CN108963956A - 一种高压开关的智能开关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压开关的智能开关设备，包括断路器采集控制设备、断路器操作继电器设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器、传感器和智能控制设备，所述智能控制设备的前端分别与断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器和传感器的后端相连，所述断路器操作继电器设备与断路器采集控制设备相连；本发明通过安装在一次设备上的采集控制设备、传感器实现传统高压开关的智能化控制及数据采集、数据共享，减少一次设备的电缆及接插件数量，提高智能变电站一次设备的可靠性以及智能化水平，同时降低高压开关的制造成本，解决高压开关设备接线复杂以及维护困难的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于高压开关技术领域，具体涉及一种高压开关的智能开关设备。
背景技术
高压开关设备是电力系统一次设备中的重要组成部分，用于切断或闭合一次设备的空载电流和负荷电流。正常运行时可以通过高压开关实现一次设备的投切。当系统中某一部分发生故障时，通过与继电器保护装置配合，能够迅速切除一次系统中的故障部分，保证系统无故障部分安全运行，减少停电范围，防止事故扩大。
传统变电站中高压开关设备与测控装置、继电器保护装置、常规操作箱等二次设备配合，所有二次设备安装在主控室、保护小室，高压开关设备信号与二次设备之间通过电缆点对点连接。
智能变电站中高压开关设备与测控装置、继电保护装置、智能终端、合并单元等二次设备配合，测控装置、继电保护装置安装在主控室、保护小室，智能终端、合并单元安装在就地汇集控制柜中，其中智能终端实现了常规操作箱功能下放，合并单元实现了采样功能下放。该方案虽然减少了传统变电站高压开关设备与二次设备之间的电缆连接，但是高压开关断路器机构箱、隔刀机构箱、地刀机构箱与汇集控制柜之间联系电缆仍然较多，并且存在重复拉线的现象，造成了现场接线复杂，带来了诸多不可靠因素。另外目前的智能操作箱安装于专门的一次设备柜中，诸多功能集中在同一个装置中，并且一次设备柜空间狭小，在实际运行维护中并不方便。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种高压开关的智能开关设备，实现高压开关设备的智能化控制，解决高压开关设备接线复杂以及维护困难的技术问题。
本发明采用如下技术方案，一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，包括断路器采集控制设备、断路器操作继电器设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器、传感器和智能控制设备，所述智能控制设备的前端分别与断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器和传感器的后端相连，所述断路器操作继电器设备与断路器采集控制设备相连，其中：
断路器采集控制设备安装在高压开关断路器机构箱外部，用于采集断路器位置数据以及断路器的分合控制，并将数据传输至智能控制设备；
刀闸采集控制设备安装在高压开关刀闸机构箱外部，用于采集刀闸位置数据以及刀闸分合控制，并将数据传输至智能控制设备；
断路器操作继电器设备安装在高压开关断路器机构箱外部，用于为断路器采集控制设备传输监视数据以及实现断路器采集控制设备的控制指令；
电子式互感器安装在高压开关断路器罐体内，用于采集电子互感器电流传感器和电压传感器的输出信号，转换成数字信号传输至智能控制设备；
传感器安装在一次设备侧，包括SF6传感器和位移传感器，用于测量高压开关SF6气体压力和高压开关触头行程数据，并将数据传输至智能控制设备；
智能控制设备安装在高压开关的就地汇集控制柜内，用于接收断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器和传感器传输的数据，接受间隔层设备的高压开关控制命令，并与保护测控设备进行通讯。
优选地，所述智能控制设备对于间隔层设备的高压开关控制命令直接转发至断路器采集控制设备和刀闸采集控制设备，智能控制设备后端通过光纤点对点方式发送SV采样数据及GOOSE开关量数据至保护测控设备。
优选地，所述断路器采集控制设备与前端的断路器操作继电器设备在断路器机构箱外部通过电缆连接，与后端的智能控制设备通过光纤连接。
优选地，所述刀闸采集控制设备采用外置接插件式安装方式，前端为航空端子接口，与一次设备的航空端子接口对接，后端与智能控制设备通过光纤连接。
优选地，所述电子式互感器通过光纤与智能控制设备连接，基于SV协议以串行数字光信号的形式将数据输出至智能控制设备。
优选地，所述传感器通过RS485串行通信方式将数据传输至智能控制设备。
优选地，所述断路器采集控制设备中还包括温湿度传感器，用于测量断路器采集控制设备内部实时温度和湿度数据，并将数据传输至智能控制设备。
优选地，所述刀闸采集控制设备中还包括温湿度传感器，用于测量刀闸采集控制设备内部实时温度和湿度数据，并将数据传输至智能控制设备。
优选地，所述断路器操作继电器设备执行的操作包括：保护跳合闸、手动分合闸、断路器位置监视、合闸回路监视、跳闸回路监视、合闸保持功能及继电器接点监视、跳闸保持功能及继电器接点监视、手合信号监视和操作电源监视及防跳功能。
发明所达到的有益效果：本发明是一种高压开关的智能开关设备，实现高压开关设备的智能化控制，解决高压开关设备接线复杂以及维护困难的技术问题；通过安装在一次设备上的采集控制设备、传感器实现传统高压开关的智能化控制及数据采集、数据共享；通过智能控制设备的全光纤接入减少一次设备的电缆及接插件数量，提高智能变电站一次设备的可靠性以及智能化水平，同时降低高压开关的制造成本；采用分布式安装的方式，没有专门的设备柜，就近安装于一次开关的附近，每个设备均为一个功能模块，任何一个设备异常均不影响其他设备的功能，并可采用直接更换的方法解决故障，方便维护。
附图说明
图1是本发明的智能开关设备示意图。
具体实施方式
下面根据附图并结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
图1是本发明的智能开关设备示意图，
一种高压开关的智能开关设备，断路器采集控制设备、断路器操作继电器设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器、传感器和智能控制设备，所述智能控制设备的前端分别与断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器和传感器的后端相连，所述断路器操作继电器设备与断路器采集控制设备相连，其中：
断路器采集控制设备安装在高压开关断路器机构箱外部，与前端的断路器操作继电器设备在断路器机构箱外部通过电缆连接，与后端的智能控制设备通过光纤连接；
断路器采集控制设备采用高防护等级的元器件，满足户外运行条件，通过开入回路采集断路器位置、断路器操作继电器设备反馈位置和告警信号等，通过开出回路实现断路器的分合控制；通过温湿度传感器测量断路器采集控制设备内部实时温度和湿度数据；将数据传输至智能控制设备；
断路器操作继电器设备安装在高压开关断路器机构箱外部，与前端断路器机构通过电缆连接，并通过后端的断路器采集控制设备实现保护跳合闸、手动分合闸、断路器位置监视、合闸回路监视、跳闸回路监视、合闸保持功能及继电器接点监视、跳闸保持功能及继电器接点监视、合后位置监视、手合信号监视和操作电源监视；
一次设备断路器机构里包含电机储能电气回路和防跳回路，但其使用的继电器性能较差，断路器操作继电器设备支持双跳圈，并具有电机储能电气回路和防跳回路，替代一次设备断路器机构内的电机储能电气回路和防跳回路，实现防跳功能。
隔离刀闸、接地刀闸的刀闸采集控制设备安装在高压开关刀闸机构箱外部，采用外置接插件式安装，前端设计成航空端子接口，与一次设备的航空端子接口直接对接，后端与智能控制设备通过光纤连接；
刀闸采集控制设备采用高防护等级的元器件，满足户外运行条件，通过开入回路采集刀闸位置、告警信号等，通过开出回路实现刀闸的分合控制，通过温湿度传感器测量刀闸采集控制设备内部的实时温度和湿度数据；将数据传输至智能控制设备。
电子式互感器安装在高压开关断路器罐体内，用于采集电子互感器电流传感器和电压传感器的输出信号，转换成数字信号，然后进行积分变换还原被测电流信号和被测电压信号，并通过IEC61850-9-2协议输出至智能控制设备。
传感器安装在一次设备侧，包括SF6传感器和位移传感器，用于测量高压开关SF6气体压力和高压开关触头行程数据，并通过RS485串行通信方式将数据传输至智能控制设备。
智能控制设备安装在高压开关的就地汇集控制柜内，用于接收断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器和传感器的数据，并与保护测控设备进行通讯；
智能控制设备前端通过点对点光纤方式接收断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备和电子式互感器采集设备的数据，通过模拟量小信号接口接收4～20mA或0～5V方式的传感器数据；间隔层设备将控制命令传输至智能控制设备，并由智能控制设备直接转发至断路器采集控制设备和刀闸采集控制设备，以缩短保护整组动作时间；智能控制设备后端通过光纤点对点方式发送SV采样数据及GOOSE开关量数据至保护测控设备。智能控制设备通过信息共享，减少高压开关备用接点的数量，提高高压开关设备的可靠性以及智能化水平。
本发明通过就地化的采集控制设备将高压开关的信号和一次电压电流模拟量转换成数字量，通过光纤和电缆与安装在就地汇集控制柜中的智能控制设备进行通讯，减少高压开关备用接点的数量，提高高压开关设备的可靠性以及智能化水平。同时能够节省大量的电缆和接插件，减少人工成本，从而降低高压开关机构的成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，包括断路器采集控制设备、断路器操作继电器设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器、传感器和智能控制设备，所述智能控制设备的前端分别与断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器和传感器的后端相连，所述断路器操作继电器设备与断路器采集控制设备相连，其中：
断路器采集控制设备安装在高压开关断路器机构箱外部，用于采集断路器位置数据以及断路器的分合控制，并将数据传输至智能控制设备；
刀闸采集控制设备安装在高压开关刀闸机构箱外部，用于采集刀闸位置数据以及刀闸分合控制，并将数据传输至智能控制设备；
断路器操作继电器设备安装在高压开关断路器机构箱外部，用于为断路器采集控制设备传输监视数据以及实现断路器采集控制设备的控制指令；
电子式互感器安装在高压开关断路器罐体内，用于采集电子互感器电流传感器和电压传感器的输出信号，转换成数字信号传输至智能控制设备；
传感器安装在一次设备侧，包括SF6传感器和位移传感器，用于测量高压开关SF6气体压力和高压开关触头行程数据，并将数据传输至智能控制设备；
智能控制设备安装在高压开关的就地汇集控制柜内，用于接收断路器采集控制设备、刀闸采集控制设备、电子式互感器和传感器传输的数据，接受间隔层设备的高压开关控制命令，并与保护测控设备进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述智能控制设备对于间隔层设备的高压开关控制命令直接转发至断路器采集控制设备和刀闸采集控制设备，智能控制设备后端通过光纤点对点方式发送SV采样数据及GOOSE开关量数据至保护测控设备。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述断路器采集控制设备与前端的断路器操作继电器设备在断路器机构箱外部通过电缆连接，与后端的智能控制设备通过光纤连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述刀闸采集控制设备采用外置接插件式安装方式，前端为航空端子接口，与一次设备的航空端子接口对接，后端与智能控制设备通过光纤连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述电子式互感器通过光纤与智能控制设备连接，基于SV协议以串行数字光信号的形式将数据输出至智能控制设备。
6.根据权利要求1或2所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述传感器通过RS485串行通信方式将数据传输至智能控制设备。
7.根据权利要求1所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述断路器采集控制设备中还包括温湿度传感器，用于测量断路器采集控制设备内部实时温度和湿度数据，并将数据传输至智能控制设备。
8.根据权利要求1所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述刀闸采集控制设备中还包括温湿度传感器，用于测量刀闸采集控制设备内部实时温度和湿度数据，并将数据传输至智能控制设备。
9.根据权利要求1所述的一种高压开关的智能开关设备，其特征在于，所述断路器操作继电器设备执行的操作包括：保护跳合闸、手动分合闸、断路器位置监视、合闸回路监视、跳闸回路监视、合闸保持功能及继电器接点监视、跳闸保持功能及继电器接点监视、手合信号监视和操作电源监视及防跳功能。
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