專利名稱：柱上分支保護斷路器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有配網接地和短路故障隔離保護功能的開關設備，特別是涉及一種柱上分支保護斷路器。背景技術：
隨著國民經濟的快速發展，配電網迅速擴大，目前的配電網特別是 IOkV架空線路中，大部分沒有安裝保護裝置與自動化設備，因此，一旦線路發生故障，往往造成大面積、長時間停電，故障區域難于定位，非故障區域的恢復供電需要很長時間，嚴重影響企事業單位及人民群眾的正常工作和生活，造成大的經濟損失和不良影響。另外，環網結構中不同方向電源供電時，上下級保護配合關系也要隨之改變，線路單相接地故障也應切除。為避免出現大面積停電和實現非故障區域的快速恢復供電，現在的IOkV架空線路中較多的采用帶看門狗的負荷開關或重合器。帶看門狗的負荷可以自動開斷負荷開關用戶線路負荷電流，實現用戶線路單相接地故障隔離，短路故障隔離需要上級開關的重合才能實現；重合器可以自動開斷、關合接地及短路電流，故障的隔離需要開關多次重合，電網將受到多次沖擊。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種設計合理、使用方便、功能齊全且自動化程度高的柱上分支保護斷路器。本發明的技術方案是一種柱上分支保護斷路器，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。本發明的有益效果是1、本發明在普通真空斷路器的基礎上，加裝保護控制單元，擴展配網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構，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據傳輸功能，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生，實現非故障區域的快速恢復供電。2、本發明采用自適應技術，電源點隨著運行方式的變化而發生變化時，滿足不同側電源供電時上下級的保護配合關系；配置暫態與穩態相結合的接地保護原理，能及時準確地切除接地線路。3、本發明內置后備電源，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。4、本發明能夠把故障信息用短信的形式發給相關人員或通過GPRS把數據及故障信息傳輸到數據中心以及配電GIS上，使用十分方便。5、本發明設計合理、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濟效益。
四
圖1為柱上分支保護斷路器的結構原理圖；圖2為圖1所示柱上分支保護斷路器的模塊設計圖；圖3為圖1所示柱上分支保護斷路器的電路原理圖。
五具體實施例方式實施例參見圖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。柱上分支保護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。控制模塊4對從電網一次設備CT及PT采樣來的電壓電流信號進行處理，其中，電壓經過精密電壓變換器LXYM150V/3. 53V轉換，電流信號經過WGSLA50A/3. 53V變換成較小信號，再經兩階低通濾波器濾除諧波，再經放大器LM2092 (接成射極跟隨)連接到A/D轉換器MAX125的輸入端上。A/D模數轉換芯片基準電源采用外部基準，以提高精度；A/D數據采集流程設定MAX125的工作模式，讀A/D以便清除系統上電引起的虛假的轉換完成信號，初始化定時器，設置定時時間間隔(即A/D采樣周期)，定時觸發源選擇，開F206外部中斷，啟動定時器，F206外部中斷服務程序用于讀A/D數據。讀取的數據通過F206運算、處理。外部開關信號經光耦進行光電隔離、電容濾波，再經數據緩沖器(F734H，只讀)， 進入F206運算、綜合處理、判斷，對于故障則發出相應的開出量，開出量經數據緩沖器 (F734H，只寫)，再經過光電隔離，驅動繼電器，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信息，經光電隔離，數據緩沖器，進入F206，作為運算的數據。16 路數字量輸出組合產生一反饋信號，給F206的102，用于檢測每一路數字量輸出是否正常。控制模塊4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CMOS集成電路工藝制造，并使用哈佛結構以及多級流水線操作技術，因而應用非常靈活，速度很高。可以實現每秒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 結構較復雜，并具有復雜的I/O單元互連結構，根據需要生成特定的電路結構，完成功能。
采用ST16C552雙路異步串行通訊收發器。ST16C552片內有二個完全獨立的異步串行通訊收發器，分別可對數據位數、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。控制模塊4有RS485與RS232接口，通訊模塊6可以很方便的接入，實現通訊功能。保護控制單元的軟件設計a)采樣部分對模擬信號進行每周波32點的采樣，采樣數據遞推刷新。b)算法部分根據DSP器件的特性，每點采樣值和前31點采樣值構成一個波形， 利用快速傅里葉變換算法，進行一次計算。c)邏輯部分根據計算的各種數據和采集到的各種信號，以及相應的參數定值， 完成故障隔離、非故障區域供電恢復算法。d)通訊部分采用內部規約或其他規約，向其他單元傳遞主CPU的各種處理信息。遙控模塊3，其發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、執行三步遙控操作方式。直接驅動出口繼電器，接通控制回路，對斷路器進行分合操作。方便現場的操作。通訊模塊6采用GPRS，通過GPRS網絡傳輸，設備現場不能聯hternet網而是監控中心可以聯hternet網，采用多點到中心的連接方式，現場設備通過串口把數據送給GPRS 通訊模塊，然后GPRS通訊模塊通過GPRS、Internet把數據遠傳出去，用戶通過hternet網接收數據。實現對數據的實時監測，開關的遠程控制。
權利要求
1.一種柱上分支保護斷路器，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.根據權利要求1所述的柱上分支保護斷路器，其特征是所述電源模塊與備用電源連接。
3.根據權利要求2所述的柱上分支保護斷路器，其特征是所述備用電源為蓄電池組。
4.根據權利要求3所述的柱上分支保護斷路器，其特征是所述電源模塊設置有充電電路，為所述蓄電池組充電。
5.根據權利要求1-4任一項所述的柱上分支保護斷路器，其特征是所述控制模塊采用TMS320F206 ；所述遙控模塊的發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。
全文摘要
本發明公開了一種柱上分支保護斷路器，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。本發明在普通真空斷路器的基礎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據傳輸功能，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生，實現非故障區域的快速恢復供電。
文檔編號H02J13/00GK102263439SQ20111018572
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者任文靜, 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備有限公司