技术领域

本实用新型涉及高压设备技术领域，具体地讲，是涉及一种户外智能高压交流电能管理控制装置。

背景技术

现有的断路器等用电末端控制设备仅独立在户外安置运行，在管理和操作方面较为不便，保护功能不全，并且较难发现电力异常情况，常常出现控制操作不及时导致故障加大的问题，而且缺乏远程监控和操作能力，是现有设备的一大弊端，亟需改进。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种便于操控和管理的户外智能高压交流电能管理控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种户外智能高压交流电能管理控制装置，包括安装架、隔离开关、无重燃真空断路器、电流互感器、零序电流互感器、电压互感器和智能控制装置，所述安装架安置于支撑电杆上作为部件安装基础，无重燃真空断路器安置于安装架上并通过电流互感器与高压电缆连接，零序电流互感器安置于安装架上并与高压电缆套置，隔离开关安置于支撑电杆上端并与无重燃真空断路器上端连接，电压互感器安置于安装架上并与无重燃真空断路器的出线端连接，智能控制装置安置于安装架下部并与电压互感器、无重燃真空断路器、电流互感器、零序电流互感器均电连接，用以接收检测信号和发出控制信号；

所述智能控制装置接收由电流互感器提供的电流信号、由电压互感器提供的电压信号、由零序电流互感器提供的零序电流信号，检测不正常电流和电压侵袭产生的故障，并在出现故障时向无重燃真空断路器发出控制信号以进行分闸断电处理。

具体地，所述智能控制装置包括用于与安装架连接和部件安装的外壳，设置于外壳上用于接线的排线端子，安置于外壳内与排线端子连接的用于处理检测信号和控制信号的微机保护装置，安置于外壳内与微机保护装置连接的为执行部件提供电力的分布式直流电源和为装置提供电力的蓄电池，以及与微机保护装置连接的用于与远端进行通信的DTU数传模块。

进一步地，所述微机保护装置与排线端子之间还配置有至少一个空气开关。

进一步地，所述智能控制装置上设有遥控接收模块，并配置有用于在近端遥控操作的遥控器。

具体地，所述无重燃真空断路器包括安置于安装架上并与智能控制装置电连接的操控箱，受控安置于操控箱上并与高压电缆三相连接的真空灭弧单元，以及设置于操控箱表面的储能指示器和分合指示器。

具体地，所述操控箱包括箱体、主轴、调节杆、分闸机构、合闸机构、计数器、过冲调节装置、动能量吸收限位器、接线端子，所述主轴横向安置于箱体内，三个调节杆安置于主轴上并与真空灭弧单元连接，分闸机构和合闸机构均与主轴连接分别用于控制主轴转动实现分闸操作和合闸操作，计数器与主轴连接用于对分合闸次数计数，过冲调节装置和动能量吸收限位器均安置于主轴上用于限制主轴转动避免分合闸操作过度，接线端子与分闸机构、合闸机构、计数器电连接并与智能控制装置电连接。

具体地，所述分闸机构包括分闸弹簧、分闸线圈、分闸制子和辅助开关，辅助开关接收分闸信号控制分闸线圈受电产生电磁力，驱动主轴沿分闸方向转动，同时分闸弹簧释放存储弹力辅助驱动主轴沿分闸方向转动，分闸制子在分闸状态达到时减缓主轴转动。

具体地，所述合闸机构包括储能弹簧、合闸制子和电动机，电动机接收合闸信号后转动以驱动主轴沿合闸方向转动，储能弹簧释放储存弹力辅助合闸操作，合闸制子在合闸状态达到是减缓主轴转动。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用独立功能的单元模块化设计，便于组配和安装，通过检测电流电压异常状态进行判断实现快速分合闸操作控制，有效提高了装置运行的稳定性，通过采集零序电流、电流、电压等信息，有效识别对下侧系统的过流、速断和接地故障等，实现保护预设优选功能，精准分界保护，确保电网安全运行。本实用新型设计巧妙，使用方便，按国家未来智能电网规划要求功能设计，适于电网末端集中用户、智能电网支线路和工矿企业配电系统中作为保护和控制之用，更适用于高寒山区电网及频繁操作的场所，特别适用于山区城市组网和农网改造的需要，对山区城乡电网整体安全建设具有重要作用。适合广泛推广应用。

(2)本实用新型的电能管理控制装置原理设计先进，保护功能齐全，组配讲究、易于安装；防护功能设计严密，保护功能灵敏度高，方向性强，故障电流分断速度快而稳，具有操作方便可靠，抗凝露，耐污性能强，操作过电压低，使用电寿命长等优点，并且各模块单元外置安装，免维护，可根据用户实际需求选配多种模块组合方案，应用性强。

(3)本实用新型通过结构和功能设计实现了高可靠性、抗凝露、无重燃、自动化程度高等优点，并且通过模块和系统组配可实现就地遥控，远程操控、数据传输，在线实时监测、预付费等智慧化高级别管理功能，在配电网络支线侧或末端用户侧用户关合负荷电流和自动开断、断开用户端接地等短路故障电流和过负荷电流方面具有重要应用性能。

附图说明

图1为本实用新型-实施例的结构示意图。

图2为本实用新型-实施例中智能控制装置的结构示意图。

图3为本实用新型-实施例中无重燃真空断路器的结构示意图。

图4为本实用新型-实施例中操控箱部分的结构示意图。

图5为本实用新型-实施例的一种电气原理图。

图6为本实用新型-实施例的另一种电气原理图。

图7为本实用新型-实施例中终端用户一次原理接线方式第1种示意图。

图8为本实用新型-实施例中终端用户一次原理接线方式第2种示意图。

图9为本实用新型-实施例中终端用户一次原理接线方式第3种示意图。

图10为本实用新型-实施例中终端用户一次原理接线方式第4种示意图。

图11为本实用新型-实施例中终端用户一次原理接线方式第5种示意图。

图12为本实用新型-实施例中终端用户一次原理接线方式第6种示意图。

图13为本实用新型-实施例中三相线路二次原理接线方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图13所示，该户外智能高压交流电能管理控制装置，包括安装架1、隔离开关2、无重燃真空断路器3、电流互感器4、零序电流互感器5、电压互感器6和智能控制装置7，所述安装架安置于支撑电杆8上作为部件安装基础，无重燃真空断路器安置于安装架上并通过电流互感器与高压电缆9连接，零序电流互感器安置于安装架上并与高压电缆套置，隔离开关安置于支撑电杆上端并与无重燃真空断路器上端连接，电压互感器安置于安装架上并与无重燃真空断路器的出线端连接，智能控制装置安置于安装架下部并与电压互感器、无重燃真空断路器、电流互感器、零序电流互感器均电连接，用以接收检测信号和发出控制信号；

所述智能控制装置接收由电流互感器提供的电流信号、由电压互感器提供的电压信号、由零序电流互感器提供的零序电流信号，检测不正常电流和电压侵袭产生的故障，并在出现故障时向无重燃真空断路器发出控制信号以进行分闸断电处理。

具体地，所述智能控制装置包括用于与安装架连接和部件安装的外壳10，设置于外壳上用于接线的排线端子11，安置于外壳内与排线端子连接的用于处理检测信号和控制信号的微机保护装置12，安置于外壳内与微机保护装置连接的为执行部件提供电力的分布式直流电源和为装置提供电力的蓄电池13，以及与微机保护装置连接的用于与远端进行通信的DTU数传模块14。进一步地，所述微机保护装置与排线端子之间还配置有至少一个空气开关。进一步地，所述智能控制装置上设有遥控接收模块15，并配置有用于在近端遥控操作的遥控器。所述微机保护装置可配置RS485、RS232通讯接口，可供用户实现自主智慧化功能时选用。

具体地，所述无重燃真空断路器包括安置于安装架上并与智能控制装置电连接的操控箱21，受控安置于操控箱上并与高压电缆三相连接的真空灭弧单元22，以及设置于操控箱表面的储能指示器23和分合指示器24。

具体地，所述操控箱包括箱体25、主轴26、调节杆27、分闸机构、合闸机构、计数器28、过冲调节装置29、动能量吸收限位器30、接线端子31，所述主轴横向安置于箱体内，三个调节杆安置于主轴上并与真空灭弧单元连接，分闸机构和合闸机构均与主轴连接分别用于控制主轴转动实现分闸操作和合闸操作，计数器与主轴连接用于对分合闸次数计数，过冲调节装置和动能量吸收限位器均安置于主轴上用于限制主轴转动避免分合闸操作过度，接线端子与分闸机构、合闸机构、计数器电连接并与智能控制装置电连接。

具体地，所述分闸机构包括分闸弹簧32、分闸线圈33、分闸制子34和辅助开关35，辅助开关接收分闸信号控制分闸线圈受电产生电磁力，驱动主轴沿分闸方向转动，同时分闸弹簧释放存储弹力辅助驱动主轴沿分闸方向转动，分闸制子在分闸状态达到时减缓主轴转动。拉动分闸拉环或按下遥控器分闸按钮或远方总控按分闸开关，断路器分闸线圈受电产生电磁力，解锁分闸锁扣，分闸弹簧等释放能量，驱动主轴沿着与合闸相反的方向运动，形成真空间距撕断高压电弧，分闸制子消耗多余动能，达到分闸位置，实现平稳断电。

具体地，所述合闸机构包括储能弹簧36、合闸制子37和电动机38，电动机接收合闸信号后转动以驱动主轴沿合闸方向转动，储能弹簧释放储存弹力辅助合闸操作，合闸制子在合闸状态达到是减缓主轴转动。上电后，储能回路通电储能，完成后真空断路器开关显示已储能指示，开关处于待合闸状态，此时拉动合闸拉环或按下遥控器合闸按钮或远方总控按合闸开关，控制器接收指令后执行合闸操作工作，断路器解锁合闸锁扣，电动机驱动主轴合闸，储能弹簧回缩释放能量辅助主轴运动至合闸位置，完成合闸工作；装置处于正常输电工作状态，同时断路器储能、分闸机构储能，为分闸和下次合闸操作做准备。

本实用新型使用时，工作人员按设计一次原理方案和二次原理控制要求配接好线缆后，便可进行功能调试以及检测阶段，调试检测合格后，即可投入通电运行。装置中的电流互感器负责提供所需的电流信号，电压互感器提供电压信号，零序电流互感器提供零序电流信号，真空断路器为执行元件，负责执行来自智能控制装置下达的命令。该电能管理控制装置通过采集信号，判断故障类型，下达指令，执行指令，同时上传信息，保护用户财产。具体来讲，当运行中的电能管理控制装置各功能元件受到来自电网或用户端的不正常电流、电压侵袭时，向智能控制装置发出非正常电信号，智能控制装置收到来自该功能元件发出的故障信号后，进行智能识别、判断，同时通过远程传输功能向总控端实时传输，并发出报警、断电等命令信号，执行元件收到断电指令后，控制操作机构分闸线圈出口继电器闭合接通，分闸线圈电源接通后生成分闸电磁力，解开分闸锁扣，断路器在分闸弹簧等力作用下分断开关使闭合一次电路形成断口，实现装置断电分闸功能，并将已断电信号上传总控端。

本实用新型管控装置SOG主要功能，当用户界内发生单相接地故障达到零序电流保护整定值时，零序电流保护在整定时间满足正确动作时，作用于分界开关跳闸，隔离故障；当用户界外系统侧发生单相接地故障时零序电流保护不动作。当用户界内发生相间短路故障，过流保护启动并记忆；当控制器检测到过流分界负荷电流大于整定值，先闭锁跳闸出口，然后继续监测系统侧电压值小于整定值，和无相间故障电流时立即解除跳闸闭锁，对分界开关进行调整，实现SOG速隔，从而故障区域段内隔离。

如图5所示，该电气原理图中，YC表示合闸线圈，YT表示分闸线圈，M表示电动机，CK表示储能行程开关，QF表示辅助开关，1TA和2TA表示电流互感器，3TA表示零序电流互感器，TV表示电压互感器，ZL表示分布式直流电源， YK表示遥控器套件，In表示微机保护装置，QF1和QF2表示直流自动空气开关， QF3表示自动空气开关，其具有过电流I段保护、反时限过电流II段保护、阻抗 I段保护、反时限阻抗II段保护、复合电压锁闭过电流保护、合闸后加速保护、过负荷警报、零序电流保护、过电压保护、失压跳闸、负序过电流保护等功能。

如图6所示，该电气原理图中，YC表示合闸线圈，YT表示分闸线圈，M表示电动机，CK表示储能行程开关，QF表示辅助开关，1TA和2TA表示电流互感器，3TA表示零序电流互感器，TV表示电压互感器，ZL表示分布式直流电源， YK表示遥控器套件，In表示微机保护装置，QF1和QF2表示直流自动空气开关， QF3表示自动空气开关，其具有过电流I段保护、反时限过电流II段保护、阻抗 I段保护、反时限阻抗II段保护、复合电压锁闭过电流保护、合闸后加速保护、过负荷警报、零序电流保护、零序过电压保护、过电压保护、失压跳闸、负序过电流保护、三相一次重合闸等功能。

综上，本实用新型采用独立功能的单元模块化设计，便于组配和安装，通过检测电流电压异常状态进行判断实现快速分合闸操作控制，有效提高了装置运行的稳定性，通过采集零序电流、电流、电压等信息，有效识别对下侧系统的过流、速断和接地故障等，实现保护预设优选功能，精准分界保护，确保电网安全运行。本实用新型是一款集高度智能化、信息化于一体的电网终端设备及智能高压交流电能管理控制装置，该装置组配方案设置齐全，可可满足用户不同选择需求；装置设置就地手动、遥控功能，方便现场人员检修、调试；装置整体采用独立功能单元设计，设计理念先进，安装、调试方便；装置控制主机采用专设高性能智能保护控制器，保护功能灵敏、齐全；装置原理设计先进，储能与控制电源独立，确保了装置保护控制功能可靠性。

本实用新型装置储能电源为网供交流110V，满足了储能回路峰值较大功率输送的需求。装置操作控制电源为分布式智能直流电源，在交流失电后电池可逆变供电，以保证装置数据传输和微机操控装置用电，防止数据丢失，方便装置智能操控，确保关键时刻装置相应保护功能正常启动实施，阻止事故发展，保护用户财产；在交流电输入时，装置自动启动直流供电。

本实用新型装置可在1-60000S内设定关机时间，可设定范围广，并在电源欠压20S自动关机，以保证电源电能量不过放。该装置按方案不同设置有过流、速断、单相接地等优选保护功能；按照用户方案功能选择的不同，装置保护、报警等功能具有方向性，可自动诊断下游设备故障类型，并可靠执行相应保护动作；该装置可配置RS485通讯接口，可与FTU、DTU等自动化管理终端对接，采用 GPRS等模式通过网络或光纤实现遥控、遥测、遥信等远程监、控及数据传输。本实用新型装置模块按未来智能电网要求设计，智能化、信息化程度高，适用范围广，操作简便。能急时排除、通报下游事故，保护电力等资产，节约电网公司事故排查时间，提高电力管理工作效率。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，包括安装架、隔离开关、无重燃真空断路器、电流互感器、零序电流互感器、电压互感器和智能控制装置，所述安装架安置于支撑电杆上作为部件安装基础，无重燃真空断路器安置于安装架上并通过电流互感器与高压电缆连接，零序电流互感器安置于安装架上并与高压电缆套置，隔离开关安置于支撑电杆上端并与无重燃真空断路器上端连接，电压互感器安置于安装架上并与无重燃真空断路器的出线端连接，智能控制装置安置于安装架下部并与电压互感器、无重燃真空断路器、电流互感器、零序电流互感器均电连接，用以接收检测信号和发出控制信号；

所述智能控制装置接收由电流互感器提供的电流信号、由电压互感器提供的电压信号、由零序电流互感器提供的零序电流信号，检测不正常电流和电压侵袭产生的故障，并在出现故障时向无重燃真空断路器发出控制信号以进行分闸断电处理。

2.根据权利要求1所述的户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，所述智能控制装置包括用于与安装架连接和部件安装的外壳，设置于外壳上用于接线的排线端子，安置于外壳内与排线端子连接的用于处理检测信号和控制信号的微机保护装置，安置于外壳内与微机保护装置连接的为执行部件提供电力的分布式直流电源和为装置提供电力的蓄电池，以及与微机保护装置连接的用于与远端进行通信的DTU数传模块。

3.根据权利要求2所述的户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，所述微机保护装置与排线端子之间还配置有至少一个空气开关。

4.根据权利要求2所述的户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，所述智能控制装置上设有遥控接收模块，并配置有用于在近端遥控操作的遥控器。

5.根据权利要求1～4任一项所述的户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，所述无重燃真空断路器包括安置于安装架上并与智能控制装置电连接的操控箱，受控安置于操控箱上并与高压电缆三相连接的真空灭弧单元，以及设置于操控箱表面的储能指示器和分合指示器。

6.根据权利要求5所述的户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，所述操控箱包括箱体、主轴、调节杆、分闸机构、合闸机构、计数器、过冲调节装置、动能量吸收限位器、接线端子，所述主轴横向安置于箱体内，三个调节杆安置于主轴上并与真空灭弧单元连接，分闸机构和合闸机构均与主轴连接分别用于控制主轴转动实现分闸操作和合闸操作，计数器与主轴连接用于对分合闸次数计数，过冲调节装置和动能量吸收限位器均安置于主轴上用于限制主轴转动避免分合闸操作过度，接线端子与分闸机构、合闸机构、计数器电连接并与智能控制装置电连接。

7.根据权利要求6所述的户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，所述分闸机构包括分闸弹簧、分闸线圈、分闸制子和辅助开关，辅助开关接收分闸信号控制分闸线圈受电产生电磁力，驱动主轴沿分闸方向转动，同时分闸弹簧释放存储弹力辅助驱动主轴沿分闸方向转动，分闸制子在分闸状态达到时减缓主轴转动。

8.根据权利要求6所述的户外智能高压交流电能管理控制装置，其特征在于，所述合闸机构包括储能弹簧、合闸制子和电动机，电动机接收合闸信号后转动以驱动主轴沿合闸方向转动，储能弹簧释放储存弹力辅助合闸操作，合闸制子在合闸状态达到时减缓主轴转动。

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