本發(fā)明涉及戶外配電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及智能配電網(wǎng)戶外斷路監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，科技和信息化水平的提高，能源的開發(fā)利用、電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展面臨著新課題和新挑戰(zhàn)。依靠現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)，提高電網(wǎng)智能化水平是未來發(fā)展的趨勢(shì)。為此，各供電企業(yè)都加快了電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化建設(shè)的步代，龍其在配電網(wǎng)自動(dòng)化方面，升級(jí)改造工作非常迫切。

在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)中，自動(dòng)化裝置的低壓電源問題一直是線路升級(jí)改造的一大瓶頸；常規(guī)方案用電磁式電壓互感器取電，在工程關(guān)施中需要單獨(dú)吊裝、接線，既增加工程施工量，又空易出現(xiàn)接線錯(cuò)誤；也有方案是利用高壓電流互感器、或者太陽能電池板取電，但這種方案在實(shí)際使用中可能受天氣及負(fù)荷變化的影響，電源供給不穩(wěn)定，限制了配電自動(dòng)化的發(fā)展。

目前普通戶外高壓斷路器均由普通斷路器、控制器、電源變壓器構(gòu)成，這種模式的開關(guān)，電源變壓器一、二次接線盒、控制器的控制接線全部暴露在戶外嚴(yán)寒、酷熱、大風(fēng)、雷雨期間故障率高，可靠性差。在進(jìn)行線路檢修時(shí)，需要人工手動(dòng)分合閘，自動(dòng)化程度低，難以達(dá)到智能電網(wǎng)的基本要求。當(dāng)10KV線路停電后，包括一些由于天氣、通道原因在內(nèi)造成的瞬時(shí)故障時(shí)，也必須進(jìn)行人為巡查來確定故障點(diǎn)及故障類型進(jìn)行故障排查，然后進(jìn)行手動(dòng)重合閘，恢復(fù)供電，這種故障處理模式的缺點(diǎn)是處理故障時(shí)間較長，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益不匹配，限制了配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展。

所以，戶外高壓斷路器作為電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備之一，面臨著取源不便、高壓電流互感器易誤開路、分合閘操作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)耐沖擊性薄弱等缺點(diǎn)；如果單純?cè)谄胀ㄐ蛻敉庹婵諗嗦菲鞯幕A(chǔ)上進(jìn)行改裝，就需要加裝電源單元、電流互感器、自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口以及前端采集裝置等設(shè)備，涉及的設(shè)備數(shù)量較多，組織協(xié)調(diào)復(fù)雜，現(xiàn)場安裝工程量大。

申請(qǐng)?zhí)枮?00920277443.X 的實(shí)用新型提供了一種具備手動(dòng)快速合閘功能的戶外永磁式高壓真空斷路器,包括箱殼以及與箱殼內(nèi)設(shè)置的主軸相連的合閘操作裝置、手動(dòng)分閘裝置、真空輔助開關(guān)及真空滅弧裝置,所述合閘操作裝置為手動(dòng)快速合閘操作裝置,包括動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)、通過軸承與動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)相連的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過軸承連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及儲(chǔ)能機(jī)構(gòu),其中,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與所述主軸及儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)相連,動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)連接著復(fù)位機(jī)構(gòu),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接著固力機(jī)構(gòu)。本發(fā)明具有手動(dòng)快速合閘操作裝置,可帶負(fù)荷手動(dòng)合閘,且在無操作電源的情況下,也可實(shí)現(xiàn)電流三段式保護(hù)功能,因此本發(fā)明完全符合電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程要求,為盡快實(shí)現(xiàn)架空配網(wǎng)自動(dòng)化,發(fā)揮著積極的促進(jìn)作用。

申請(qǐng)?zhí)枮?01020649867.7的實(shí)用新型公開了一種戶外高壓交流真空斷路器,包括斷路器本體,連接在斷路器本體上的電流互感器與隔離開關(guān),以及電壓互感器,所述電壓互感器與斷路器本體安裝在同一支座上,電壓互感器分別通過絕緣電纜連接斷路器本體與電流互感器,從而構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。所述斷路器本體采用三相分離的柱式結(jié)構(gòu),將三相一次回路安裝在各相的絕緣套筒內(nèi),單相發(fā)生故障時(shí),不會(huì)引起三相短路。并且,導(dǎo)電體全部安裝在所述絕緣套筒內(nèi),絕緣性能大大提高。二次接線進(jìn)行優(yōu)化,將以前的航空插座更改為接線盒,易于維修,更加適合自動(dòng)化配網(wǎng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)置巧妙,將戶外電壓互感器與斷路器設(shè)計(jì)成一體式結(jié)構(gòu),解決了以前斷路器配網(wǎng)自動(dòng)化的電源采集難題。

為了加快電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的步伐，減少現(xiàn)場施工量，提高工作效率，結(jié)合供電局配電網(wǎng)管理工作實(shí)際情況，我們需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)自取能、自監(jiān)測、自控制的一體化斷路裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題，提供智能配電網(wǎng)戶外斷路監(jiān)控裝置，主要用于開斷過載電流、短路電流以及實(shí)現(xiàn)線路故障監(jiān)測、判斷、處理，體積小、重量輕，方便現(xiàn)場施工、安裝與維護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：智能配電網(wǎng)戶外斷路監(jiān)控裝置，包括斷路器本體，所述本體包括斷路器底座、三相真空滅弧室裝置，高壓電流互感器組和彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)，所述本體上還設(shè)置電源模塊、控制模塊和采樣模塊，所述控制模塊與所述采樣模塊分別與電源模塊連接，所述控制模塊包括單片機(jī)控制器、信號(hào)處理模塊與智能驅(qū)動(dòng)控制器，所述控制模塊與所述采樣模塊之間通過傳輸模塊連接。

所述電源模塊包括取能裝置與蓄電池組，所述取能裝置包括高壓電容分壓裝置，與三相真空滅弧室裝置的上端電連接，從高壓運(yùn)行線路上取電。

進(jìn)一步地，所述取能裝置為感應(yīng)取能裝置，包括平板電容器及其連接的整流穩(wěn)壓單元，所述平板電容器位于高壓運(yùn)行線路的交變電場中。

所述信號(hào)處理模塊設(shè)置于斷路器底座中，包括低壓電流互感器及其所連接的降壓型轉(zhuǎn)換器，處理取能裝置的輸出信號(hào)和高壓電流互感器的輸出信號(hào)。

所述智能驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)置于彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)上，包括電容器電壓檢測電路和分合閘控制模塊，所述分合閘控制模塊包括儲(chǔ)能電容和功率開關(guān)器件，所述分合閘控制模塊與采樣模塊連接。

所述采樣模塊包括線路電流檢測模塊、線路電壓檢測模塊和開關(guān)狀態(tài)檢測模塊。

所述傳輸模塊包括開關(guān)量傳輸單元與串行通信單元，所述開關(guān)量傳輸單元包括開關(guān)量輸入電平轉(zhuǎn)換電路和繼電器輸出電路，所述串行通信單元包括RS485串行通信接口電路。

所述斷路器本體外圍設(shè)置隔離開關(guān)，所述本體與所述隔離開關(guān)設(shè)置機(jī)械聯(lián)鎖裝置。

作為配電網(wǎng)戶外斷路監(jiān)控裝置的智能核心部件，控制模塊包括單片機(jī)控制器、信號(hào)處理模塊與智能驅(qū)動(dòng)控制器，其中，單片機(jī)控制器包括單片機(jī)芯片與數(shù)據(jù)采集器，它還可以配合無線天線與收發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信號(hào)的接收與傳輸；單片機(jī)控制器可以將控制指令、參數(shù)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)遠(yuǎn)程互聯(lián)傳輸給信號(hào)處理模塊和智能驅(qū)動(dòng)控制器，無線天線與收發(fā)模塊可以與遠(yuǎn)程中央控制室實(shí)現(xiàn)通信，便于對(duì)斷路監(jiān)控裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程定值設(shè)定和遠(yuǎn)程控制，既可以遠(yuǎn)程調(diào)整開關(guān)保護(hù)定值，合理配置線路開關(guān)保護(hù)參數(shù)，又可以遠(yuǎn)程進(jìn)行分合閘操作，減少線路維護(hù)時(shí)間，提高工作效率。

信號(hào)處理模塊主要是為了應(yīng)對(duì)普通斷路器在更換制器的時(shí)候，有可能出現(xiàn)電流互感器二次開路的情況，這時(shí)電流互感器一次電流均成為勵(lì)磁電流，使鐵芯的磁通密度急劇上升，從而在二次繞組感應(yīng)出高達(dá)數(shù)千伏的感應(yīng)電勢(shì)，可能會(huì)對(duì)操作人員造成危險(xiǎn)，本發(fā)明裝置經(jīng)過安全防護(hù)設(shè)計(jì)，所有電流互感器的出線都在底座內(nèi)經(jīng)過了低壓電流互感器和降壓型轉(zhuǎn)換器的二次轉(zhuǎn)換處理，能夠徹底避免電流互器二次開路的問題，保證安裝操作員的安全。

智能驅(qū)動(dòng)控制器主要用于監(jiān)控?cái)嗦菲鲀?chǔ)能電容器的性能與電壓，當(dāng)電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，通過電源模塊為電容器充電，反之則停止充電，同時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)參數(shù)和斷路器狀態(tài)，將相應(yīng)的參數(shù)顯示輸出，便于斷路監(jiān)控裝置之間經(jīng)過傳輸互聯(lián)而組成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中通過監(jiān)控中心的上位機(jī)界面控制斷路器的分、合閘，同時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中各斷路器的運(yùn)行狀況。

作為對(duì)該裝置的功能拓展，斷路監(jiān)控裝置可以配合遠(yuǎn)程控制單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的短路監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制單元可以包括PLC控制器、信號(hào)收發(fā)裝置及報(bào)警裝置，采樣模塊經(jīng)過擴(kuò)展可以檢測并區(qū)分接地故障、短路故障，隔離線路故障區(qū)段，支持線路過負(fù)荷、三相不平衡等異常數(shù)據(jù)，配合設(shè)置于主站系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制單元，實(shí)現(xiàn)推圖、語音、短信方式報(bào)警。

本發(fā)明的斷路監(jiān)控裝置相比于傳統(tǒng)的配網(wǎng)高壓斷路器，將斷路器本體、取能單元、測量單元以及前端采集裝置等進(jìn)行了一體化的設(shè)計(jì)，取能裝置提供低壓工作電源，電流互感器采集電流信號(hào)，經(jīng)二次轉(zhuǎn)換后和斷路器控制信號(hào)一起通過電纜通訊線輸入前端采集裝置，前端采集裝置經(jīng)過信號(hào)濾波處理后，通過通訊模塊將信號(hào)傳至系統(tǒng)后臺(tái)，如線路發(fā)生故障，前端采集裝置可以按照預(yù)定控制策略控制斷路器跳閘，隔離故障，還可通過前端采集裝置接收后臺(tái)控制指令對(duì)斷路器進(jìn)行分合閘操作。

本發(fā)明的有益效果主要在以下幾個(gè)方面：

1）自帶高壓取能裝置，為裝置各元件運(yùn)行提供低壓電源。

通過在斷路器底座上加裝高壓電容取能裝置，使斷路器與取能裝置一體化。取能裝置采用線路分壓取電方式，或感應(yīng)取能方式，不受天氣、負(fù)荷電流變化影響，均能為用電單元提供可靠工作電源，穩(wěn)定可靠。

2）方便現(xiàn)場安裝，杜絕現(xiàn)場接線錯(cuò)誤。

采用固封型架空線路真空斷路器，體積小、重量輕，不需要連接其它電源裝置，一次吊裝斷路器即可施工完畢，施工周期短，減少停電時(shí)間：所有二次連線在工廠完工，降低現(xiàn)場施工接線錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。

3）具備實(shí)時(shí)采集功能和電流互感器開路安全防護(hù)設(shè)計(jì)。

采樣模塊實(shí)時(shí)檢測線路負(fù)荷電流、電壓、斷路器狀態(tài)以及單相接地故障、相間短路故障等信息，可以掃收系統(tǒng)指令，遠(yuǎn)程進(jìn)行斷路器的控制；所有高壓電流互感器的出線都在底座內(nèi)經(jīng)過了二級(jí)電流互感器的轉(zhuǎn)換處理，信號(hào)處理模塊負(fù)責(zé)將電流互感器的一次信號(hào)，轉(zhuǎn)換為二次弱電信號(hào)，能夠徹底避免高壓電流互感器開路造成的安全事故，在前端采集裝置未安裝時(shí)，不需要考慮高壓電流互感器誤開路的風(fēng)險(xiǎn)，減少現(xiàn)場施工誤操作事故。

4）具備可見隔離斷開點(diǎn)。

本裝置通過加裝隔離刀閘開關(guān)，形成了真空斷路器與隔離開關(guān)的組合電器，增加了可見隔離斷開點(diǎn)，并具有可靠的連鎖操作，提高了該裝置的工作可靠性和安全性能。

5）功能擴(kuò)展為遠(yuǎn)程操作與故障報(bào)警。

本裝置可以實(shí)現(xiàn)開斷線路負(fù)荷及隔離故障功能，實(shí)現(xiàn)就地控制操作和由前端采集裝置接收系統(tǒng)指令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作；不僅能完成功能數(shù)據(jù)采集，即實(shí)時(shí)采集線路三相電流、電壓、斷路器狀態(tài)等數(shù)據(jù)；還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的故障報(bào)警，通過檢測線路相間短路故障、單相接地故障并發(fā)送故障信息至自動(dòng)化主站。

本發(fā)明能夠在戶外交流電停電的情況下，利用儲(chǔ)能裝置快速切換，把故障信息及時(shí)發(fā)送到上一級(jí)監(jiān)控平臺(tái)，并能夠在滿足復(fù)電的條件下通過遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)安全送電，最大限度的減少停電時(shí)間，解決了普通柱上開關(guān)長期暴露在戶外造成的故障率高，可靠性差問題，經(jīng)濟(jì)效益和優(yōu)質(zhì)服務(wù)社會(huì)效益明顯，同時(shí)為配網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化和專業(yè)化提供了有效的輔助手段，提高了生產(chǎn)管理水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明裝置電源取能模塊的穩(wěn)壓電路圖。

圖3是本發(fā)明裝置傳輸模塊的開關(guān)量輸入電平轉(zhuǎn)換電路圖。

圖4是本發(fā)明裝置傳輸模塊的串行通信接口電路圖。

圖5是本發(fā)明裝置智能驅(qū)動(dòng)控制器的電容器電壓檢測電路圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

如圖1至圖5所示，智能配電網(wǎng)戶外斷路監(jiān)控裝置，包括斷路器本體，本體包括斷路器底座、三相真空滅弧室裝置，高壓電流互感器組和彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)，底座上安裝有與彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)連接的分合閘操作桿和儲(chǔ)能操作桿；本體上還設(shè)置電源模塊、控制模塊和采樣模塊16，控制模塊與采樣模塊分別與電源模塊連接，控制模塊包括單片機(jī)控制器14、信號(hào)處理模塊11與智能驅(qū)動(dòng)控制器15，控制模塊與采樣模塊之間通過傳輸模塊連接。

電源模塊包括取能裝置1與蓄電池組2，取能裝置包括高壓電容分壓裝置，與三相真空滅弧室裝置的上端電連接，從高壓運(yùn)行線路上取電；高壓電容分壓取電裝置包括電壓變換器、工作儲(chǔ)能電容器以及輸出電容器，實(shí)現(xiàn)為裝置各個(gè)模塊供源。

信號(hào)處理模塊設(shè)置于斷路器底座中，包括低壓電流互感器12及其所連接的降壓型轉(zhuǎn)換器13，處理取能裝置的輸出信號(hào)和高壓電流互感器的輸出信號(hào)。

智能驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)置于彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)上，包括電容器電壓檢測電路3和分合閘控制模塊，分合閘控制模塊包括儲(chǔ)能電容4和功率開關(guān)器件5，分合閘控制模塊與采樣模塊連接。

采樣模塊包括線路電流檢測模塊6、線路電壓檢測模塊7和開關(guān)狀態(tài)檢測模塊8。

傳輸模塊包括開關(guān)量傳輸單元9與串行通信單元10，開關(guān)量傳輸單元包括開關(guān)量輸入電平轉(zhuǎn)換電路和繼電器輸出電路，串行通信單元包括RS485串行通信接口電路。

斷路器本體外圍設(shè)置隔離開關(guān)，本體與隔離開關(guān)設(shè)置機(jī)械聯(lián)鎖裝置。

在具體實(shí)施時(shí)，斷路監(jiān)控裝置采用三相支柱式結(jié)構(gòu)，具有開斷性能穩(wěn)定可靠，無燃燒和爆炸危險(xiǎn)、安全、免維護(hù)、體積小、重量輕和使用壽命長等特點(diǎn)，采用全封閉結(jié)構(gòu)，密封性能好，有防潮、防凝露性能，特別適應(yīng)于嚴(yán)寒或高溫潮濕地區(qū)使用，三相支柱內(nèi)部增加傘裙，隔斷一次回路與箱體的直接距離，使爬電距離大大增加，外部一次線端子外包增爬傘裙，使外部斷口爬電距離增大至600MM以上，滿足海拔3500米以下地區(qū)使用。

斷路監(jiān)控裝置的操作機(jī)構(gòu)采用小型化彈簧操作機(jī)構(gòu)，分合閘能耗低；操作過程分為儲(chǔ)能、合閘、分閘及過流脫扣等過程，其中，儲(chǔ)能操作時(shí)，拉動(dòng)儲(chǔ)能手柄，或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下使凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，合閘彈簧被逐漸拉長，當(dāng)彈簧過中后，凸輪由定位件保持不再轉(zhuǎn)動(dòng)，開關(guān)處準(zhǔn)備合閘狀態(tài)，同時(shí)凸輪與傳動(dòng)軸脫離，使機(jī)構(gòu)不能再次儲(chǔ)能；合閘操作時(shí)儲(chǔ)能完畢后，拉動(dòng)手動(dòng)合閘手柄，或給合閘線圈施加電壓，使合閘半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，合閘拐臂與合閘法軸解扣，合閘彈簧釋放能量，帶動(dòng)傳動(dòng)軸使開關(guān)合閘，同時(shí)分閘彈簧被儲(chǔ)能；分閘及過流脫扣過程時(shí)，斷路器合閘后，拉動(dòng)分閘手柄或給分閘線圈施加電壓或當(dāng)線路電流超過消涌流裝置的設(shè)定值時(shí)過流線圈被驅(qū)動(dòng)，都使得分閘半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，分閘拐臂與分閘半軸解扣，分閘彈簧釋放能量，帶動(dòng)傳動(dòng)桿使開關(guān)分閘；機(jī)構(gòu)傳動(dòng)采用直動(dòng)傳輸方式，分合閘部件小，可靠性高，操作機(jī)構(gòu)置于密封的斷路器機(jī)構(gòu)箱中，解決了機(jī)構(gòu)銹蝕的問題，提高了機(jī)構(gòu)的可靠性；分、合閘可手動(dòng)或電動(dòng)操作及遠(yuǎn)方操作（遠(yuǎn)方操作須配用相應(yīng)的帶通訊功能的控制器），可與控制器配套實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，也可以與重合控制器配合組成重合器；斷路器可以裝設(shè)二相或三相CT，可通過箱體內(nèi)專用復(fù)合控制器供過流自動(dòng)脫扣保護(hù)使用，也可將二次線引出箱體進(jìn)行微機(jī)控制保護(hù)；加裝戶外隔離開關(guān)和斷路器形成一體化，斷路器與隔離開關(guān)具有可靠的機(jī)械聯(lián)鎖裝置，斷路器腔體側(cè)面設(shè)置戶外防水航空插頭。

作為配電網(wǎng)戶外斷路監(jiān)控裝置的智能核心部件，控制模塊包括單片機(jī)控制器、信號(hào)處理模塊與智能驅(qū)動(dòng)控制器，其中，單片機(jī)控制器包括單片機(jī)芯片與數(shù)據(jù)采集器，單片機(jī)芯片作為微處理器，需要具有較高的性能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部信號(hào)的實(shí)時(shí)測量和達(dá)到靈敏的控制能力。因此可以采用Microchip公司的經(jīng)典8位單片機(jī)PICl6F877，其內(nèi)部帶有多種功能模塊：A/D轉(zhuǎn)換，PWM控制，定時(shí)器等，是一種把眾多功能集成到一起的芯片，實(shí)現(xiàn)硬件電路軟件化，降低成本，提高系統(tǒng)可靠性。同時(shí)，它還可以配合無線天線與收發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信號(hào)的接收與傳輸；單片機(jī)控制器可以將控制指令、參數(shù)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)遠(yuǎn)程互聯(lián)傳輸給信號(hào)處理模塊和智能驅(qū)動(dòng)控制器，無線天線與收發(fā)模塊可以與遠(yuǎn)程中央控制室實(shí)現(xiàn)通信，便于對(duì)斷路監(jiān)控裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程定值設(shè)定和遠(yuǎn)程控制，既可以遠(yuǎn)程調(diào)整開關(guān)保護(hù)定值，合理配置線路開關(guān)保護(hù)參數(shù)，又可以遠(yuǎn)程進(jìn)行分合閘操作，減少線路維護(hù)時(shí)間，提高工作效率。

信號(hào)處理模塊主要是為了應(yīng)對(duì)普通斷路器在更換制器的時(shí)候，有可能出現(xiàn)電流互感器二次開路的情況，這時(shí)電流互感器一次電流均成為勵(lì)磁電流，使鐵芯的磁通密度急劇上升，從而在二次繞組感應(yīng)出高達(dá)數(shù)千伏的感應(yīng)電勢(shì)，可能會(huì)對(duì)操作人員造成危險(xiǎn)，本發(fā)明裝置經(jīng)過安全防護(hù)設(shè)計(jì)，所有電流互感器的出線都在底座內(nèi)經(jīng)過了低壓電流互感器和降壓型轉(zhuǎn)換器的二次轉(zhuǎn)換處理，能夠徹底避免電流互器二次開路的問題，保證安裝操作員的安全。

智能驅(qū)動(dòng)控制器主要包括電壓檢測模塊、儲(chǔ)能電容和功率開關(guān)器件，用于監(jiān)控?cái)嗦菲鲀?chǔ)能電容器的性能與電壓，處于高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電容器電壓檢測電路包括線性光耦；線性光耦工作在光電壓模式下，線性度可達(dá)到12位精度，工作頻率最大為40kHz。儲(chǔ)能電容器上的電壓通過電阻分壓，得到幅值小于15V的電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)跟隨器驅(qū)動(dòng)后輸入線性光耦隔離傳輸部分。在二次側(cè)輸出的電壓信號(hào)首先通過RC電路濾除高頻信號(hào)，再經(jīng)鐵氧體磁珠L2濾除數(shù)字噪聲，最后輸入單片機(jī)芯片；功率開關(guān)器件為絕緣柵雙極型晶體管，其工作原理為：驅(qū)動(dòng)器對(duì)儲(chǔ)能電容電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。若電壓不足則進(jìn)行充電：若收到遠(yuǎn)控/近控或者上位機(jī)傳來的分閘或合閘指令，首先判斷斷路器的位置是否正確電容器電壓是否達(dá)到預(yù)設(shè)值。相符則驅(qū)動(dòng)IGBT進(jìn)行分、合閘操作。當(dāng)?shù)竭_(dá)分、合閘位置或已經(jīng)超過分、合閘預(yù)設(shè)操作時(shí)間則立即關(guān)斷IGBT，停止分、合閘操作，將斷路器位置上傳至上位控制模塊。所以，這種特殊的工作機(jī)理要求實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)，特別是在分、合閘過程中。需實(shí)現(xiàn)精確的換向控制，實(shí)際操作中，當(dāng)電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，通過電源模塊為電容器充電，反之則停止充電，同時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)參數(shù)和斷路器狀態(tài)，將相應(yīng)的參數(shù)顯示輸出，便于斷路監(jiān)控裝置之間經(jīng)過傳輸互聯(lián)而組成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中通過監(jiān)控中心的上位機(jī)界面控制斷路器的分、合閘，同時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中各斷路器的運(yùn)行狀況。

傳輸模塊包括開關(guān)量傳輸單元與串行通信單元，開關(guān)量傳輸單元包括開關(guān)量輸入電平轉(zhuǎn)換電路和繼電器輸出電路，串行通信單元包括RS485串行通信接口電路，開關(guān)量輸入單元用于接受斷路器操作命令示。當(dāng)操作按鈕閉合后，光耦一次側(cè)導(dǎo)通發(fā)出光信號(hào)。光耦二次側(cè)受光導(dǎo)通，操作信號(hào)送人控制器，在按鈕斷開時(shí)，為線路中的反向自感電動(dòng)勢(shì)提供一個(gè)電流通路。避免因產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)過高而損壞光耦。開關(guān)量輸出單元用于指示斷路器的運(yùn)行狀態(tài)，過流分閘、失壓分閘，以及斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障報(bào)警信號(hào)等。在斷路器構(gòu)成斷路器監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)時(shí)，裝置要把電網(wǎng)的參數(shù)、電容電壓值、斷路器的狀態(tài)信號(hào)及時(shí)上傳到中控主機(jī)上，由于距離較大，所以可采用工業(yè)上常用的Rs-485通信，具有傳輸距離長、速度較高、電平容性好、使用靈活方便、成本低廉和可靠度高等優(yōu)點(diǎn)，在智能管理、在線控制、地質(zhì)勘探等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

作為對(duì)該裝置的功能拓展，斷路監(jiān)控裝置可以配合遠(yuǎn)程控制單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的短路監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制單元可以包括PLC控制器、信號(hào)收發(fā)裝置及報(bào)警裝置，采樣模塊經(jīng)過擴(kuò)展可以檢測并區(qū)分接地故障、短路故障，隔離線路故障區(qū)段，支持線路過負(fù)荷、三相不平衡等異常數(shù)據(jù)，配合設(shè)置于主站系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制單元，實(shí)現(xiàn)推圖、語音、短信方式報(bào)警。

本發(fā)明的斷路監(jiān)控裝置相比于傳統(tǒng)的配網(wǎng)高壓斷路器，將斷路器本體、取能單元、測量單元以及前端采集裝置等進(jìn)行了一體化的設(shè)計(jì)，取能裝置提供低壓工作電源，電流互感器采集電流信號(hào)，經(jīng)二次轉(zhuǎn)換后和斷路器控制信號(hào)一起通過電纜通訊線輸入前端采集裝置，前端采集裝置經(jīng)過信號(hào)濾波處理后，通過通訊模塊將信號(hào)傳至系統(tǒng)后臺(tái)，如線路發(fā)生故障，前端采集裝置可以按照預(yù)定控制策略控制斷路器跳閘，隔離故障，還可通過前端采集裝置接收后臺(tái)控制指令對(duì)斷路器進(jìn)行分合閘操作。

實(shí)施例二

智能配電網(wǎng)戶外斷路監(jiān)控裝置，包括斷路器本體，本體包括斷路器底座、三相真空滅弧室裝置，高壓電流互感器組和彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)，底座上安裝有與彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)連接的分合閘操作桿和儲(chǔ)能操作桿；本體上還設(shè)置電源模塊、控制模塊和采樣模塊，控制模塊與采樣模塊分別與電源模塊連接，控制模塊包括單片機(jī)控制器、信號(hào)處理模塊與智能驅(qū)動(dòng)控制器，控制模塊與采樣模塊之間通過傳輸模塊連接；信號(hào)處理模塊設(shè)置于斷路器底座中，包括低壓電流互感器及其所連接的降壓型轉(zhuǎn)換器，處理取能裝置的輸出信號(hào)和高壓電流互感器的輸出信號(hào)；智能驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)置于彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)上，包括電容器電壓檢測電路和分合閘控制模塊，分合閘控制模塊包括電容器電壓檢測電路、儲(chǔ)能電容和功率開關(guān)器件，分合閘控制模塊與采樣模塊連接；采樣模塊包括線路電流檢測模塊、線路電壓檢測模塊和開關(guān)狀態(tài)檢測模塊；傳輸模塊包括開關(guān)量傳輸單元與串行通信單元，開關(guān)量傳輸單元包括開關(guān)量輸入電平轉(zhuǎn)換電路和繼電器輸出電路，串行通信單元包括RS485串行通信接口電路；斷路器本體外圍設(shè)置隔離開關(guān)，本體與隔離開關(guān)設(shè)置機(jī)械聯(lián)鎖裝置。

電源模塊包括取能裝置與蓄電池組，與實(shí)施例一的區(qū)別主要區(qū)別在于，取能裝置為感應(yīng)取能裝置，包括平板電容器及其連接的整流穩(wěn)壓單元，平板電容器位于高壓運(yùn)行線路的交變電場中。將感應(yīng)取能技術(shù)應(yīng)用于裝置中，一方面，減少了供源的復(fù)雜度和困難度，能夠合理利用資源，另一方面，在感應(yīng)取能的供電單元中加入整流穩(wěn)壓單元，整流穩(wěn)壓單元包括整流器和降壓器，低損耗整流器和高效率降壓型轉(zhuǎn)換器通過收集電場環(huán)境中產(chǎn)生的高壓線路耦合能量，將這種能量轉(zhuǎn)換成良好調(diào)節(jié)的輸出，為供電元件組件提供能量；穩(wěn)壓單元能夠有效避免線路元件在大電流下取能單元吸取能量過剩而燒損電源電路，減小電源的發(fā)熱量，并將多余的吸取能量進(jìn)行有效儲(chǔ)存，，整流穩(wěn)壓單元還可以連接保護(hù)電容，能防止取能單元飽和，且使取能單元能夠發(fā)出瞬時(shí)大功率，增強(qiáng)取能電源帶負(fù)載能力以及適應(yīng)能力。

作為對(duì)該裝置的功能拓展，斷路監(jiān)控裝置可以配合遠(yuǎn)程控制單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的短路監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制單元可以包括PLC控制器、信號(hào)收發(fā)裝置及報(bào)警裝置，采樣模塊經(jīng)過擴(kuò)展可以檢測并區(qū)分接地故障、短路故障，隔離線路故障區(qū)段，支持線路過負(fù)荷、三相不平衡等異常數(shù)據(jù)，配合設(shè)置于主站系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制單元，實(shí)現(xiàn)推圖、語音、短信方式報(bào)警。

本發(fā)明的斷路監(jiān)控裝置相比于傳統(tǒng)的配網(wǎng)高壓斷路器，將斷路器本體、取能單元、測量單元以及前端采集裝置等進(jìn)行了一體化的設(shè)計(jì)，取能裝置提供低壓工作電源，電流互感器采集電流信號(hào)，經(jīng)二次轉(zhuǎn)換后和斷路器控制信號(hào)一起通過電纜通訊線輸入前端采集裝置，前端采集裝置經(jīng)過信號(hào)濾波處理后，通過通訊模塊將信號(hào)傳至系統(tǒng)后臺(tái)，如線路發(fā)生故障，前端采集裝置可以按照預(yù)定控制策略控制斷路器跳閘，隔離故障，還可通過前端采集裝置接收后臺(tái)控制指令對(duì)斷路器進(jìn)行分合閘操作。