專利名稱：戶外智能斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有配網(wǎng)接地和短路故障隔離保護功能的開關(guān)設(shè)備，特別是涉及一種戶外智能斷路器。二、背景技術(shù)隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，配電網(wǎng)迅速擴大，目前的配電網(wǎng)特別是 IOkV架空線路中，大部分沒有安裝保護裝置與自動化設(shè)備，因此，一旦線路發(fā)生故障，往往造成大面積、長時間停電，故障區(qū)域難于定位，非故障區(qū)域的恢復(fù)供電需要很長時間，嚴重影響企事業(yè)單位及人民群眾的正常工作和生活，造成大的經(jīng)濟損失和不良影響。另外，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中不同方向電源供電時，上下級保護配合關(guān)系也要隨之改變，線路單相接地故障也應(yīng)切除。為避免出現(xiàn)大面積停電和實現(xiàn)非故障區(qū)域的快速恢復(fù)供電，現(xiàn)在的IOkV架空線路中較多的采用帶看門狗的負荷開關(guān)或重合器。帶看門狗的負荷可以自動開斷負荷開關(guān)用戶線路負荷電流，實現(xiàn)用戶線路單相接地故障隔離，短路故障隔離需要上級開關(guān)的重合才能實現(xiàn)；重合器可以自動開斷、關(guān)合接地及短路電流，故障的隔離需要開關(guān)多次重合，電網(wǎng)將受到多次沖擊。
三、實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、使用方便、功能齊全且自動化程度高的戶外智能斷路器。本實用新型的技術(shù)方案是一種戶外智能斷路器，含有真空斷路器和保護控制單元，所述保護控制單元包含控制模塊、遙控模塊、通訊模塊和電源模塊，所述控制模塊的輸出端分別與所述遙控模塊、通訊模塊和真空斷路器連接，所述電源模塊分別與所述控制模塊、通訊模塊和遙控模塊連接。所述電源模塊與備用電源連接。所述備用電源為蓄電池組。所述電源模塊設(shè)置有充電電路，為所述蓄電池組充電。所述控制模塊采用TMS320F206 ；所述遙控模塊的發(fā)射電路采用曼徹斯特編碼，其接受電路采用超再生接收電路；所述通訊模塊采用GPRS。本實用新型的有益效果是1、本實用新型在普通真空斷路器的基礎(chǔ)上，加裝保護控制單元，擴展配網(wǎng)接地及短路故障隔離保護功能，保護控制單元采用功能模塊化結(jié)構(gòu)，同時具備過流速斷保護、接地故障切除、自動重合間和通訊數(shù)據(jù)傳輸功能，從而完全避免了因短路、接地故障而造成大面積停電事件的發(fā)生，實現(xiàn)非故障區(qū)域的快速恢復(fù)供電。2、本實用新型采用自適應(yīng)技術(shù)，電源點隨著運行方式的變化而發(fā)生變化時，滿足不同側(cè)電源供電時上下級的保護配合關(guān)系；配置暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)相結(jié)合的接地保護原理，能及時準確地切除接地線路。3、本實用新型內(nèi)置后備電源，可以在短路時電壓降得比較低時仍然能夠正確工作，并動作跳開開關(guān)。4、本實用新型能夠把故障信息用短信的形式發(fā)給相關(guān)人員或通過GPRS把數(shù)據(jù)及故障信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心以及配電GIS上，使用十分方便。5、本實用新型設(shè)計合理、使用方便、功能齊全且自動化程度高，其適用范圍廣，推廣后具有良好的經(jīng)濟效益。

圖1為戶外智能斷路器的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為圖1所示戶外智能斷路器的模塊設(shè)計圖；圖3為圖1所示戶外智能斷路器的電路原理圖。
五具體實施方式
實施例參見圖1、圖2和圖3，1_電源模塊，2-備用電源，3-遙控模塊，4-控制模塊，5-真空斷路器，6-通訊模塊。戶外智能斷路器含有真空斷路器5和保護控制單元，保護控制單元包含控制模塊 4、遙控模塊3、通訊模塊6和電源模塊1，控制模塊4的輸出端分別與遙控模塊3、通訊模塊 6和真空斷路器5連接，電源模塊1分別與控制模塊4、通訊模塊6和遙控模塊3連接。電源模塊1同時與備用電源2連接。備用電源2為蓄電池組。電源模塊1設(shè)置有充電電路，能夠為蓄電池組2充電。工作時，電源模塊1通過PT從一次線路得到交流電源，給后備電源2充電，當沒有交流電源時，后備電源2通過電源模塊1給控制模塊4、通訊模塊6和遙控模塊3提供電源?？刂颇K4對從電網(wǎng)一次設(shè)備CT及PT采樣來的電壓電流信號進行處理，其中，電壓經(jīng)過精密電壓變換器LXYM150V/3. 53V轉(zhuǎn)換，電流信號經(jīng)過WGSLA50A/3. 53V變換成較小信號，再經(jīng)兩階低通濾波器濾除諧波，再經(jīng)放大器LM2092 (接成射極跟隨)連接到A/D轉(zhuǎn)換器MAX125的輸入端上。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片基準電源采用外部基準，以提高精度；A/D數(shù)據(jù)采集流程設(shè)定MAX125的工作模式，讀A/D以便清除系統(tǒng)上電引起的虛假的轉(zhuǎn)換完成信號，初始化定時器，設(shè)置定時時間間隔(即A/D采樣周期)，定時觸發(fā)源選擇，開F206外部中斷，啟動定時器，F(xiàn)206外部中斷服務(wù)程序用于讀A/D數(shù)據(jù)。讀取的數(shù)據(jù)通過F206運算、處理。外部開關(guān)信號經(jīng)光耦進行光電隔離、電容濾波，再經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖器(F734H，只讀)， 進入F206運算、綜合處理、判斷，對于故障則發(fā)出相應(yīng)的開出量，開出量經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖器 (F734H，只寫)，再經(jīng)過光電隔離，驅(qū)動繼電器，出口繼電器接通斷路器的跳合閘回路。并通過開入量反饋斷路器狀態(tài)信息，經(jīng)光電隔離，數(shù)據(jù)緩沖器，進入F206，作為運算的數(shù)據(jù)。16 路數(shù)字量輸出組合產(chǎn)生一反饋信號，給F206的102，用于檢測每一路數(shù)字量輸出是否正常?？刂颇K4采用高速TMS320F206，TMS320F206是TI公司C2#系列16位定點DSP 芯片中的一種，它采用靜態(tài)CMOS集成電路工藝制造，并使用哈佛結(jié)構(gòu)以及多級流水線操作技術(shù)，因而應(yīng)用非常靈活，速度很高?？梢詫崿F(xiàn)每秒2000萬次的定點運算。544X16位片上DARAM，4KX 16位片上SARAM，32KX 16位零待片上FLASH，四個通用I/O位，一個專用輸入位，一個專用輸出位，三級外部中斷。譯碼電路采用CPLD器件，本設(shè)計采用的CPLD芯片為EPM7064STI-100，CPLD主要是由可編程邏輯宏單元(MC，Macro Cell)圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。其中MC 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并具有復(fù)雜的I/O單元互連結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成功能。[0026]采用ST16C552雙路異步串行通訊收發(fā)器。ST16C552片內(nèi)有二個完全獨立的異步串行通訊收發(fā)器，分別可對數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶校驗、停止位及波特率等進行編程。ST16C552每個通道有13個寄存器，通過A2 AO對它們進行尋址。13個寄存器，由A2 AO和線路控制寄存器中的DLAB位來尋址?？刂颇K4有RS485與RS232接口，通訊模塊6可以很方便的接入，實現(xiàn)通訊功能。保護控制單元的軟件設(shè)計a)采樣部分對模擬信號進行每周波32點的采樣，采樣數(shù)據(jù)遞推刷新。b)算法部分根據(jù)DSP器件的特性，每點采樣值和前31點采樣值構(gòu)成一個波形， 利用快速傅里葉變換算法，進行一次計算。c)邏輯部分根據(jù)計算的各種數(shù)據(jù)和采集到的各種信號，以及相應(yīng)的參數(shù)定值， 完成故障隔離、非故障區(qū)域供電恢復(fù)算法。d)通訊部分采用內(nèi)部規(guī)約或其他規(guī)約，向其他單元傳遞主CPU的各種處理信息。遙控模塊3，其發(fā)射電路采用曼徹斯特編碼，其接受電路采用超再生接收電路，采用選擇、反校、執(zhí)行三步遙控操作方式。直接驅(qū)動出口繼電器，接通控制回路，對斷路器進行分合操作。方便現(xiàn)場的操作。通訊模塊6采用GPRS，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，設(shè)備現(xiàn)場不能聯(lián)hternet網(wǎng)而是監(jiān)控中心可以聯(lián)hternet網(wǎng)，采用多點到中心的連接方式，現(xiàn)場設(shè)備通過串口把數(shù)據(jù)送給GPRS 通訊模塊，然后GPRS通訊模塊通過GPRS、Internet把數(shù)據(jù)遠傳出去，用戶通過hternet網(wǎng)接收數(shù)據(jù)。實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，開關(guān)的遠程控制。
權(quán)利要求1.一種戶外智能斷路器，含有真空斷路器和保護控制單元，其特征是所述保護控制單元包含控制模塊、遙控模塊、通訊模塊和電源模塊，所述控制模塊的輸出端分別與所述遙控模塊、通訊模塊和真空斷路器連接，所述電源模塊分別與所述控制模塊、通訊模塊和遙控模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外智能斷路器，其特征是所述電源模塊與備用電源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的戶外智能斷路器，其特征是所述備用電源為蓄電池組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的戶外智能斷路器，其特征是所述電源模塊設(shè)置有充電電路， 為所述蓄電池組充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的戶外智能斷路器，其特征是所述控制模塊采用 TMS320F206 ；所述遙控模塊的發(fā)射電路采用曼徹斯特編碼，其接受電路采用超再生接收電路；所述通訊模塊采用GPRS。
專利摘要本實用新型公開了一種戶外智能斷路器，它含有真空斷路器和保護控制單元，所述保護控制單元包含控制模塊、遙控模塊、通訊模塊和電源模塊，其中，所述控制模塊的輸出端分別與所述遙控模塊、通訊模塊和真空斷路器連接，所述電源模塊分別與所述控制模塊、通訊模塊和遙控模塊連接。所述電源模塊與備用電源連接。所述備用電源為蓄電池組。本實用新型在普通真空斷路器的基礎(chǔ)上加裝了保護控制單元，具備過流速斷保護、接地故障切除、自動重合閘和通訊數(shù)據(jù)傳輸功能，從而完全避免了因短路、接地故障而造成大面積停電事件的發(fā)生，實現(xiàn)非故障區(qū)域的快速恢復(fù)供電。
文檔編號H01H83/00GK202134480SQ20112023315
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者任文靜, 張偉政, 張烽, 桑建超, 魏志華, 魏艷春 申請人:河南省電力公司鄭州供電公司, 鄭州祥和集團電氣設(shè)備有限公司