一種測量保護一體化的低壓智能開關的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測量保護一體化的低壓智能開關，包括開關、電流互感器模塊、控制處理單元、電動操作機構和電磁脫扣器，所述電流互感器模塊測量A、B、C相的單路電流及A、B、C、N相電流矢量和，并接入所述控制處理單元，所述控制處理單元采集電壓電流信號進行計算分析存儲，觸發(fā)所述電磁脫扣器分閘且驅動所述電動操作機構帶動所述開關合閘；本發(fā)明在現(xiàn)有低壓塑殼斷路器的內(nèi)部通過增加電流互感器模塊，通過單路電流的測量實現(xiàn)了每一路電能量測算功能和電流過載或漏電保護功能，同時通過電流矢量和的監(jiān)控，實現(xiàn)漏電分閘保護，主要解決了電壓、電流采樣誤差大的問題，同時也保證了線路的安全運行，無需將計量電流互感器和保護電流互感器分開。
【專利說明】一種測量保護一體化的低壓智能開關
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種配電裝置，具體涉及一種低壓斷路器。
【背景技術】
[0002]隨著科技的進步，電力行業(yè)的發(fā)展迅速，配電網(wǎng)里常用斷路器作為用電輸入電路的開關，因此塑殼斷路器在電網(wǎng)中應用非常廣泛。在日常的生活中，低壓斷路器具有保護功能強(過載、短路、欠電壓保護等)，動作值可調(diào)，分斷能力高，操作方便，安全等優(yōu)點。
[0003]目前市面上在售的低壓智能開關分為兩類:
1、普通的塑殼斷路器，具有開關、過載保護，短路保護功能；
2、剩余電流動作斷路器，在普通斷路器的基礎上，增加了漏電保護、自動重合閘功能。
[0004]但是，現(xiàn)有塑殼斷路器的普遍存在電壓、電流采樣精度誤差大，沒有電能量測量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可測量電能量、提高種電壓電流測量精度且具有保護功能的測量保護一體化的低壓塑殼斷路器。
[0006]技術方案:本發(fā)明一種測量保護一體化的低壓智能開關，包括開關、電流互感器模塊、控制處理單元、電動操作機構和電磁脫扣器，所述電流互感器模塊測量A、B、C相的單路電流及A、B、C、N相電流矢量和，并接入所述控制處理單元，所述控制處理單元采集電壓電流信號進行計算分析存儲，觸發(fā)所述電磁脫扣器分閘且驅動所述電動操作機構帶動所述開關合閘；在實現(xiàn)過載保護、短路保護、漏電保護和自動合閘的同時，可同步對電壓電流信號分析、監(jiān)測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，進行電能量的測算。
[0007]進一步，所述電流互感器模塊包括3個電流互感器和I個零序電流互感器，所述電流互感器分別測量A、B、C相的單路電流，以便將單路電流電壓信號傳給控制處理單元以實現(xiàn)電能量的計算、過載保護和短路保護，所述零序電流互感器測量A、B、C、N相的電流矢量和，以便控制處理單元實現(xiàn)漏電保護。
[0008]更進一步，所述電流互感器將單路電流傳輸給所述控制處理單元，所述控制處理單元根據(jù)電壓電流信息計算每一路的電能量。
[0009]更進一步，所述電流互感器將單路電流傳輸給所述控制處理單元，在過載或短路時，負載電流會產(chǎn)生幾倍或十幾倍的電流，控制處理單元檢測到過載或短路電流時，按照延時時間觸發(fā)所述電磁脫扣器分閘，實現(xiàn)分閘保護。
[0010]進一步，所述零序電流互感器檢測A、B、C、N相的電流矢量和并傳輸給所述控制處理單元，由于有漏電時，A、B、C、N相的電流矢量和不為零，所述零序電流互感器將漏電電流傳輸給所述控制處理單元，所述控制處理單元觸發(fā)所述電磁脫扣器分閘；更進一步，所述電磁脫扣器分閘20s后，所述控制處理單元驅動所述電動操作機構帶動所述開關合閘，實現(xiàn)漏電自動重合閘功能。[0011]進一步，所述控制處理單元包括電力載波通訊電路和RS485通訊電路，用于與現(xiàn)場安裝的GPRS配變監(jiān)測終端通訊，實現(xiàn)GPRS遠程遙控分合閘功能。
[0012]優(yōu)選的，所述低壓智能開關的額定電流為800A，采集電流的范圍為0-800A，一般斷路器的工作電流范圍為0-630A，有些情況下，沖擊電流會超過630A，所以最大電流設計在800A滿足沖擊電流的要求。
[0013]有益效果:1、本發(fā)明在現(xiàn)有低壓塑殼斷路器的內(nèi)部通過增加電流互感器模塊，通過單路電流的測量實現(xiàn)了每一路電能量測算功能和電流過載或漏電保護功能，同時通過電流矢量和的監(jiān)控，實現(xiàn)漏電分閘保護，主要解決了電壓、電流采樣誤差大的問題，同時也保證了線路的安全運行，無需將計量電流互感器和保護電流互感器分開，減少了一路電流互感器；2、集成了保護、測量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、告警、遙信、負荷控制、通訊及數(shù)據(jù)儲存等功能，是低壓塑殼斷路器多功能一體化的新型智能開關。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明內(nèi)部結構示意圖；
圖2為本發(fā)明的電流互感器模塊組成框圖；
圖3為本發(fā)明的電流互感器測量電流特性曲線；
圖4為本發(fā)明的控制處理單元組成框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0016]實施例:一種測量保護一體化的低壓智能開關，如圖1所示，包括開關、電流互感器模塊1、控制處理單元2、電動操作機構3和電磁脫扣器4，控制處理單元2與電磁脫扣器4連接，同時通過電動操作機構3與開關相連；其中，如圖2所示，電流互感器模塊I包括3個電流互感器和I個零序電流互感器:電流互感器分別測量A、B、C相的單路電流，并將單路電流傳輸給控制處理單元2，控制器處理單元2含有計量芯片，根據(jù)電壓電流信息計算每一路的電能量，同時存儲數(shù)據(jù)，實現(xiàn)配變數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；控制處理單元2還包括CPU芯片，當檢測的電流過載或短路時，控制處理單元會按照設置的延時時間，驅動電磁脫扣器4分閘，實現(xiàn)分閘保護；零序電流互感器檢測A、B、C、N相的電流矢量和并傳輸給控制處理單元2，當電流矢量和不為零時，控制處理單元2檢測出漏電電流，根據(jù)漏電電流大小和參數(shù)設置，超過漏電定值時，認為漏電現(xiàn)象發(fā)生，則觸發(fā)電磁脫扣器4，實現(xiàn)自動分閘保護；分閘后延時20秒，控制處理單元2驅動電動操作機構3動作，電機帶動機械臂使開關合閘，實現(xiàn)自動重合閘功能。
[0017]如圖3所示的電流互感器測量電流特性曲線，電流互感器測量范圍為0-800A，負載電流100A時，電流互感器輸出20ma，負載電流800A時，電流互感器輸出160ma，基本上是線性比例關系；可以看出，電流互感器能準確測量A、B、C三相負載電流，也可測量141η倍的過載電流或短路電流，控制處理單元2即按照設置的延時時間，實現(xiàn)過載和短路分閘保護。
[0018]如圖4所示，控制處理單元2主要由三相電源電路、電壓電流采集電路、計量芯片、CPU芯片、電力載波通訊電路和RS485通訊電路、漢字顯示電路、電動操作機構接口電路、電磁脫扣器接口電路等組成:
三相電源電路的作用是給整個電路供電和斷相檢測，實現(xiàn)任何一相電源有電，產(chǎn)品均可正常工作；
控制處理單元2含有計量芯片和CPU芯片，計量芯片通過電壓電流采集電路采集電壓和電流信號計算電能量，通過SPI數(shù)據(jù)線傳送給CPU芯片，CPU芯片將計量芯片傳輸來的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)過載、短路、漏電進行控制分合閘，實現(xiàn)測量、保護、統(tǒng)計分析、控制、存儲、通訊等功能；
電動操作機構3和電磁脫扣器4與控制處理單元2電路配合實現(xiàn)分合閘功能，通過電動操作機構接口電路、電磁脫扣器接口電路驅動；
控制處理單元2含有成熟的電力載波通訊電路和成熟的RS485通訊電路，與現(xiàn)場安裝的GPRS配變終端相連，一般GPRS終端都與管理部門的主站計算機進行GPRS遠程通訊，所以，主站計算可通過GPRS網(wǎng)絡與GPRS配變監(jiān)測終端通訊，下發(fā)遙控指令給GPRS終端，然后GPRS終端通過載波或RS485通訊將指令轉發(fā)給低壓智能開關的控制處理單元2，控制處理單元2再觸發(fā)電磁脫扣器4或者驅動電動操作機構3實現(xiàn)遠程遙控分合閘動作。
[0019]本實施例還可以擴展實現(xiàn)了以下功能:
1、保護功能:過載保護、短路保護、過壓保護、欠壓保護、剩余電流保護、電源側斷零保護、過熱保護；
2、測量功能:電壓、電流、功率、功率因數(shù)、最大需量、電能計量、諧波監(jiān)測剩余電流監(jiān)
測；
3、數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能:電壓合格率統(tǒng)計、三相不平衡度、日統(tǒng)計數(shù)據(jù)、月統(tǒng)計數(shù)據(jù)參數(shù)越限、異常運行工況、停電事件、開關動作事件；
4、告警功能:運行參數(shù)越限報警、異常運行工況報警；
5、遙彳目功能:斷路器開關狀態(tài)；
6、控制功能:遠程遙控、控功率控制、電量控制；
7、通訊功能:RS485通訊、電力載波通訊；
8、數(shù)據(jù)儲存:電壓、電流等數(shù)據(jù)；
9、漢字顯示:顯示數(shù)據(jù)及信息。
【權利要求】
1.一種測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:包括開關、電流互感器模塊、控制處理單元、電動操作機構和電磁脫扣器，所述電流互感器模塊測量A、B、C相的單路電流及A、B、C、N相電流矢量和，并接入所述控制處理單元，所述控制處理單元采集電壓電流信號進行計算分析存儲，觸發(fā)所述電磁脫扣器分閘且驅動所述電動操作機構帶動所述開關合閘。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:所述電流互感器模塊包括3個電流互感器和I個零序電流互感器，所述電流互感器分別測量A、B、C相的單路電流，所述零序電流互感器測量A、B、C、N相的電流矢量和。
3.根據(jù)權利要求2所述的測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:所述電流互感器將單路電流傳輸給所述控制處理單元，所述控制處理單元根據(jù)電壓電流信息計算單路電能量。
4.根據(jù)權利要求2所述的測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:所述電流互感器將單路電流傳輸給所述控制處理單元，過載或短路時，所述控制處理單元觸發(fā)所述電磁脫扣器分閘。
5.根據(jù)權利要求2所述的測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:所述零序電流互感器檢測A、B、C、N相的電流矢量和并傳輸給所述控制處理單元，漏電時所述控制處理單元觸發(fā)所述電磁脫扣器分閘。
6.根據(jù)權利要求5所述的測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:所述電磁脫扣器分閘20s后，所述控制處理單元驅動所述電動操作機構帶動所述開關合閘。
7.根據(jù)權利要求1所述的測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:所述控制處理單元包括電力載波通訊電路和RS485通訊電路，與GPRS配變監(jiān)測終端通訊。
8.根據(jù)權利要求1所述的測量保護一體化的低壓智能開關，其特征在于:所述低壓智能開關的額定電流為800A。
【文檔編號】H02J13/00GK103457355SQ201310411414
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】陳安軍, 肖民, 金福根 申請人:南京捷泰電力設備有限公司