環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及戶外電氣設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置，包括二次電源裝置、自動化裝置部分和開關(guān)柜電操作機構(gòu)，二次電源部分采用小型CT無源取電裝置，小型CT無源取電裝置由開啟式取電CT，電流轉(zhuǎn)電壓裝置和磷酸鋰鐵蓄電池組成，自動化裝置部分由GPRS模塊，通訊管理機和小型分布式FTU裝置組成。本發(fā)明利用小型CT無源取電裝置來替代PT提供二次電源，設(shè)備所占空間小，可實現(xiàn)在原戶外箱內(nèi)部直接改造，大大縮短了改造時間；使用小型分布式FTU，解決集中式DTU屏體積過大，無法安裝在原有戶外箱內(nèi)部空間的缺點；可通用于目前市面上的所有環(huán)網(wǎng)柜；本發(fā)明具有良好的實用性和通用性，且不受空間的限制。
【專利說明】環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及戶外電氣設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置及其改造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電作為電能發(fā)變送配中的最后一個環(huán)節(jié)，在電力生產(chǎn)中具有非常重要的作用，由于歷史原因，過去配電設(shè)備的自動化程度不高。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，對供電質(zhì)量和可靠性提出了更高的要求，大規(guī)模的兩網(wǎng)改造結(jié)束后，配電網(wǎng)的布局得到了優(yōu)化，需要進一步提高配電網(wǎng)的可靠性，全面實現(xiàn)高水平的配電網(wǎng)自動化，對老舊設(shè)備的自動化改造也就越加迫切。
[0003]目前針對老舊戶外環(huán)網(wǎng)柜的智能化改造方案有好幾種:
主要是改造后設(shè)備所需要的二次操作電源均是由PT提供的，然而PT的體積較大，無法直接安裝在原戶外箱中，所以改造時必須在原戶外箱附近另安裝一個戶外箱或者直接將原戶外箱更換，這樣做不但大大增加了改造時間，還會造成原戶外箱的浪費或者土建及環(huán)境等方面的破壞。
[0004]目前所知上海浦東區(qū)戶外環(huán)網(wǎng)柜一個改造方案，為了安裝供電源所需的PT柜和集中式DTU屏，改造時將原戶外箱全部更換成新的戶外箱，造成原戶外箱的浪費，原戶外箱更換成新戶外箱必須在工廠進行，而返廠施工必然會造成現(xiàn)場停電時間增加，停電時間增加造成的經(jīng)濟損失更是無法估量。
[0005]另外，以CT取電技術(shù)作為二次電源早在幾年前已經(jīng)有運用的案例，最普遍的運用就是無源綜合保護裝置；近年由于電力網(wǎng)智能化改造的推行，不少企業(yè)開始研究用于智能化改造提供二次電源的CT取電技術(shù)，但是由于這項技術(shù)的初期運用一直是偏向小功率用電，所以后期出現(xiàn)的運用于智能化改造的CT取電產(chǎn)品的設(shè)計也還是延續(xù)了這一設(shè)計理念，以某電源模塊廠家為華東電網(wǎng)設(shè)計的CT取電裝置為例，裝置需采用大連第二互感器廠定制的專用CT，體型較大，無法直接安裝在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)，CT必須根據(jù)具體項目的一次電流情況來定制，而且由于裝置只能承受6W的長期負載，45W的短期負載，所以必須在每臺單元柜都安裝一套這種CT取電裝置才能滿足二次設(shè)備的用電要求，而每套裝置(包含CT，電源模塊和鋰電池)的價格在2W元左右，一套6單元的戶外環(huán)網(wǎng)柜，光電源部分的設(shè)備費用就達到12W,這明顯就是不實用的。
[0006]上述改造方案，由于需要加裝供電所需PT、大型CT或集中式DTU屏，所以必須在原戶外箱附近再安裝一個戶外箱，目前在網(wǎng)運行的很多開關(guān)站、開閉所、戶外環(huán)網(wǎng)站等開關(guān)設(shè)備由于受限于原先的空間，很難再開辟出額外的空間安裝戶外箱，具有空間限制，成本高，改造時間長，在某種程度上制約了自動化改造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有的上述的不足，本發(fā)明提供了一種環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置。[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置，包括二次電源部分、自動化裝置部分和開關(guān)柜電操。所述二次電源部分采用小型CT無源取電裝置，所述小型CT無源取電裝置由開啟式取電CT，電流轉(zhuǎn)電壓裝置和磷酸鋰鐵蓄電池組成。本技術(shù)特征利用了小型CT無源取電裝置替代原來的PT來提供智能化設(shè)備及開關(guān)柜電操的所需的二次電源。開啟式取電CT直接安裝于進線柜上。本技術(shù)特征中一是取電CT為開啟式，二是其可以直接安裝在原項目進線柜電纜上，不需要對原一次電纜拆裝，大大縮短了改造時間。由電流轉(zhuǎn)電壓裝置和磷酸鋰鐵蓄電池組成電流互感器電源模塊；所述電流互感器電源模塊的輸入端連接有至少一個開啟式取電CT。所述自動化裝置部分由GPRS模塊，通訊管理機和小型分布式FTU組成。每臺待改造的開關(guān)柜中安裝一只小型分布式FTU，將所有小型分布式FTU的485通訊口連接至通訊管理機，通訊管理機的信號通過GPRS模塊與配網(wǎng)自動化主站的信號互動連接。通訊管理機通過GPRS模塊將這些信號發(fā)送至配網(wǎng)自動化主站，也接受來自配網(wǎng)自動化主站的控制信號，然后通過485總線將這些控制信號發(fā)送至對應(yīng)開關(guān)柜的分散式FTU，由小型分布式FTU對開關(guān)柜進行分合閘操作，滿足配網(wǎng)自動化所要求的遙信，遙測和遙控的功能。所述自動化裝置部分的GPRS模塊，通訊管理機和小型分布式FTU均分別與電流互感器電源模塊連接，實現(xiàn)二次供電，保證正常遙控性能。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，所述電流互感器電源模塊優(yōu)選地連接有三個80W開啟式取電CT，則該模塊輸入端充電功率優(yōu)選為240W。由于充電功率增加，對應(yīng)的充電電流也會增加，元件運行熱量與元件內(nèi)阻以及充電電流息息相關(guān)。故為降低裝置運行溫度并保證價格不會過于昂貴，本方案優(yōu)選連接三個80W開啟式取電CT，這樣裝置整體充電功率為240W，這個充電功率既滿足了用電需求，又保證了裝置運行熱量不會過高；由于充電電流并不是很高，所以裝置使用的元器件的價格也得到了相應(yīng)的控制；而且在240W的充電功率下，所用的開啟式取電CT也能做的比較小型化，可以直接安裝在環(huán)網(wǎng)柜電纜室。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，所述80W開啟式取電CT尺寸為內(nèi)徑38mm*外徑112mm*高度100mm。由于增加CT取電功率會導(dǎo)致CT外形變大，不利用在環(huán)網(wǎng)柜中的安裝；且增加取電CT功率后，相應(yīng)的電流轉(zhuǎn)電壓裝置的硬件成本也會成倍增加。本方案中取電CT可很好地實現(xiàn)取電CT的小型化和裝置經(jīng)濟化。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，所述開關(guān)柜電操來源于待改造的開關(guān)柜生產(chǎn)廠家，開關(guān)柜電操的操作電源需為DC48V。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，所述磷酸鋰鐵蓄電池優(yōu)選為48V，25ah。由于開關(guān)柜電操不可能一直不停操作，而且操作時間也很短，本方案選擇蓄電池容量時優(yōu)先考慮了如何滿足自動化裝置長時間用電需求，所選擇的蓄電池在充滿電后，可以滿足8單元的戶外設(shè)備二次設(shè)備持續(xù)工作超過24個小時，故優(yōu)選為48V。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，
(1)利用小型CT無源取電裝置替代PT來提供智能化設(shè)備及開關(guān)柜電操的所需的二次電源，其優(yōu)勢是設(shè)備所占空間小，可實現(xiàn)在原戶外箱內(nèi)部直接改造，不用更換原戶外箱更不用破壞原項目土建和周邊環(huán)境,并大大減少了改造停電時間；
(2)使用小型分布式FTU，解決集中式DTU屏體積過大，無法安裝在原有戶外箱內(nèi)部空間的缺點；(3)可通用于目前市面上的所有環(huán)網(wǎng)柜，只對操作電源有要求(DC48V)，而且對戶外箱內(nèi)部空間的要求較低；
(4)部分設(shè)備的安裝接線(如西門子6RK柜型中所設(shè)計的抽屜)可以在工廠內(nèi)完成，無需在現(xiàn)場制作，大大縮短了改造時間；
(5)本發(fā)明具有良好的實用性和通用性，且不受空間的限制，值得推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0015]圖1是本發(fā)明的配網(wǎng)自動化原理圖；
圖2是本發(fā)明實施例一示意圖；
圖中，1.小低壓室，2.自動化設(shè)備抽屜，3.小型分布式FTU，4.通訊管理機，5.電流互感器電源模塊。
【具體實施方式】
[0016]以下實施例僅為了更好的說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的保護范圍。
[0017]圖1為本發(fā)明配網(wǎng)自動化原理圖，本發(fā)明包括二次電源部分、自動化裝置部分和開關(guān)柜電操，二次電源部分采用小型CT無源取電裝置，小型CT無源取電裝置由開啟式取電CT,電流轉(zhuǎn)電壓裝置和磷酸鋰鐵蓄電池組成；自動化裝置部分由GPRS模塊，通訊管理機和小型分布式FTU組成。每臺開關(guān)柜中安裝一只小型分布式FTU，將所有小型分布式FTU的485通訊口連接至通訊管理機，通訊管理機通過GPRS模塊實現(xiàn)與配網(wǎng)自動化主站的信號互動連接。所有小型分布式FTU、通訊管理機、GPRS模塊均與電流互感器電源模塊連接，電流互感器電源模塊與安裝與進線柜上的開啟式取電CT連接，有幾個進線柜連接幾個，最優(yōu)為三個。
[0018]其中，電流轉(zhuǎn)電壓裝置:①為了保證蓄電池的壽命，裝置設(shè)置在蓄電池電量降低至60%時啟動對蓄電池進行充電(磷酸鋰鐵蓄電池的電量長期保持在40%-60時，電池的使用壽命最長)，電池電量達到100%時停止充電裝置有2種工作模式(蓄電池充電模式和蓄電池工作模式):當(dāng)進線柜一次電流值在130A-600A的范圍內(nèi)，且蓄電池電量低于60%時，裝置進入蓄電池充電模式(經(jīng)過實驗室模擬測算，蓄電池充電模式下，裝置在長期帶50W負載的工作環(huán)境下完成一次充電(0%-100%)的時間為5-6個小時)，此時裝置的最大額定輸出功率為240W，裝置在蓄電池充電模式下設(shè)置有二次負載智能監(jiān)測的功能，當(dāng)二次負載功耗高于240W時，裝置會自動切換至蓄電池工作模式(蓄電池工作模式下裝置的額定輸出功率為1000W，極限輸出功率為2200W)，來保證大功率的輸出，這個功能在實際應(yīng)用時相當(dāng)實用。
[0019]磷酸鋰鐵蓄電池:①蓄電池參數(shù)為DC48V 25AH，由于開關(guān)柜電操不可能一直不停操作，而且操作時間也很短，所以選擇蓄電池容量時我們優(yōu)先考慮了如何滿足自動化裝置長時間用電 需求，所選擇的蓄電池在充滿電后，可以滿足8單元的戶外設(shè)備二次設(shè)備持續(xù)工作超過24個小時(每單元開關(guān)柜進行3次電動分合閘操作)?級當(dāng)一次電流在裝置額定工作范圍內(nèi)時(130A-600A)，充電完成時間為5-6個小時(自動化裝置正常工作的情況下)，也就是說每天進線柜電流只要有5-6個小時超過130A，就可以滿足裝置的充電需求。[0020]本發(fā)明的CT取電技術(shù)可以在寬電流范圍內(nèi)取電(130A-600A),當(dāng)一次系統(tǒng)電流處于此范圍內(nèi)時，取電裝置的截流分壓技術(shù)，將開啟式取電CT輸出的二次電流轉(zhuǎn)換成DC48V的電壓，3只開啟式取電CT可提供240W的輸出功率(DC48V，5A的輸出電源)。
[0021 ] 上述取電裝置有2種工作模式，一種是蓄電池工作模式(蓄電池電量超過60%)，此工作模式下取電CT停止工作，完全由蓄電池來給二次負載供電，其額定輸出功率可達到1000W，最大極限輸出功率可以達到2200W。另一種是蓄電池充電模式(蓄電池電量低于60%時啟動)，此模式下取電CT在對蓄電池充電的同時為二次負載供電，所能承受的最大二次負載功耗為240W，雖然在蓄電池充電模式下額定最大二次輸出比較低(僅240W)，但是已經(jīng)完全可以滿足長期負載的用電要求。而且裝置本身含智能切換功能，當(dāng)蓄電池充電模式下二次負載功耗突然上升超過240W時，自動切換至蓄電池工作模式，保證大功耗設(shè)備的運行要求。
[0022]以下為本發(fā)明的實驗室測試:
本實驗?zāi)M工作環(huán)境是一個擁有8單元負荷開關(guān)柜的戶外箱。其中自動化裝置部分的功耗為〈40W (GPRS模塊〈3W ;通訊管理機〈10W ;分布式FTU〈24W)，每個負荷開關(guān)柜電操功耗為50W。當(dāng)裝置進入蓄電池充電模式時，最大額定輸出240W功率完全可以滿足自動化裝置的需要。此時如果同時操作8臺開關(guān)柜一起合閘，瞬間功耗達到了 450W，裝置立刻自動切換至蓄電池工作模式。開關(guān)柜合閘完成后，功耗降低，裝置又切換回了蓄電池充電模式。
[0023]另外，本發(fā)明的開關(guān)柜電操作機構(gòu):由開關(guān)柜生產(chǎn)廠家自行提供，要求是操作電源需為DC48V ;開關(guān)柜電操二次回路需優(yōu)化成適合在現(xiàn)場改造的模塊設(shè)計，在工廠完成大部分工作，然后在現(xiàn)場只需做少部分連線及元件安裝即可完成現(xiàn)場改造工作。
[0024]本發(fā)明直接在原戶外箱基礎(chǔ)上改造，不需要另增戶外箱，可根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜柜型定制各種改造方案。
[0025]以下實施例一的改造方案以西門子6單元負荷開關(guān)柜(以下簡稱6RK)的戶外環(huán)網(wǎng)柜為例:
西門子6RK柜型在機構(gòu)室上部有高度為210mm的小低壓室,本發(fā)明預(yù)先定制一配網(wǎng)自動化設(shè)備抽屜。
[0026]如圖2所示，小低壓室I內(nèi)增設(shè)自動化設(shè)備抽屜2，所述自動化設(shè)備抽屜2中安裝小型分布式FTU3、通訊管理機4、GPRS撥號設(shè)備(現(xiàn)升級為芯片，安裝于通訊管理機4內(nèi)，圖中無顯示)和電流互感器電源模塊5，自動化設(shè)備抽屜2中的所有元器件的安裝和接線在工廠完成，需外引的導(dǎo)線線接入端子插頭。
[0027]現(xiàn)場停電后安裝負荷開關(guān)電動操作機構(gòu)，將相關(guān)引線引入安裝在小低壓室側(cè)面的端子，端子優(yōu)選鳳凰的VBST系列帶插頭端子，電流電壓端子通用。
[0028]將抽屜插入小低壓室并固定住，將抽屜上的端子插頭插入對應(yīng)的端子，并連接好2個抽屜間的連線，每3個單元一個小低壓室，所以需安裝2個抽屜，連線為電源線和485通訊線。
[0029]主回路合閘通電后，按電流互感器電源模塊的啟動按鈕，啟動供電后各元器件即開始工作。
[0030]需注意事項:
①主回路合閘通電前需確保電流互感器接線已完成； ②如需不停電檢修或更換配網(wǎng)自動化設(shè)備，請先在端子上將供電CT和測量CT短路后才能將端子上的插頭拔掉，將抽屜抽出；檢修或更換設(shè)備完成后將抽屜再次裝入固定，并插上插頭后才能將短接器拔除，恢復(fù)正常運行。
[0031]上述實施例描述內(nèi)容僅列舉針對西門子戶外環(huán)網(wǎng)柜改造，其他廠家戶外環(huán)網(wǎng)柜改造方案可根據(jù)不同情況做方案調(diào)整。
[0032]改進后的環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置可以實現(xiàn)遙控，遙信，遙測，遙調(diào)等四遙功能，可以直接在原戶外箱基礎(chǔ)上進行改造，不需要在戶外箱外部增加任何設(shè)備，部分設(shè)備的安裝接線(如西門子6RK柜型中所設(shè)計的抽屜)可以在工廠內(nèi)完成，無需在現(xiàn)場制作，大大縮短了改造時間。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置，其特征是， 包括二次電源部分、自動化裝置部分和開關(guān)柜電操； 所述二次電源部分采用小型CT無源取電裝置，所述小型CT無源取電裝置由開啟式取電CT，電流轉(zhuǎn)電壓裝置和磷酸鋰鐵蓄電池組成； 所述自動化裝置部分由GPRS模塊，通訊管理機和小型分布式FTU組成； 各部分連接關(guān)系如下: 開啟式取電CT直接安裝于進線柜上； 由電流轉(zhuǎn)電壓裝置和磷酸鋰鐵蓄電池組成電流互感器電源模塊； 所述電流互感器電源模塊的輸入端連接有至少一個開啟式取電CT ； 每臺待改造的開關(guān)柜中安裝一只小型分布式FTU，將所有小型分布式FTU的485通訊口連接至通訊管理機，通訊管理機的信號通過GPRS模塊與配網(wǎng)自動化主站的信號互動連接；所述自動化裝置部分的GPRS模塊，通訊管理機和小型分布式FTU均分別與電流互感器電源模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置，其特征是，所述電流互感器電源模塊優(yōu)選地連接有三個80W開啟式取電CT，則該模塊輸入端充電功率優(yōu)選為240W。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置，其特征是，所述80W開啟式取電CT尺寸為內(nèi)徑38mm*外徑112mm*高度100mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置，其特征是，所述開關(guān)柜電操來源于待改造的開關(guān)柜生產(chǎn)廠家，開關(guān)柜電操的操作電源需為DC48V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)柜配電自動化改造裝置，其特征是，所述磷酸鋰鐵蓄電池為 48V，25ah。
【文檔編號】H02B3/00GK103972807SQ201410216013
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】章佳音, 孫衛(wèi)成, 李雪松 申請人:納圖（常州）電氣有限公司, 蘇州安賽電力科技有限公司, 江蘇省電力公司蘇州供電公司, 江蘇省電力公司蘇州市吳江供電公司