一种一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器

摘要

本发明公开了一种一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器，包含断路器本体和前置器，断路器本体内设置有本体控制器、真空开关管以及控制真空开关管分合闸的操作组件，若干个真空开关管分别串接在各相回路上，操作组件与本体控制器连接用于根据本体控制器发出的分合闸信号指令控制真空开关管进行分合闸操作，真空开关管的动触头上设置有电流互感器和下电压互感器，真空开关管的静触头上设置有上电压互感器，电流互感器、下电压互感器和上电压互感器分别与本体控制器连接，断路器本体通过通讯线与前置器连接。本发明结构简单，集成化程度高，降低了设备的运行成本，提高运行效率和安全性能，简化了网络结构，方便了后期的维护。

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能断路器，特别是一种一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器，属于断路器技术领域。

背景技术

 12kV交流开关柜用于12kV配用电电网的连接与隔断，是配用电电网的基础性关键设备，面广量大。12kV交流开关柜由诸多电气元部件在一个机柜中组装而成，这些元部件有属于高电压、大电流的一次部分和属于低电压的二次智能部分。一二次融合型12kV交流开关柜将一次部分和二次部分融合在一起，使12kV交流开关柜结构简洁、运行可靠的维护方便。

12kV交流开关柜的诸多元部件中最为重要和关键的是12kV断路器及其智能化。现有的一二次融合型12kV交流开关柜的断路器智能化不够，其也存在一二次融合不良问题，因此影响了一二次融合型12kV交流开关柜的性能及其成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器，具有一二次融合及结构简洁、运行可靠和维护方便等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器，其特征在于：包含断路器本体和前置器，断路器本体内设置有本体控制器、真空开关管以及控制真空开关管分合闸的操作组件，若干个真空开关管分别串接在各相回路上，操作组件与本体控制器连接用于根据本体控制器发出的分合闸信号指令控制真空开关管进行分合闸操作，真空开关管的动触头上设置有电流互感器和下电压互感器，真空开关管的静触头上设置有上电压互感器，电流互感器、下电压互感器和上电压互感器分别与本体控制器连接，断路器本体通过通讯线与前置器连接。

进一步地，所述本体控制器内设置有工作电源。

进一步地，所述操作组件与驱动杆的一端连接，驱动杆上设置有行程传感器和压力传感器，行程传感器和压力传感器与本体控制器连接，驱动杆的另一端与绝缘件的一端连接，绝缘件的另一端与真空开关管的动触头固定连接，操作组件与操作电源连接由操作电源供能。

进一步地，所述前置器包含前面板和后盖板和第二微处理器电路，前面板上设置有分别与第二微处理器电路连接的彩色触摸式液晶屏、一次带电指示灯、一次核相端口、二次工作指示灯、TF接口、USB接口、人体感应器、功能选用压板、手动自动切换按钮和远方本地分合闸操作切换开关，后盖板上设置有分别与第二微处理器电路连接的信号输入接口、带电传感器接口、通讯接口、控制输出接口、工作电源接口、局放传感器接口和温湿度传感器接口，后盖板上还设置有视频接口和功能压板输出接口。

进一步地，所述断路器本体与底盘车通过螺丝固定，底盘车上设置有前压力传感器和后压力传感器，前压力传感和和后压力传感器分别与本体控制器连接。

进一步地，所述真空开关管的静触头与静触头引出端连接，真空开关管的动触头与动触头引出端连接。

进一步地，所述本体控制器内设置有第一微处理器电路，第一微处理器电路采用型号为TMS320F2812的DSP微控制器。

进一步地，所述第二微处理器电路采用型号为STM32F407的ARM微控制器。

进一步地，所述上电压互感器和下电压互感器采用电容分压式电压互感器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明的一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器，既能够关合、承载和开断回路中的电流，又具有三段过流、失压、欠压、过压、过负荷、零序过压、零序过流等保护功能。同时，内置有电流、电压取样单元，负责测量、保护的控制单元，负责人机交互的接口单元以及负责数据交换的通信单元。基于上述优点，使得应用所述智能断路器组成的高压开关设备装置结构简单，集成化程度高，降低了设备的运行成本，提高运行效率和安全性能，简化了网络结构，方便了后期的维护。

附图说明

图1是本发明的一种一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器的示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明的一种一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器，包含断路器本体1和前置器2，断路器本体1内设置有本体控制器4、真空开关管5以及控制真空开关管分合闸的操作组件11，若干个真空开关管5分别串接在各相回路上，在本实施例中，采用三相断路器，则3个真空开关管5分别串接在三相回路上。操作组件11与本体控制器4连接用于根据本体控制器4发出的分合闸信号指令控制真空开关管5进行分合闸操作，真空开关管5的动触头7上设置有电流互感器10和下电压互感器9，真空开关管5的静触头6上设置有上电压互感器8，电流互感器10、下电压互感器9和上电压互感器8分别与本体控制器4连接，断路器本体1通过通讯线24与前置器2连接。

本体控制器1内设置有工作电源19，本体控制器1与工作电源19连接由工作电源19供能。

操作组件11与驱动杆21的一端连接，驱动杆21上设置有行程传感器13和压力传感器14，行程传感器13和压力传感器14与本体控制器4连接，驱动杆21的另一端与绝缘件12的一端连接，绝缘件12的另一端与真空开关管5的动触头7固定连接，操作组件11与操作电源20连接由操作电源20供能。驱动杆21上下运动，带动行程传感器13和压力传感器14完成上下运动，本体控制器4通过行程传感器13完成断路器动作时速度、行程、超程等机械参数的测量；本体控制器4通过压力传感器14完成真空开关管5的动触头7与静触头6的接触松紧的测量。

前置器2包含前面板和后盖板和第二微处理器电路50，前面板上设置有分别与第二微处理器电路50连接的彩色触摸式液晶屏40、一次带电指示灯41、一次核相端口42、二次工作指示灯43、TF接口44、USB接口45、人体感应器46、功能选用压板47、手动自动切换按钮48和远方本地分合闸操作切换开关49，后盖板上设置有分别与第二微处理器电路50连接的信号输入接口51、带电传感器接口52、通讯接口54、控制输出接口55、工作电源接口56、局放传感器接口57和温湿度传感器接口59，后盖板上还设置有视频接口58和功能压板输出接口53。彩色触摸式液晶屏40用于人机联系，显示一次图、配电参数、保护信息、报警信息和保护定值的修改等；一次带电指示灯41完成线路是否带电的指示；一次核相端口42提供线路相序的核相口；二次工作指示灯43完成设备工作状态的指示（比如是否保护、是否报警、通讯是否正常等）；TF接口44用于彩色触摸式液晶屏40的图片升级；USB接口45用于程序升级、数据导入导出等操作；人体感应器46在无人状态延时关闭彩色触摸式液晶屏40的显示，延长彩色触摸式液晶屏40的使用寿命；功能选用压板47、手动自动切换按钮48和远方本地分合闸操作切换开关49用于功能选择和分合闸手动操作；信号输入接口51用于信号输入（比如地刀合位、分位等信号）；带电传感器接口52用于连接带电传感器，完成线路是否带电的显示和控制；功能压板输出接口53用于连接或断开本体的分合闸回路；通讯接口54用于与本体1、后台等的通讯；控制输出接口55用于加热器、电动地刀的电机、门锁等的控制；工作电源接口56为前置器2提供电源；局放传感器接口57用于连接局放传感器，前置器2通过对局放传感器信号的处理实现局放监测；视频信号通过视频接口58连接到前置器2，实现在前置器2的彩色触摸式液晶屏40上显示和信号上送；前置器2通过温湿度传感器接口59连接温湿度传感器，然后测量传感器安装处的温湿度，根据预置的控制定值控制加热器是否工作。

断路器本体1与底盘车3通过螺丝固定，底盘车3上设置有前压力传感器23和后压力传感器22，前压力传感器23和后压力传感器22分别与本体控制器4连接。本体控制器4根据前压力传感23和和后压力传感器22的测量数据判断底盘车3的工作位置或试验位置是否到位。

真空开关管5的静触头6与静触头引出端17连接，真空开关管5的动触头7与动触头引出端18连接。

本体控制器4内设置有第一微处理器电路15，第一微处理器电路15采用型号为TMS320F2812的DSP微控制器。第二微处理器电路50采用型号为STM32F407的ARM微控制器。上电压互感器8和下电压互感器9采用电容分压式电压互感器。

本发明的一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器的工作原理为：操作组件11与本体控制器4连接用于根据本体控制器4发出的分合闸信号指令控制真空开关管5进行分合闸操作。本体控制器4通过电流互感器10、下电压互感器9和上电压互感器8实现线路电流、电压的测量，通过测量取得的电流、电压进一步计算得到有功功率、无功功率和功率因数等电参数。与预置的电流、电压定值比较实现线路的保护功能；当线路电流大于预置定值且满足时间定值，本体控制器4发出分闸命令，操作组件11接收到分闸命令后，驱动真空开关管5的动触头7与静触头6分离完成分闸动作。在断路器分闸后，本体控制器4通过下电压互感器9和上电压互感器8分别测量线路两侧的电压，在进行重合闸操作时，实现有压、无压或两侧电压是否同期的判断，在满足预置的重合闸条件后本体控制器4发出合闸命令，操作组件11接收到合闸命令后，驱动真空开关管5的动触头7与静触头6吸合完成合闸动作。前置器2通过通讯接口54接收后台发送的分合闸命令或接收到手动自动切换按钮48、远方本地分合闸操作切换开关49的分合闸操作命令，通过通讯线24下发分合闸命令给本体控制器4，本体控制器4再发分合闸命令给操作组件11，操作组件11驱动真空开关管5的动触头7与静触头6分离或吸合完成分合闸动作。

本发明的一二次融合型12kV交流开关柜中的智能断路器，既能够关合、承载和开断回路中的电流，又具有三段过流、失压、欠压、过压、过负荷、零序过压、零序过流等保护功能。同时，内置有电流、电压取样单元，负责测量、保护的控制单元，负责人机交互的接口单元以及负责数据交换的通信单元。基于上述优点，使得应用所述智能断路器组成的高压开关设备装置结构简单，集成化程度高，降低了设备的运行成本，提高运行效率和安全性能，简化了网络结构，方便了后期的维护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。