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CN103457355A - 一种测量保护一体化的低压智能开关 - Google Patents

一种测量保护一体化的低压智能开关 Download PDF

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CN103457355A CN2013104114149A CN201310411414A CN103457355A CN 103457355 A CN103457355 A CN 103457355A CN 2013104114149 A CN2013104114149 A CN 2013104114149A CN 201310411414 A CN201310411414 A CN 201310411414A CN 103457355 A CN103457355 A CN 103457355A
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陈安军
肖民
金福根
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NANJING JIETAI ELECTRIC POWER EQUIPMENT Co Ltd
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NANJING JIETAI ELECTRIC POWER EQUIPMENT Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种测量保护一体化的低压智能开关，包括开关、电流互感器模块、控制处理单元、电动操作机构和电磁脱扣器，所述电流互感器模块测量A、B、C相的单路电流及A、B、C、N相电流矢量和，并接入所述控制处理单元，所述控制处理单元采集电压电流信号进行计算分析存储，触发所述电磁脱扣器分闸且驱动所述电动操作机构带动所述开关合闸；本发明在现有低压塑壳断路器的内部通过增加电流互感器模块，通过单路电流的测量实现了每一路电能量测算功能和电流过载或漏电保护功能，同时通过电流矢量和的监控，实现漏电分闸保护，主要解决了电压、电流采样误差大的问题，同时也保证了线路的安全运行，无需将计量电流互感器和保护电流互感器分开。

Description

一种测量保护一体化的低压智能开关
技术领域
本发明涉及一种配电装置，具体涉及一种低压断路器。
背景技术
随着科技的进步，电力行业的发展迅速，配电网里常用断路器作为用电输入电路的开关，因此塑壳断路器在电网中应用非常广泛。在日常的生活中，低压断路器具有保护功能强(过载、短路、欠电压保护等)，动作值可调，分断能力高，操作方便，安全等优点。
目前市面上在售的低压智能开关分为两类：
1、普通的塑壳断路器，具有开关、过载保护，短路保护功能；
2、剩余电流动作断路器，在普通断路器的基础上，增加了漏电保护、自动重合闸功能。
但是，现有塑壳断路器的普遍存在电压、电流采样精度误差大，没有电能量测量、数据统计分析等功能。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于为了克服现有技术的不足，提供一种可测量电能量、提高种电压电流测量精度且具有保护功能的测量保护一体化的低压塑壳断路器。
技术方案：本发明一种测量保护一体化的低压智能开关，包括开关、电流互感器模块、控制处理单元、电动操作机构和电磁脱扣器，所述电流互感器模块测量A、B、C相的单路电流及A、B、C、N相电流矢量和，并接入所述控制处理单元，所述控制处理单元采集电压电流信号进行计算分析存储，触发所述电磁脱扣器分闸且驱动所述电动操作机构带动所述开关合闸；在实现过载保护、短路保护、漏电保护和自动合闸的同时，可同步对电压电流信号分析、监测和数据统计，进行电能量的测算。
进一步，所述电流互感器模块包括3个电流互感器和1个零序电流互感器，所述电流互感器分别测量A、B、C相的单路电流，以便将单路电流电压信号传给控制处理单元以实现电能量的计算、过载保护和短路保护，所述零序电流互感器测量A、B、C、N相的电流矢量和，以便控制处理单元实现漏电保护。
更进一步，所述电流互感器将单路电流传输给所述控制处理单元，所述控制处理单元根据电压电流信息计算每一路的电能量。
更进一步，所述电流互感器将单路电流传输给所述控制处理单元，在过载或短路时，负载电流会产生几倍或十几倍的电流，控制处理单元检测到过载或短路电流时，按照延时时间触发所述电磁脱扣器分闸，实现分闸保护。
进一步，所述零序电流互感器检测A、B、C、N相的电流矢量和并传输给所述控制处理单元，由于有漏电时，A、B、C、N相的电流矢量和不为零，所述零序电流互感器将漏电电流传输给所述控制处理单元，所述控制处理单元触发所述电磁脱扣器分闸；更进一步，所述电磁脱扣器分闸20s后，所述控制处理单元驱动所述电动操作机构带动所述开关合闸，实现漏电自动重合闸功能。
进一步，所述控制处理单元包括电力载波通讯电路和RS485 通讯电路，用于与现场安装的GPRS配变监测终端通讯，实现GPRS远程遥控分合闸功能。
优选的，所述低压智能开关的额定电流为800A，采集电流的范围为0-800A，一般断路器的工作电流范围为0-630A ，有些情况下，冲击电流会超过630A ，所以最大电流设计在800A 满足冲击电流的要求。
有益效果：1、本发明在现有低压塑壳断路器的内部通过增加电流互感器模块，通过单路电流的测量实现了每一路电能量测算功能和电流过载或漏电保护功能，同时通过电流矢量和的监控，实现漏电分闸保护，主要解决了电压、电流采样误差大的问题，同时也保证了线路的安全运行，无需将计量电流互感器和保护电流互感器分开，减少了一路电流互感器；2、集成了保护、测量、数据统计、告警、遥信、负荷控制、通讯及数据储存等功能，是低压塑壳断路器多功能一体化的新型智能开关。
附图说明
图1为本发明内部结构示意图；
图2为本发明的电流互感器模块组成框图；
图3为本发明的电流互感器测量电流特性曲线；
图4为本发明的控制处理单元组成框图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种测量保护一体化的低压智能开关，如图1所示，包括开关、电流互感器模块1、控制处理单元2、电动操作机构3和电磁脱扣器4，控制处理单元2与电磁脱扣器4连接，同时通过电动操作机构3与开关相连；其中，如图2所示，电流互感器模块1包括3个电流互感器和1个零序电流互感器：电流互感器分别测量A、B、C相的单路电流，并将单路电流传输给控制处理单元2，控制器处理单元2含有计量芯片，根据电压电流信息计算每一路的电能量，同时存储数据，实现配变数据的统计分析；控制处理单元2还包括CPU芯片，当检测的电流过载或短路时，控制处理单元会按照设置的延时时间，驱动电磁脱扣器4分闸，实现分闸保护；零序电流互感器检测A、B、C、N相的电流矢量和并传输给控制处理单元2，当电流矢量和不为零时，控制处理单元2检测出漏电电流，根据漏电电流大小和参数设置，超过漏电定值时，认为漏电现象发生，则触发电磁脱扣器4，实现自动分闸保护；分闸后延时20秒，控制处理单元2驱动电动操作机构3动作，电机带动机械臂使开关合闸，实现自动重合闸功能。
如图3所示的电流互感器测量电流特性曲线，电流互感器测量范围为0-800A，负载电流100A时，电流互感器输出20ma，负载电流800A时，电流互感器输出160ma ，基本上是线性比例关系；可以看出，电流互感器能准确测量A、B、C 三相负载电流，也可测量14In倍的过载电流或短路电流，控制处理单元2即按照设置的延时时间，实现过载和短路分闸保护。
如图4所示，控制处理单元2主要由三相电源电路、电压电流采集电路、计量芯片、CPU芯片、电力载波通讯电路和RS485 通讯电路、汉字显示电路、电动操作机构接口电路、电磁脱扣器接口电路等组成：
三相电源电路的作用是给整个电路供电和断相检测，实现任何一相电源有电，产品均可正常工作；
控制处理单元2含有计量芯片和CPU芯片，计量芯片通过电压电流采集电路采集电压和电流信号计算电能量，通过SPI 数据线传送给CPU 芯片，CPU 芯片将计量芯片传输来的数据进行统计分析，发现过载、短路、漏电进行控制分合闸，实现测量、保护、统计分析、控制、存储、通讯等功能；
电动操作机构3和电磁脱扣器4与控制处理单元2电路配合实现分合闸功能，通过电动操作机构接口电路、电磁脱扣器接口电路驱动；
控制处理单元2含有成熟的电力载波通讯电路和成熟的RS485 通讯电路，与现场安装的GPRS配变终端相连，一般GPRS 终端都与管理部门的主站计算机进行GPRS 远程通讯，所以，主站计算可通过GPRS网络与GPRS 配变监测终端通讯，下发遥控指令给GPRS 终端，然后GPRS 终端通过载波或RS485 通讯将指令转发给低压智能开关的控制处理单元2，控制处理单元2再触发电磁脱扣器4或者驱动电动操作机构3实现远程遥控分合闸动作。
本实施例还可以扩展实现了以下功能：
1、保护功能：过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护、剩余电流保护、电源侧断零保护、过热保护；
2、测量功能：电压、电流、功率、功率因数、最大需量、电能计量、谐波监测剩余电流监测；
3、数据统计功能：电压合格率统计、三相不平衡度、日统计数据、月统计数据参数越限、异常运行工况、停电事件、开关动作事件；
4、告警功能：运行参数越限报警、异常运行工况报警；
5、遥信功能：断路器开关状态；
6、控制功能：远程遥控、控功率控制、电量控制；
7、通讯功能：RS485通讯、电力载波通讯；
8、数据储存：电压、电流等数据；
9、汉字显示：显示数据及信息。

Claims (8)

1. 一种测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：包括开关、电流互感器模块、控制处理单元、电动操作机构和电磁脱扣器，所述电流互感器模块测量A、B、C相的单路电流及A、B、C、N相电流矢量和，并接入所述控制处理单元，所述控制处理单元采集电压电流信号进行计算分析存储，触发所述电磁脱扣器分闸且驱动所述电动操作机构带动所述开关合闸。
2.根据权利要求1所述的测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：所述电流互感器模块包括3个电流互感器和1个零序电流互感器，所述电流互感器分别测量A、B、C相的单路电流，所述零序电流互感器测量A、B、C、N相的电流矢量和。
3.根据权利要求2所述的测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：所述电流互感器将单路电流传输给所述控制处理单元，所述控制处理单元根据电压电流信息计算单路电能量。
4.根据权利要求2所述的测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：所述电流互感器将单路电流传输给所述控制处理单元，过载或短路时，所述控制处理单元触发所述电磁脱扣器分闸。
5.根据权利要求2所述的测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：所述零序电流互感器检测A、B、C、N相的电流矢量和并传输给所述控制处理单元，漏电时所述控制处理单元触发所述电磁脱扣器分闸。
6.根据权利要求5所述的测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：所述电磁脱扣器分闸20s后，所述控制处理单元驱动所述电动操作机构带动所述开关合闸。
7.根据权利要求1所述的测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：所述控制处理单元包括电力载波通讯电路和RS485 通讯电路，与GPRS配变监测终端通讯。
8.根据权利要求1所述的测量保护一体化的低压智能开关，其特征在于：所述低压智能开关的额定电流为800A。
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