專利名稱：三相聯(lián)動(dòng)單相跌落式分?jǐn)嗥鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電網(wǎng)供電回路中對(duì)線路進(jìn)行關(guān)\斷的開(kāi)關(guān)設(shè)備，特別是涉及一種三相跌落式的分?jǐn)嗥鳌?br> 二背景技術(shù)：
眾所周知，電廠發(fā)電輸送至電網(wǎng)，即使在輸出端用戶并未用電，電能也會(huì)在電網(wǎng)中消耗。這樣由于臨時(shí)故障停電而給人民生活及生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)的不便，同時(shí)也使電能消耗損費(fèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一個(gè)裝機(jī)容量在1200KVA的分支線路中，停電十小時(shí)即造成近6000元的損失，這足夠買一臺(tái)分段器了！而這種臨時(shí)故障占電網(wǎng)總故障率發(fā)生的85％，這使得僅遼寧一個(gè)省每年就要負(fù)擔(dān)上千萬(wàn)元的損失！至于全國(guó)的消耗更是一個(gè)驚人的天文數(shù)字！這也是國(guó)家決心進(jìn)行電網(wǎng)改造的主要原因之一。我們國(guó)家在10千伏電網(wǎng)中所組成的供電網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)關(guān)設(shè)備，基本上是由斷路器(重合器)、分?jǐn)嗥?、熔斷器的組合來(lái)完成對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)。一般單臺(tái)重合器可帶十臺(tái)到二十臺(tái)分?jǐn)嗥?。在理想的情況下，供電網(wǎng)絡(luò)分支出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)由分?jǐn)嗥髅撾x網(wǎng)絡(luò)，保證主網(wǎng)絡(luò)對(duì)其他地區(qū)的正常供電，當(dāng)故障分支中的故障排除后，再接入到主網(wǎng)絡(luò)，恢復(fù)系統(tǒng)供電。這樣結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)既可靠又經(jīng)濟(jì)，尤其是在我國(guó)廣大農(nóng)村電網(wǎng)更為適宜。但現(xiàn)有的分?jǐn)嗥鬟€做不到完全三相同時(shí)脫離，使得一條分支出現(xiàn)故障，就會(huì)造成整個(gè)局域網(wǎng)的停電。這不僅給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大的損失，而且供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)巨大。
三
發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本實(shí)用新型提供一種三相聯(lián)動(dòng)單相跌落式分?jǐn)嗥?，其目的在于現(xiàn)有的分?jǐn)嗥饕粭l或兩條分支出現(xiàn)故障時(shí)不能三相完全同時(shí)脫離所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失等方面存在的問(wèn)題。
2、技術(shù)方案本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種三相聯(lián)動(dòng)單相跌落式分?jǐn)嗥?，它包括有下支撐架、下?dòng)觸頭、下靜觸頭、緩沖片、接線端子、絕緣子、安裝板、上靜觸頭、上動(dòng)觸頭、防雨傘、上動(dòng)觸頭操作環(huán)、控制板外殼、電流互感器、導(dǎo)電管組件、杠板、分離摯子、永磁脫鎖機(jī)構(gòu)、下動(dòng)觸頭操作環(huán)，其特征在于在導(dǎo)電管組件內(nèi)密封安裝一個(gè)電路板，電路板上設(shè)有單片機(jī)，A/D采集電路、電源管理模塊、高壓載波模塊、永磁脫鎖模塊、無(wú)線通訊模塊；其中A/D采集電路、電源管理模塊、高壓載波模塊、永磁脫鎖模塊、無(wú)線通訊模塊分別與單片機(jī)相連接；A/D采集電路、電源管理模塊的另一端連接到電流互感器中的兩個(gè)線圈上，永磁脫鎖模塊的另一端連接到永磁脫鎖機(jī)構(gòu)內(nèi)的線圈上，無(wú)線通訊模塊的另一端與設(shè)置在導(dǎo)電管組件外的通訊天線連接。
永磁脫鎖模塊是單片機(jī)通過(guò)控制線連接到串行移位寄存器和數(shù)據(jù)比較器然后輸出。
3、優(yōu)點(diǎn)及效果單相聯(lián)動(dòng)式分段器，就是針對(duì)目前我國(guó)電力行業(yè)電網(wǎng)運(yùn)行中尚未解決的故障自動(dòng)脫離系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。利用單片機(jī)技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)線路的實(shí)際工作情況，確保線路電流時(shí)時(shí)處在監(jiān)控之下。并可將電網(wǎng)安全運(yùn)行的各種規(guī)則，真實(shí)的落實(shí)到每一條線路。利用無(wú)線通訊技術(shù)來(lái)完成三線開(kāi)關(guān)的信息傳輸問(wèn)題，解決分段器脫離線路時(shí)的同步脫鎖問(wèn)題。利用高壓載波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的信息遠(yuǎn)傳問(wèn)題。減少了電網(wǎng)由于無(wú)法確認(rèn)故障點(diǎn)而由人工巡查所耽擱的時(shí)間。縮短故障分支的停電時(shí)間。利用電源管理技術(shù)以及減少器件功耗等措施，避免了外部供電電源，利用本線路電流互感技術(shù)實(shí)現(xiàn)線路電流傳感和電源供給的問(wèn)題。利用軟件和硬件的相互配合技術(shù)，解決系統(tǒng)在強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境中的抗干擾問(wèn)題，確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，跌落同步，故障點(diǎn)信息遠(yuǎn)傳，價(jià)格低廉，易于普及和推廣。它同時(shí)還具備四遙1、遙感它時(shí)刻檢測(cè)線路電流量可以做到定量、定性的處理。
2、遙調(diào)對(duì)于分支負(fù)載的增減，不用解掉開(kāi)關(guān)，即可調(diào)整流量控制。
3、遙測(cè)由于它具有高壓載波功能，可以在遠(yuǎn)距離就可了解開(kāi)關(guān)的位置、工作狀態(tài)等信息。
4、遙控可遠(yuǎn)距離控制開(kāi)關(guān)跌落。
四

附圖1為本實(shí)用新型部分剖面的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實(shí)用新型的主要外形結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本實(shí)用新型電路板上的連接關(guān)系示意圖。
五具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是在原有的單相跌落式分?jǐn)嗥鞯幕A(chǔ)上，加入了單片計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、高壓載波技術(shù)和硬件抗干擾技術(shù)，使單相跌落式分?jǐn)嗥鲗?shí)現(xiàn)了同步脫離和信息遠(yuǎn)傳功能，避免了線路的缺相供電，能及時(shí)的掌握故障發(fā)生地點(diǎn)，減少了電網(wǎng)的故障停電時(shí)間。它主要是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型在產(chǎn)品的外形上基本沒(méi)有變化，如附圖2所示，它包括有下支撐架1、下動(dòng)觸頭2、下靜觸頭3、緩沖片4、接線端子5、絕緣子6、安裝板7、上靜觸頭8、上動(dòng)觸頭9、防雨傘10、上動(dòng)觸頭操作環(huán)11、控制板外殼12、電流互感器13、導(dǎo)電管組件14、杠板15、分離摯子16、永磁脫鎖機(jī)構(gòu)17、下動(dòng)觸頭操作環(huán)18。它主要是在導(dǎo)電管組件14內(nèi)密封安裝一個(gè)電路板20，如附圖1所示，外部連接一個(gè)通訊天線19。電路板20上設(shè)有單片機(jī)21，A/D采集電路22、電源管理模塊23、高壓載波模塊24、永磁脫鎖模塊25、無(wú)線通訊模塊26；其中A/D采集電路22、電源管理模塊23、高壓載波模塊24、永磁脫鎖模塊25、無(wú)線通訊模塊26分別與單片機(jī)21相連接，見(jiàn)附圖3。單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的A/D采集電路22的線路產(chǎn)生感生電流。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，感生電流超值，計(jì)算機(jī)按通訊協(xié)議數(shù)據(jù)控制無(wú)線通訊模塊26并通過(guò)安裝在導(dǎo)電管組件14外部的通訊天線19發(fā)送出去，同時(shí)收集其他兩個(gè)分段器的回答信號(hào)，完成同步跌落前的準(zhǔn)備工作。與此同時(shí)，故障地點(diǎn)的信息由單片機(jī)21控制高壓載波模塊24向兩端值班室發(fā)送。當(dāng)電網(wǎng)中的重合器跳閘后，單片機(jī)21檢測(cè)到線路感生電流為零并且跳閘標(biāo)志為1時(shí)，永磁脫鎖模塊25的另一端連接到永磁脫鎖機(jī)構(gòu)17內(nèi)的線圈上，啟動(dòng)永磁脫鎖模塊25發(fā)出跳閘開(kāi)關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)永磁脫鎖機(jī)構(gòu)17，完成分?jǐn)嗥鞯奶l動(dòng)作。由于三條線路基本上是完全相同的，同時(shí)分別獨(dú)立的完成相同的工作，所以三條線上的三相聯(lián)動(dòng)單相跌落式分?jǐn)嗥魍瑫r(shí)工作，完成了故障分支分?jǐn)嗥魍矫撾x任務(wù)。
該分段器時(shí)刻在監(jiān)測(cè)線路的電流工作情況，任意一路或兩路線路出現(xiàn)故障時(shí)，三個(gè)分段器之間立刻通過(guò)無(wú)線通信，確認(rèn)了該分?jǐn)嗥鞯拿撾x命令。并將故障點(diǎn)信息通過(guò)載波遠(yuǎn)傳至監(jiān)控室，當(dāng)由于線路故障而使重合器自動(dòng)分閘時(shí)，故障分支的單相聯(lián)動(dòng)式分段器就會(huì)同步脫離電網(wǎng)。短時(shí)間后，重合器自動(dòng)重合，電網(wǎng)恢復(fù)供電，而對(duì)于出現(xiàn)故障的分支已完全從電網(wǎng)中脫離開(kāi)來(lái)。工作人員可以通過(guò)遠(yuǎn)傳信息的確認(rèn)來(lái)檢查分支線路的故障情況。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)保證了它的可靠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)故障分支來(lái)說(shuō)避免了該分支內(nèi)的缺相供電情況。實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的最好的運(yùn)行狀態(tài)。
電路做成條裝電路板密封于原導(dǎo)電管組件14內(nèi)，傳感電流和能源供給電流分別由兩個(gè)互感線圈連入，即A/D采集電路22、電源管理模塊23的另一端連接到電流互感器13中的兩個(gè)線圈上。單相聯(lián)動(dòng)式分段器把高壓輸電線路所應(yīng)遵循的安全運(yùn)行規(guī)則，比如限時(shí)過(guò)流次數(shù)、時(shí)限電流量，反時(shí)限電流量等寫入單片機(jī)內(nèi)，將這些電網(wǎng)安全運(yùn)行的、必須嚴(yán)格遵守的規(guī)則，落實(shí)到每一條線路，對(duì)每一條線路進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)線路運(yùn)行中產(chǎn)生的突發(fā)事件進(jìn)行分析，按照人們預(yù)先規(guī)定的控制方案進(jìn)行控制。這既避免了偶然出現(xiàn)的尖峰干擾，又不放過(guò)真正事故出現(xiàn)時(shí)的可靠跳閘。確保電網(wǎng)及用電設(shè)備的安全。
單相聯(lián)動(dòng)式分段器中有獨(dú)立的電流檢測(cè)電路，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路電流的變化情況，對(duì)于過(guò)流、超載等事件按預(yù)定方案處理，當(dāng)發(fā)生過(guò)流事件，就會(huì)發(fā)出警報(bào)通知，三條線路按既定通信協(xié)議相互通報(bào)，通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸，完成指令的協(xié)調(diào)一致，為了保證無(wú)線通訊的可靠性，本實(shí)用新型采用了多種抗干擾措施，由于這種通訊方式，環(huán)境因素變化不大，通訊距離較短，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)測(cè)試通訊距離和場(chǎng)強(qiáng)信噪比以及接收信號(hào)的穩(wěn)定狀態(tài)和范圍，確保無(wú)線通訊的穩(wěn)定和可靠。在故障出現(xiàn)后，使分體的單相聯(lián)動(dòng)式分段器能夠同步從電網(wǎng)中脫離。
在事故發(fā)生后，如何及時(shí)的找到故障點(diǎn)信息，這對(duì)于故障分支事故處理，故障分支的恢復(fù)供電都是極其重要的，本實(shí)用新型采用成熟的高壓載波通訊技術(shù)，故障地點(diǎn)的信息由單片機(jī)21控制高壓載波模塊24向兩端值班室發(fā)送。采用過(guò)零傳送方式、在避開(kāi)了電力線上干擾源的同時(shí)也大大降低了線路上對(duì)載波信號(hào)的衰減，從而大幅度的提高了在電力線上傳送的距離以及數(shù)據(jù)的可靠性。特別適用于在強(qiáng)干擾、遠(yuǎn)距離、重負(fù)荷的電力線上，穩(wěn)定可靠的傳送數(shù)據(jù)。在分支故障發(fā)生時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)高壓載波將信息傳送到重合器或值班室，使工作人員清楚地了解故障點(diǎn)發(fā)生的位置，為快速搶修，恢復(fù)供電提供了可靠的技術(shù)保證。
線路跳閘在電網(wǎng)運(yùn)行中屬于重大事件，無(wú)論如何跳閘機(jī)構(gòu)不可隨意發(fā)生跳閘事件，為了使跳閘機(jī)構(gòu)工作的安全可靠，不受意外干擾，不隨意產(chǎn)生跳閘動(dòng)作，系統(tǒng)從軟件、硬件兩方面都做了安全防范措施。軟件方面，程序設(shè)置了多種條件才能進(jìn)入到跳閘處理程序，每一種條件都必須有順序標(biāo)志碼，這些條件如果不是按規(guī)定的條件順序產(chǎn)生，即使程序走亂，也不會(huì)產(chǎn)生跳閘指令。而且在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有看門狗機(jī)構(gòu)，一旦程序走亂，看門狗就會(huì)動(dòng)作，強(qiáng)行將走亂的程序重新開(kāi)始，對(duì)于意外干擾，非正常原因使程序走亂，都會(huì)得到自動(dòng)的糾正，確保程序始終正常運(yùn)行。
在單片機(jī)系統(tǒng)因程序走亂時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輸出管腳產(chǎn)生隨機(jī)電平變化。即使時(shí)間很短，也無(wú)法避免這種情況發(fā)生。如果單片機(jī)輸出管腳直接驅(qū)動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)，必然會(huì)使跳閘機(jī)構(gòu)產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以，只有軟件程序的預(yù)防措施還遠(yuǎn)不能保證系統(tǒng)的安全可靠。為了避免這一點(diǎn)系統(tǒng)在硬件方面也設(shè)計(jì)了安全措施。軟件最終跳閘程序是將一組數(shù)據(jù)，通過(guò)輸出管腳，串行移入移位寄存器，再通過(guò)硬件的數(shù)據(jù)比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)。見(jiàn)附圖3中的永磁脫鎖機(jī)構(gòu)25，永磁脫鎖模塊25是單片機(jī)21通過(guò)控制線連接到串行移位寄存器27和數(shù)據(jù)比較器28然后輸出。由于它是硬件電路組成，它的輸出必須是一組正確的電位信號(hào)的組合結(jié)果，而這組電位信號(hào)又必須是由程序通過(guò)控制單片機(jī)的三個(gè)管腳產(chǎn)生一系列特定的脈沖序列，不僅有時(shí)序上的要求，還有邏輯上的要求，才能將一組正確的數(shù)據(jù)通過(guò)三個(gè)管腳送入硬件電路中，硬件電路有了這一系列高低電平的組合才會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正確的跳閘信號(hào)。硬件電路的任何干擾都不可能產(chǎn)生這樣一組特定的電平組合，也就不可能隨意產(chǎn)生出跳閘信號(hào)，確保了系統(tǒng)工作的安全可靠。
隨著電子器件的飛速發(fā)展，器件功耗水平越來(lái)越低，我們選擇了功耗小，工作又可靠的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，每條線路用于檢測(cè)電路的功耗僅為5毫安，所以，系統(tǒng)工作電源就取至于線路的互感電流，一路為系統(tǒng)提供線路流量信息，另一路為系統(tǒng)工作提供能源，在其供電回路里，設(shè)置了多重保護(hù)措施，既有防止雷電的瞬態(tài)保護(hù)二極管，也有防止感生電流過(guò)大的電流旁路電路，確保系統(tǒng)工作電壓的穩(wěn)定性，并將平時(shí)的剩余電流儲(chǔ)存起來(lái)，成為開(kāi)關(guān)脫離機(jī)構(gòu)的動(dòng)力能源。經(jīng)試驗(yàn)，永磁脫鎖機(jī)構(gòu)25觸發(fā)信號(hào)能源為27V 100μf就可使脫鎖機(jī)構(gòu)可靠執(zhí)行，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，我們采用了27V 330μf確保系統(tǒng)脫鎖動(dòng)作的穩(wěn)定和可靠。系統(tǒng)中不需要在額外配置其它能源。當(dāng)脫鎖機(jī)構(gòu)執(zhí)行完后，單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，耗電為微安級(jí)，斷電以后系統(tǒng)也不需要工作。實(shí)現(xiàn)了智能化的三相線路連鎖脫離開(kāi)關(guān)。保證了電網(wǎng)運(yùn)行中的安全問(wèn)題。
產(chǎn)品目前已經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠。
權(quán)利要求1.一種三相聯(lián)動(dòng)單相跌落式分?jǐn)嗥?，它包括有下支撐?1)、下動(dòng)觸頭(2)、下靜觸頭(3)、緩沖片(4)、接線端子(5)、絕緣子(6)、安裝板(7)、上靜觸頭(8)、上動(dòng)觸頭(9)、防雨傘(10)、上動(dòng)觸頭操作環(huán)(11)、控制板外殼(12)、電流互感器(13)、導(dǎo)電管組件(14)、杠板(15)、分離摯子(16)、永磁脫鎖機(jī)構(gòu)(17)、下動(dòng)觸頭操作環(huán)(18)，其特征在于在導(dǎo)電管組件(14)內(nèi)密封安裝一個(gè)電路板(20)，電路板(20)上設(shè)有單片機(jī)(21)，A/D采集電路(22)、電源管理模塊(23)、高壓載波模塊(24)、永磁脫鎖模塊(25)、無(wú)線通訊模塊(26)；其中A/D采集電路(22)、電源管理模塊(23)、高壓載波模塊(24)、永磁脫鎖模塊(25)、無(wú)線通訊模塊(26)分別與單片機(jī)(21)相連接；A/D采集電路(22)、電源管理模塊(23)的另一端連接到電流互感器(13)中的兩個(gè)線圈上，永磁脫鎖模塊(25)的另一端連接到永磁脫鎖機(jī)構(gòu)(17)內(nèi)的線圈上，無(wú)線通訊模塊(26)的另一端與設(shè)置在導(dǎo)電管組件(14)外的通訊天線(19)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相聯(lián)動(dòng)單相跌落式分?jǐn)嗥?，其特征在于永磁脫鎖模塊(25)是單片機(jī)(21)通過(guò)控制線連接到串行移位寄存器(27)和數(shù)據(jù)比較器(28)然后輸出。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種三相跌落式的分?jǐn)嗥?。其特征在于在?dǎo)電管組件內(nèi)密封安裝一個(gè)電路板，電路板上設(shè)有單片機(jī)，A/D采集電路、電源管理模塊、高壓載波模塊、永磁脫鎖模塊、無(wú)線通訊模塊；其中A/D采集電路、電源管理模塊、高壓載波模塊、永磁脫鎖模塊、無(wú)線通訊模塊分別與單片機(jī)相連接；A/D采集電路、電源管理模塊的另一端連接到電流互感器中的兩個(gè)線圈上，永磁脫鎖模塊的另一端連接到永磁脫鎖機(jī)構(gòu)內(nèi)的線圈上，無(wú)線通訊模塊的另一端與設(shè)置在導(dǎo)電管組件外的通訊天線連接。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，跌落同步，故障點(diǎn)信息遠(yuǎn)傳，價(jià)格低廉，易于普及和推廣。它同時(shí)還具備遙感、遙調(diào)、遙測(cè)、遙控功能。
文檔編號(hào)H01H71/32GK2710142SQ20042003223
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者曾培龍, 李英凱, 馬玉斌 申請(qǐng)人:曾培龍, 李英凱, 馬玉斌