一種柱上斷路器成套操作電源系統的制作方法

本實用新型涉及配電饋線監控和繼電保護成套設備技術領域，具體涉及一種柱上斷路器成套操作電源系統。

背景技術：

在10kV配電自動化建設中，應用最為廣泛的是柱上斷路器成套。柱上斷路器成套包括取電單元、開關本體和控制單元。柱上斷路器成套自動化實現的必要條件是具備電動合閘、電動分閘和電動自動儲能功能，而完成該三種功能的電源一般由控制單元提供，稱為控制單元操作電源。

根據柱上斷路器彈簧操作結構特點，分閘和合閘操作僅需脈沖功率電源即可完成，而機構儲能操作則需大功率電源才能完成，電力行業標準要求功率不小于240W/15s。在產品具體設計和工程應用時，一般有兩種配置：第一種是控制單元僅配電容蓄能式分閘操作電源，不配電動合閘和儲能電源；第二種是控制單元配大功率儲能電源，合閘和分閘電源與儲能電源共用。前者所構成的柱上斷路器成套操作電源系統簡單、成本低、可靠性高，但僅具備保護或控制跳閘功能，僅能實現半自動化，不具備配電自動化三遙應用條件；后者具備三遙條件，可實現全自動化，但開關成套電源系統復雜、成本高、功耗高、電源系統故障率高，后期運維成本高。因此，業界亟需提出了一種簡單、可靠、并可實現全自動化的柱上斷路器成套操作電源系統。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種柱上斷路器成套操作電源系統，具有結構簡單、可靠性高和可實現全自動化等優點。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種柱上斷路器成套操作電源系統，包括取電單元、控制單元和開關機構，所述取電單元包括一電壓互感器，所述電壓互感器的輸入端連接線路的高壓側，所述控制單元包括一處理器模塊，所述電壓互感器依次通過AC/DC模塊和穩壓/降壓電路與處理器模塊相連，所述控制單元還包括分別與處理器模塊相連的合閘電源電容C2、分閘電源電容C3、儲能繼電器J1、合閘繼電器J2和分閘繼電器J3，所述開關機構包括儲能電機M1、合閘線圈YC和分閘線圈YT，所述電壓互感器直接通過儲能繼電器J1與儲能電機M1相連，所述合閘電源電容C2通過合閘繼電器J2與合閘線圈YC相連，所述分閘電源電容C3通過分閘繼電器J3與分閘線圈YT相連。

進一步，所述合閘電源電容C2的前級串聯設置有第一電子開關K1，所述分閘電源電容C3的前級串聯設置有第二電子開關K2，所述第一電子開關K1和第二電子開關K2分別與處理器模塊相連。

進一步，所述合閘電源電容C2的前級串聯設置有第一限流電阻R1和第二二極管D2，所述分閘電源電容C3的前級串聯設置有第二限流電阻R2和第三二極管D3。

進一步，所述AC/DC模塊依次通過第一二極管D1和電容C1與穩壓/降壓電路相連。

進一步，所述儲能電機M1采用AC220V電機。

進一步，所述合閘線圈YC和分閘線圈YT采用5A脫扣器。

進一步，控制單元控制僅當合閘電源電容C2和分閘電源電容C3均為儲能狀態時才執行合閘動作。

進一步，控制單元控制當分閘電源電容C3為儲能狀態時執行分閘動作。

本實用新型的有益效果是：一種柱上斷路器成套操作電源系統，充分利用了柱上斷路器開關機構和配電線路饋線保護動作特點，分類實現儲能操作電源、合閘操作電源和分閘操作電源，且三個操作電源彼此獨立，相互無影響，具有結構簡單、可靠性高和可實現全自動化等優點。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明：

圖1為本實用新型操作電源系統的結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1，圖1為本實用新型操作電源系統的結構示意圖。本實用新型提出一種柱上斷路器成套操作電源系統，包括取電單元1、控制單元2和開關機構3，所述取電單元1包括一電壓互感器11，所述電壓互感器11的輸入端連接線路的高壓側，所述控制單元2包括一處理器模塊21，所述電壓互感器11依次通過AC/DC模塊22和穩壓/降壓電路23與處理器模塊21相連，所述控制單元2還包括分別與處理器模塊21相連的合閘電源電容C2、分閘電源電容C3、儲能繼電器J1、合閘繼電器J2和分閘繼電器J3，所述開關機構3包括儲能電機M1、合閘線圈YC和分閘線圈YT，所述電壓互感器11直接通過儲能繼電器J1與儲能電機M1相連，所述合閘電源電容C2通過合閘繼電器J2與合閘線圈YC相連，所述分閘電源電容C3通過分閘繼電器J3與分閘線圈YT相連。AC/DC模塊22采用低功率的AC/DC模塊，可使控制單元2的能耗大幅下降，從而降低系統的能耗。

儲能操作電源直接來自電壓互感器11，開關機構3的儲能電機M1選用額定AC220V電機，開關儲能出口的儲能繼電器J1接處理器模塊21并由處理器模塊21控制通斷。合閘操作電源采用大容量的合閘電源電容C2蓄能后提供，開關機構3的合閘線圈YC采用額定5A脫扣器，合閘電源電容C2前級的第一電子開關K1接處理器模塊21，合閘電源電容C2接處理器模塊21并由處理器模塊21監控儲能狀態，合閘繼電器J2接處理器模塊21，合閘電源電容C2的前級串聯第一限流電阻R1和第二二極管D2。分閘操作電源采用大容量的分閘電源電容C3蓄能后提供，開關機構3的分閘線圈YT采用額定5A脫扣器，分閘電源電容C3前級的第二電子開關K2接處理器模塊21，分閘電源電容C3接處理器模塊21并由處理器模塊21監控儲能狀態，分閘繼電器J3接處理器模塊21，分閘電源電容C3的前級串聯第二限流電阻R2和第三二極管D3。儲能操作電源、合閘操作電源和分閘操作電源三者彼此獨立，互不影響。

所述合閘電源電容C2的前級串聯設置有第一電子開關K1，所述分閘電源電容C3的前級串聯設置有第二電子開關K2，所述第一電子開關K1和第二電子開關K2分別與處理器模塊21相連，合閘電源電容C2和分閘電源電容C3由處理器模塊21通過控制第一電子開關K1和第二電子開關K2的開閉，采用脈沖式進行充電。

所述合閘電源電容C2的前級串聯設置有第一限流電阻R1和第二二極管D2，所述分閘電源電容C3的前級串聯設置有第二限流電阻R2和第三二極管D3。第一限流電阻R1和第二限流電阻R2的設置避免了大容量電容拉死小功率AC/DC模塊22，而第二二極管D2和第三二極管D3的設置使得合閘操作電源和分閘操作電源彼此獨立。所述AC/DC模塊22依次通過第一二極管D1和電容C1與穩壓/降壓電路23相連。電容C1作為處理器模塊21工作電源前級濾波、蓄能電容，二級管D1串聯于C1前可避免C2和C3充電脈沖功耗引起處理器模塊21電源波動或異常問題。

柱上斷路器成套的保護動作具有以下特點：柱上斷路器成套由分閘狀態電動操作合閘時，斷路器電源側帶電，即電壓互感器11有電；柱上斷路器成套作為線路保護裝置時，其電動分閘優先級最高，即電動合閘操作前，分閘操作電源需建立就緒。

儲能操作電源由電壓互感器11提供AC220V電源，由處理器模塊21控制儲能繼電器J1完成開關機構3儲能，解決開關儲能大功率電源需求問題。處理器模塊21采用主動脈沖式對合閘電源電容C2和分閘電源電容C3進行充電。處理器模塊21采集合閘電源電容C2和分閘電源電容C3的蓄能狀態；合閘電源電容C2和分閘電源電容C3的前級串聯有第二二極管D2和第三二極管D3，使得合閘操作電源和分閘操作電源彼此獨立，并且防止開關機構3合閘或分閘操作期間因脫扣器線圈反電動高壓擊穿第一電子開關K1和第二電子開頭K2。

建立操作電源時，儲能操作電源由電壓互感器11直接提供，額定電壓為AC220V，電源功率一般均大于300VA，可靠性高；合閘操作電源由大容量合閘電源電容C2提供，該電容由處理器模塊21采用脈沖式充電，合閘電源電容C2的電壓充電至設定值以上即表示建立完成，建立時間取決于充電脈沖占比和AC/DC模塊22的容性負載能力；分閘操作電源的建立同合閘操作電源。

控制單元2檢測儲能操作電源的狀態，確保儲能操作電源為儲能狀態，若儲能操作電源為未儲能狀態，則無條件閉合儲能繼電器J1，通過電壓互感器11驅動儲能電機M1充電，直至儲能操作電源為儲能狀態才斷開儲能繼電器J1。開關機構3進行電動合閘操作時，控制單元2先接收到合閘信號，再檢測合閘電源電容C2和分閘電源電容C3的狀態是否為儲能狀態，僅當合閘電源電容C2和分閘電源電容C3均為儲能狀態時才執行合閘動作，否則按合閘失敗處理。開關機構3進行電動分閘操作時，控制單元2先接收到分閘信號，再檢測分閘電源電容C3的狀態是否為儲能狀態，當分閘電源電容C3為儲能狀態時執行分閘動作，否則按分閘失敗處理。

以上是對實用新型的較佳實施進行了具體說明，但實用新型創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。