本發(fā)明涉及智能變電站中集成式電子式互感器，具體為一種集成式隔離斷路器及其電子式互感器采集器。

背景技術(shù)：

電子式互感器具有體積小、重量輕、無磁飽和、無二次開路，可方便的與一次高壓開關(guān)設(shè)備組合安裝，有效提高了設(shè)備集成度，減少用地、安裝運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛應(yīng)用的市場前景。隨著技術(shù)的不斷成熟，近年來獨(dú)立式電子式互感器在敞開式變電站逐步得以成功應(yīng)用，但是對于將電子式互感器集成于斷路器滅弧室和支柱絕緣子之間的隔離斷路器來說，電子式互感器的穩(wěn)定安全可靠運(yùn)行并沒有那么順利，一方面集成式隔離斷路器是國家電網(wǎng)公司2013年開始逐步試點(diǎn)應(yīng)用的新產(chǎn)品，另一方面是因?yàn)樵摷墒桨惭b方式的電子式互感器距離滅弧室斷口距離非常近，電子式互感器線圈和采集器處于電磁嚴(yán)重污染的環(huán)境中，特別是變電站現(xiàn)場斷路器分合空載變壓器、電抗器及電動(dòng)機(jī)和母線側(cè)隔離開關(guān)拉合空載母線時(shí)產(chǎn)品的瞬態(tài)干擾重則會導(dǎo)致變電站首次投運(yùn)失敗。近年來該類型的暫態(tài)干擾現(xiàn)象引起電子式互感器在多個(gè)新一代智能變電站中采樣數(shù)據(jù)異常甚至損壞等嚴(yán)重問題導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)常有發(fā)生，電子式互感器的可靠性依然嚴(yán)重困擾著電子式互感器的大面積推廣應(yīng)用。

隔離斷路器用電子式互感器及采集器由于其安裝位置更加接近開關(guān)設(shè)備等操作元件，長時(shí)間，近距離運(yùn)行在惡劣的電磁環(huán)境中，其抗干擾能力近年來以來受到特別的關(guān)注。電磁干擾防護(hù)的研究已經(jīng)成為電子式互感器核心技術(shù)之一?，F(xiàn)有技術(shù)，在變電站應(yīng)用現(xiàn)場斷路器分合空載變壓器、電抗器及電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載和母線側(cè)隔離開關(guān)拉合空載母線時(shí)存在電子式互感器容易受干擾，可靠性不高甚至死機(jī)等工程實(shí)踐中存在的不足和困難，使得新一代智能變電站中集成式電子式互感器系統(tǒng)穩(wěn)定性遭遇技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種集成式隔離斷路器及其電子式互感器采集器，結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、小型化、智能可靠。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種集成式隔離斷路器的電子式互感器采集器，包括密封設(shè)置的采集盒子，固定在采集盒子內(nèi)部中間的PCB安裝底板，分別固定設(shè)置在PCB安裝底板兩側(cè)的采樣PCB板和取能供電回路PCB板；所述的采樣PCB板的輸入端分別連接密封設(shè)置在采集盒子上的第一模擬信號航空接口和第二模擬信號航空接口，用于測量電流接口和保護(hù)電流接口；采樣PCB板的輸出端連接密封設(shè)置在采集盒子上的光纖通訊接口；所述的取能供電回路PCB板的輸入端連接密封設(shè)置在采集盒子上的取能信號端子，用于集成式隔離斷路器的二級取能電流輸入接口；取能供電回路PCB板通過雙排插針與采樣PCB板連接供電。

優(yōu)選的，采集器盒子側(cè)面設(shè)置有能夠拆卸的安裝板。

優(yōu)選的，采樣PCB板和取能供電回路PCB板分別通過多個(gè)支柱和配合的螺釘固定安裝在PCB安裝底板兩側(cè)。

優(yōu)選的，PCB安裝底板兩側(cè)分別設(shè)置有絕緣板。

優(yōu)選的，采集器盒子上設(shè)置有與PCB安裝底板連接的可靠接地點(diǎn)，采集器盒子底端分別設(shè)置有多個(gè)等電位L型板；等電位L型板的自由端上開設(shè)有固定通孔。

優(yōu)選的，第一模擬信號航空接口和第二模擬信號航空接口分別與對應(yīng)的屏蔽信號線連接；屏蔽信號線的芯線與采樣PCB板的輸入端連接，屏蔽層與采集器盒子電連接。

優(yōu)選的，采樣PCB板設(shè)置有與控制器交互的過電壓抑制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和電光轉(zhuǎn)換發(fā)送模塊，采樣PCB板電源端口設(shè)置有過電壓濾波器，信號輸入端口設(shè)置無源低通濾波器。

優(yōu)選的，采樣PCB板上設(shè)置有用于供電的激光電池；所述的光纖通信接口包括激光供電接口和采樣數(shù)據(jù)發(fā)送接口。

一種集成式隔離斷路器，包括以上任意一個(gè)所述的電子式互感器采集器，分離設(shè)置的智能控制柜和支架，依次在支架上設(shè)置的支柱絕緣子和滅弧室，套裝于滅弧室和支柱絕緣子之間的電子式互感器，設(shè)置在支柱絕緣子底座上的接地開關(guān)，與支柱絕緣子并排設(shè)置的光纖絕緣子，固定在支柱絕緣子和光纖絕緣子上端的法蘭側(cè)固定板；

電子式互感器包括密封設(shè)置的屏蔽線圈盒和設(shè)置在屏蔽線圈盒中的線圈；電子式互感器采集器和屏蔽線圈盒均固定在法蘭側(cè)固定板上；電子式互感器采集器外部設(shè)置有與屏蔽線圈盒和法蘭側(cè)固定板固定的采集器箱體；

智能控制柜包括合并單元，線圈輸出端經(jīng)屏蔽信號線連接到電子式互感器采集器的輸入端，電子式互感器采集器的輸出端經(jīng)光纖、光纖絕緣子和光纜接入合并單元。

優(yōu)選的，屏蔽線圈盒、采集器箱體和電子式互感器采集器的采集盒子分別通過螺栓固定連接在法蘭側(cè)固定板上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明一種集成式隔離斷路器的電子式互感器采集器，抗干擾能力強(qiáng)，當(dāng)斷路器分合空載變壓器、電抗器及電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載和母線側(cè)隔離開關(guān)拉合空載母線時(shí)電子式互感器受到的傳導(dǎo)或輻射干擾經(jīng)過屏蔽信號線，通過設(shè)置的兩個(gè)航空插頭直接進(jìn)入采集器采樣PCB板，背靠背式設(shè)置在PCB安裝底板的采樣PCB板和取能供電回路PCB板，不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，而且能夠同時(shí)為其提供可靠的等電位接地點(diǎn)；設(shè)置的雙排插針確保信號傳輸?shù)目煽啃?，避免通過信號線端子容易受到輻射干擾的風(fēng)險(xiǎn)；集成化高、抗干擾能力強(qiáng)、密封性好、具有防塵防水和防凝露的特點(diǎn)。

進(jìn)一步的，通過采集PCB板信號端口的無源低通濾波器，對高頻共模和差模干擾進(jìn)行抑制。

進(jìn)一步的，通過在PCB安裝底板上及絕緣板設(shè)置，將采樣PCB板的弱電和取能供電回來PCB板的強(qiáng)電進(jìn)行了隔離，進(jìn)一步減少了強(qiáng)弱電耦合干擾。

本發(fā)明一種集成式隔離斷路器，通過在電子式互感器采集器的濾波處理上采樣中位值濾波算法對快速脈沖群干擾進(jìn)行了濾波處理，較好的對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾進(jìn)行抑制，消除了由于脈沖干擾所引起的采樣值瞬時(shí)超大值導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，采集器經(jīng)過高速數(shù)據(jù)采集和干擾濾波處理后以光信號的形式供合并單元采集合并。光信號的遠(yuǎn)距離傳輸保證了試驗(yàn)人員能夠遠(yuǎn)離一次設(shè)備本體進(jìn)行試驗(yàn)，可避免對人身造成傷害。

進(jìn)一步的，采集器盒子在結(jié)構(gòu)和屏蔽方面采用雙層全密封屏蔽將采集卡包圍起來，防止他們受到外界電磁場的影響，電子式互感器采集器有獨(dú)立可靠的接地點(diǎn)，確保和支撐法蘭在高壓側(cè)等電位，為干擾電流提供最短的釋放路徑。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)例中所述集成式隔離斷路器的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a為本發(fā)明實(shí)例中所述集成式隔離斷路器的電子式互感器采集器結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖2b為圖2a的左視圖。

圖2c為圖2a的右視圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)例中所述電子式互感器采集器的安裝位置斷面示意圖。

圖中：PCB安裝底板1，采樣PCB板2，取能供電回路PCB板3，螺釘4，光纖通訊接口5，取能信號端子6，采集盒子7，安裝板8，等電位L型板9，第一模擬信號航空接口10，第二模擬信號航空接口11，絕緣板12，雙排插針13，可靠接地點(diǎn)14，支柱15，套裝于滅弧室16，支柱絕緣子17，接地開關(guān)18，電子式互感器19，采集器箱體20，光纖絕緣子21，智能控制柜22，光纜23，合并單元24，法蘭側(cè)固定板25，屏蔽線圈盒26，線圈27，屏蔽信號線28，光纖29。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

本發(fā)明一種集成式隔離斷路器的電子式互感器采集器，抗干擾能力強(qiáng)，對隔離斷路器開合空載變壓器、電抗器和電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載或新一代智能變電站母線側(cè)隔離開關(guān)分合閘操作時(shí)產(chǎn)生的破壞性干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。

所述的電子式互感器采集器包括PCB安裝底板1、采樣PCB板2、取能供電回路PCB板3、絕緣板12、光纖通信接口5、第一模擬信號航空接口10、第二模擬信號航空接口11、取能信號端子6、采集盒子7和可靠接地點(diǎn)14。

所述的取能供電回路PCB板3和采樣PCB板2可以同時(shí)為采集卡工作提供互為備份的5V供電電源。采樣PCB板2采集卡實(shí)時(shí)監(jiān)控取能供電回路PCB板3和采樣PCB板2的激光供電發(fā)送給合并單元，合并單元的供電控制策略根據(jù)母線取能的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)關(guān)閉或開啟激光供電。

所述的采集器保護(hù)電流和測量電流信號通過第一模擬信號航空接口10、第二模擬信號航空接口11接入。采集器盒子7經(jīng)過L型板9固定安裝于法蘭側(cè)的固定板上實(shí)現(xiàn)與電流互感器19的等電位。

采樣PCB板2和取能供電回路PCB板3之間通過雙排插針13相連。

采集卡通過濾波算法對離散突變異常數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波處理。

使用時(shí)，數(shù)據(jù)處理和流向如下。

1)當(dāng)集成式隔離斷路器分合空載變壓器、電抗器及電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載和母線側(cè)隔離開關(guān)拉合空載母線時(shí)電子式互感器受到的傳導(dǎo)或輻射干擾經(jīng)過短而粗的雙層屏蔽信號線28經(jīng)過第一模擬信號航空接口10、第二模擬信號航空接口11直接進(jìn)入采集器；

2)采集器中采樣PCB板2對輸入信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，同時(shí)對離散突變異常數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波處理；

3)濾波后的采樣數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，如果大于閾值則對當(dāng)前采樣點(diǎn)置品質(zhì)無效按照通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)打包處理，如果在閾值范圍內(nèi)則同正常數(shù)據(jù)一同按照通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)打包處理；

4)打包后的采樣數(shù)據(jù)和激光電池供電效率和壽命監(jiān)測數(shù)據(jù)周期性的經(jīng)電光轉(zhuǎn)換模塊以光纖傳輸給后端合并單元處理；

5)合并單元根據(jù)采集器對光電池供電效率和壽命的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)合并單元側(cè)激光供電的功率以滿足采集器的正常工作需求，在激光電池達(dá)到極限壽命前發(fā)出維修告警。

所述的采樣PCB板2主要完成保護(hù)電流、測量電流信號的調(diào)理、高速數(shù)據(jù)采集和干擾濾波處理后以光信號的形式供合并單元采集合并。

所述的取能供電回路PCB板3完成母線電流大于閾值時(shí)，閾值一般設(shè)置為45A左右，經(jīng)過二級線圈變換將取能信號端子6中的電流信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定可靠的5V電壓信號通過雙排插針13給采樣PCB板2供電。同時(shí)采樣PCB板2通過光纖激光供電經(jīng)激光電池將光能量轉(zhuǎn)化為5V的電壓信號給自身進(jìn)行供電，采樣PCB板2實(shí)時(shí)監(jiān)控母線取能供電和激光供電發(fā)送給合并單元，合并單元針對采樣PCB板2的供電控制策略實(shí)時(shí)關(guān)閉或開啟激光供電根據(jù)母線取能的工作狀態(tài)，正常情況下激光供電處于睡眠狀態(tài)。

所述的電子式互感器采集器經(jīng)過第一模擬信號航空接口10、第二模擬信號航空接口11接入保護(hù)電流和測量電流信號，經(jīng)過取能信號輸入端子6獲得母線二級取能線圈輸出的電流信號，所述采樣PCB板2通過雙排插針13從取能供電回路PCB板3或自身激光光電池進(jìn)行供電。采樣PCB板2內(nèi)部集成有具有過電壓抑制模塊、數(shù)據(jù)采集和電光轉(zhuǎn)換發(fā)送模塊等。采樣PCB板2安裝于屏蔽采集器盒子7內(nèi)，減少外部輻射干擾對有效信號的干擾。采集器通過L型安裝底板進(jìn)行固定安裝9，通過該安裝底板將采集器和法蘭等電位，確保當(dāng)發(fā)生干擾時(shí)共模干擾電流以最短的路徑流到法蘭最低點(diǎn)。采樣PCB板2電源端口安裝有過電壓濾波器對由操作干擾在安裝法蘭上引起的電位抬升破壞性有抑制保護(hù)作用。

具體的在本實(shí)施例中，測量電流傳感器選用的是LCPT線圈，保護(hù)電流傳感器選用的是羅氏線圈，傳感器都是穿心式的安裝于主回路導(dǎo)體上。

如圖1所示，本發(fā)明集成式隔離斷路器包括滅弧室16、電子式互感器19、支柱絕緣子17和光纖絕緣子21、智能控制柜22和光纜23；其合并單元24安裝于智能控制柜22內(nèi)，和采集器之間通過光纖連接。電子式互感器19套裝于滅弧室16和支柱絕緣子17之間，采集器安裝于法蘭側(cè)的固定板上。

如圖2a、圖2b和圖2c所示，第一模擬信號航空接口10、第二模擬信號航空接口11用于測量電流接口和保護(hù)電流接口，取能信號端子6用于二級取能電流輸入接口，光纖通信接口5包括激光供電接口和采樣數(shù)據(jù)發(fā)送接口。采集器盒子7在結(jié)構(gòu)和屏蔽方面采用雙層全密封屏蔽將采集卡安裝固定屏蔽起來，采集器盒子側(cè)面安裝板8其中有一側(cè)是可以拆卸的，采集器由獨(dú)立可靠的等電位L型板9安裝固定于法蘭側(cè)底板。采樣PCB板2和取能供電回路PCB板3之間通過雙排插針13相連確保信號傳輸?shù)目煽啃?，避免通過信號線端子容易受到輻射干擾的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)采樣PCB板2和取能供電回路PCB板3與PCB式安裝底板2通過多個(gè)支柱15經(jīng)螺釘4固定安裝，避免運(yùn)輸振動(dòng)等對信號插針連接可靠性帶來的風(fēng)險(xiǎn)。采集器盒子7布局結(jié)構(gòu)合理、美觀大方，充分考慮了電纜和光纖的接口走線方向和形式，保護(hù)了光纖的安全性和較好的工程施工。該采集器具有小型化、一體化、集成化、抗干擾能力強(qiáng)、密封性好、防塵防水和防凝露的特點(diǎn)。

如圖3所示，屏蔽線圈盒16內(nèi)是電流傳感器羅氏線圈和測量線圈，金屬的屏蔽線圈盒16通過多個(gè)螺桿固定在底座法蘭上，屏蔽線圈盒16和底座法蘭等電位。線圈信號通過采用屏蔽雙絞線的屏蔽信號線28接入到采集器第一模擬信號航空接口10、第二模擬信號航空接口11。隔離斷路器操作感性負(fù)載時(shí)會產(chǎn)品操作過電壓，是作用時(shí)間短促的瞬變過程，相應(yīng)的電壓/電流干擾信號也呈現(xiàn)高頻振蕩的特性。該高頻、較高幅值的干擾信號作用于金屬的屏蔽線圈盒16及信號線屏蔽層上。該干擾信號向垂直最短路徑經(jīng)多個(gè)螺桿流向了底座法蘭實(shí)現(xiàn)了等電位，避免了因?yàn)楦蓴_流通路徑而引起的電位抬升而對采集器工作帶來的干擾。

這種等電位的安裝結(jié)構(gòu)比之前的屏蔽線圈盒16通過信號屏蔽線在采集器側(cè)實(shí)現(xiàn)等電位的設(shè)計(jì)方式相比有本質(zhì)的區(qū)別，以往或現(xiàn)在工程實(shí)踐上大多數(shù)采用的是通過電流屏蔽信號線28將屏蔽線圈盒16和信號線上的干擾經(jīng)采集器安裝底板電位點(diǎn)進(jìn)行釋放，在高頻情況下，由于作為傳輸線的屏蔽信號線28本身存在阻抗，因此干擾信號從金屬的屏蔽線圈盒16到采集器等電位點(diǎn)存在電壓差，客觀上在信號線屏蔽層產(chǎn)生共模電流。該共模電流通過信號線屏蔽層和芯線之間的雜散電容耦合到保護(hù)信號、測量信號影響采集器采集和轉(zhuǎn)換。而圖3中的螺桿安裝方式由于屏蔽線圈盒16和法蘭以最短距離垂直等電位連接，線圈屏蔽罩通過螺桿能迅速地將操作過電壓產(chǎn)生的干擾信號泄放到法蘭，而電流信號屏蔽線上產(chǎn)生的干擾經(jīng)過采集器盒子7和法蘭實(shí)現(xiàn)等電位，通過該等電位的設(shè)計(jì)使得干擾信號能以最短路徑快速的流到法蘭避免了其對采集器的干擾。

采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，背靠背式電子式互感器采集器設(shè)計(jì)對操作干擾有較好的抑制作用，同時(shí)一體化集成安裝的采集器等電位設(shè)計(jì)對電位抬升破壞性干擾進(jìn)行了防護(hù)，采集器對干擾傳導(dǎo)量進(jìn)行了軟件濾波抑制，該背靠背式電子式互感器采集器對電磁干擾進(jìn)行了整體抑制，確保了其工作安全可靠。

以上所揭露的僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，然不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍；本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭露的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。