CN216312662U - 一种箱变测控保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种箱变测控保护装置，涉及电力技术领域，以解决在采集箱式变压器的测量电流以及保护电流时，无法同时满足测量电流要求精度高，保护电流要求范围大的问题。所述箱变测控保护装置包括：总线板插件、第一交流插件、第二交流插件以及CPU插件。第一交流插件、第二交流插件以及CPU插件均插装于总线板插件。第一交流插件的输入端分别与箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接，输出端通过总线板插件与CPU插件电连接。第二交流插件的输入端分别与箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接，输出端通过总线板插件与CPU插件电连接。本实用新型提供的箱变测控保护装置用于测控并保护箱式变压器。

Description

一种箱变测控保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种箱变测控保护装置。

背景技术

箱式变电站是一种将中压开关设备、变压器、低压配电设备按照一定接线方案组合成一体的成套配电设备。箱变测控装置是用于新能源光伏、风电箱式变电站的智能监控装置。

目前，在传统箱变测控保护装置中，测量电流及保护电流利用同一采集电路进行采集，从而导致测量功能和保护功能相互影响，无法同时满足测量电流要求精度高，保护电流要求范围大的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种箱变测控保护装置，用于解决在采集箱式变压器的测量电流以及保护电流时，无法同时满足测量电流要求精度高，保护电流要求范围大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种箱变测控保护装置，用于测控并保护箱式变压器，包括总线板插件、第一交流插件、第二交流插件以及CPU插件。第一交流插件、第二交流插件以及CPU插件均插装于总线板插件。第一交流插件的输入端分别与箱式变压器高压侧的测量电流输出端以及箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接，输出端通过总线板插件与CPU插件电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的测量电流。第二交流插件的输入端分别与箱式变压器高压侧的保护电流输出端以及箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接，输出端通过总线板插件与CPU插件电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的保护电流。

与现有技术相比，本实用新型提供的箱变测控保护装置中，第一交流插件的输入端分别与箱式变压器高压侧的测量电流输出端以及箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接，输出端通过总线板插件与CPU插件电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的测量电流。第二交流插件的输入端分别与箱式变压器高压侧的保护电流输出端以及箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接，输出端通过总线板插件与CPU插件电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的保护电流。基于此，本实用新型提供的箱变测控保护装置可以分别采集箱式变压器的测量电流和保护电流，箱变测控保护装置的测量和保护功能不会相互影响。此外，由于第一交流插件以及第二交流插件相互独立，因此可以针对两个交流插件选取不同的测量值，使得第一交流插件在采集测量电流时，可以实现测量精度高的目的，同时，第二交流插件采集保护电流时，可以实现测量范围大的目的。与此同时，采集到的测量电流以及保护电流分别传输至CPU插件，由CPU插件对测量电流以及保护电流进行测算，使得用户能够通过CPU插件的测算结果判断箱式变压器是否正常运行。

由此可见，本实用新型提供的箱变测控保护装置可以解决在采集箱式变压器的测量电流以及保护电流时，无法同时满足测量电流要求精度高，保护电流要求范围大的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中箱变测控保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中第一交流插件与CPU插件的连接示意图；

图3为本实用新型实施例中第二交流插件与CPU插件的连接示意图；

图4为本实用新型实施例中控制回路保护功能的原理图。

附图标记：

1-箱变测控保护装置， 11-第一交流插件，

12-第二交流插件， 13-CPU插件，

111-第一电流互感器， 112-第一电压互感器，

121-第二电流互感器， 122-第二电压互感器，

131-分压模块， 132-微处理器模块，

14-开入插件， 15-信号插件，

16-备用插件， 17-通讯插件，

18-总线板插件， 19-人机交互插件。

具体实施方式

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在本实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本实用新型中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本实用新型中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本实用新型中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

箱式变电站是一种将中压开关设备、变压器、低压配电设备按照一定接线方案组合成一体的成套配电设备。箱变测控装置是用于新能源光伏、风电箱式变电站的智能监控装置。

目前，在传统箱变测控保护装置中，测量电流及保护电流采取统一测量值，且测量和保护功能相互影响，无法同时满足测量电流要求精度高，保护电流要求范围大的目的。

针对上述问题，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种箱变测控保护装置1，用于测控并保护箱式变压器。

参照图1，上述箱变测控保护装置1包括：总线板插件18、第一交流插件11、第二交流插件12以及CPU插件13。第一交流插件11、第二交流插件12以及CPU插件13均插装于总线板插件18。第一交流插件11的输入端分别与箱式变压器高压侧的测量电流输出端以及箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接，输出端通过总线板插件18与CPU插件13电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的测量电流。第二交流插件12的输入端分别与箱式变压器高压侧的保护电流输出端以及箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接，输出端通过总线板插件18与CPU插件13电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的保护电流。

具体实施时：第一交流插件11将采集的箱式变压器高压侧的测量电流以及箱式变压器低压侧的测量电流传输至CPU插件13，CPU插件13分别对箱式变压器高压侧测量电流以及箱式变压器低压侧的测量电流进行测算，CPU插件13根据测算结果判断箱式变压器的测量功能是否处于正常工作状态。第二交流插件12将采集箱式变压器高压侧的保护电流以及箱式变压器低压侧的保护电流传输至CPU插件13，CPU插件13分别对箱式变压器高压侧保护电流以及箱式变压器低压侧的保护电流进行测算，CPU插件13根据侧孙结构判断箱式变压器的保护功能是否处于正常工作状态。

通过上述具体实施过程以及箱变测控保护装置1的结构可知，本实用新型实施例提供的箱变测控保护装置1中，第一交流插件11的输入端分别与箱式变压器高压侧的测量电流输出端以及箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接，输出端通过总线板插件18与CPU插件13电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的测量电流。第二交流插件12的输入端分别与箱式变压器高压侧的保护电流输出端以及箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接，输出端通过总线板插件18与CPU插件13电连接，用于采集箱式变压器高压侧以及箱式变压器低压侧的保护电流。基于此，本实用新型提供的箱变测控保护装置1可以分别采集箱式变压器的测量电流和保护电流，箱变测控保护装置1的测量和保护功能不会相互影响。此外，由于第一交流插件11以及第二交流插件12相互独立，因此可以针对两个交流插件选取不同的测量值，使得第一交流插件11在采集测量电流时，可以实现测量精度高的目的，同时，第二交流插件12采集保护电流时，可以实现测量范围大的目的。与此同时，采集到的测量电流以及保护电流分别传输至CPU插件13，由CPU插件13对测量电流以及保护电流进行测算，并通过测算结果判断箱式变压器是否正常运行。

由此可见，本实用新型实施例提供的箱变测控保护装置1可以解决在采集箱式变压器的测量电流以及保护电流时，无法同时满足测量电流要求精度高，保护电流要求范围大的问题。

如图2与图3所示，在一种可能的实现方式中，第一交流插件11包括第一电流互感器111以及第一电压互感器112。第一电流互感器111的输入端以及第一电压互感器112的输入端均与箱式变压器高压侧的测量电流输出端以及箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接。第一电流互感器111的输出端以及第一电压互感器112的输出端均通过总线板插件18与CPU插件13电连接。第二交流插件12包括第二电流互感器121以及第二电压互感器122。第二电流互感器121的输入端以及第二电压互感器122的输入端均与箱式变压器高压侧的保护电流输出端以及箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接。第二电流互感器121的输出端以及第二电压互感器122的输出端均通过总线板插件18与CPU插件13电连接。

基于此，第一电流互感器111用于采集箱式变压器的高压侧以及低压侧的测量电流，并将采集到的测量电流变换为能够被CPU处理的电压信号，变换后的电压信号传输至CPU插件13，由CPU插件13对变换后的电压信号进行测算，继而得到实际采集到的测量电流，并将实际采集到的测量电流与箱式变压器的正常测量电流相比较，以判断箱式变压器的测量功能是否处于正常工作状态。第一电压互感器112用于采集箱式变压器高压侧以及低压侧的测量电压，并将采集到的测量电压变换为能够被CPU处理的电压信号，变换后的测量电压传输至CPU插件13，由CPU插件13对变换后的测量电压进行测算，继而得到实际采集到的测量电压，并将实际采集到的测量电压与箱式变压器的正常测量电压相比较，以判断箱式变压器的测量功能是否处于正常工作状态。

同理，第二电流互感器121用于采集箱式变压器的高压侧以及低压侧保护电流，并将采集到的保护电流变化为能够被CPU处理的电压信号，变换后的电压信号传输至CPU插件13，由CPU插件13对变换后的电压信号进行测算，继而得到实际采集到的保护电流，并将实际采集到的保护电流与箱式变压器的正常保护电流相比较，以判断箱式变压器的保护功能是否处于正常工作状态。第二电压互感器122用于采集箱式变压器高压侧以及低压侧的保护电压，并将采集到的保护电压变换为能够被CPU处理的电压信号，变换后的保护电压传输至CPU插件13，由CPU插件13对变换后的保护电压进行测算，继而得到实际采集到的保护电压，并将实际采集到的保护电压与箱式变压器的正常保护电压相比较，以判断箱式变压器的保护功能是否处于正常工作状态。

可以理解的是，为了实现第一交流插件11在采集测量电流时要求测量高精度的目的，第一电流互感器111为TRCH0107-6B，可以将0-5A的电流变换为0-0.3535V的电压，因此在测量电流经过第一电流互感器111的变换后，可以将能够被CPU插件13处理的精度更高的电压信号传输至CPU插件13，由CPU插件13对电压信号进行测算，继而确定采集的测量电流。为了实现第二交流插件12在采集保护电流时要求测量范围大的目的，第二电流互感器121为TRCH0107-6C，可以将0-10A的电流变换为0-7.07V的电压，因此在保护电流经过第二电流互感器121的变换后，可以将范围大的测量电流变换为能被接入CPU插件13的电压信号，将变换后的电压信号传输至CPU插件13，由CPU插件13对电压信号进行测算，继而确定采集的保护电流。

在一种可能的实现方式中，CPU插件13包括分压模块131以及微处理器模块132。分压模块131与微处理模块电连接。第一电流互感器111、第一电压互感器112、第二电流互感器121、第二电压互感器122均通过总线板插件18与分压模块131电连接。基于此，进入CPU插件13的电压信号经过分压模块131的分压，使得被分压之后的电压信号可以被接入微处理器模块132进行处理。

需要注意的是，分压模块131为分压电路，微处理器模块132为微控制单元(Microcontroller Unit，缩写为MCU)，即单片机芯片。单片机芯片可以为8位MCU、16位MCU或者32位MCU。在实际应用场景中，可以从MCU的成本、功耗以及运行速率等几个方面进行综合考虑，以选取合适的MCU作为微处理器模块132，本实用新型实施例对此不做限定。

在一种可能的实现方式中，箱变测控保护装置1还包括开入插件14，开入插件14插装于总线板插件18。开入插件14的输入端与箱式变压器的开入信号输出端电连接，开入插件14的输出端与CPU插件13电连接，用于采集箱式变压器的开入信号。

可以理解的是，CPU插件13用于控制开入插件14采集开入信号，并测算开入信号。开入插件14用于采集箱式变压器的开入信号，并将采集的开入信号传输至CPU插件13，由CPU插件13对开入信号进行测算。

示例性的，开入信号包括但不限于遥信开入、硬压板状态、位置状态等信息，本实用新型实施例对此不作限定。

在一种可能的实现方式中，箱变测控保护装置1还包括信号插件15，信号插件15插装于总线板插件18。信号插件15的输入端与CPU插件13电连接，信号插件15的输出端与箱式变压器的继电器电连接。

可以理解的是，信号插件15用于控制箱式变压器的继电器的通断。CPU插件13可以根据开入插件14采集到的开入信号，判断箱式变压器是否处于正常的工作状态，从而确定是否需要触发箱变测控保护装置1对于箱式变压器的保护机制，以控制信号插件15实现对继电器的通断的控制。

在一种可能的实现方式中，箱变测控保护装置1还包括备用插件16，备用插件16插装于总线板插件18。备用插件16的输入端与箱式变压器的断路器电连接，备用插件16的输出端与CPU插件13电连接，用于保护箱式变压器的断路器。

基于此，备用插件16不仅能够用于检测箱式变压器的断路器的控制回路，还能够用于采集并检测箱式变压器的跳位开入信号以及合位开入信号。其中控制回路检测包括检测控制电源以及检测断路器的辅助接点等，本实用新型对此不作限定。

图4示例出了本实用新型实施例中控制回路保护功能的原理图。

示例性的，在控制电源与断路器辅助接点正常的情况下，有且仅有一个跳位开入信号输入或者合位开入信号输入。如果检测到跳位开入信号与合位开入信号同时存在，或者检测到跳位开入信号的输入以及合位开入信号同时不存在，则经过2s的延时后，备用插件16将保护异常信号传输至CPU插件13。

示例性的，在有且仅有一个跳位开入信号或者合位开入信号输入的情况下，若控制检测回路检测到控制电源或者断路器辅助接点不正常，继而导致控制回路异常，则经过2s的延时后，备用插件16将控制回路异常的告警信号传输至CPU插件13。

在实际应用中，CPU插件13可以将该告警信息传输至外部目标终端，以提示用户排查箱式变压器的运行故障。

在一种可能的实现方式中，箱变测控保护装置1还包括通讯插件17，通讯插件17插装于总线板插件18。通讯插件17的输入端与CPU插件13电连接，通讯插件17的输出端与外部目标终端通信连接。

上述通讯插件17用于与外部目标终端进行相互，CPU插件13与通讯插件17通过总版线板插件进行信息交互。CPU插件13将需要传输的数据通过通讯插件17传输至外部目标终端，以方便用户通过外部目标终端对箱变测控保护装置1的采集数据进行查看，从而确保箱式变压器的正常运行。此外，在监测数据偏离预设目标时，用户还可以在外部目标终端下达调整指令，通讯插件17将用户下达的调整指令传输至CPU插件13，在CPU插件13接收到调整指令后，对其余各插件的工作状态或工作参数进行调整，以确保箱式变压器的正常运行。

可以理解的是，外部目标终端可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备以及超级移动个人计算机等移动设备，也可以是服务器、或个人计算机等非移动设备，本实用新型实施例对此不作限定。

在一些实施例中，通讯插件17的通信协议包括IEC103协议、IEC104协议、ModbusRTU协议以及ModbusTCP协议中的一种或多种。

基于此，箱变测控保护装置1可以通过上述多种通信协议与外部目标终端进行信息交互。包括但不限于以太网通信，各种介质如有线RS-232-/422/485/、光纤、无线等通讯方式，本实用新型实施例对此不作限定。

在一种可能的实现方式中，箱变测控保护装置1还包括人机交互插件19，人机交互插件19与总线板插件18电连接，人机交互插件19通过总线板插件18与CPU插件13电连接，用于通过CPU插件13与箱变测控保护装置1中的其他插件相连接。

可以理解的是，用户可以根据人机交互插件19对箱变测控保护装置1进行设置，CPU插件13接收到人机交互插件19传输的目标参数，继而控制其他各插件按照用户设置的参数进行工作。

示例性的，可以通过人机交互插件19切换箱变测控保护装置1的应用场景并设置其对应的参数。本实用新型实施例中提供的箱变测控保护装置1可以应用于光伏发电站，也可以应用于风力发电站或其他新能源发电站，用户可以按照实际需求，通过人机交互插件19对切换匹配的应用场景并设置相对应的参数，本实用新型实施例对此不作限定。

在实际应用中，人机交互插件19还可以实现对点通信功能，在调试箱变测控保护装置1的过程中，用户可以根据开入信号、报警信号、保护等功能的模拟实验，对实际运行的参数进行测试和调整，便于用户在外部目标终端部署监控系统，从而确保箱式测控保护装置顺利运行。

在一些实施例中，人机交互插件19包括控制按键以及显示屏。控制按键以及显示屏均与CPU插件13电连接。

基于此，用户可以通过控制按键的提示，以及显示屏的操作界面，继而对箱变测控保护装置1进行参数设置。CPU插件13接收到用户设置的目标参数，在对其他插件的采集信号进行测算时，若有不符合目标参数的信号出现，则通过通讯插件17将此次示警信号传递至外部目标终端，并在显示屏上显示示警信号以及各项数据，以确保用户可以实时监测到箱变测控保护装置1的工作状态，从而确保箱式变压器正常运行。上述显示屏可以为LCD显示屏，也可以是LED显示屏或其他类别显示屏，本实用新型实施例对此不作限定。

尽管在此结合各实施例对本实用新型进行了描述，然而，在实施所要求保护的本实用新型过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本实用新型进行了描述，显而易见的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本实用新型的示例性说明，且视为已覆盖本实用新型范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种箱变测控保护装置，用于测控并保护箱式变压器，其特征在于，包括总线板插件、第一交流插件、第二交流插件以及CPU插件，其中：

所述第一交流插件、所述第二交流插件以及所述CPU插件均插装于所述总线板插件；

所述第一交流插件的输入端分别与所述箱式变压器高压侧的测量电流输出端以及所述箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接，输出端通过所述总线板插件与所述CPU插件电连接，用于采集所述箱式变压器高压侧以及所述箱式变压器低压侧的测量电流；

所述第二交流插件的输入端分别与所述箱式变压器高压侧的保护电流输出端以及所述箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接，输出端通过所述总线板插件与所述CPU插件电连接，用于采集所述箱式变压器高压侧以及所述箱式变压器低压侧的保护电流。

2.根据权利要求1所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述第一交流插件包括第一电流互感器以及第一电压互感器；

所述第一电流互感器的输入端以及所述第一电压互感器的输入端均与所述箱式变压器高压侧的测量电流输出端以及所述箱式变压器低压侧的测量电流输出端电连接；所述第一电流互感器的输出端以及所述第一电压互感器的输出端均通过所述总线板插件与所述CPU插件电连接；

所述第二交流插件包括第二电流互感器以及第二电压互感器；

所述第二电流互感器的输入端以及所述第二电压互感器的输入端均与所述箱式变压器高压侧的保护电流输出端以及所述箱式变压器低压侧的保护电流输出端电连接；所述第二电流互感器的输出端以及所述第二电压互感器的输出端均通过所述总线板插件与所述CPU插件电连接。

3.根据权利要求2所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述CPU插件包括分压模块以及微处理器模块，其中：

所述分压模块与所述微处理模块电连接；

所述第一电流互感器、所述第一电压互感器、所述第二电流互感器、所述第二电压互感器均通过所述总线板插件与所述分压模块电连接。

4.根据权利要求1所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述箱变测控保护装置还包括开入插件，所述开入插件插装于所述总线板插件；

所述开入插件的输入端与所述箱式变压器的开入信号输出端电连接，所述开入插件的输出端与所述CPU插件电连接，用于采集所述箱式变压器的开入信号。

5.根据权利要求1所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述箱变测控保护装置还包括信号插件，所述信号插件插装于所述总线板插件；

所述信号插件的输入端与所述CPU插件电连接，所述信号插件的输出端与所述箱式变压器的继电器电连接。

6.根据权利要求1所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述箱变测控保护装置还包括备用插件，所述备用插件插装于所述总线板插件；

所述备用插件的输入端与所述箱式变压器的断路器电连接，所述备用插件的输出端与所述CPU插件电连接，用于保护所述箱式变压器的断路器。

7.根据权利要求1所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述箱变测控保护装置还包括通讯插件，所述通讯插件插装于所述总线板插件；

所述通讯插件的输入端与所述CPU插件电连接，所述通讯插件的输出端与外部目标终端通信连接。

8.根据权利要求7所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述通讯插件的通信协议包括IEC103协议、IEC104协议、ModbusRTU协议以及ModbusTCP协议中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述箱变测控保护装置还包括人机交互插件，所述人机交互插件与所述总线板插件电连接，所述人机交互插件通过所述总线板插件与所述CPU插件电连接，用于通过所述CPU插件与所述箱变测控保护装置中的其他插件相连接。

10.根据权利要求9所述的箱变测控保护装置，其特征在于，所述人机交互插件包括控制按键以及显示屏，其中：

所述控制按键以及所述显示屏均与所述CPU插件电连接。

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