高壓斷路器模塊式智能操作回路的制作方法
【專利摘要】一種高壓斷路器模塊式智能操作回路，它包括合閘操作回路、跳閘操作回路、主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路、低油壓閉鎖回路、禁合閘繼電器和禁跳閘繼電器；所述合閘操作回路包括手合回路、保護(hù)合閘回路、合閘位置回路、合閘監(jiān)視回路、合閘回路和防跳回路；所述跳閘操作回路包括手跳回路、非電量跳閘回路、永跳回路、跳閘監(jiān)視回路和跳閘回路。本實(shí)用新型通過(guò)采用模塊式智能操作回路整合了智能終端及高壓斷路器的操作回路，大大簡(jiǎn)化了斷路器機(jī)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)，回路間聯(lián)系更簡(jiǎn)單、明了；提高了斷路器控制回路的可靠性，降低了施工運(yùn)維的復(fù)雜性，提高了工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。
【專利說(shuō)明】高壓斷路器模塊式智能操作回路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種高壓斷路器，具體地說(shuō)是一種高壓斷路器的模塊式智能操作 回路，通過(guò)連接控制回路和高壓斷路器本體來(lái)控制高壓斷路器進(jìn)行分合操作。

【背景技術(shù)】
[0002] 斷路器是電力系統(tǒng)的主要控制對(duì)象。在電力系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)斷路器的分、合操作，實(shí) 現(xiàn)控制潮流分布、指定運(yùn)行方式、保護(hù)電網(wǎng)免遭短路損害等諸多功能。斷路器的控制是通過(guò) 電氣回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為此，必須有對(duì)應(yīng)的二次設(shè)備執(zhí)行從后臺(tái)保護(hù)、測(cè)控設(shè)備發(fā)來(lái)的控制命 令。將高壓斷路器與后臺(tái)保護(hù)、測(cè)控設(shè)備聯(lián)系起來(lái)的二次設(shè)備即為斷路器的操作回路。
[0003] 斷路器的操作回路應(yīng)滿足以下要求：
[0004] 1)能進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘和由繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)跳合閘；
[0005] 2)能指示斷路器的分、合閘狀態(tài)，自動(dòng)跳、合閘應(yīng)有明顯信號(hào)；
[0006] 3)能監(jiān)視電源及下次操作時(shí)分閘回路的完整性；
[0007] 4)有防止斷路器多次合閘的"跳躍"閉鎖裝置；
[0008] 5)當(dāng)具有單相操作機(jī)構(gòu)的斷路器按三相操作時(shí)，應(yīng)有三相不一致的信號(hào)；
[0009] 6)彈簧操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有彈簧是否完成儲(chǔ)能的閉鎖；液壓操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有操作液壓閉 鎖。
[0010] 高壓斷路器的操作回路經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，各廠家的操作回路大同小異，后臺(tái)保護(hù)、測(cè) 控設(shè)備發(fā)往高壓斷路器的控制命令必須通過(guò)獨(dú)立的操作箱，再由操作箱往高壓斷路器本體 的操作回路發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的控制。整個(gè)控制過(guò)程中均傳輸?shù)臅r(shí)電信號(hào)，控制 過(guò)程的流程如圖1所示。
[0011] 在常規(guī)變電站中，操作箱與高壓斷路器操作回路中的許多功能都是重復(fù)的，比如 兩者都有自身的"跳躍"閉鎖裝置、液壓（彈簧）閉鎖回路、三相不一致跳閘及信號(hào)回路等。 重復(fù)的回路設(shè)計(jì)造成不必要的器件、材料浪費(fèi)，更重要的是會(huì)帶來(lái)回路可靠性的降低，以及 運(yùn)維復(fù)雜性的提高。操作回路發(fā)生故障的可能性提高，且一旦發(fā)生故障后查找并排除故障 變得十分困難。
[0012] 2010年以來(lái)，隨著以"全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化"為特 征的智能變電站的建設(shè)，保護(hù)、測(cè)控裝置向高壓短路其發(fā)送的控制命令由電信號(hào)改變成了 滿足DL/T860規(guī)約的GOOSE命令的光信號(hào)。此時(shí)，操作箱必須具有光電裝換能力，將后臺(tái)保 護(hù)、測(cè)控設(shè)備的光信號(hào)控制命令轉(zhuǎn)化為斷路器能接受的電信號(hào)命令，此外操作箱還應(yīng)具有 對(duì)時(shí)、遙信等其他功能，滿足該要求的操作箱稱為智能終端，操作流程如圖2所示。
[0013] 從常規(guī)變電站到智能變電站，常規(guī)變電站的操作箱僅增加了光電裝換模塊及信號(hào) 開(kāi)入模塊（遙信），并未對(duì)整個(gè)操作回路的設(shè)計(jì)做出大的改進(jìn)。但是，如圖3所示，在智能終 端和斷路器操作回路中存在很多功能重復(fù)的繼電器及刀閘輔助觸點(diǎn)，造成回路間聯(lián)系非常 復(fù)雜。
[0014] 隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步推廣，對(duì)變電站運(yùn)行的可靠性要求也在逐步提高，作為 電力系統(tǒng)重要控制元件一斷路器操作回路的可靠性要求更加嚴(yán)格，因此有必要改進(jìn)原有 斷路器操作回路，開(kāi)發(fā)新型操作回路。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0015] 為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全的高壓斷路器模 塊式智能操作回路。
[0016] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：高壓斷路器模塊式智能操作回 路，其特征是：包括合閘操作回路、跳閘操作回路、主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回 路、合閘低油壓閉鎖回路、低油壓閉鎖回路、禁合閘繼電器和禁跳閘繼電器；所述合閘操作 回路包括手合回路、保護(hù)合閘回路、合閘位置回路、合閘監(jiān)視回路、合閘回路和防跳回路，所 述合閘回路與高壓斷路器的合閘線圈相連，所述的保護(hù)合閘回路、合閘監(jiān)視回路和防跳回 路分別與合閘回路相連；所述跳閘操作回路包括手跳回路、非電量跳閘回路、永跳回路、跳 閘監(jiān)視回路和跳閘回路，所述跳閘回路與高壓斷路器的跳閘線圈相連，所述的跳閘操作回 路包括手跳回路、非電量跳閘回路、永跳回路和跳閘監(jiān)視回路分別與跳閘回路相連；所述的 主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路和跳閘監(jiān)視回路的觸點(diǎn)串聯(lián)后接在跳閘回路與高 壓斷路器跳閘線圈之間，所述的合閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路和合閘監(jiān)視回路的 觸點(diǎn)串聯(lián)后接在合閘回路與高壓斷路器合閘線圈之間，所述的主分閘低油壓閉鎖回路、低 氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路和低油壓閉鎖回路依次相連接，所述禁合閘繼電器的 觸點(diǎn)連接在合閘回路中，所述禁跳閘繼電器的觸點(diǎn)連接在合閘回路中。
[0017] 進(jìn)一步地，還包括電源監(jiān)視回路，所述電源監(jiān)視回路連接在操作回路正電源+KM 和負(fù)電源-KM之間。
[0018] 進(jìn)一步地，所述的合回路、保護(hù)合閘回路、合閘位置回路、手跳回路、非電量跳閘回 路、永跳回路、主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路和低油壓閉 鎖回路分別設(shè)置有高壓斷路器控制回路的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集器。
[0019] 本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型通過(guò)采用模塊式智能操作回路整合了智能 終端及高壓斷路器的操作回路，大大簡(jiǎn)化了斷路器機(jī)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)，斷路器僅提供跳合閘 線圈即可，其余所有輔助回路均納入模塊式智能操作回路中去。與常規(guī)智能終端與斷路器 聯(lián)系相比，本實(shí)用新型的整個(gè)聯(lián)系回路僅設(shè)置一套閉鎖、保持繼電器，回路間聯(lián)系更簡(jiǎn)單、 明了；提高了斷路器控制回路的可靠性，降低了施工運(yùn)維的復(fù)雜性，提高了工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì) 性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的 其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0021] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)變電站斷路器的控制回路原理圖；
[0022] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)的智能變電站斷路器控制回路原理圖；
[0023] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)的智能終端與高壓斷路器的操作回路電路原理圖；
[0024] 圖4為本實(shí)用新型的操作回路電路原理圖；
[0025] 圖5為本實(shí)用新型的控制回路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的不同結(jié)構(gòu)。為 了簡(jiǎn)化本實(shí)用新型的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。此外，本實(shí)用新型可 以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不 指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定 按比例繪制。本實(shí)用新型省略了對(duì)公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制 本實(shí)用新型。
[0027] 如圖4所示，本實(shí)用新型的一種高壓斷路器模塊式智能操作回路，它包括合閘操 作回路、跳閘操作回路、主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路、低 油壓閉鎖回路、禁合閘繼電器和禁跳閘繼電器；所述合閘操作回路包括手合回路、保護(hù)合閘 回路、合閘位置回路、合閘監(jiān)視回路、合閘回路和防跳回路，所述合閘回路與高壓斷路器的 合閘線圈相連，所述的保護(hù)合閘回路、合閘監(jiān)視回路和防跳回路分別與合閘回路相連；所述 跳閘操作回路包括手跳回路、非電量跳閘回路、永跳回路、跳閘監(jiān)視回路和跳閘回路，所述 跳閘回路與高壓斷路器的跳閘線圈相連，所述的跳閘操作回路包括手跳回路、非電量跳閘 回路、永跳回路和跳閘監(jiān)視回路分別與跳閘回路相連；所述的主分閘低油壓閉鎖回路、低氣 壓閉鎖回路和跳閘監(jiān)視回路的觸點(diǎn)串聯(lián)后接在跳閘回路與高壓斷路器跳閘線圈之間，所述 的合閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路和合閘監(jiān)視回路的觸點(diǎn)串聯(lián)后接在合閘回路與高 壓斷路器合閘線圈之間，所述的主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖 回路和低油壓閉鎖回路依次相連接，所述禁合閘繼電器的觸點(diǎn)連接在合閘回路中，所述禁 跳閘繼電器的觸點(diǎn)連接在合閘回路中。
[0028] 進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的高壓斷路器模塊式智能操作回路還包括電源監(jiān)視回路， 所述電源監(jiān)視回路連接在操作回路正電源+KM和負(fù)電源-KM之間。
[0029] 進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述的合回路、保護(hù)合閘回路、合閘位置回路、手跳回路、非 電量跳閘回路、永跳回路、主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路 和低油壓閉鎖回路分別設(shè)置有高壓斷路器控制回路的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集器。
[0030] 如圖5所示，本實(shí)用新型整合了智能終端及高壓斷路器的操作回路，將二者合二 為一，將模塊式智能操作回路安裝于一次設(shè)備本體，直接充當(dāng)保護(hù)測(cè)控設(shè)備與高壓斷路器 本體的接口，使得整個(gè)控制過(guò)程大大簡(jiǎn)化。
[0031] 本實(shí)用新型通過(guò)連接控制回路和高壓斷路器本體來(lái)控制高壓斷路器進(jìn)行分合操 作，下面對(duì)控制回路的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032] 1、中央控制單元：由高性能嵌入式DSP處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA)、以太網(wǎng) 控制器及其他外設(shè)組成。主要實(shí)現(xiàn)裝置管理、跳合閘邏輯、goose通訊、事件記錄等功能。 DSP插件通過(guò)CAN總線與裝置內(nèi)其他插件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，通過(guò)RS-232總線實(shí)現(xiàn)顯示和調(diào)試 數(shù)據(jù)通信。此插件設(shè)計(jì)有兩組光纖以太網(wǎng)接口，可以實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)的實(shí)時(shí)GOOSE通信，負(fù)責(zé)與保 護(hù)和測(cè)控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，一方面接收保護(hù)和測(cè)控裝置的GOOSE動(dòng)作命令并進(jìn)行解析處 理，另一方面將開(kāi)入插件采集到的一次設(shè)備狀態(tài)量信號(hào)通過(guò)G00SE報(bào)文傳送給保護(hù)測(cè)控裝 置。
[0033] 2、遙信開(kāi)入單元：采集包括斷路器位置、刀閘位置等的一次設(shè)備的狀態(tài)量信號(hào)，然 后通過(guò)內(nèi)部總線送給DSP插件。通過(guò)智能開(kāi)入插件，可以把間隔內(nèi)所有的開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行 就地集中采集，然后通過(guò)GOOSE網(wǎng)上送給保護(hù)和測(cè)控裝置，這樣能夠省去大量長(zhǎng)距離的電 纜。工作電壓為直流110V/220V，由于采用了 A/D采樣的方式來(lái)檢測(cè)開(kāi)入電壓，因此當(dāng)開(kāi)入 電壓<額定工作電壓的60%時(shí)，開(kāi)入保證為0,當(dāng)開(kāi)入電壓>額定工作電壓的70%時(shí)，開(kāi)入 保證為1。
[0034] 3、LED指示信號(hào)燈
[0035] LED板為一塊相對(duì)獨(dú)立的板卡，由LED指示燈和數(shù)字處理器組成，它通過(guò)內(nèi)部總線 接收DSP插件的數(shù)據(jù)完成LED指示燈的顯示控制，同時(shí)提供一個(gè)RS-232調(diào)試接口，便于調(diào) 試人員通過(guò)PC機(jī)下載程序和查看裝置運(yùn)行狀態(tài)。
[0036] 4、執(zhí)行單元
[0037] 具有跳合閘電流自保持功能、跳合位監(jiān)視、"防跳"、三相不一致保護(hù)、液壓（彈簧） 閉鎖功能。
[0038] 以上所述只是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也被 視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 高壓斷路器模塊式智能操作回路，其特征是：包括合閘操作回路、跳閘操作回路、主 分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路、低油壓閉鎖回路、禁合閘繼 電器和禁跳閘繼電器；所述合閘操作回路包括手合回路、保護(hù)合閘回路、合閘位置回路、合 閘監(jiān)視回路、合閘回路和防跳回路，所述合閘回路與高壓斷路器的合閘線圈相連，所述的保 護(hù)合閘回路、合閘監(jiān)視回路和防跳回路分別與合閘回路相連；所述跳閘操作回路包括手跳 回路、非電量跳閘回路、永跳回路、跳閘監(jiān)視回路和跳閘回路，所述跳閘回路與高壓斷路器 的跳閘線圈相連，所述的跳閘操作回路包括手跳回路、非電量跳閘回路、永跳回路和跳閘監(jiān) 視回路分別與跳閘回路相連；所述的主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路和跳閘監(jiān)視 回路的觸點(diǎn)串聯(lián)后接在跳閘回路與高壓斷路器跳閘線圈之間，所述的合閘低油壓閉鎖回 路、低氣壓閉鎖回路和合閘監(jiān)視回路的觸點(diǎn)串聯(lián)后接在合閘回路與高壓斷路器合閘線圈之 間，所述的主分閘低油壓閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路和低油壓閉鎖回 路依次相連接，所述禁合閘繼電器的觸點(diǎn)連接在合閘回路中，所述禁跳閘繼電器的觸點(diǎn)連 接在合閘回路中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓斷路器模塊式智能操作回路，其特征是：還包括電源監(jiān) 視回路，所述電源監(jiān)視回路連接在操作回路正電源+KM和負(fù)電源-KM之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓斷路器模塊式智能操作回路，其特征是：所述的合 回路、保護(hù)合閘回路、合閘位置回路、手跳回路、非電量跳閘回路、永跳回路、主分閘低油壓 閉鎖回路、低氣壓閉鎖回路、合閘低油壓閉鎖回路和低油壓閉鎖回路分別設(shè)置有高壓斷路 器控制回路的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集器。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK203850926SQ201420282436
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】盧福木, 郭宜果, 吳健, 于昉, 劉海濤, 侯源紅, 李越, 金瑤, 張春輝, 李沐 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院