專利名稱：智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種可實現(xiàn)饋線自動 化的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)計劃的提出，2020年建成“堅強智能電網(wǎng)”成為我國電力系統(tǒng)電網(wǎng) 建設(shè)的目標。智能電網(wǎng)的提出，需要廣泛應(yīng)用先進的設(shè)備技術(shù)，極大地提高輸配電系統(tǒng)的性 能。實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化是智能電網(wǎng)的一個關(guān)鍵。為提高并保證供電線路的安全性，可靠性， 并對線路實行實時監(jiān)控，智能的配電網(wǎng)保護設(shè)備起著舉足輕重的作用。我國IOKV線路結(jié)構(gòu)多樣，安全可靠性差，事故多發(fā)，事故查找困難，支線故障嚴重 地影響了配電網(wǎng)安全運行。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，架空線路的故障率占主干線故障比例的 70%左右。如何快速隔離單一用戶的故障，而不導(dǎo)致主干線整條線路停電事故發(fā)生，并實現(xiàn) 實時監(jiān)控成為目前配電網(wǎng)系統(tǒng)的重要課題。目前解決因單一用戶事故以及保護配合不當 波及整條饋線停電的方法，相關(guān)技術(shù)方案主要有中國專利ZL200820051909.X《用戶分界斷 路器成套設(shè)備》。其不足在于(1)開關(guān)本體的投入大，并使用的是SF6氣體絕緣的真空開 關(guān)，而SF6氣體是公害氣體之一；(2)測控單元不能實現(xiàn)雙向通訊，對于實現(xiàn)實時監(jiān)控以及 快速隔離故障有一定的局限性，而在該專利的基礎(chǔ)上如欲實現(xiàn)該目標需要投入的資金比較 大，不利于廣泛應(yīng)用；(3)只有速斷、過流二段保護，只能設(shè)置一次重合閘，不利于根據(jù)線路 情況設(shè)置參數(shù)以及相應(yīng)的功能；(4)裝置上未設(shè)顯示單元，不能方便地查看線路故障。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的，即在于提供一套成本低、效益高、能夠很好地實現(xiàn)饋線自動化 的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，以實現(xiàn)配電保護的選擇性，并能將故障 識別、故障隔離、重合閘、恢復(fù)故障一次性完成。本實用新型智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，包括有斷路器本體， 微機保護測控單元，電壓互感器，及，將所述斷路器本體和電壓互感器與所述微機保護測控 單元相連的電纜連接插件單元；所述電纜連接插件單元可包括有航空插件及控制電纜；所述斷路器本體包括有斷路器和保護及零序電流一體化互感器；所述斷路器的輸 入端與用戶進戶線電源連接，其輸出端與用戶負荷側(cè)供配電網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接；所述保護 及零序電流一體化互感器的進線端連接所述斷路器的輸出端，其出線端通過電纜連接微機 保護測控單元的輸入端；所述電壓互感器的一次側(cè)接用戶進戶線電源，其二次側(cè)通過電纜 與所述微機保護測控單元連接；所述微機保護測控單元包括有中央處理器和通過數(shù)據(jù)總線與其相連的數(shù)據(jù)采集 模塊、控制指令輸出模塊、GSM模塊所述數(shù)據(jù)采集模塊，其信號輸入端通過所述電纜連接插件單元連接所述斷路器、 保護及零序電流一體化互感器及電壓互感器的輸出端，所采集到的信號數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)部數(shù)字信號處理電路處理后，輸出至所述中央處理器；所述信號數(shù)據(jù)包括但不限于斷路器本體及電 壓互感器輸出的電流、電壓信號，斷路器分合閘信號，開關(guān)位置模擬量信號，儲能狀態(tài)信號， 及，零序電流信號中的一個或多個數(shù)據(jù)信息；當所述電壓互感器采用三相電壓互感器時，還 可向所述微機保護測控單元提供開口電壓信號，作為判斷接地故障的依據(jù)；所述數(shù)字信號 處理電路中，優(yōu)選包括采用有二次微積分電路，通過采集開口電壓、零序電流等信號，有效 地解決小電流接地的測控問題。所述中央處理器，其信號輸入端與所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端相連，其信號輸出 端經(jīng)放大隔離電路連接至所述控制指令輸出模塊的輸入端，可根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送 來的不同的線路電流電壓信號、開口電壓信號、零序電流信號，經(jīng)放大隔離電路，向所述控 制指令輸出模塊發(fā)送不同的分、合間控制指令；所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送來的電流電壓信號， 開口電壓信號、零序電流信號，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常識，可提供包含有過流、相間 短路、單相接地、限時速斷、速斷、時限選擇、重合閘、合閘閉鎖在內(nèi)的多種故障信息；所述控制指令輸出模塊的輸出端，通過所述電纜連接插件單元連接至所述斷路器 本體，用于向所述斷路器本體傳送來自所述中央處理器的分、合間控制指令；所述GSM模塊，通過通訊接口與所述中央處理器相連，還通過無線網(wǎng)絡(luò)與指定的 手機相連，用于接收所述中央處理器的分、合間控制指令并發(fā)送給指定的手機；和/或，用 于接收設(shè)定的手機編輯指令并傳送給所述中央處理器，或者，及電力管理后臺機。作為對上述智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置的改進，所述微機保護 測控單元還包括有輸入面板及顯示模塊；所述輸入面板及顯示模塊，通過數(shù)據(jù)總線與所述 中央處理器相連。所述顯示模塊可采用大屏幕漢化液晶顯示屏，人機界面信息量大，方便查 看故障；所述中央處理器的處理出來的數(shù)據(jù)通過示波器檢測儀器可以看到良好的線性度， 保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。進一步地，所述中央處理器，根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送過來并經(jīng)過放大隔離的 不同的電流電壓信號、開口電壓信號、零序電流信號，還可按照所述輸入面板設(shè)定的定值在 定值范圍內(nèi)辨別故障情況，再向所述控制指令輸出模塊發(fā)送相應(yīng)的分、合間控制指令。作為對上述智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置的改進，所述微機保護 測控單元還包括有能量存貯及輸出模塊；所述能量存貯及輸出模塊包括有蓄電池及其充電 存貯電路，其輸入端通過一電壓轉(zhuǎn)換電路連接至所述電壓互感器的二次側(cè)以獲取供電及工 作電源，其輸出端通過逆變模塊連接至所述控制指令輸出模塊。例如，所述數(shù)據(jù)采集模塊可 通過其連接三相電壓互感器A、B、C相的輸入端，向所述能量存貯及輸出模塊輸出AC220V信 號，以用于能量存貯及輸出模塊的供電及其充電。上述智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置的動作原理及工作過程為所述數(shù)據(jù)采集模塊實時采集到電源側(cè)輸入的電流電壓、保護及零序電流一體化互 感器和三相電壓互感器的輸出信號包括保護電流、零序電流、各相電壓、開口電壓信號，經(jīng) 內(nèi)部數(shù)字信號處理電路進行二次微積分處理后通過數(shù)據(jù)總線傳送給中央處理器；中央處 理器根據(jù)輸入面板輸入的定值對數(shù)據(jù)采集模塊采集到的信號數(shù)據(jù)經(jīng)運算比較進行速斷、過 流、限時速斷、時限零序電流故障判別，及零序電流、開口電壓接地故障的判別，向所述控制 指令輸出模塊發(fā)送相應(yīng)的分、合閘控制指令，自動消除瞬時間故障，切除永久性故障。從而， 在饋線上配網(wǎng)中，當智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置前方線路上發(fā)生故障
5時，可防止下級智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置不必要的動作；對下一級線 路上的故障，上級智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置可在不分斷的情況下實現(xiàn) 故障區(qū)間隔離。此外，在解決接地保護與變電站出線定值的配合中，輸入面板輸入的定值設(shè)計為 與變電站出線保護重合閘動作時間相配合，當進線側(cè)用戶電源產(chǎn)生瞬時故障保護后，中央 處理器根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集的零序電流、開口電壓信號與輸入面板輸入的定值進行比 較，中央處理器通過放大隔離門電路將信息傳輸?shù)娇刂浦噶钶敵瞿K，控制指令輸出模塊 向斷路器本體發(fā)出分或合閘指令，斷路器接到指令后自動、快速斷開，按照輸入面板設(shè)定的 時間重合恢復(fù)供電。同時，中央處理器將故障信息通過GSM模塊傳輸?shù)皆O(shè)定的手機號上，還 可同時通過通訊接口如RS485傳輸?shù)诫娏芾碇行牡暮笈_機上。通過配備能量存貯及輸出模塊，本成套裝置還可帶有自備電源，并通過逆變提供 斷路器使用；加上配置GSM通訊模塊時，更可以實現(xiàn)無線通訊，信息與手機或互聯(lián)網(wǎng)對接， 微機保護測控單元可以手機短信的方式編輯操作命令，可以方便地進行參數(shù)整定、遙控開 關(guān)分合、查詢開關(guān)狀態(tài)、查詢事件記錄等。根據(jù)上述技術(shù)方案及分析可知，本智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置 通過其微機保護測控單元，可從斷路器、保護及零序電流一體化互感器和三相電壓互感器 中快速、完整、準確地采集一次電流電壓信號并對零序電流信號、開口電壓信號、保護電流 信號和電壓信號進行數(shù)據(jù)處理，快速切斷故障線路消除瞬時故障，還可實現(xiàn)通過無線通訊 對遠方線路實時監(jiān)控。為適合全戶外工作，上述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，還可 采用全戶外工藝設(shè)計，此時所述斷路器本體可選用戶外高壓真空分界斷路器。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置具有 如下明顯的優(yōu)點1、可一次性快速處理故障，在不影響非故障區(qū)段的情況下，將故障范圍縮短到最 小范圍，進一步提高供電可靠性；快速切除故障，由于故障切除時間很短，對于絕大多數(shù)電 動機類負荷的電能質(zhì)量沒有影響；同時處理故障隔離。從而，可實現(xiàn)保護的選擇性，將故障 識別、故障隔離、重合閘、恢復(fù)故障一次性完成。2、饋線上的故障測控裝置能在不動作配電子站、配電主站層的情況下，把故障監(jiān) 控前移到線路上，率先進行消除瞬時故障或隔離永久性故障，并有效地解決接地問題；能自 動切除單相接地故障、斷開相間短路故障，快速定位故障點，監(jiān)控用戶負荷。3、裝置自帶通訊模塊，通過GSM雙向通訊，能以最低的成本最快的速度解決并故 障上傳。設(shè)備還可預(yù)留有RS485通訊接口。通過無線通訊，無需鋪電纜，實現(xiàn)調(diào)度自動化一 次性投資。節(jié)省后續(xù)的資金以及工作量的投入。4、配備有顯示單元，便于查看線路故障。5、適合全戶外工作，可實現(xiàn)全調(diào)度自動化，并節(jié)省后續(xù)的改造工程資金。
圖1是本實用新型智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置的一個實施例 的硬件系統(tǒng)組成原理方框示意圖。
6[0028]圖2是本實用新型智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置的一個實施例 的戶外控制電纜接線示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套 裝置作進一步地說明。如圖1所示，本實用新型智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置主要由電 壓互感器3、斷路器本體2、微機保護測控單元1及電纜連接插件單元4四大部分組成用戶進戶線電源側(cè)連接三相電壓互感器3，并與斷路器本體2連接；電纜連接插件 單元4包括戶外控制電纜及其兩端的各一只航空插件，分別與斷路器本體2、電壓互感器3、 微機保護測控單元1連接，以保證斷路器2、電壓互感器3與微機保護測控單元1之間的數(shù) 據(jù)、指令、能量的傳遞。分界斷路器本體2包括有斷路器5、保護及零序電流一體化互感器6。斷路器2可 采用戶外高壓真空分界斷路器ZW32-12F/630-20，無油、無SF6，環(huán)保、無爆炸危險。本實施例采用的電壓互感器3是三相電壓互感器，可采用普通的三相高壓電壓互 感器，并聯(lián)在用戶進戶線電源的三相之間，三相電壓互感器3的二次輸出端通過戶外控制 電纜分別與微機保護測控單元1中的數(shù)據(jù)采集模塊7連接。如圖1所示，微機保護測控單元1由數(shù)據(jù)采集模塊7、控制指令輸出模塊9、中央處 理器CPU8、人機界面(GSM通訊模塊)11、能量存貯及輸出模塊(含蓄電池)13、逆變模塊14、 輸入面板10、液晶顯示模塊15及相關(guān)附屬電路組成，可同桿安裝于戶外高壓分界斷路器本 體2以及三相電壓互感器3下部。如圖2所示，所述微機保護測控單元1的數(shù)據(jù)采集模塊7，包括有分、合間，三相電 流、電壓信號，開口電壓信號，零序電流信號輸入端，通過所述連接插接件單元4分別與所 述斷路器本體2的斷路器5、保護及零序電流一體化互感器6及三相電壓互感器3進行電連 接，實時采集到用戶進戶線電源側(cè)的電流電壓輸入，保護及零序電流一體化的互感器6和 三相電壓互感器3輸出A、B、C相電流，零序電流，A、B、C相電壓，開口電壓信號，經(jīng)內(nèi)部數(shù) 字信號處理電路進行二次微積分處理后，向所述中央處理器8輸出上述信號；所述中央處理器8，根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集模塊7發(fā)送來的不同的電流電壓信號、開口 電壓信號、零序電流信號，經(jīng)放大隔離電路，按照輸入面板10設(shè)定的定值在定值范圍內(nèi)對 數(shù)據(jù)采集模塊7采集到的輸入端的信號數(shù)據(jù)運算比較進行速斷、過流、限時速斷、時限零序 電流故障判別，及零序電流、開口電壓接地故障的判別，向所述控制指令輸出模塊9發(fā)送相 應(yīng)的分、合閘控制指令，控制所述斷路器本體2的分、合閘，以自動消除瞬時間故障，切除永 久性故障。從而，在饋線上配網(wǎng)中，當智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置前方線 路上發(fā)生故障時，可防止下級智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置不必要的動 作；對下一級線路上的故障，上級智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置可在不分 斷的情況下實現(xiàn)故障區(qū)間隔離。在解決接地保護與變電站出線定值的配合中，輸入面板10 輸入的定值，應(yīng)與變電站出線保護重合閘動作時間相配合，進線側(cè)用戶電源產(chǎn)生瞬時故障 保護后，中央處理器8根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊7采集的零序電流、開口電壓信號與輸入面板10輸入的定值進行比較后，中央處理器8通過放大隔離門電路板將信息傳輸?shù)娇刂浦噶钶敵?模塊9，控制指令輸出模塊9向斷路器本體2發(fā)出分或合閘指令，斷路器2接到指令后自動、 快速斷開，按照輸入面板設(shè)定的時間重合恢復(fù)供電。中央處理器8還可將故障信息通過GSM 模塊傳輸?shù)皆O(shè)定的手機號上，同時可通過RS485接口傳輸?shù)诫娏芾碇行牡暮笈_機上。
權(quán)利要求1.智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，包括有斷路器本體(2)，微機保護 測控單元(1)，電壓互感器(3)，及，將所述斷路器本體(2)和電壓互感器(3)與所述微機保 護測控單元(1)相連的電纜連接插件單元(4)；所述斷路器本體(2)包括有斷路器(5)和保護及零序電流一體化互感器(6)；所述斷 路器(5)的輸入端與用戶進戶線電源連接，其輸出端與用戶負荷側(cè)供配電網(wǎng)絡(luò)的輸入端連 接；所述保護及零序電流一體化互感器(6)的進線端連接所述斷路器(5)的輸出端，其出線 端通過電纜連接微機保護測控單元(1)的輸入端；所述電壓互感器(3)的一次側(cè)接用戶進戶線電源，其二次側(cè)通過電纜與所述微機保護 測控單元(1)連接；其特征在于所述微機保護測控單元(1)包括有中央處理器(8)和通過數(shù)據(jù)總線與其相連的數(shù)據(jù)采 集模塊(7)、控制指令輸出模塊(9)、GSM模塊(11)；所述數(shù)據(jù)采集模塊(7)，其信號輸入端通過所述電纜連接插件單元(4)連接所述斷路 器(5)、保護及零序電流一體化互感器(6)及電壓互感器(3)的輸出端，所采集到的信號數(shù) 據(jù)經(jīng)內(nèi)部數(shù)字信號處理電路處理后，輸出至所述中央處理器(8)；所述信號數(shù)據(jù)包括但不 限于斷路器本體(2)及電壓互感器(3)輸出的電流、電壓信號，斷路器分合閘信號，開關(guān)位 置模擬量信號，儲能狀態(tài)信號，及，零序電流信號中的一個或多個數(shù)據(jù)信息；所述中央處理器(8)，其信號輸入端與所述數(shù)據(jù)采集模塊(7)的輸出端相連，其信號輸 出端經(jīng)放大隔離電路連接至所述控制指令輸出模塊(9)的輸入端；所述控制指令輸出模塊(9)的輸出端，通過所述電纜連接插件單元(4)連接至所述斷 路器本體⑵；所述GSM模塊(11)，通過通訊接口與所述中央處理器(8)相連，還通過無線網(wǎng)絡(luò)與指定 的手機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征在 于所述電壓互感器(3)為三相電壓互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征 在于所述微機保護測控單元(1)還包括有能量存貯及輸出模塊(13)；所述能量存貯及輸 出模塊(13)包括有蓄電池及其充電存貯電路，其輸入端通過電壓轉(zhuǎn)換電路(16)連接至所 述電壓互感器(3)的二次側(cè)，其輸出端通過逆變模塊(14)連接至所述控制指令輸出模塊 (9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征 在于所述微機保護測控單元(1)，還包括有輸入面板(10)及顯示模塊(15)；所述輸入面 板(10)及顯示模塊(15)，通過數(shù)據(jù)總線與所述中央處理器(8)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征在 于所述中央處理器(8)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集模塊(7)發(fā)送過來并經(jīng)過放大隔離的不同的電 流電壓信號、開口電壓信號、零序電流信號，按照所述輸入面板(10)設(shè)定的定值在定值范 圍內(nèi)辨別故障情況，再向所述控制指令輸出模塊(9)發(fā)送相應(yīng)的分、合閘控制指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征 在于所述斷路器本體(2)采用戶外高壓真空分界斷路器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征在 于所述斷路器本體(2)采用戶外高壓真空分界斷路器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征 在于所述電纜連接插件單元(4)包括有航空插件及控制電纜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征 在于所述中央處理器(8)，還通過通訊接口(12)連接到電力管理后臺機。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，其特征 在于所述數(shù)據(jù)采集模塊(7)的數(shù)字信號處理電路中，包括采用有二次微積分電路。
專利摘要本實用新型公開了一種智能無線電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字式分界控制器成套裝置，含斷路器本體，微機保護測控單元，電壓互感器及連接插件單元；微機保護測控單元含數(shù)據(jù)采集模塊、控制指令輸出模塊、中央處理器和GSM通訊模塊。本成套裝置具有速斷、過流、限時速斷保護；用二次微積分處理開口電壓、零序電流等信號有效地解決接地問題；可設(shè)三次重合閘；配顯示屏方便查看故障；可與手機或互聯(lián)網(wǎng)對接，遠方編輯命令，整定參數(shù)、遙控開關(guān)分合并查詢狀態(tài)、查詢事件記錄等，還可經(jīng)短信通訊與電力管理后臺機進行聯(lián)接，實現(xiàn)人機對話；通過定值順序配合，自動隔離用戶側(cè)相間短路故障、自動切除用戶側(cè)接地故障，操作斷開故障電流，實現(xiàn)全調(diào)度自動化，節(jié)省后續(xù)改造資金。
文檔編號H02J13/00GK201893540SQ20102062713
公開日2011年7月6日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者呂紅偉 申請人:南寧華供電力科技有限公司