CN2726181Y - 智能型变配电装置 - Google Patents

Abstract

一种智能型变配电装置，其包括变配电壳体，壳体内有高压设备、变压器、低压设备、计量装置、电容补偿装置、监测设备等，其特征是：变压器的上方设有高压负荷开关，经计量装置后通过软铜线与变压器连接，变压器的高压与低压之间设有隔板，变压器低压侧设有衬板，衬板上方并列安置有主断路器和电容补偿装置，下方连接有塑壳断路器和零序互感器，主断路器通过铜排和软连接排与变压器低压侧连接，变压器低压侧内门板上设有智能型电力控制器、继电器和漏电监测器，并通过黑匣子与上位机连接。本实用新型安装方便、结构配置合理、节省空间、返还用户最大利益、维护和检修方便且能够进行智能控制和增加安全性。可广泛应用于工厂、企业、小区等的变配电。

Description

智能型变配电装置

技术领域

本实用新型涉及变配电装置，具体的讲是集高压设备、低压设备、计量设备、补偿设备、监控设备等于一体，用于电网控制和用电终端电能转换与分配的智能型变配电装置。

背景技术

变配电装置通常包含高压设备、变压器、低压设备、计量设备、无功补偿设备、监测设备等，不同的组合方式和监控手段，形成了不同种类的产品。目前变配电装置主要有欧式箱变、美式箱变和国内传统产品三大类。结构形式的不同决定了其各自的优缺点。

美式箱变体积小、散热效果好、造价相对较低，但是存在着工作噪音大、高压计量方案难于实现、无低压无功补偿安装空间、本身结构不可能实现配网自动化、检修困难、对10KV配电电网中性点不接地和小电流接地系统中不适用等缺点。

欧式箱变是把高压开关设备、变压器、低压开关设备分别组合后紧密地放在一起，是一种传统模式的变电站，具有方案相对灵活、噪音相对较小、维护检测方便、送电周期短、占地少、投资小等优点，但存在着系统容量受限、环境适应能力差、通风散热条件较差、配网自动化方案实现困难且造价高等缺点。

国内传统产品即土建变电所具有方案灵活多变、适用范围广、低压配电装置完善、计量装备完备、低压无功补偿装置成熟等优点，但存在占地面积大、建设投资大、送电周期长、综合成本大、设计工作量大等缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种安装方便、配置结构合理、节约空间、维护和检修方便且能够进行智能控制和增加安全性的智能型变配电装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能型变配电装置，其包括变配电壳体，壳体内有高压设备、变压器、低压设备、计量装置、电容补偿装置、监测设备等，其特征是：变压器的上方设有高压负荷开关，经计量装置后通过软铜线与变压器连接，变压器的高压与低压之间设有隔板，变压器低压侧设有衬板，衬板上方并列安置有主断路器和电容补偿装置，下方连接有塑壳断路器和零序互感器，主断路器通过铜排和软连接排与变压器低压侧连接，变压器低压侧内门板上设有智能型电力控制器、继电器和漏电监测器，并通过黑匣子与上位机连接。

本实用新型与现有技术相比有以下优点：1、通过自动控制和信息的处理与传输，借助计算机软、硬件系统对装置进行监控、测量、运行操作和维护，具备了遥测、遥讯、遥控、遥调功能，从而保证了对用户的供电质量，提高了服务水平，提高了情报资料的精确完整性，预防电器事故的发生。现有的变配电设备一般是由智能断路器实现配网自动化的，本实用新型是通过智能型电力控制器、继电器、漏电检测器、黑匣子、电力系统分析软件等共同实现的。从而提高了对元器件选择的灵活性，且安装方便，现场设置容易。通过电力控制器在该装置的低压系统取样来完成电压、电流等47种电力参数的测定及显示；继电器用以实现对功率因数控制和峰值控制；漏电监测器能检测到该回路的零序互感器的输出电压，并通过连接馈线的指示灯亮和/或蜂鸣器报警实时循环监测电路漏电情况，并与电路控制器构成网络监测系统；黑匣子主要用于记录各种异常状态时装置的运行参数；以上测量数据及监测功能的实现均通过电力系统分析软件进行设置管理。

2、高压立体型设计按通电顺序将高压负荷开关与变压器上下放置，减少了线路电阻的电力损耗，且节省了所占用的空间面积；低压立体型设计为主断路器、电容补偿装置与各分路开关呈上下结构，从而使得整套装置占用的平面空间仅占传统设备的1/4。

3、独特的接地系统，其高压设备、变压器、低压设备的接地集中设置到外置接地端子盒内，根据不同的接地要求，可以通过接地端子盒内的接地排自由组合成多种接地形式，确保了接地的安全性和随时检测接地参数的方便性。

4、变压器是非晶体或无芯变压器，改变了变压器的工作效率，节约了30％的损耗，通过智能器件对峰值、功率因数进行控制，可节约电能3％-20％；各元件的优化合理布置、负荷的集中安置，实现了本实用新型的最佳组合和合理运转，节约电能1％-5％。

本实用新型不但可以单台运行，而且还可多台并联运行，使系统容量不受限制，方案灵活多变。

综上所述可以看到，本实用新型安装方便、结构配置合理、节省空间、还原用户最大利益、维护和检修方便且能够进行智能控制和增加安全性。可广泛应用于工厂、企业、小区等的变配电。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型主视结构示意图，

图2是本实用新型侧视结构示意图，

图3是本实用新型接地端子排结构示意图，

图4是本实用新型电路框图，

图5是本实用新型电路工作原理图，

图6是本实用新型多台并联运行进线单元结构示意图，

图7是本实用新型多台并联运行馈线单元结构示意图，

图8是本实用新型多台并联运行电路工作原理图。

图中1、负荷开关，2、铜排，3、避雷器，4、熔断器，5、软铜线，6、电量计量盒，7、计量装置，8、接地端子盒，9、变压器，10、导轨，11、软编织接地线，12、软连接排，13、主断路器，14、电容补偿装置，15、塑壳断路器，16、零序互感器，17、衬板，18、预制铜排，19、接地线，20、接地排，21、等电位体，22、智能型电力控制器，23、继电器，24、隔板，25、漏电监测器，26、黑匣子，27、进线铜排，28、内门衬板，29、电压互感器，30、真空断路器，31、并盘主母排，32、电流互感器，33、壳体，34、并盘螺丝，35、主横梁，36、顶盖，37、防辐射隔热层。

具体实施方式

本实用新型电路框图工作原理简述如下：从图4中可以看出，高压进线首先接通负荷开关，他减少过载或故障电流导致的电流扩散，起到对电路中的其他部件保护的作用。熔断器连接在负荷开关之后，进行短路保护，当出现过载现象时，负荷开关跳闸切断电源；当发生短路时，熔断器烧断而保护整个电路。电流通过熔断器进入计量装置，测量到的电能通过有功/无功电度表进行量化。负荷开关和熔断器之间并接避雷器，限制因雷电造成的超电压，保护电器设备的绝缘，并迅速切断电路。

电流由计量装置输出到变压器高压侧，由变压器将高电压转换成低电压，为该装置的低压侧供电，低压电流进入主断路器ACB，它是低压侧发生故障电流时切断线路的开关，为了保证低压电路的电流低于5A，同时提供一个电流值用于计量，而电流经过电流互感器转化后，在进入各分路开关塑壳断路器及为无负荷时用来补偿变压器逆率的电容补偿装置。此时，低压输出就可以直接为各种用电场合供电。

本实用新型电路工作原理简述如下：从图5中可以看出，本实用新型智能系统使用黑匣子、智能型电力控制器、及漏电监测器构成。黑匣子与智能型电力控制器连接，将各监测设备的检测值实时传送到上位机，当电力出现异常现象时，将瞬间波形存储起来，以供状况分析。智能型电力控制器是检测并控制电力，其检测的基本参数有；相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、力率、频率、有效能量、无效能量、峰值，其控制的参数有：过电压、欠电压、电压降落、电压升高、瞬间停电、持续停电。并按每小时、日、月存储检测到的数据，并保管3个月，上位机将这些数据保存为日报、月报、年报。漏电监测器按日、月存储检测到的数据，且保管3个月，同时上位机也将这些数据保存为日报、月报和年报。

上位机通信是使用以太网进行的，通过远程登录进入黑匣子，可以直接修改环境的变化。由于存储在黑匣子中的数据容量大，利用文件传输协议可通过上位机进行备份，存储的基本数据日报、月报只保存3个月，超过3个月之前应进行备份，将数据存储起来。当上位机用黑匣子要进行某种请求时，使用传输控制协议通信。而从黑匣子实时传送到上位机的来自智能型电力控制器和漏电监测器的各种检测值、设定值等，使用用户数据包协议传送。

上述各种协议在上位机上进入电力品质系统软件即可进行设定，同时通过该软件利用上位机可以设定及变更智能型电力控制其所测算的各设定值及负载的名称和数量，设定漏电监测器的负载名称、数量、绝缘电阻值，查看各装置的通信状态及连接状态，设定用户信息，设定警报及查看黑匣子信息等，使用户不到现场即可对上述内容进行设定、变更及查看。

另外上位机接收并表示当前供应电力的波形，可以将α值和CT、PT值存储到黑匣子，即时连接其他的上位机，也能接受上述值。

将各种设定值设定完毕，即可对程序应用，实现智能功能。程序上设有电力监视、泄漏监视、资料分析、警报情况、报告书、环境设定、备份，通过简单的操作即可实现配网自动化。

实施例1：从图1种可以看出，本实用新型智能型变配电装置高压进线铜排27与负荷开关1相连接，并通过铜排2连接到其前方的熔断器4，起到短路保护作用，同时并接避雷器3。熔断器4通过不低于25mm²软铜线5与计量装置7连接，将各种电力参数通过仪表(各仪表安装在外置的电量计量盒6内)直观地提供给使用者，变压器9的高压侧通过软铜线与计量装置7连接，其低压输出通过铜排与主断路器13连接，变压器的低压输出端借助软连接排12进行过渡，对变压器运行起到了很好的减震效果，同时加强了接触性。高压室采用立体设计，并按通电顺序将负荷开关1和变压器9上下放置，不仅减少了线路电阻的电力损耗，也大大节省了平面空间。变压器9底部设置的专用导轨10使变压器的推进和拉出变得轻松，以与安装和维护。

各智能器件集中安置在低压侧内门及内门衬板28上，由智能型电力控制器22提取低压侧的信号，控制主断路器的运行，并能够显示一次系统的运行状态，测量电压、电流、峰值、功率因数、无功功率、有功功率、总功率、变压室温度、仪表温度等各种电力参数。峰值和功率因数的控制通过继电器23实现，继电器23通过通信数据线与智能型电力控制器22连接。智能型电力控制器22与漏电监测器25通过黑匣子26借助RS485电缆与上位机连接，当电力出现异常现象时，黑匣子程序自动诊断各系统参数运行是否正常，并完成故障区段的自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构，保证快速恢复送电，并将用电情况自动生成日报、月报、年报。比如为防止漏电而发生火灾，当线路漏电时，连接到零序互感器16的漏电监测器25可实时检测到线路的漏电情况，并通过通信数据线将零序互感器16的输出电压值传到上位机，上位机根据接收到的漏电信息对发生的紧急情况进行远程输出报警。

如图2所示，高压与低压通过带吸音材料的隔板24隔离，进一步减少了整套装置的噪音。低压侧元器件合理布置，主断路器13和电容补偿装置14并列置于低压侧上方，下方为各分路元器件塑壳断路器15和零序互感器16等，并集中安装在衬板17上，便于二次行线及整体的安装和元器件的更换，同时给人以美观的效果。从主断路器13将预制好的铜排18连接到衬板17上，再设置各分路元件15和16。高低压侧的立体设计使得整套装置占用的平面空间仅是传统设备的1/4。

如图1、图3所示，整套装置的接地集中设置到外置的接地端子盒8内。壳体采用镀锌处理，设备正常不带电的金属部分全部通过软编织接地线11可靠连接为一体，并可靠接地。壳体及高低压室、变压器、计量装置、避雷器均通过不低于25mm²的接地线19直接连接到外置的七回路接地端子盒8的接地排20上，接地线19、接地排20和等电位体21组成一个闭合的超安全接地系统。在每次巡检过程中，在外部既可方便的检查接地情况，并确保接地的可靠性。

实施例2：本实用新型还可多台并盘运行，如图6为并盘运行的进线单元结构示意图，本实用新型组合运行时必须选用进线单元，采用三路进线方式，高压部分同实施例1，此不赘述。计量装置连接到电压互感器29，对其提取的电压信号进行监测，并通过铜排连接到真空断路器30，真空断路器30的输出经电流互感器32进入并盘主母排31，通过主母排31与其他单元并到一起。

如图7馈线单元结构示意图所示，直接由并盘主母排31进入变压器高压侧，变压器低压侧输出到主断路器，本单元低压侧配置各出线开关、电容补偿装置及智能监控装置，其具体实施方案同实施例1。

如图8所示，组合式的智能控制在进线单元实现，并将其他单元的智能型电力控制器22通过通信数据线连接到进线单元的，由进线单元配置黑匣子26与上位机连接，实现智能控制。

并盘的具体实施主要是通过贯穿各单元的主母排31及壳体33和横梁35上每隔一定距离设置的三个10并盘螺丝34实现。并盘适合于大容量的配电系统，类似于传统的高压柜和低压柜，具有很多不同的使用方案，根据需要可灵活组合，系统扩展方便。

传统的高低压柜的并盘仅适合于室内使用，而本实用新型的壳体表面处理采用室外喷涂新工艺，顶部设置防辐射隔热层37，顶盖36均通过三块铁板设计组装而成，达到很好的防雨效果。并盘的各单元外门四周均设置密封条，保证了装置可处于各种恶劣环境，因此，本实用新型不仅可用于室内，而且可用于室外。

本实用新型安装方便、结构配置合理、节省空间、维护和检修方便且能够进行智能控制和增加安全性。可广泛应用于工厂、企业、小区等的变配电。

Claims (7)

1、一种智能型变配电装置，其包括变配电壳体，壳体内有高压设备、变压器、低压设备、计量装置、电容补偿装置、监测设备等，其特征是：变压器的上方设有高压负荷开关，经计量装置后通过软铜线与变压器连接，变压器的高压与低压之间设有隔板，变压器低压侧设有衬板，衬板上方并列安置有主断路器和电容补偿装置，下方连接有塑壳断路器和零序互感器，主断路器通过铜排和软连接排与变压器低压侧连接，变压器低压侧内门板上设有智能型电力控制器、继电器和漏电监测器，并通过黑匣子与上位机连接。

2、根据权利要求1所述的智能型变配电装置，其特征在于所说的智能型电力控制器通过RS485电缆线与黑匣子连接。

3、根据权利要求1所述的智能型变配电装置，其特征在于所说的漏电监测器与零序互感器相连接。

4、根据权利要求1所述的智能型变配电装置，其特征在于所说的智能型电力控制器与继电器相连接。

5 根据权利要求1所述的智能型变配电装置，其特征在于所说的变压器底部设有专用导轨。

6、根据权利要求1所述的智能型变配电装置，其特征在于所说的变配电壳体的外侧设有接地端子盒，接地端子盒内设有接地排和等电位体。

7、根据权利要求6所述的智能型变配电装置，其特征在于所说的接地排与变配电壳体、高低压设备、变压器、计量装置相连接。

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