智能開閉站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種智能開閉站，包括工作主設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備，所述工作主設(shè)備包括箱體、隔離開關(guān)和斷路器；所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室、儲能機(jī)構(gòu)、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、開關(guān)機(jī)構(gòu)、緩沖器以及控制裝置；所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導(dǎo)電桿、靜導(dǎo)電桿以及彈簧緩沖；所述監(jiān)控設(shè)備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用于獲取所述工作主設(shè)備的工作參數(shù)并實(shí)時反饋給所述站控部分，所述站控部分用于分析、處理、使用上傳數(shù)據(jù)并控制工作主設(shè)備的運(yùn)行。
【專利說明】智能開閉站

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種開閉站，尤其是一種智能開閉站。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)，用電負(fù)荷也在快速增長，對開閉站設(shè)施的需求不斷提高，采用智能化的開閉站系統(tǒng)是必然的、唯一的選擇。所謂的智能化開閉站系統(tǒng)，是指應(yīng)用現(xiàn)在成熟的電子、通信、網(wǎng)絡(luò)、圖形等技術(shù)并與開閉站設(shè)備結(jié)合在一起，對運(yùn)行中的開閉站進(jìn)行監(jiān)視、控制、保護(hù)、管理的項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。實(shí)踐證明，智能控制一旦應(yīng)用到開閉站中，可以增加開閉站系統(tǒng)安全運(yùn)行水平，對供電質(zhì)量的提高、節(jié)能降損、降低人們的勞動強(qiáng)度、提高現(xiàn)有開閉站設(shè)施的應(yīng)用能力都有著顯著的提升作用。
[0003]但是目前開閉站智能化還存在絕緣性不好、體積過于龐大、斷路器壽命過短、對開閉站的狀態(tài)量參數(shù)監(jiān)控不足、采用的溫度傳感器精度不夠、不能對斷路器的儲能電機(jī)機(jī)械和電氣性能進(jìn)行評估、抗干擾性能不夠好以及開閉站普遍存在的孤島問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中智能開閉站的的問題，本申請?zhí)岢隽艘环N新式的智能開閉站。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:本申請涉及一種智能開閉站，其包括工作主設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備，
[0006]所述工作主設(shè)備包括箱體、隔離開關(guān)和斷路器。
[0007]所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室、儲能機(jī)構(gòu)、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、開關(guān)機(jī)構(gòu)、緩沖器以及控制裝置。
[0008]所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導(dǎo)電桿、靜導(dǎo)電桿以及彈簧緩沖。
[0009]所述真空滅弧室外部自上而下依次連接法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼和陶瓷外殼，所述陶瓷外殼內(nèi)套接所述波紋管，所述動導(dǎo)電桿在所述金屬外殼的在所述真空滅弧室的中段的凸出管體內(nèi)延伸，所述動導(dǎo)電桿的中部與所述凸出管體的口部上支點(diǎn)活動連接，所述動導(dǎo)電桿的非動觸頭端具有通孔連接相應(yīng)的連桿機(jī)構(gòu)，使所述動導(dǎo)電桿能夠圍繞所述支點(diǎn)在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述動導(dǎo)電桿的動觸頭在所述波紋管內(nèi)上下移動，所述靜導(dǎo)電桿固定在所述法蘭盤，所述動導(dǎo)電桿的動觸頭和所述靜導(dǎo)電桿的靜觸頭在所述金屬外殼內(nèi)接觸或分離實(shí)現(xiàn)分合閘，在所述動導(dǎo)電桿的動觸頭的下部設(shè)有所述緩沖彈簧。
[0010]所述監(jiān)控設(shè)備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用于獲取所述工作主設(shè)備的工作參數(shù)并實(shí)時反饋給所述站控部分，所述站控部分用于分析、處理、使用上傳數(shù)據(jù)并控制工作主設(shè)備的運(yùn)行。
[0011]所述底層部分包括傳感器和數(shù)據(jù)處理單元，所述傳感器包括電壓互感器、電流互感器、磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器、磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器、IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器(LXW精密拉線位移傳感器)、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓互感器、電流互感器用于測量所述斷路器的兩端電壓和通過電流的變化情況，所述磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器和磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器用于測量所述斷路器的儲能電機(jī)在開合閘時電流和電壓的變化情況，所述IC電壓式加速度傳感器用于測量所述斷路器的動導(dǎo)電桿的動觸頭和所述斷路器的靜導(dǎo)電桿的靜觸頭在開合閘時接觸產(chǎn)生的振動，所述IC電壓式加速度傳感器與所述電流互感器固定在底座上，所述拉線位移傳感器測量在開合閘時所述動導(dǎo)電桿的動觸頭的位移，所述動導(dǎo)電桿的動觸頭通過由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的L型桿與所述拉線位移傳感器的拉線端連接，所述拉線位移傳感器的本體固定在所述底座上，所述溫度傳感器和壓力傳感器用于獲取所述工作主設(shè)備的箱體內(nèi)部溫度和氣壓；所述傳感器獲取的信號提供給PLC數(shù)據(jù)邏輯控制單元；
[0012]通過測量斷路器上電壓、電流評估所述斷路器的分合閘電磁鐵的工作性能；通過測量在開合閘時所述儲能電機(jī)電流和電壓、所述動導(dǎo)電桿和所述靜導(dǎo)電桿的接觸振動以及動導(dǎo)電桿的位移得知電流、電壓與振動、位移之間的關(guān)系，評估所述斷路器的儲能電機(jī)、動導(dǎo)電桿的電氣和機(jī)械性能；
[0013]所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)字信號處理器(DSP TMS320F2812)、三個信號調(diào)理電路、三個數(shù)字控制模擬開關(guān)電路(UTC4053)、電源管理模塊、晶振、看門狗模塊、實(shí)時時鐘模塊(RX8025)、存儲器(EPR0M，AT24C64)、二個光電耦合器、通信模塊(MAX485和RS485)、高速雙向CAN收發(fā)器；
[0014]所述電壓互感器、電流互感器、磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器、磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器獲取的信號依次通過第一信號調(diào)理電路、第一數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器的信號依次通過第二信號調(diào)理電路、第二數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述溫度傳感器和壓力傳感器的信號依次通過第三信號調(diào)理電路、第三數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)字信號處理器通過通用I/o接口控制所述第一、二、三數(shù)字控制模擬開關(guān)電路的通斷，所述電源管理模塊向所述數(shù)字信號處理器提供3.3V和1.8V直流電源，所述晶振與所述數(shù)字信號處理器的時鐘接入端連接用于向所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部時鐘提供本振，所述看門狗模塊與所述數(shù)字信號處理器連接，用于監(jiān)測所述數(shù)字信號處理器的程序運(yùn)行狀況，所述實(shí)時時鐘模塊、存儲器與所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部集成電路連接，所述實(shí)時時鐘模塊用于校準(zhǔn)所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部時鐘，所述實(shí)時時鐘模塊包括GPS授時模塊、網(wǎng)絡(luò)授時模塊或者北斗授時模塊，所述存儲器內(nèi)部存儲有所述信號處理器所需的參數(shù)以及數(shù)據(jù)，第一光電耦合器一端與所述數(shù)字信號處理器的串行通信端口連接，所述第一光電耦合器的另一端與所述通信模塊連接，所述通信模塊包括低功率收發(fā)器和RS485接口，用于與外部測控單元連接，第二光電耦合器一端與所述數(shù)字信號處理器的eCAN模塊連接，所述第二光電耦合器的另一端連接所述高速雙向CAN收發(fā)器，所述高速雙向CAN收發(fā)器通過CAN總線與所述站控部分進(jìn)行通信，所述高速雙向CAN收發(fā)器采用CAN 2.0B標(biāo)準(zhǔn)，使用串行多主控通信協(xié)議，具有很高的安全等級，通信速率達(dá)至Ij IMbps ；
[0015]所述數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成了多通道的數(shù)據(jù)采集。
[0016]所述站控部分包括般包括監(jiān)控后臺、智能遠(yuǎn)動設(shè)備和管理中心。
[0017]所述監(jiān)控后臺與所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備連接通過所述CAN總線接收來自所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制信號對所述工作主設(shè)備進(jìn)行控制，所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備還與集控中心實(shí)時通信，使得各個所述智能開閉站的工作狀態(tài)匯總到所述集控中心。
[0018]所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備具負(fù)責(zé)所述智能開閉站內(nèi)各專業(yè)數(shù)據(jù)的綜合采集、統(tǒng)一建模與存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)一遠(yuǎn)傳以及變電站的監(jiān)視和控制。所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備包括智能遠(yuǎn)動模塊、數(shù)據(jù)模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)通信、運(yùn)算、存儲、高級應(yīng)用的核心功能，并且具有相應(yīng)的界面展示、告警、人機(jī)交互則由監(jiān)控終端來實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控終端是智能遠(yuǎn)動設(shè)備的人機(jī)接口，主要用于無人值班站的運(yùn)行維護(hù)管理，不需要在線運(yùn)行。
[0019]所述管理中心與CAN總線連接，主要包括廠站模型維護(hù)、用戶權(quán)限管理、資料管理、運(yùn)行日志、操作票管理、工作票管理、運(yùn)行值班管理等功能模塊，用于對所述智能開閉站的日常運(yùn)行的管理，統(tǒng)計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供設(shè)備檢修輔助決策。
[0020]智能遠(yuǎn)動設(shè)備和管理中心之間通過所述CAN數(shù)據(jù)總線交換數(shù)據(jù)。
[0021]通過設(shè)置智能運(yùn)動設(shè)備，可以有效的消除目前開閉站的存在的孤島問題，從而形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一出口的站控層體系架構(gòu)。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023](I)體積小，絕緣性好；
[0024](2)斷路器壽命長；
[0025](3)對開閉站的狀態(tài)量參數(shù)進(jìn)行全面的監(jiān)測；
[0026](4)能夠?qū)嗦菲鞯膬δ茈姍C(jī)機(jī)械和電氣性能進(jìn)行評估；
[0027](5)采用數(shù)字式溫度傳感器，具有可靠的穩(wěn)定性、較強(qiáng)的抗干擾的能力，常用于測溫環(huán)境惡劣的工業(yè)過程控制、環(huán)境控制等場合。
[0028](6)使用非線性柵極驅(qū)動光電耦合器作，獲得良好的信號隔離和電氣絕緣；.
[0029](7)設(shè)置智能運(yùn)動設(shè)備，有效消除目前開閉站的存在的孤島問題，從而形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一出口的站控層體系架構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理單元的組成示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的站控部分的示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的溫度傳感器構(gòu)成示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明的光電耦合器的電路示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0035]發(fā)明的實(shí)施例參考圖1-4所示。
[0036]本申請涉及一種智能開閉站，其包括工作主設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備，所述工作主設(shè)備包括箱體、隔離開關(guān)和斷路器，所述箱體為全封閉的充氣柜，內(nèi)充有SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，所述箱體內(nèi)配置有隔離開關(guān)和斷路器，所述隔離開關(guān)、斷路器與箱體的連接處使用澆注的環(huán)氧樹脂制品絕緣。
[0037]SF6氣體的絕緣性能高，大約是空氣的3倍，環(huán)氧樹脂擁有良好的粘接性，耐熱性，機(jī)械強(qiáng)度高，電氣絕緣性能優(yōu)良。在使用SF6氣體和環(huán)氧樹脂復(fù)合絕緣能有效地縮小箱體體積，做到箱體的小型化。
[0038]所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室，儲能機(jī)構(gòu)、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、開關(guān)機(jī)構(gòu)、緩沖器以及控制裝置，
[0039]所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導(dǎo)電桿、靜導(dǎo)電桿、彈簧緩沖，所述儲能機(jī)構(gòu)的包括儲能電機(jī)、減速箱、儲能電機(jī)和蝸輪蝸桿，所述聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)包括凸輪定位件、拐臂、四連桿，所述開關(guān)機(jī)構(gòu)包括合閘彈簧、分閘彈簧、合閘電磁鐵、分閘電磁鐵、合閘掣子、分閘掣子、開關(guān)主軸。
[0040]所述真空滅弧室外部自上而下依次連接法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼和陶瓷外殼，所述陶瓷外殼內(nèi)套接所述波紋管，所述動導(dǎo)電桿在所述金屬外殼的在所述真空滅弧室的中段的凸出管體內(nèi)延伸，所述動導(dǎo)電桿的中部與所述凸出管體的口部上支點(diǎn)活動連接，所述動導(dǎo)電桿的非動觸頭端具有通孔連接相應(yīng)的連桿機(jī)構(gòu)，使所述動導(dǎo)電桿能夠圍繞所述支點(diǎn)在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述動導(dǎo)電桿的動觸頭在所述波紋管內(nèi)上下移動，所述靜導(dǎo)電桿固定在所述法蘭盤，所述動導(dǎo)電桿的動觸頭和所述靜導(dǎo)電桿的靜觸頭在所述金屬外殼內(nèi)接觸或分離實(shí)現(xiàn)分合閘，在所述動導(dǎo)電桿的動觸頭的下部設(shè)有所述緩沖彈簧。這種結(jié)構(gòu)可以有效控制所述動導(dǎo)電桿的活動范圍，并且降低所述動導(dǎo)電帶來的振動。
[0041]所述動導(dǎo)電桿和靜導(dǎo)電桿的觸頭表面的電弧分布均勻，提高了所述真空滅弧室的開斷性能，所述波紋管采用單片焊接形成，縮小了波紋管的體積，大大提高了真空滅弧室的機(jī)械壽命。
[0042]所述儲能電機(jī)控制斷路器的儲能動作，其與安置在所述減速箱內(nèi)的蝸桿聯(lián)接，所述儲能電機(jī)的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過減速后傳遞給蝸輪，通過軸套、棘爪帶動儲能軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而拉動所述合閘彈簧儲能。
[0043]所述聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)用于鎖定和解鎖所述合閘掣子和開閘掣子，在儲能過程中，當(dāng)所述儲能軸的拐臂通過最高點(diǎn)后，所述聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的凸輪定位件鎖定所述合閘掣子，在合閘過程中，所述拐臂卡住分閘掣子。
[0044]所述開關(guān)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)合閘分閘的動作，在合閘過程中，所述合閘電磁鐵接收到來自所述隔離開關(guān)的合閘信號后，所述合閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述合閘掣子，解鎖所述合閘掣子，并通過所述凸輪定位件和四連桿將所述合閘彈簧的儲能傳遞到所述動導(dǎo)電桿上，所述動導(dǎo)電桿和所述靜導(dǎo)電桿接觸實(shí)現(xiàn)合閘，同時所述分閘掣子被相應(yīng)的拐臂卡住，進(jìn)而保持合閘狀態(tài)；在分閘過程中，所述分閘電磁鐵接收到所述隔離開關(guān)的分閘信號，所述分閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述分閘掣子，使所述分閘掣子從拐臂上脫扣解鎖，在所述分閘彈簧的拉力作用下，所述儲能軸相對合閘時反轉(zhuǎn)，帶動所述動導(dǎo)電桿下移實(shí)現(xiàn)分閘。
[0045]所述監(jiān)控設(shè)備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用于獲取所述工作主設(shè)備的工作參數(shù)并實(shí)時反饋給所述站控部分，所述站控部分用于分析、處理、使用上傳數(shù)據(jù)并控制工作主設(shè)備的運(yùn)行。
[0046]所述底層部分包括傳感器和數(shù)據(jù)處理單元，所述傳感器包括電壓互感器、電流互感器、磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器、磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器、IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器(LXW精密拉線位移傳感器)、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓互感器、電流互感器用于測量所述斷路器的兩端電壓和通過電流的變化情況，所述磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器和磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器用于測量所述斷路器的儲能電機(jī)在開合閘時電流和電壓的變化情況，所述IC電壓式加速度傳感器用于測量所述斷路器的動導(dǎo)電桿的動觸頭和所述斷路器的靜導(dǎo)電桿的靜觸頭在開合閘時接觸產(chǎn)生的振動，所述IC電壓式加速度傳感器與所述電流互感器固定在底座上，所述拉線位移傳感器測量在開合閘時所述動導(dǎo)電桿的動觸頭的位移，所述動導(dǎo)電桿的動觸頭通過由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的L型桿與所述拉線位移傳感器的拉線端連接，所述拉線位移傳感器的本體固定在所述底座上，所述溫度傳感器和壓力傳感器用于獲取所述工作主設(shè)備的箱體內(nèi)部溫度和氣壓；所述傳感器獲取的信號提供給PLC數(shù)據(jù)邏輯控制單元。
[0047]通過測量斷路器上電壓、電流評估所述斷路器的分合閘電磁鐵的工作性能；通過測量在開合閘時所述儲能電機(jī)電流和電壓、所述動導(dǎo)電桿和所述靜導(dǎo)電桿的接觸振動以及動導(dǎo)電桿的位移得知電流、電壓與振動、位移之間的關(guān)系，評估所述斷路器的儲能電機(jī)、動導(dǎo)電桿的電氣和機(jī)械性能。
[0048]所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器，所述數(shù)字式溫度傳感器包括高溫系數(shù)晶體振蕩器、低溫系數(shù)晶體振蕩器、兩個計(jì)數(shù)器、兩個清零裝置和溫度寄存器，所述高溫系數(shù)晶體振蕩器較所述低溫系數(shù)晶體振蕩器對溫度感應(yīng)敏感，對溫度感應(yīng)輸出作為粗調(diào)信號，所述粗調(diào)信號的脈沖信號輸入計(jì)數(shù)器一，所述低溫系數(shù)晶體振蕩器對溫度感應(yīng)輸出作為微調(diào)信號，其輸出脈沖輸入給計(jì)數(shù)器二，所述計(jì)數(shù)器一、二的計(jì)數(shù)到設(shè)定值后，所述溫度寄存器值將加1，清零裝置一、二分別對所述計(jì)數(shù)器一、二清零并重新計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到所述計(jì)數(shù)器一、二的數(shù)值均為零時，停止所述溫度寄存器值的累加，此時所述溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。并且所述溫度寄存器中還分配有報警上限寄存器和報警下限寄存器，分別設(shè)定門限溫度值，當(dāng)溫度找出門限時產(chǎn)生告警信號。
[0049]所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器，具有可靠的穩(wěn)定性、較強(qiáng)的抗干擾的能力，常用于測溫環(huán)境惡劣的工業(yè)過程控制、環(huán)境控制等場合。溫度有效測量范圍在_55°C?+125°C之間，測溫精度0.5°C，最小可分辨溫度0.06250C，測溫范圍大，精度較高；內(nèi)部集成64位R0M，每個所述溫度傳感器與產(chǎn)品序列號一一對應(yīng)，多機(jī)掛接功能可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)測溫；在工程應(yīng)用中不需要其他外圍元件；在需要時可以直接用PVC電纜出線或者德式球型接線盒出線，與其它電器設(shè)備的連接簡便。
[0050]所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)字信號處理器(DSP TMS320F2812)、三個信號調(diào)理電路、三個數(shù)字控制模擬開關(guān)電路(UTC4053)、電源管理模塊、晶振、看門狗模塊、實(shí)時時鐘模塊(RX8025)、存儲器(EPR0M，AT24C64)、二個光電耦合器、通信模塊(MAX485和RS485)、高速雙向CAN收發(fā)器。
[0051]所述電壓互感器、電流互感器、磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器、磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器獲取的信號依次通過第一信號調(diào)理電路、第一數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器的信號依次通過第二信號調(diào)理電路、第二數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述溫度傳感器和壓力傳感器的信號依次通過第三信號調(diào)理電路、第三數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)字信號處理器通過通用I/o接口控制所述第一、二、三數(shù)字控制模擬開關(guān)電路的通斷，所述電源管理模塊向所述數(shù)字信號處理器提供3.3V和1.8V直流電源，所述晶振與所述數(shù)字信號處理器的時鐘接入端連接用于向所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部時鐘提供本振，所述看門狗模塊與所述數(shù)字信號處理器連接，用于監(jiān)測所述數(shù)字信號處理器的程序運(yùn)行狀況，所述實(shí)時時鐘模塊、存儲器與所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部集成電路連接，所述實(shí)時時鐘模塊用于校準(zhǔn)所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部時鐘，所述實(shí)時時鐘模塊包括GPS授時模塊、網(wǎng)絡(luò)授時模塊或者北斗授時模塊，所述存儲器內(nèi)部存儲有所述信號處理器所需的參數(shù)以及數(shù)據(jù)，第一光電耦合器一端與所述數(shù)字信號處理器的串行通信端口連接，所述第一光電耦合器的另一端與所述通信模塊連接，所述通信模塊包括低功率收發(fā)器和RS485接口，用于與外部測控單元連接，第二光電耦合器一端與所述數(shù)字信號處理器的eCAN模塊連接，所述第二光電耦合器的另一端連接所述高速雙向CAN收發(fā)器，所述高速雙向CAN收發(fā)器通過CAN總線與所述站控部分進(jìn)行通信，所述高速雙向CAN收發(fā)器采用CAN 2.0B標(biāo)準(zhǔn)，使用串行多主控通信協(xié)議，具有很高的安全等級，通信速率達(dá)到1Mbps。
[0052]所述數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成了多通道的數(shù)據(jù)采集，能夠同時處理多個傳感器的信息并得出所述主工作設(shè)備的工作情況。
[0053]所述第一、二光電耦合器采用非線性柵極驅(qū)動光電耦合器，其具有紅外發(fā)光二極管、光電二極管、跨阻放大器、比較器、濾波器、邏輯控制模塊、輸出級模塊、基準(zhǔn)模塊、電源模塊以及欠壓閉鎖模塊，輸入的電信號接入所述紅外發(fā)光二極管的兩個電極，將所述電信號轉(zhuǎn)換為光信號；所述光電二極管接收所述光信號，轉(zhuǎn)換為電流信號；所述跨阻放大器接收所述電流信號并轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號；所述比較器對所述電壓信號與閾值電壓進(jìn)行比較，所述閾值電壓由邏輯高電平所需的最小輸入電流確定，通過所述電壓信號和閾值電壓的比較輸出邏輯電平信號，這種比較功能消除了工作在反向偏置條件下的所述光電二極管自身反向飽和電流對光電流的影響；所述濾波器對所述邏輯電平信號進(jìn)行整形，并輸出濾波信號；所述邏輯控制模塊用于防止所述輸出級模塊中的輸出級PM0SFET與輸出級NM0SFET同時導(dǎo)通，當(dāng)所述輸出級PM0SFET開啟前，所述輸出級NM0SFET徹底關(guān)斷，當(dāng)所述輸出級NM0SFET開啟前，所述輸出級PM0SFET徹底關(guān)斷，所述濾波信號經(jīng)過所述邏輯控制模塊轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號，驅(qū)動所述輸出級模塊；當(dāng)所述開關(guān)信號輸入為邏輯高電平信號時，所述輸出級PM0SFET導(dǎo)通，所述輸出級模塊的輸出端輸出拉電流，邏輯電平為高；當(dāng)所述開關(guān)信號輸入為邏輯低電平信號時，所述輸出級NM0SFET導(dǎo)通，所述輸出級模塊的輸出端輸出灌電流，邏輯電平為低；所述欠壓閉鎖模塊在電源電壓低于正欠壓閉鎖電壓或高于負(fù)欠壓閉鎖電壓時，閉鎖所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器，所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器的輸出端輸出為為邏輯低電平，當(dāng)所述電源電壓高于正欠壓閉鎖電壓或低于負(fù)欠壓閉鎖電壓時，所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器正常工作，傳輸所述開關(guān)信號；所述基準(zhǔn)模塊用于產(chǎn)生零溫度系數(shù)的所述正欠壓閉鎖電壓、所述負(fù)欠壓閉鎖電壓、所述閾值電壓、以及偏置信號，并分別提供給所述欠壓閉鎖模塊、所述比較器、所述邏輯控制模塊；所述內(nèi)部電源模塊為芯片的其他模塊提供電源。
[0054]所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器作用主要有兩個:信號隔離和電氣絕緣。所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器很好的抑制尖峰脈沖及各種噪聲，具有很強(qiáng)的抗干擾或信號隔離作用，信號隔離是通過消除組環(huán)路電流，阻塞噪聲信號和共模瞬變，改善信號質(zhì)量；電氣絕緣是防止光電耦合器和靈敏電路因高壓電勢而引起損壞，使用戶能夠安全地使用元器件。以上這些效果在具有高壓電的開閉站設(shè)備是很重要的。
[0055]所述站控部分包括般包括監(jiān)控后臺、智能遠(yuǎn)動設(shè)備和管理中心。
[0056]所述監(jiān)控后臺與所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備連接通過所述CAN總線接收來自所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制信號對所述工作主設(shè)備進(jìn)行控制，所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備還與集控中心實(shí)時通信，使得各個所述智能開閉站的工作狀態(tài)匯總到所述集控中心。
[0057]所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備具負(fù)責(zé)所述智能開閉站內(nèi)各專業(yè)數(shù)據(jù)的綜合采集、統(tǒng)一建模與存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)一遠(yuǎn)傳以及變電站的監(jiān)視和控制。所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備包括智能遠(yuǎn)動模塊、數(shù)據(jù)模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)通信、運(yùn)算、存儲、高級應(yīng)用的核心功能，并且具有相應(yīng)的界面展示、告警、人機(jī)交互則由監(jiān)控終端來實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控終端是智能遠(yuǎn)動設(shè)備的人機(jī)接口，主要用于無人值班站的運(yùn)行維護(hù)管理，不需要在線運(yùn)行。
[0058]所述管理中心與CAN總線連接，主要包括廠站模型維護(hù)、用戶權(quán)限管理、資料管理、運(yùn)行日志、操作票管理、工作票管理、運(yùn)行值班管理等功能模塊，用于對所述智能開閉站的日常運(yùn)行的管理，統(tǒng)計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供設(shè)備檢修輔助決策。
[0059]智能遠(yuǎn)動設(shè)備和管理中心之間通過所述CAN數(shù)據(jù)總線交換數(shù)據(jù)。
[0060]通過設(shè)置智能運(yùn)動設(shè)備，可以有效的消除目前開閉站的存在的孤島問題，從而形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一出口的站控層體系架構(gòu)。
[0061]以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種智能開閉站，包括工作主設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備，其特征在于: 所述工作主設(shè)備包括箱體、隔離開關(guān)和斷路器； 所述箱體為全封閉的充氣柜，內(nèi)充有SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，所述箱體內(nèi)配置有所述隔離開關(guān)和斷路器，所述隔離開關(guān)、斷路器與箱體的連接處使用澆注的環(huán)氧樹脂制品絕緣； 所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室、儲能機(jī)構(gòu)、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、開關(guān)機(jī)構(gòu)、緩沖器以及控制裝置； 所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導(dǎo)電桿、靜導(dǎo)電桿以及彈簧緩沖； 所述監(jiān)控設(shè)備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用于獲取所述工作主設(shè)備的工作參數(shù)并實(shí)時反饋給所述站控部分，所述站控部分用于分析、處理、使用上傳數(shù)據(jù)并控制工作主設(shè)備的運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能開閉站，其特征在于:所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導(dǎo)電桿、靜導(dǎo)電桿、彈簧緩沖，所述儲能機(jī)構(gòu)的包括儲能電機(jī)、減速箱、儲能電機(jī)和蝸輪蝸桿，所述聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)包括凸輪定位件、拐臂、四連桿，所述開關(guān)機(jī)構(gòu)包括合閘彈簧、分閘彈簧、合閘電磁鐵、分閘電磁鐵、合閘掣子、分閘掣子、開關(guān)主軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能開閉站，其特征在于:所述真空滅弧室外部自上而下依次連接法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼和陶瓷外殼，所述陶瓷外殼內(nèi)套接所述波紋管，所述動導(dǎo)電桿在所述金屬外殼的在所述真空滅弧室的中段的凸出管體內(nèi)延伸，所述動導(dǎo)電桿的中部與所述凸出管體的口部上支點(diǎn)活動連接，所述動導(dǎo)電桿的非動觸頭端具有通孔連接相應(yīng)的連桿機(jī)構(gòu)，使所述動導(dǎo)電桿能夠圍繞所述支點(diǎn)在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述動導(dǎo)電桿的動觸頭在所述波紋管內(nèi)上下移動，所述靜導(dǎo)電桿固定在所述法蘭盤，所述動導(dǎo)電桿的動觸頭和所述靜導(dǎo)電桿的靜觸頭在所述金屬外殼內(nèi)接觸或分離實(shí)現(xiàn)分合閘，在所述動導(dǎo)電桿的動觸頭的下部設(shè)有所述緩沖彈簧；所述動導(dǎo)電桿和靜導(dǎo)電桿的觸頭表面的電弧分布均勻，所述波紋管采用單片焊接形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能開閉站，其特征在于:所述儲能電機(jī)控制斷路器的儲能動作，其與安置在所述減速箱內(nèi)的蝸桿聯(lián)接，所述儲能電機(jī)的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過減速后傳遞給蝸輪，通過軸套、棘爪帶動儲能軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而拉動所述合閘彈簧儲能； 所述聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)用于鎖定和解鎖所述合閘掣子和開閘掣子，在儲能過程中，當(dāng)所述儲能軸的拐臂通過最高點(diǎn)后，所述聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的凸輪定位件鎖定所述合閘掣子，在合閘過程中，所述拐臂卡住分閘掣子； 所述開關(guān)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)合閘分閘的動作，在合閘過程中，所述合閘電磁鐵接收到來自所述隔離開關(guān)的合閘信號后，所述合閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述合閘掣子，解鎖所述合閘掣子，并通過所述凸輪定位件和四連桿將所述合閘彈簧的儲能傳遞到所述動導(dǎo)電桿上，所述動導(dǎo)電桿和所述靜導(dǎo)電桿接觸實(shí)現(xiàn)合閘，同時所述分閘掣子被相應(yīng)的拐臂卡住，進(jìn)而保持合閘狀態(tài)；在分閘過程中，所述分閘電磁鐵接收到所述隔離開關(guān)的分閘信號，所述分閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述分閘掣子，使所述分閘掣子從拐臂上脫扣解鎖，在所述分閘彈簧的拉力作用下，所述儲能軸相對合閘時反轉(zhuǎn)，帶動所述動導(dǎo)電桿下移實(shí)現(xiàn)分閘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能開閉站，其特征在于:所述底層部分包括傳感器和數(shù)據(jù)處理單元，所述傳感器包括電壓互感器、電流互感器、磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器、磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器、IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓互感器、電流互感器用于測量所述斷路器的兩端電壓和通過電流的變化情況，所述磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器和磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器用于測量所述斷路器的儲能電機(jī)在開合閘時電流和電壓的變化情況，所述IC電壓式加速度傳感器用于測量所述斷路器的動導(dǎo)電桿的動觸頭和所述斷路器的靜導(dǎo)電桿的靜觸頭在開合閘時接觸產(chǎn)生的振動，所述IC電壓式加速度傳感器與所述電流互感器固定在底座上，所述拉線位移傳感器測量在開合閘時所述動導(dǎo)電桿的動觸頭的位移，所述動導(dǎo)電桿的動觸頭通過由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的L型桿與所述拉線位移傳感器的拉線端連接，所述拉線位移傳感器的本體固定在所述底座上，所述溫度傳感器和壓力傳感器用于獲取所述工作主設(shè)備的箱體內(nèi)部溫度和氣壓；所述傳感器獲取的信號提供給PLC數(shù)據(jù)邏輯控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能開閉站，其特征在于:所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器，所述數(shù)字式溫度傳感器包括高溫系數(shù)晶體振蕩器、低溫系數(shù)晶體振蕩器、兩個計(jì)數(shù)器、兩個清零裝置和溫度寄存器，所述高溫系數(shù)晶體振蕩器較所述低溫系數(shù)晶體振蕩器對溫度感應(yīng)敏感，對溫度感應(yīng)輸出作為粗調(diào)信號，所述粗調(diào)信號的脈沖信號輸入計(jì)數(shù)器一，所述低溫系數(shù)晶體振蕩器對溫度感應(yīng)輸出作為微調(diào)信號，其輸出脈沖輸入給計(jì)數(shù)器二，所述計(jì)數(shù)器一、二的計(jì)數(shù)到設(shè)定值后，所述溫度寄存器值將加I，清零裝置一、二分別對所述計(jì)數(shù)器一、二清零并重新計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到所述計(jì)數(shù)器一、二的數(shù)值均為零時，停止所述溫度寄存器值的累加，此時所述溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。并且所述溫度寄存器中還分配有報警上限寄存器和報警下限寄存器，分別設(shè)定門限溫度值，當(dāng)溫度找出門限時產(chǎn)生告警信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能開閉站，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理單元采用多通道的數(shù)據(jù)采集，包括數(shù)字信號處理器、三個信號調(diào)理電路、三個數(shù)字控制模擬開關(guān)電路、電源管理模塊、晶振、看門狗模塊、實(shí)時時鐘模塊、存儲器、二個光電耦合器、通信模塊和、高速雙向CAN收發(fā)器； 所述電壓互感器、電流互感器、磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器、磁補(bǔ)償式霍爾電壓傳感器獲取的信號依次通過第一信號調(diào)理電路、第一數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器的信號依次通過第二信號調(diào)理電路、第二數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述溫度傳感器和壓力傳感器的信號依次通過第三信號調(diào)理電路、第三數(shù)字控制模擬開關(guān)電路進(jìn)入所述數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)字信號處理器通過通用I/O接口控制所述第一、二、三數(shù)字控制模擬開關(guān)電路的通斷，所述電源管理模塊向所述數(shù)字信號處理器提供3.3V和1.8V直流電源，所述晶振與所述數(shù)字信號處理器的時鐘接入端連接用于向所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部時鐘提供本振，所述看門狗模塊與所述數(shù)字信號處理器連接，用于監(jiān)測所述數(shù)字信號處理器的程序運(yùn)行狀況，所述實(shí)時時鐘模塊、存儲器與所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部集成電路連接，所述實(shí)時時鐘模塊用于校準(zhǔn)所述數(shù)字信號處理器的內(nèi)部時鐘，所述實(shí)時時鐘模塊包括GPS授時模塊、網(wǎng)絡(luò)授時模塊或者北斗授時模塊，所述存儲器內(nèi)部存儲有所述信號處理器所需的參數(shù)以及數(shù)據(jù)，第一光電耦合器一端與所述數(shù)字信號處理器的串行通信端口連接，所述第一光電耦合器的另一端與所述通信模塊連接，所述通信模塊包括低功率收發(fā)器和RS485接口，用于與外部測控單元連接，第二光電耦合器一端與所述數(shù)字信號處理器的eCAN模塊連接，所述第二光電耦合器的另一端連接所述高速雙向CAN收發(fā)器，所述高速雙向CAN收發(fā)器通過CAN總線與所述站控部分進(jìn)行通信，所述高速雙向CAN收發(fā)器采用CAN 2.0B標(biāo)準(zhǔn)，使用串行多主控通信協(xié)議，具有很高的安全等級，通信速率達(dá)到 IMbps0
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能開閉站，其特征在于:所述第一、二光電耦合器具有紅外發(fā)光二極管、光電二極管、跨阻放大器、比較器、濾波器、邏輯控制模塊、輸出級模塊、基準(zhǔn)模塊、電源模塊以及欠壓閉鎖模塊，輸入的電信號接入所述紅外發(fā)光二極管的兩個電極，將所述電信號轉(zhuǎn)換為光信號；所述光電二極管接收所述光信號，轉(zhuǎn)換為電流信號；所述跨阻放大器接收所述電流信號并轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號；所述比較器對所述電壓信號與閾值電壓進(jìn)行比較，所述閾值電壓由邏輯高電平所需的最小輸入電流確定，通過所述電壓信號和閾值電壓的比較輸出邏輯電平信號，這種比較功能消除了工作在反向偏置條件下的所述光電二極管自身反向飽和電流對光電流的影響；所述濾波器對所述邏輯電平信號進(jìn)行整形，并輸出濾波信號；所述邏輯控制模塊用于防止所述輸出級模塊中的輸出級PMOSFET與輸出級NM0SFET同時導(dǎo)通，當(dāng)所述輸出級PMOSFET開啟前，所述輸出級NM0SFET徹底關(guān)斷，當(dāng)所述輸出級NM0SFET開啟前，所述輸出級PMOSFET徹底關(guān)斷，所述濾波信號經(jīng)過所述邏輯控制模塊轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號，驅(qū)動所述輸出級模塊；當(dāng)所述開關(guān)信號輸入為邏輯高電平信號時，所述輸出級PMOSFET導(dǎo)通，所述輸出級模塊的輸出端輸出拉電流，邏輯電平為高；當(dāng)所述開關(guān)信號輸入為邏輯低電平信號時，所述輸出級NM0SFET導(dǎo)通，所述輸出級模塊的輸出端輸出灌電流，邏輯電平為低；所述欠壓閉鎖模塊在電源電壓低于正欠壓閉鎖電壓或高于負(fù)欠壓閉鎖電壓時，閉鎖所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器，所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器的輸出端輸出為為邏輯低電平，當(dāng)所述電源電壓高于正欠壓閉鎖電壓或低于負(fù)欠壓閉鎖電壓時，所述非線性柵極驅(qū)動光電耦合器正常工作，傳輸所述開關(guān)信號；所述基準(zhǔn)模塊用于產(chǎn)生零溫度系數(shù)的所述正欠壓閉鎖電壓、所述負(fù)欠壓閉鎖電壓、所述閾值電壓以及偏置信號，并分別提供給所述欠壓閉鎖模塊、所述比較器、所述邏輯控制模塊；所述內(nèi)部電源模塊為芯片的其他模塊提供電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能開閉站，其特征在于:所述站控部分包括般包括監(jiān)控后臺、智能遠(yuǎn)動設(shè)備和管理中心； 所述監(jiān)控后臺與所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備通過所述CAN總線接收來自所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制信號對所述工作主設(shè)備進(jìn)行控制，所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備還與集控中心實(shí)時通信，使得多個所述智能開閉站的工作狀態(tài)匯總到所述集控中心。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能開閉站，其特征在于:所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備具負(fù)責(zé)所述智能開閉站內(nèi)各專業(yè)數(shù)據(jù)的綜合采集、統(tǒng)一建模與存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)一遠(yuǎn)傳以及變電站的監(jiān)視和控制。所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備包括智能遠(yuǎn)動模塊、數(shù)據(jù)模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)通信、運(yùn)算、存儲、高級應(yīng)用的核心功能，并且具有相應(yīng)的界面展示、告警、人機(jī)交互則由監(jiān)控終端來實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控終端是智能遠(yuǎn)動設(shè)備的人機(jī)接口，主要用于無人值班站的運(yùn)行維護(hù)管理，不需要在線運(yùn)行； 所述管理中心與CAN總線連接，主要包括廠站模型維護(hù)、用戶權(quán)限管理、資料管理、運(yùn)行日志、操作票管理、工作票管理、運(yùn)行值班管理等功能模塊，用于對所述智能開閉站的日常運(yùn)行的管理，統(tǒng)計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供設(shè)備檢修輔助決策；所述智能遠(yuǎn)動設(shè)備和管理中心之間通過所述CAN數(shù)據(jù)總線交換數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H02J13/00GK104409973SQ201410482202
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】柳慶杰, 李鑫, 王蓮, 馮守磊 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司, 國網(wǎng)山東墾利縣供電公司