智能高压开关柜及控制电路的制作方法
智能高压开关柜及控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能高压开关柜及控制电路，包括金属封闭框体，所述框体内包括用金属装置分隔成的仪表隔室、断路器隔室、进线隔室、出线隔室；仪表隔室中设有前置器、隔室测控器；断路器隔室中设有断路器本体，断路器本体内嵌入安装有本体控制器，断路器本体底部设有底盘车；本体控制器与前置器之间以及前置器与隔室测控器之间分别采用串行通信通道连接，串行通信通道二端设有电气隔离电路；断路器隔室和出线隔室分别设有与隔室测控器连接的用于调控隔室环境的加热器、风扇、温度传感器；至少一个隔室设有实现隔室门逻辑控制的门状态传感器和门锁。本实用新型的性能优良、设备简洁、成套简易、运行可靠、维护方便、性价比高。
【专利说明】智能高压开关柜及控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在中压电网中使用的智能高压开关柜及控制电路，具体为一种高度智能化、集成化的智能高压开关柜以及用于控制智能高压开关柜的控制电路，属于电力【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现有的智能高压开关柜除了功能性设备如断路器、接地刀闸、高压带电监测器、电磁锁、加热器、风扇等之外，配备智能化部件如智能电子装置、电子式互感器、合并单元、调理单位、变送器、传感器、控制器、电动执行单元、选相控制器等，存在设备种类和数量多、接线繁杂、成套和联调困难、性能难控制、运行维护不便等缺陷。
【发明内容】
[0003]本发明的技术目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种智能化、部件减少、接线数量少、长度短的，设备简洁、性能优良、运行可靠的智能高压开关柜以及控制电路。
[0004]为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为:
[0005]一种智能高压开关柜，包括金属封闭框体1，其特征在于:
[0006]所述框体I包括由金属装置分隔成的仪表隔室2、断路器隔室3、进线隔室4和出线隔室5以及相应的隔室门；
[0007]所述仪表隔室2中包括前置器7、隔室测控器10，所述前置器7与隔室测控器10之间的通信连接；
[0008]所述断路器隔室3中设有断路器本体6，断路器本体6内嵌入安装本体控制器13，所述前置器7与本体控制器13之间通信连接；断路器本体6底部有底盘车18，底盘车18置于断路器隔室3中的导轨上；
[0009]所述进线隔室4中包括进线铜排8，所述进线铜排8 一端与断路器本体6的进线接线端连接；
[0010]所述出线隔室5中包括出线铜排9 ;所述出线铜排9 一端与断路器本体6的出线接线端连接。
[0011]上述隔室门中至少一个隔室门上设有门状态传感器和门锁，所述门状态传感器和门锁分别和隔室测控器10连接。
[0012]本发明的智能高压开关柜为高度集成、智能化的成套设备，将前置器安装在便于人机联系的框体的框门上。所述交流金属封闭开关设备中的智能部件仅有本体控制器、前置器和隔室测控器，相互之间采用有线或无线的通信通道连接，以此实现所有智能化功能；与现有智能中压智能高压开关柜相比，部件减少50%以上，接线数量与长度减少50%以上，结构简洁、接线简单、并且各隔室金属封闭则电磁兼容性高，提高了产品的可靠性。应用时，把此设备放置在配电工场，仅需把进线铜排和出线铜排接于中、高压回路中，简化接线，提高系统可靠性以及人机联系的安全性。[0013]进一步的技术方案包括:
[0014]所述隔室门上的门状态传感器和门锁共用二总线与隔室测控器10连接。隔室门上的门状态传感器和门锁共用两根线与隔室测控器10连接，接线数量可以减少50%，同时也减少了接线干扰，提高了设备的稳定性和可靠性，并降低了设备成本。
[0015]所述断路器隔室3的门状态传感器22 二根输出线与门锁23 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连；所述仪表隔室2的门状态传感器26 二根输出线与门锁27二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连；所述进线隔室4的门状态传感器29二根输出线与门锁30 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连；所述出线隔室5的门状态传感器35 二根输出线与门锁36 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连。所述的接线为金属屏蔽线，减了腔体空间和器件间电磁干扰的影响，可使设备更稳定地工作。门状态信号经隔室测控器传至前置器，断路器隔室门的开锁与上锁由前置器发指令经隔室测控器传至门锁，实现断路器隔室门的逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0016]所述金属装置包括金属板或带孔的金属网板，所述进线隔室4位于智能高压开关柜的后方上部，出线隔室5位于智能高压开关柜的后方下部；断路器隔室3位于智能高压开关柜的前方中部，仪表隔室2位于智能高压开关柜的前方上部。
[0017]所述前置器7与隔室测控器10之间采用串行通信通道43连接，串行通信通道43在前置器7和隔室测控器10的连接处分别设有电气隔离电路。所述前置器7与本体控制器13之间采用串行通信通道42连接，串行通信通道42在前置器7与本体控制器13的连接处分别设有电气隔离电路。前置器和隔室测控器间设置电气隔离电路，前置器和本体控制器间设置电气隔离电路，通过设置的电气隔离电路实现各个电路在电气上互相隔离，电磁兼容性闻，进一步提闻了广品的可罪性。
[0018]至少有一个隔室中设置温湿度变送器、加热器、风扇；所述温湿度变送器、加热器、风扇分别与隔室测控器10连接。进一步地所述断路器隔室3中还设置第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21 ;所述进线隔室4设有第三温湿度变送器31 ;所述出线隔室5设有第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34 ;所述第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21，第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34，第三温湿度变送器31分别与隔室测控器10连接。在前置器上显示断路器隔室、进线隔室和出线隔室的温湿度值，前置器对隔室测控器发出控制温湿度的电信号，隔室测控器根据温湿度情况控制设置在断路器隔室和出线隔室的加热器和风扇的工作，使断路器隔室和出线隔室中的温湿度自动控制在前置器设定的范围内，使关键设备智能断路器本体在最佳环境中可靠运行。
[0019]所述出线隔室5中还包括地线铜排12、接地刀闸11、避雷器19，所述接地刀闸11分别与出线铜排9和地线铜排12连接，避雷器19分别与出线铜排9和地线铜排12连接。
[0020]所述断路器6的出线上安装有电流互感器15，电流互感器15与本体测控器13连接。
[0021]所述电流互感器15的次级与本体控制器13连接，所述电流互感器15与本体控制器13的连接点通过导线和测试接线端子或接插件17连接；所述测试接线端子或接插件17设置在本体控制器的前面板上或断路器本体上。所述测试接线端子或接插件17用于外部输入测试电信号，方便实现断路器本体的电流保护、测量的试验测试。[0022]所述进线铜排8和出线铜排9与所述断路器本体6的进线和出线接头连接处分别设有测量所述连接处温度的第一温度变送器14和第二温度变送器16，所述第一温度变送器14和第二温度变送器16采用无线通信方式与所述前置器7连接。第一温度变送器和第二温度变送器使用无线通信方式将测量的该端温度数据直接传送至前置器，在前置器的液晶屏上显示或告警，省掉温度变送器与前置器之间的中继装置，简化成套设备。
[0023]所述进线隔室4设有与进线铜排8连接的进线带电无线变送器28和与隔室测控器10连接的温湿度传感器31，所进线带电无线变送器28与前置器7间无线通信连接，所述无线通信为RF射频通信。进线带电变送器将进线铜排的带电信息发送至前置器，在前置器的显示屏上显示；进线隔室温湿度信号经隔室测控器后通过串行通信方式传至前置器，在前置器显示屏上显示。
[0024]所述出线隔室5中的接地刀闸11上设置分合闸控制接点和分合闸状态接点，所述分合闸控制接点和分合闸状态接点分别与隔室测验控器10连接。前置器与隔室测控器通信连接，前置器向隔室测控器发出控制指令，经隔室测控器控制刀闸的分闸、合闸；隔室测控器采集刀闸的分闸、合闸状态，并把所采集的刀闸分闸、合闸状态信息传送给前置器，并在前置器的显示屏上显示刀闸状态；进而实现对刀闸的逻辑控制，避免误操作产生事故。
[0025]所述出线隔室5设有出线带电无线变送器20，所述出线带电无线变送器20分别与出线铜排9和地线铜排12连接；所述出线带电无线变送器20与前置器7采用无线通信方式连接；将出线铜排的带电状况发至前置器，在前置器的显示屏上显示。
[0026]所述前置器7包括前面板和后盖板，前置器7内设有微处理器电路；所述前面板上设有分别与微处理器电路相连的彩色触摸式液晶屏44、中压带电指示灯45、功能选用压板46、分合闸操作按钮47、分合闸状态指示灯48、远方本地分合闸操作切换开关49、嵌装在前面板上的温湿度传感器24，所述后盖板上嵌装温湿度传感器25，所述温湿度传感器25与微处理器电路连接。前置器的前面板上集成了智能高压开关柜的人机对话仪表、元件，不仅使用方便，而且简化安装、接线，提高可靠性，有利于运行维护；第一温湿度传感器用于监测柜外环境温湿度，第二温湿度传感器用于监测仪表隔室内的温湿度，因而智能开关柜无需再配置柜外温湿度监测器和仪表隔室温湿度监测器，简化了开关柜成套设备。
[0027]所述的前置器7的前面板上设有人体感应传感器50，所述人体感应传感器50与微处理器电路连接；人体感应传感器50感应到人体接近时，前置器的微处理器电路控制液晶屏44显示，人体离开之后前置器的微处理器电路控制控制液晶屏44延时熄灭。大幅提高了液晶屏使用时间，提高前置器的使用寿命。
[0028]所述前置器7嵌装在仪表隔室2的仪表隔室门52上，断路器隔室门53上设有观察窗51。用于观察断路器本体的运行状态。
[0029]一种用于所述智能高压开关柜的控制电路，包括本体控制器13，所述本体控制器13分别与外部配电电压互感器37、断路器本体6的电流互感器15、合闸线圈39、底盘车18、接地刀闸11、断路器本体6的开关管动触头行程传感器38相连接；所述底盘车18的推进和退出的第一状态接点41和刀闸11的分闸和合闸的第二状态接点40依次串接在控制合闸线圈39的合闸回路中；所述的状态接点为行程开关接点或继电器接点。本体控制器采集配电电压、负载电流及其相位信息，本体控制器对所采集的信息进行运算处理获得智能高压开关柜的功率、功率因数并在前置器上显示，并将测得的电压值与电压保护设定值比较实现电压型保护、将测得的电流值与电流保护设定值比较实现电流型保护。本体控制器根据行程传感器在分合闸过程中监测断路器开关的动触头的行程、速度以及弹跳，进而诊断断路器本体的机构工况。在合闸线圈的合闸回路中依次串接底盘车推进和退出第一状态接点和刀闸分闸和合闸第二状态接点。本发明电路不仅接线简洁，而且不受智能电路控制，保证在任何情况下避免智能断路器本体的误合闸，造成严重设备、人身安全事故，使合分闸十分安全可靠。
[0030]本发明的有益效果:
[0031]本发明能够保障开关设备的成套简易、运行可靠；同时通过设置隔室测控器，实现对各个隔室及隔室环境的控制，使设备工作在最佳状态；通过隔室的屏蔽作用，降低了空间和各器件间的电磁干扰；通过隔离通信连接，降低了空间电磁对通信的影响；通过设置隔室环境控制，大大提高了开关设备的可靠运行；通过隔室门状态及门锁的设置，确保设备和人身安全；开关设备的控制电路的设计，防止误合闸操作，确保开关设备可靠运行；采用无线通信连接，减少了接线提高设备可靠性；把电器元器件集成在一个开关柜中，使得设备简洁、智能化部件少、接线数量与长度减少，进一步提高开关设备可靠运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1本发明的智能高压开关柜的结构示意图。
[0033]图2图1的主视图。
[0034]图3本发明控制电路的示意图。
【具体实施方式】
[0035]为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明做进一步的介绍。
[0036]一，前置器:
[0037]所述前置器7包括前面板和后盖板(图中未画出)，前置器7内设有微处理器电路。
[0038]如图2所示，所述前面板上设有彩色触摸式液晶屏44、人体感应传感器50、一次带电指示灯45、功能选用压板46、分合闸操作按钮47、分合闸状态指示灯48、远方本地分合闸操作切换开关49。所述前置器7 —般安装在智能高压开关柜的框门上或柜体前面板上，对于本发明优选地嵌装在仪表隔室的隔室门52上。在前置7的前面板上嵌装第一温湿度传感器24，用于监测柜外环境温湿度；前置器7的后盖板上嵌装有第二温湿度传感器25，用于监测仪表隔室内的温湿度；因而智能开关柜不再需要配置柜外温湿度监测器和仪表隔室温湿度监测器，简化了开关柜成套设备。所述的彩色触摸式液晶屏44、人体感应传感器50、中压带电指示灯45、功能选用压板46、分合闸操作按钮47、分合闸状态指示灯48、远方本地分合闸操作切换开关49分别与前置器7的微处理器电路连接。
[0039]所述的前置器7的前面板设有人体感应传感器50，所述人体感应传感器50与前置器7的微处理器电路连接。人体感应传感器感应到人体接近时，前置器的微处理器电路控制液晶屏44显示，人体离开之后前置器的微处理器电路控制液晶屏44延时熄灭，大幅提高了液晶屏的使用时间，提高前置器的使用寿命。[0040]所述的前置器7内设有无线通信模块，用于与所述智能高压开关柜内的无线设备通信连接；所述无线通信模块包括GPRS通信模块、蓝牙通信模块和RF射频通信模块，所述GPRS通信模块、蓝牙通信模块和RF射频通信模块分别于前置器的微处理器电路以无线方式通信连接。
[0041]二，智能高压开关柜:
[0042]所述智能高压开关柜，如I和2所示，包括金属封闭框体1，所述框体I包括由钢板至少分隔成的仪表隔室2、断路器隔室3、进线隔室4、出线隔室5、备用隔室以及相应的隔室门；上述各个隔室均由钢板和隔室门构成的封闭体，隔室门与隔室活动连接，优选铰接。断路器隔室门53上设有观察窗51，用于观察智能断路器本体的运行状态。本实施方式中的钢板可以替换钢其它金属板，如铝板、铜板、带孔的网状钢板、带孔的网状铝板、带孔的网状铜板。
[0043]优先地，所述进线隔室4位于智能高压开关柜的后方上部，出线隔室5位于智能高压开关柜的后方下部；断路器隔室3位于智能高压开关柜的前方中部，仪表隔室2位于智能高压开关柜的前方上部。
[0044](I)仪表隔室2:
[0045]所述仪表隔室2中包括前置器7、隔室测控器10，所述前置器7与隔室测控器10之间的通信连接采用串行通信通道43连接，串行通信通道43在前置器7和隔室测控器10的连接处分别设有电气隔离电路；所述仪表隔室2的隔室门上设有仪表隔室门状态传感器26和仪表隔室门锁27，所述仪表隔室门状态传感器26 二根输出线与仪表隔室门锁27 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连。所述前置器7嵌装在仪表隔室2的仪表隔室门52上，便于人机联系。
[0046](2)断路器隔室3:
[0047]所述断路器隔室3中设有断路器本体6，断路器本体6内嵌入安装本体控制器13，断路器本体底部有底盘车18，底盘车18置于断路器隔室3内的导轨上；所述前置器7与本体控制器13之间采用串行通信通道42连接，串行通信通道42在前置器7与本体控制器13的连接处分别设有电气隔离电路；电气上互相隔离，电磁兼容性高，进一步提高了产品的可靠性；断路器6的出线上安装有电流互感器15，电流互感器15的次级与本体控制器13连接，电流互感器15次级与本体控制器13之间连接的连接点和测试接线端子或接插件17之间连接；所述测试接线端子或接插件17设置在本体控制器的前面板上或断路器本体上。测试接线端子或接插件17用于外部试验，便于实现对智能断路器的内部电流互感器试验测试。
[0048]进一步地，所述断路器隔室3中还设置第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21 ;所述第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21分别与隔室测控器10相连。隔室测控器10把采集的温湿度信号传给前置器7，并在前置器7上显示断路器隔室的温湿度值；前置器对隔室测控器发出温湿度控制命令，隔室测控器根据温湿度情况控制加热器和风扇的工作，使断路器隔室中的温湿度自动控制在前置器设定的范围内，使关键设备智能断路器本体在最佳环境中可靠运行。所述断路器隔室3设有断路器隔室门状态传感器22和断路器隔室门锁23，断路器隔室门状态传感器22 二根输出线与断路器隔室门锁23 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10连接。隔室门状态信号经隔室测控器传至前置器，断路器隔室门的开锁与上锁由前置器发令经隔室测控器传至门锁，实现断路器隔室门的逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0049](3)进线隔室4:
[0050]所述进线隔室4中包括进线铜排8，所述进线铜排8 一端与断路器6的进线接线端连接；进线隔室4设有进线带电无线变送器28和第三温湿度传感器31，所述进线带电无线变送器28分别与进线铜排8和地线连接，所述进线带电无线变送器28与前置器7无线通信连接，进线带电变送器将进线的带电信息发送至前置器，在前置器的显示屏上显示。所述温湿度传感器31与隔室测控器10串行通信连接，将进线隔室温湿度信号经隔室测控器后通过串行通信方式传至前置器，在前置器显示屏上显示。所述进线隔室4的隔室门上设有进线隔室门状态传感器29和进线隔室门锁30，进线隔室门状态传感器29的二根输出线与进线隔室门锁30 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10连接；减少连接线，减少接线干扰，实现进线隔室门的或逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0051](4)出线隔室5:
[0052]所述出线隔室5中包括出线铜排9，地线铜排12、接地刀闸11、避雷器19 ;所述出线铜排9 一端与断路器6的出线接线端连接。所述接地刀闸11分别与出线铜排9和地线铜排12连接，避雷器19分别与出线铜排9和地线铜排12连接。出线隔室5中的接地刀闸11上设置分合闸控制接点和分合闸状态接点(图中未标出)，所述分合闸控制接点和分合闸状态接点分别与隔室测验控器10连接。前置器与隔室测控器通信连接，前置器向隔室测控器发出分合闸控制指令，经隔室测控器控制刀闸的分闸、合闸；隔室测控器采集刀闸的分闸、合闸状态信息，并把所采集的刀闸的分闸、合闸状态信息传送给前置器，在前置器的显示屏上显示刀闸的状态信息；实现对刀闸的逻辑控制，避免误操作产生事故。
[0053]所述出线隔室5设有安装在出线铜排上的出线带电无线变送器20，所述出线带电无线变送器(20)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接；所述出线带电无线变送器20与前置器7无线通信连接；将出线铜排的带电状况发至前置器，在前置器的显示屏上显示。
[0054]进一步地，出线隔室5设有第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34，所述第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34分别与隔室测控器10连接；前置器与隔室测控器之间通信连接，前置器经隔室测控器采集出线隔室的温湿度信号，并通过隔室测控器控制加热器、风扇，使出线隔室的温湿度控制在前置器设定范围内，使出线隔室中的设备工作在设定的温、湿度环境，保障设备安全运行。进一步地，所述出线隔室5设有出线隔室门状态传感器35和出线隔室门锁36，出线隔室门状态传感器35 二根输出线与出线隔室门锁36 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连，接线数量减少50% ;实现出线隔室门的或逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0055](5)备用隔室:
[0056]智能高压开关柜还设有一个备用隔室，备用隔室设有备用隔室门状态传感器和备用隔室门锁(图中未标示)，备用隔室门状态传感器二根输出线与备用隔室门锁二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连，接线数量减少50% ;实现备用隔室门的或逻辑控制。备用隔室可用于扩展智能高压开关柜的功能和用途，或用于特定用途。
[0057]三，控制电路:
[0058]一种用于所述智能高压开关柜的控制电路。[0059]如图3所示，所述控制电路包括本体控制器13、外部配电电压互感器37、断路器6中的电流互感器15、合闸线圈39、底盘车18、刀闸11、断路器6中开关管的动触头行程传感器38 ;所述外部配电电压互感器37、断路器6中的电流互感器15、合闸线圈39、底盘车18、刀闸11、断路器6中开关管的动触头行程传感器38分别与本体控制器13连接。本体控制器采集外部配电电压、负载电流及其相位信息，本体控制器对所采集到的信息进行处理后获得智能高压开关柜的功率、功率因数并在前置器上显示；本体控制器将测得的电压值与电压保护定值比较，当测得的电压值大于电压保护设定值时本体控制器执行分闸操作，实现电压型保护；本体控制器将测得的电流值与电流保护设定值比较，当测得的电流值大于电流保护定值时本体控制器执行分闸操作，实现电流型保护。本体控制器通过行程传感器在分合闸过程中监测断路器开关的动触头的行程、速度以及弹跳，进而诊断智能断路器本体的机构工况。
[0060]进一步地，底盘车18推进和退出的第一状态接点41和刀闸11分闸和合闸的第二状态接点40依次串接在控制合闸线圈39的合闸回路中；所述的状态接点为行程开关接点或继电器接点，优选为行程开关接点。所述的合闸回路中依次串接底盘车推进和退出第一状态接点和刀闸分闸和合闸第二状态接点，不仅接线简洁，而且不受智能电路控制，保证在任何情况下避免智能断路器本体的误合闸，造成严重设备、人身安全事故，确保开关设备运行十分可靠。
[0061]四，二总线技术:
[0062]二总线是一种相对于四线(包括两根供电线路、两根通讯线路)电路的技术，将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线的技术。
[0063]本发明的性能优良、设备简洁、成套简易、运行可靠、维护方便、性价比高。
[0064]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【权利要求】
1.智能高压开关柜，包括金属封闭框体(1)，其特征在于: 所述框体(1)包括由金属装置分隔成的仪表隔室(2)、断路器隔室(3)、进线隔室(4)和出线隔室(5)以及相应的隔室门； 所述仪表隔室(2)中包括前置器(7)、隔室测控器(10)，所述前置器(7)与隔室测控器(10)之间的通信连接； 所述断路器隔室(3)中设有断路器本体(6)，断路器本体(6)内嵌入安装本体控制器(13)，所述前置器(7)与本体控制器(13)之间通信连接；断路器本体(6)底部有底盘车(18)，底盘车(18)置于断路器隔室(3)中的导轨上； 所述进线隔室(4)中包括进线铜排(8)，所述进线铜排(8) —端与断路器本体(6)的进线接线端连接； 所述出线隔室(5)中包括出线铜排(9);所述出线铜排(9) 一端与断路器本体(6)的出线接线端连接； 上述各隔室中至少一个隔室门上设有门状态传感器和门锁，所述门状态传感器、门锁和隔室测控器(10)连接。
2.根据权利要求1 所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述隔室门上的门状态传感器和门锁共用二总线与隔室测控器10连接。
3.根据权利要求2所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述出线隔室(5)的门状态传感器(35) 二根输出线与门锁(36) 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器(10)相连。
4.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述金属装置包括金属板或带孔的金属网板，所述进线隔室4位于智能高压开关柜的后方上部，出线隔室5位于智能高压开关柜的后方下部；断路器隔室3位于智能高压开关柜的前方中部，仪表隔室2位于智能高压开关柜的前方上部。
5.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)与隔室测控器(10)之间采用串行通信通道(43)连接，串行通信通道(43)在前置器(7)和隔室测控器(10)的连接处分别设有电气隔离电路。
6.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)与本体控制器(13)之间采用串行通信通道(42)连接，串行通信通道(42)在前置器(7)与本体控制器(13)的连接处分别设有电气隔离电路。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的智能高压开关柜，其特征在于:至少有一个隔室设置有温湿度变送器、加热器、风扇；所述温湿度变送器、加热器、风扇分别与隔室测控器(10)连接。
8.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述出线隔室(5)中还包括地线铜排(12)、接地刀闸(11)、避雷器(19)，所述接地刀闸(11)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接，避雷器(19)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接。
9.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述断路器(6)的出线接插件臂上安装有电流互感器(15)，电流互感器(15)与本体测控器(13)连接。
10.根据权利要求9所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述电流互感器(15)的次级与本体控制器(13)连接，所述电流互感器(15)与本体控制器(13)的连接点通过导线和测试接线端子或接插件(17)连接；所述测试接线端子或接插件(17)设置在本体控制器的前面板上或断路器本体上。
11.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述进线铜排(8)和出线铜排(9)与所述断路器本体(6)的进线和出线接头连接处分别设有测量所述连接处温度的第一温度变送器(14)和第二温度变送器(16)，所述第一温度变送器(14)和第二温度变送器(16)采用无线通信方式与所述前置器(7)连接。
12.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述进线隔室(4)设有进线带电无线变送器(28)，所述进线带电无线变送器(28)与进线铜排(8)和地线连接；所述进线带电无线变送器(28)采用无线通信方式与所述前置器(7)连接，所述无线通信为RF射频通信。
13.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述出线隔室(5)中的接地刀闸(11)上设置的分合闸控制接点和分合闸状态接点分别与隔室测控器(10)连接。
14.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述出线隔室(5)设有出线带电无线变送器(20)，所述出线带电无线变送器(20)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接；所述出线带电无线变送器(20)采用无线通信方式与前置器(7)连接。
15.根据权利要求1-6、8-14任一权利要求所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)包括前面板和后盖板，前置器(7)内设有微处理器电路；所述前面板上设有分别与微处理器电路相连的彩色触摸式液晶屏(44)、一次带电指示灯(45)、功能选用压板(46)、分合闸操作按钮(47)、分合闸状态指示灯(48)、远方本地分合闸操作切换开关(49)、嵌装在前面板上的温湿度传感器(24)，所述后盖板上嵌装与微处器电路相连接的温湿度传感器(25)。
16.根据权利要求15所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述的前置器(7)的前面板上设有人体感应传感器(50)，所述人体感应传感器(50)与微处理器电路连接。
17.根据权利要求15所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)嵌装在仪表隔室⑵的仪表隔室门(52)上；断路器隔室门(53)上设有观察窗(51)。
18.一种用于权利要求1所述的智能高压开关柜的控制电路，包括本体控制器(13)，其特征在于:所述本体控制器(13)分别与外部配电电压互感器(37)、断路器本体(6)的电流互感器(15)、合闸线圈(39)、底盘车(18)、刀闸(11)、断路器本体(6)的开关管动触头的行程传感器(38)连接；所述底盘车(18)的推进和退出的第一状态接点(41)和刀闸(11)的分闸和合闸的第二状态接点(40)依次串接在控制合闸线圈(39)的合闸回路中；所述的状态接点为行程开关接点或继电器接点。
【文档编号】H02B13/02GK203722113SQ201420019760
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】宋玉锋, 姚卫东, 沈卫峰, 丁菊, 顾曹新, 顾明锋, 孟领刚, 王春华, 王新明, 单金明, 朱永书, 徐晓娴, 夏武, 王春生, 周江 申请人:江苏现代电力科技股份有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能高压开关柜及控制电路，包括金属封闭框体，所述框体内包括用金属装置分隔成的仪表隔室、断路器隔室、进线隔室、出线隔室；仪表隔室中设有前置器、隔室测控器；断路器隔室中设有断路器本体，断路器本体内嵌入安装有本体控制器，断路器本体底部设有底盘车；本体控制器与前置器之间以及前置器与隔室测控器之间分别采用串行通信通道连接，串行通信通道二端设有电气隔离电路；断路器隔室和出线隔室分别设有与隔室测控器连接的用于调控隔室环境的加热器、风扇、温度传感器；至少一个隔室设有实现隔室门逻辑控制的门状态传感器和门锁。本实用新型的性能优良、设备简洁、成套简易、运行可靠、维护方便、性价比高。
【专利说明】智能高压开关柜及控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在中压电网中使用的智能高压开关柜及控制电路，具体为一种高度智能化、集成化的智能高压开关柜以及用于控制智能高压开关柜的控制电路，属于电力【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现有的智能高压开关柜除了功能性设备如断路器、接地刀闸、高压带电监测器、电磁锁、加热器、风扇等之外，配备智能化部件如智能电子装置、电子式互感器、合并单元、调理单位、变送器、传感器、控制器、电动执行单元、选相控制器等，存在设备种类和数量多、接线繁杂、成套和联调困难、性能难控制、运行维护不便等缺陷。
【发明内容】
[0003]本发明的技术目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种智能化、部件减少、接线数量少、长度短的，设备简洁、性能优良、运行可靠的智能高压开关柜以及控制电路。
[0004]为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为:
[0005]一种智能高压开关柜，包括金属封闭框体1，其特征在于:
[0006]所述框体I包括由金属装置分隔成的仪表隔室2、断路器隔室3、进线隔室4和出线隔室5以及相应的隔室门；
[0007]所述仪表隔室2中包括前置器7、隔室测控器10，所述前置器7与隔室测控器10之间的通信连接；
[0008]所述断路器隔室3中设有断路器本体6，断路器本体6内嵌入安装本体控制器13，所述前置器7与本体控制器13之间通信连接；断路器本体6底部有底盘车18，底盘车18置于断路器隔室3中的导轨上；
[0009]所述进线隔室4中包括进线铜排8，所述进线铜排8 一端与断路器本体6的进线接线端连接；
[0010]所述出线隔室5中包括出线铜排9 ;所述出线铜排9 一端与断路器本体6的出线接线端连接。
[0011]上述隔室门中至少一个隔室门上设有门状态传感器和门锁，所述门状态传感器和门锁分别和隔室测控器10连接。
[0012]本发明的智能高压开关柜为高度集成、智能化的成套设备，将前置器安装在便于人机联系的框体的框门上。所述交流金属封闭开关设备中的智能部件仅有本体控制器、前置器和隔室测控器，相互之间采用有线或无线的通信通道连接，以此实现所有智能化功能；与现有智能中压智能高压开关柜相比，部件减少50%以上，接线数量与长度减少50%以上，结构简洁、接线简单、并且各隔室金属封闭则电磁兼容性高，提高了产品的可靠性。应用时，把此设备放置在配电工场，仅需把进线铜排和出线铜排接于中、高压回路中，简化接线，提高系统可靠性以及人机联系的安全性。[0013]进一步的技术方案包括:
[0014]所述隔室门上的门状态传感器和门锁共用二总线与隔室测控器10连接。隔室门上的门状态传感器和门锁共用两根线与隔室测控器10连接，接线数量可以减少50%，同时也减少了接线干扰，提高了设备的稳定性和可靠性，并降低了设备成本。
[0015]所述断路器隔室3的门状态传感器22 二根输出线与门锁23 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连；所述仪表隔室2的门状态传感器26 二根输出线与门锁27二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连；所述进线隔室4的门状态传感器29二根输出线与门锁30 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连；所述出线隔室5的门状态传感器35 二根输出线与门锁36 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连。所述的接线为金属屏蔽线，减了腔体空间和器件间电磁干扰的影响，可使设备更稳定地工作。门状态信号经隔室测控器传至前置器，断路器隔室门的开锁与上锁由前置器发指令经隔室测控器传至门锁，实现断路器隔室门的逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0016]所述金属装置包括金属板或带孔的金属网板，所述进线隔室4位于智能高压开关柜的后方上部，出线隔室5位于智能高压开关柜的后方下部；断路器隔室3位于智能高压开关柜的前方中部，仪表隔室2位于智能高压开关柜的前方上部。
[0017]所述前置器7与隔室测控器10之间采用串行通信通道43连接，串行通信通道43在前置器7和隔室测控器10的连接处分别设有电气隔离电路。所述前置器7与本体控制器13之间采用串行通信通道42连接，串行通信通道42在前置器7与本体控制器13的连接处分别设有电气隔离电路。前置器和隔室测控器间设置电气隔离电路，前置器和本体控制器间设置电气隔离电路，通过设置的电气隔离电路实现各个电路在电气上互相隔离，电磁兼容性闻，进一步提闻了广品的可罪性。
[0018]至少有一个隔室中设置温湿度变送器、加热器、风扇；所述温湿度变送器、加热器、风扇分别与隔室测控器10连接。进一步地所述断路器隔室3中还设置第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21 ;所述进线隔室4设有第三温湿度变送器31 ;所述出线隔室5设有第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34 ;所述第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21，第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34，第三温湿度变送器31分别与隔室测控器10连接。在前置器上显示断路器隔室、进线隔室和出线隔室的温湿度值，前置器对隔室测控器发出控制温湿度的电信号，隔室测控器根据温湿度情况控制设置在断路器隔室和出线隔室的加热器和风扇的工作，使断路器隔室和出线隔室中的温湿度自动控制在前置器设定的范围内，使关键设备智能断路器本体在最佳环境中可靠运行。
[0019]所述出线隔室5中还包括地线铜排12、接地刀闸11、避雷器19，所述接地刀闸11分别与出线铜排9和地线铜排12连接，避雷器19分别与出线铜排9和地线铜排12连接。
[0020]所述断路器6的出线上安装有电流互感器15，电流互感器15与本体测控器13连接。
[0021]所述电流互感器15的次级与本体控制器13连接，所述电流互感器15与本体控制器13的连接点通过导线和测试接线端子或接插件17连接；所述测试接线端子或接插件17设置在本体控制器的前面板上或断路器本体上。所述测试接线端子或接插件17用于外部输入测试电信号，方便实现断路器本体的电流保护、测量的试验测试。[0022]所述进线铜排8和出线铜排9与所述断路器本体6的进线和出线接头连接处分别设有测量所述连接处温度的第一温度变送器14和第二温度变送器16，所述第一温度变送器14和第二温度变送器16采用无线通信方式与所述前置器7连接。第一温度变送器和第二温度变送器使用无线通信方式将测量的该端温度数据直接传送至前置器，在前置器的液晶屏上显示或告警，省掉温度变送器与前置器之间的中继装置，简化成套设备。
[0023]所述进线隔室4设有与进线铜排8连接的进线带电无线变送器28和与隔室测控器10连接的温湿度传感器31，所进线带电无线变送器28与前置器7间无线通信连接，所述无线通信为RF射频通信。进线带电变送器将进线铜排的带电信息发送至前置器，在前置器的显示屏上显示；进线隔室温湿度信号经隔室测控器后通过串行通信方式传至前置器，在前置器显示屏上显示。
[0024]所述出线隔室5中的接地刀闸11上设置分合闸控制接点和分合闸状态接点，所述分合闸控制接点和分合闸状态接点分别与隔室测验控器10连接。前置器与隔室测控器通信连接，前置器向隔室测控器发出控制指令，经隔室测控器控制刀闸的分闸、合闸；隔室测控器采集刀闸的分闸、合闸状态，并把所采集的刀闸分闸、合闸状态信息传送给前置器，并在前置器的显示屏上显示刀闸状态；进而实现对刀闸的逻辑控制，避免误操作产生事故。
[0025]所述出线隔室5设有出线带电无线变送器20，所述出线带电无线变送器20分别与出线铜排9和地线铜排12连接；所述出线带电无线变送器20与前置器7采用无线通信方式连接；将出线铜排的带电状况发至前置器，在前置器的显示屏上显示。
[0026]所述前置器7包括前面板和后盖板，前置器7内设有微处理器电路；所述前面板上设有分别与微处理器电路相连的彩色触摸式液晶屏44、中压带电指示灯45、功能选用压板46、分合闸操作按钮47、分合闸状态指示灯48、远方本地分合闸操作切换开关49、嵌装在前面板上的温湿度传感器24，所述后盖板上嵌装温湿度传感器25，所述温湿度传感器25与微处理器电路连接。前置器的前面板上集成了智能高压开关柜的人机对话仪表、元件，不仅使用方便，而且简化安装、接线，提高可靠性，有利于运行维护；第一温湿度传感器用于监测柜外环境温湿度，第二温湿度传感器用于监测仪表隔室内的温湿度，因而智能开关柜无需再配置柜外温湿度监测器和仪表隔室温湿度监测器，简化了开关柜成套设备。
[0027]所述的前置器7的前面板上设有人体感应传感器50，所述人体感应传感器50与微处理器电路连接；人体感应传感器50感应到人体接近时，前置器的微处理器电路控制液晶屏44显示，人体离开之后前置器的微处理器电路控制控制液晶屏44延时熄灭。大幅提高了液晶屏使用时间，提高前置器的使用寿命。
[0028]所述前置器7嵌装在仪表隔室2的仪表隔室门52上，断路器隔室门53上设有观察窗51。用于观察断路器本体的运行状态。
[0029]一种用于所述智能高压开关柜的控制电路，包括本体控制器13，所述本体控制器13分别与外部配电电压互感器37、断路器本体6的电流互感器15、合闸线圈39、底盘车18、接地刀闸11、断路器本体6的开关管动触头行程传感器38相连接；所述底盘车18的推进和退出的第一状态接点41和刀闸11的分闸和合闸的第二状态接点40依次串接在控制合闸线圈39的合闸回路中；所述的状态接点为行程开关接点或继电器接点。本体控制器采集配电电压、负载电流及其相位信息，本体控制器对所采集的信息进行运算处理获得智能高压开关柜的功率、功率因数并在前置器上显示，并将测得的电压值与电压保护设定值比较实现电压型保护、将测得的电流值与电流保护设定值比较实现电流型保护。本体控制器根据行程传感器在分合闸过程中监测断路器开关的动触头的行程、速度以及弹跳，进而诊断断路器本体的机构工况。在合闸线圈的合闸回路中依次串接底盘车推进和退出第一状态接点和刀闸分闸和合闸第二状态接点。本发明电路不仅接线简洁，而且不受智能电路控制，保证在任何情况下避免智能断路器本体的误合闸，造成严重设备、人身安全事故，使合分闸十分安全可靠。
[0030]本发明的有益效果:
[0031]本发明能够保障开关设备的成套简易、运行可靠；同时通过设置隔室测控器，实现对各个隔室及隔室环境的控制，使设备工作在最佳状态；通过隔室的屏蔽作用，降低了空间和各器件间的电磁干扰；通过隔离通信连接，降低了空间电磁对通信的影响；通过设置隔室环境控制，大大提高了开关设备的可靠运行；通过隔室门状态及门锁的设置，确保设备和人身安全；开关设备的控制电路的设计，防止误合闸操作，确保开关设备可靠运行；采用无线通信连接，减少了接线提高设备可靠性；把电器元器件集成在一个开关柜中，使得设备简洁、智能化部件少、接线数量与长度减少，进一步提高开关设备可靠运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1本发明的智能高压开关柜的结构示意图。
[0033]图2图1的主视图。
[0034]图3本发明控制电路的示意图。
【具体实施方式】
[0035]为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明做进一步的介绍。
[0036]一，前置器:
[0037]所述前置器7包括前面板和后盖板(图中未画出)，前置器7内设有微处理器电路。
[0038]如图2所示，所述前面板上设有彩色触摸式液晶屏44、人体感应传感器50、一次带电指示灯45、功能选用压板46、分合闸操作按钮47、分合闸状态指示灯48、远方本地分合闸操作切换开关49。所述前置器7 —般安装在智能高压开关柜的框门上或柜体前面板上，对于本发明优选地嵌装在仪表隔室的隔室门52上。在前置7的前面板上嵌装第一温湿度传感器24，用于监测柜外环境温湿度；前置器7的后盖板上嵌装有第二温湿度传感器25，用于监测仪表隔室内的温湿度；因而智能开关柜不再需要配置柜外温湿度监测器和仪表隔室温湿度监测器，简化了开关柜成套设备。所述的彩色触摸式液晶屏44、人体感应传感器50、中压带电指示灯45、功能选用压板46、分合闸操作按钮47、分合闸状态指示灯48、远方本地分合闸操作切换开关49分别与前置器7的微处理器电路连接。
[0039]所述的前置器7的前面板设有人体感应传感器50，所述人体感应传感器50与前置器7的微处理器电路连接。人体感应传感器感应到人体接近时，前置器的微处理器电路控制液晶屏44显示，人体离开之后前置器的微处理器电路控制液晶屏44延时熄灭，大幅提高了液晶屏的使用时间，提高前置器的使用寿命。[0040]所述的前置器7内设有无线通信模块，用于与所述智能高压开关柜内的无线设备通信连接；所述无线通信模块包括GPRS通信模块、蓝牙通信模块和RF射频通信模块，所述GPRS通信模块、蓝牙通信模块和RF射频通信模块分别于前置器的微处理器电路以无线方式通信连接。
[0041]二，智能高压开关柜:
[0042]所述智能高压开关柜，如I和2所示，包括金属封闭框体1，所述框体I包括由钢板至少分隔成的仪表隔室2、断路器隔室3、进线隔室4、出线隔室5、备用隔室以及相应的隔室门；上述各个隔室均由钢板和隔室门构成的封闭体，隔室门与隔室活动连接，优选铰接。断路器隔室门53上设有观察窗51，用于观察智能断路器本体的运行状态。本实施方式中的钢板可以替换钢其它金属板，如铝板、铜板、带孔的网状钢板、带孔的网状铝板、带孔的网状铜板。
[0043]优先地，所述进线隔室4位于智能高压开关柜的后方上部，出线隔室5位于智能高压开关柜的后方下部；断路器隔室3位于智能高压开关柜的前方中部，仪表隔室2位于智能高压开关柜的前方上部。
[0044](I)仪表隔室2:
[0045]所述仪表隔室2中包括前置器7、隔室测控器10，所述前置器7与隔室测控器10之间的通信连接采用串行通信通道43连接，串行通信通道43在前置器7和隔室测控器10的连接处分别设有电气隔离电路；所述仪表隔室2的隔室门上设有仪表隔室门状态传感器26和仪表隔室门锁27，所述仪表隔室门状态传感器26 二根输出线与仪表隔室门锁27 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连。所述前置器7嵌装在仪表隔室2的仪表隔室门52上，便于人机联系。
[0046](2)断路器隔室3:
[0047]所述断路器隔室3中设有断路器本体6，断路器本体6内嵌入安装本体控制器13，断路器本体底部有底盘车18，底盘车18置于断路器隔室3内的导轨上；所述前置器7与本体控制器13之间采用串行通信通道42连接，串行通信通道42在前置器7与本体控制器13的连接处分别设有电气隔离电路；电气上互相隔离，电磁兼容性高，进一步提高了产品的可靠性；断路器6的出线上安装有电流互感器15，电流互感器15的次级与本体控制器13连接，电流互感器15次级与本体控制器13之间连接的连接点和测试接线端子或接插件17之间连接；所述测试接线端子或接插件17设置在本体控制器的前面板上或断路器本体上。测试接线端子或接插件17用于外部试验，便于实现对智能断路器的内部电流互感器试验测试。
[0048]进一步地，所述断路器隔室3中还设置第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21 ;所述第一温湿度变送器54、第一隔室加热器55、第一风扇21分别与隔室测控器10相连。隔室测控器10把采集的温湿度信号传给前置器7，并在前置器7上显示断路器隔室的温湿度值；前置器对隔室测控器发出温湿度控制命令，隔室测控器根据温湿度情况控制加热器和风扇的工作，使断路器隔室中的温湿度自动控制在前置器设定的范围内，使关键设备智能断路器本体在最佳环境中可靠运行。所述断路器隔室3设有断路器隔室门状态传感器22和断路器隔室门锁23，断路器隔室门状态传感器22 二根输出线与断路器隔室门锁23 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10连接。隔室门状态信号经隔室测控器传至前置器，断路器隔室门的开锁与上锁由前置器发令经隔室测控器传至门锁，实现断路器隔室门的逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0049](3)进线隔室4:
[0050]所述进线隔室4中包括进线铜排8，所述进线铜排8 一端与断路器6的进线接线端连接；进线隔室4设有进线带电无线变送器28和第三温湿度传感器31，所述进线带电无线变送器28分别与进线铜排8和地线连接，所述进线带电无线变送器28与前置器7无线通信连接，进线带电变送器将进线的带电信息发送至前置器，在前置器的显示屏上显示。所述温湿度传感器31与隔室测控器10串行通信连接，将进线隔室温湿度信号经隔室测控器后通过串行通信方式传至前置器，在前置器显示屏上显示。所述进线隔室4的隔室门上设有进线隔室门状态传感器29和进线隔室门锁30，进线隔室门状态传感器29的二根输出线与进线隔室门锁30 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10连接；减少连接线，减少接线干扰，实现进线隔室门的或逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0051](4)出线隔室5:
[0052]所述出线隔室5中包括出线铜排9，地线铜排12、接地刀闸11、避雷器19 ;所述出线铜排9 一端与断路器6的出线接线端连接。所述接地刀闸11分别与出线铜排9和地线铜排12连接，避雷器19分别与出线铜排9和地线铜排12连接。出线隔室5中的接地刀闸11上设置分合闸控制接点和分合闸状态接点(图中未标出)，所述分合闸控制接点和分合闸状态接点分别与隔室测验控器10连接。前置器与隔室测控器通信连接，前置器向隔室测控器发出分合闸控制指令，经隔室测控器控制刀闸的分闸、合闸；隔室测控器采集刀闸的分闸、合闸状态信息，并把所采集的刀闸的分闸、合闸状态信息传送给前置器，在前置器的显示屏上显示刀闸的状态信息；实现对刀闸的逻辑控制，避免误操作产生事故。
[0053]所述出线隔室5设有安装在出线铜排上的出线带电无线变送器20，所述出线带电无线变送器(20)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接；所述出线带电无线变送器20与前置器7无线通信连接；将出线铜排的带电状况发至前置器，在前置器的显示屏上显示。
[0054]进一步地，出线隔室5设有第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34，所述第二温湿度变送器32、第二加热器33、第二风扇34分别与隔室测控器10连接；前置器与隔室测控器之间通信连接，前置器经隔室测控器采集出线隔室的温湿度信号，并通过隔室测控器控制加热器、风扇，使出线隔室的温湿度控制在前置器设定范围内，使出线隔室中的设备工作在设定的温、湿度环境，保障设备安全运行。进一步地，所述出线隔室5设有出线隔室门状态传感器35和出线隔室门锁36，出线隔室门状态传感器35 二根输出线与出线隔室门锁36 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连，接线数量减少50% ;实现出线隔室门的或逻辑控制，确保设备和人身安全。
[0055](5)备用隔室:
[0056]智能高压开关柜还设有一个备用隔室，备用隔室设有备用隔室门状态传感器和备用隔室门锁(图中未标示)，备用隔室门状态传感器二根输出线与备用隔室门锁二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器10相连，接线数量减少50% ;实现备用隔室门的或逻辑控制。备用隔室可用于扩展智能高压开关柜的功能和用途，或用于特定用途。
[0057]三，控制电路:
[0058]一种用于所述智能高压开关柜的控制电路。[0059]如图3所示，所述控制电路包括本体控制器13、外部配电电压互感器37、断路器6中的电流互感器15、合闸线圈39、底盘车18、刀闸11、断路器6中开关管的动触头行程传感器38 ;所述外部配电电压互感器37、断路器6中的电流互感器15、合闸线圈39、底盘车18、刀闸11、断路器6中开关管的动触头行程传感器38分别与本体控制器13连接。本体控制器采集外部配电电压、负载电流及其相位信息，本体控制器对所采集到的信息进行处理后获得智能高压开关柜的功率、功率因数并在前置器上显示；本体控制器将测得的电压值与电压保护定值比较，当测得的电压值大于电压保护设定值时本体控制器执行分闸操作，实现电压型保护；本体控制器将测得的电流值与电流保护设定值比较，当测得的电流值大于电流保护定值时本体控制器执行分闸操作，实现电流型保护。本体控制器通过行程传感器在分合闸过程中监测断路器开关的动触头的行程、速度以及弹跳，进而诊断智能断路器本体的机构工况。
[0060]进一步地，底盘车18推进和退出的第一状态接点41和刀闸11分闸和合闸的第二状态接点40依次串接在控制合闸线圈39的合闸回路中；所述的状态接点为行程开关接点或继电器接点，优选为行程开关接点。所述的合闸回路中依次串接底盘车推进和退出第一状态接点和刀闸分闸和合闸第二状态接点，不仅接线简洁，而且不受智能电路控制，保证在任何情况下避免智能断路器本体的误合闸，造成严重设备、人身安全事故，确保开关设备运行十分可靠。
[0061]四，二总线技术:
[0062]二总线是一种相对于四线(包括两根供电线路、两根通讯线路)电路的技术，将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线的技术。
[0063]本发明的性能优良、设备简洁、成套简易、运行可靠、维护方便、性价比高。
[0064]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【权利要求】
1.智能高压开关柜，包括金属封闭框体(1)，其特征在于: 所述框体(1)包括由金属装置分隔成的仪表隔室(2)、断路器隔室(3)、进线隔室(4)和出线隔室(5)以及相应的隔室门； 所述仪表隔室(2)中包括前置器(7)、隔室测控器(10)，所述前置器(7)与隔室测控器(10)之间的通信连接； 所述断路器隔室(3)中设有断路器本体(6)，断路器本体(6)内嵌入安装本体控制器(13)，所述前置器(7)与本体控制器(13)之间通信连接；断路器本体(6)底部有底盘车(18)，底盘车(18)置于断路器隔室(3)中的导轨上； 所述进线隔室(4)中包括进线铜排(8)，所述进线铜排(8) —端与断路器本体(6)的进线接线端连接； 所述出线隔室(5)中包括出线铜排(9);所述出线铜排(9) 一端与断路器本体(6)的出线接线端连接； 上述各隔室中至少一个隔室门上设有门状态传感器和门锁，所述门状态传感器、门锁和隔室测控器(10)连接。
2.根据权利要求1 所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述隔室门上的门状态传感器和门锁共用二总线与隔室测控器10连接。
3.根据权利要求2所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述出线隔室(5)的门状态传感器(35) 二根输出线与门锁(36) 二根控制线并联后共用二总线和隔室测控器(10)相连。
4.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述金属装置包括金属板或带孔的金属网板，所述进线隔室4位于智能高压开关柜的后方上部，出线隔室5位于智能高压开关柜的后方下部；断路器隔室3位于智能高压开关柜的前方中部，仪表隔室2位于智能高压开关柜的前方上部。
5.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)与隔室测控器(10)之间采用串行通信通道(43)连接，串行通信通道(43)在前置器(7)和隔室测控器(10)的连接处分别设有电气隔离电路。
6.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)与本体控制器(13)之间采用串行通信通道(42)连接，串行通信通道(42)在前置器(7)与本体控制器(13)的连接处分别设有电气隔离电路。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的智能高压开关柜，其特征在于:至少有一个隔室设置有温湿度变送器、加热器、风扇；所述温湿度变送器、加热器、风扇分别与隔室测控器(10)连接。
8.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述出线隔室(5)中还包括地线铜排(12)、接地刀闸(11)、避雷器(19)，所述接地刀闸(11)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接，避雷器(19)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接。
9.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述断路器(6)的出线接插件臂上安装有电流互感器(15)，电流互感器(15)与本体测控器(13)连接。
10.根据权利要求9所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述电流互感器(15)的次级与本体控制器(13)连接，所述电流互感器(15)与本体控制器(13)的连接点通过导线和测试接线端子或接插件(17)连接；所述测试接线端子或接插件(17)设置在本体控制器的前面板上或断路器本体上。
11.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述进线铜排(8)和出线铜排(9)与所述断路器本体(6)的进线和出线接头连接处分别设有测量所述连接处温度的第一温度变送器(14)和第二温度变送器(16)，所述第一温度变送器(14)和第二温度变送器(16)采用无线通信方式与所述前置器(7)连接。
12.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述进线隔室(4)设有进线带电无线变送器(28)，所述进线带电无线变送器(28)与进线铜排(8)和地线连接；所述进线带电无线变送器(28)采用无线通信方式与所述前置器(7)连接，所述无线通信为RF射频通信。
13.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述出线隔室(5)中的接地刀闸(11)上设置的分合闸控制接点和分合闸状态接点分别与隔室测控器(10)连接。
14.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述出线隔室(5)设有出线带电无线变送器(20)，所述出线带电无线变送器(20)分别与出线铜排(9)和地线铜排(12)连接；所述出线带电无线变送器(20)采用无线通信方式与前置器(7)连接。
15.根据权利要求1-6、8-14任一权利要求所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)包括前面板和后盖板，前置器(7)内设有微处理器电路；所述前面板上设有分别与微处理器电路相连的彩色触摸式液晶屏(44)、一次带电指示灯(45)、功能选用压板(46)、分合闸操作按钮(47)、分合闸状态指示灯(48)、远方本地分合闸操作切换开关(49)、嵌装在前面板上的温湿度传感器(24)，所述后盖板上嵌装与微处器电路相连接的温湿度传感器(25)。
16.根据权利要求15所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述的前置器(7)的前面板上设有人体感应传感器(50)，所述人体感应传感器(50)与微处理器电路连接。
17.根据权利要求15所述的智能高压开关柜，其特征在于:所述前置器(7)嵌装在仪表隔室⑵的仪表隔室门(52)上；断路器隔室门(53)上设有观察窗(51)。
18.一种用于权利要求1所述的智能高压开关柜的控制电路，包括本体控制器(13)，其特征在于:所述本体控制器(13)分别与外部配电电压互感器(37)、断路器本体(6)的电流互感器(15)、合闸线圈(39)、底盘车(18)、刀闸(11)、断路器本体(6)的开关管动触头的行程传感器(38)连接；所述底盘车(18)的推进和退出的第一状态接点(41)和刀闸(11)的分闸和合闸的第二状态接点(40)依次串接在控制合闸线圈(39)的合闸回路中；所述的状态接点为行程开关接点或继电器接点。
【文档编号】H02B13/02GK203722113SQ201420019760
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】宋玉锋, 姚卫东, 沈卫峰, 丁菊, 顾曹新, 顾明锋, 孟领刚, 王春华, 王新明, 单金明, 朱永书, 徐晓娴, 夏武, 王春生, 周江 申请人:江苏现代电力科技股份有限公司
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