防強(qiáng)磁智能型集成變電站的制作方法
【專利摘要】一種防強(qiáng)磁智能型集成變電站，屬于智能箱式變壓器領(lǐng)域。包括變電站箱體、高壓保護(hù)柜和低壓保護(hù)柜，變壓器箱體內(nèi)設(shè)置依次連接的高壓母線、變壓器和低壓配電裝置，其特征在于：在變壓器的高壓側(cè)的高壓母線上依次設(shè)置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)，傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)連接微機(jī)保護(hù)器；在傳感器式高壓電能表一側(cè)設(shè)置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機(jī)保護(hù)器。微機(jī)保護(hù)器檢測外部磁場變化，其高壓保護(hù)系統(tǒng)提高了保護(hù)性能，減少了故障，減小了體積，提高了保護(hù)特性、克服了傳統(tǒng)箱變問題。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)：防竊電、計量準(zhǔn)確、節(jié)能省電、控制靈敏、安全。
【專利說明】
防強(qiáng)磁智能型集成變電站
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型提供一種防強(qiáng)磁智能型集成變電站，具體說是一種10_35kv箱式變電站。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，箱變技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用在歐美國家普及率已高達(dá)90%以上，而在我國僅為15%左右。特別在箱變智能化技術(shù)方面，較國外有著較大的差距，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的研究屬起步階段。特別是在廣域的城市輸配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中仍延用傳統(tǒng)的土建變電站和戶內(nèi)外變壓器亭(臺)，即使有少數(shù)箱式變電站應(yīng)用，仍有多數(shù)箱式變電站為金屬箱體，存在著易腐蝕、凝露、老化、污染環(huán)境，維修難、土建、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用高，自動化水平低等諸多弊端。并且環(huán)網(wǎng)供電電纜采用高壓架空線路的接入方式。
[0003]己有變電站的低壓無功補(bǔ)償采用常規(guī)機(jī)械開關(guān)投切電容器組開關(guān)，合閘時觸點(diǎn)彈跳易產(chǎn)生過電壓和動作延時產(chǎn)生涌流，分閘時易重燃產(chǎn)生過電壓并且不可頻繁操動、靜態(tài)均壓不適于補(bǔ)償無功變化快速的負(fù)荷等缺點(diǎn)。
[0004]其存在的不足是:1、測量模塊采用交流采樣法采集數(shù)據(jù)和處理，需要對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分壓處理和I/V變換，才能輸入模擬開關(guān)進(jìn)行處理，浪費(fèi)大量電能，并且誤差交大;2、取得計量、保護(hù)信號是傳統(tǒng)的取樣方法。3、不能具備防強(qiáng)磁竊電的功能，潛在竊電風(fēng)險。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種計量準(zhǔn)確、節(jié)能省電、控制靈敏安全的防強(qiáng)磁智能型集成變電站。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:防強(qiáng)磁智能型集成變電站，包括變電站箱體、高壓保護(hù)柜和低壓保護(hù)柜，變壓器箱體內(nèi)設(shè)置依次連接的高壓母線、變壓器和低壓配電裝置，其特征在于:在變壓器的高壓側(cè)的高壓母線上依次設(shè)置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)，傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)連接微機(jī)保護(hù)器;在傳感器式高壓電能表一側(cè)設(shè)置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機(jī)保護(hù)器。
[0007]傳感器式高壓電能表或者傳感器式組合互感器，即可以在高壓側(cè)實(shí)現(xiàn)計量，通過遠(yuǎn)傳無線、光纖等方式把數(shù)據(jù)傳回到低壓側(cè)，又可以將傳感器式高壓電能表作為傳感器使用，把高壓側(cè)的電流、電壓信號用毫安、毫伏的弱信號傳回到低壓側(cè)，用于精確控制。高壓保護(hù)柜設(shè)置在變電站箱體內(nèi)，并且設(shè)置在變電裝置的一次側(cè)和高壓電纜之間，用于連接高壓電纜和輸出母線，起到防護(hù)。
[0008]其中優(yōu)選方案是:
[0009]所述的微機(jī)保護(hù)器的輸入端連接傳感器的輸出端，微機(jī)保護(hù)器的輸出端連接開關(guān)機(jī)構(gòu)。傳感器采集高壓側(cè)信號，經(jīng)過處理，能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)、監(jiān)控、通信、自動切換控制開關(guān)機(jī)構(gòu)、故障錄波、斷路器狀態(tài)檢測等多功能，能夠在分析軟件上顯示各元件動作過程，便于事故分析和裝置的調(diào)試。所述的高壓傳感器為電流、電壓組合式傳感器，其輸出端連接微機(jī)保護(hù)器。采用弱電信號進(jìn)行分析處理。
[0010]所述的微機(jī)保護(hù)器的輸入端直接連接傳感器式高壓電能表的輸出通訊端。直接采用其弱電微信號進(jìn)行處理，不需要另外設(shè)置高壓傳感器。
[0011]所述的磁場檢測電路設(shè)置若干霍爾傳感器和外圍電路，若干霍爾傳感器圍繞傳感器式高壓電能表。用于檢測傳感器式高壓電能表附近的磁場大小，輸入微機(jī)保護(hù)器進(jìn)行分析。
[0012]所述的微機(jī)保護(hù)器包括微處理器、DSP、FPGA和存儲器，微處理器的輸入端通過DSP連接10-16路模擬量輸入通道，微處理器的輸入端還通過FPGA連接12路開關(guān)量輸入通道，微處理器的輸出端通過FPGA連接8路開關(guān)量輸出通道，微處理器的數(shù)據(jù)端連接存儲器，模擬量輸入通道設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器，所述的微處理器設(shè)置通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置。微處理器處理輸入信號，根據(jù)不同的運(yùn)行情況，控制輸出，通過開關(guān)量輸出通道控制開關(guān)機(jī)構(gòu)動作，并且通過通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳、抄送、輸入、顯示，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的指示、報警或者預(yù)警。
[0013]所述的高壓保護(hù)柜和低壓保護(hù)柜采用485線連接，也可以采用無線連接。增加通訊功能，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)信息采集，提高了安全性和防竊電性能。
[0014]所述的變電裝置主要為變壓器，變壓器可以采用材質(zhì)不低于30ZH110冷乳硅鋼片；三相三柱立體對稱結(jié)構(gòu)有最平衡的三相磁路;每組心片由薄鋼帶在專用鐵心卷繞機(jī)上繞制而成，壓力均勻緊實(shí)。采用三角形結(jié)構(gòu)的全密封波紋油箱，三相均設(shè)置波紋片以保證散熱及補(bǔ)償隨油溫變化而導(dǎo)致的油體積變化的膨脹體積;箱蓋上裝有帶壓力釋放閥的油位計便于加油及觀察油面高度，及對變壓器內(nèi)部突發(fā)斷路故障過電壓時釋放壓力，安全保護(hù)。
[0015]所述的低壓配電裝置設(shè)置使用直列式熔斷器開關(guān)。
[0016]本實(shí)用新型防強(qiáng)磁智能型集成變電站所具有的有益效果是:通過在箱式變電站的變壓裝置高壓側(cè)設(shè)置和使用傳感器式高壓電能表和毫伏級信號保護(hù)監(jiān)控裝置，傳感器式高壓電能表計量和測量的高壓側(cè)電流、電壓、功率、功率因數(shù)、用電量等數(shù)據(jù)通過485或無線方式傳輸?shù)降蛪罕Ｗo(hù)柜的數(shù)據(jù)顯示終端；高壓電流、電壓組合式傳感器的標(biāo)準(zhǔn)弱信號輸送到高壓微機(jī)保護(hù)器，微機(jī)保護(hù)器的輸出端連接開關(guān)機(jī)構(gòu)。經(jīng)過設(shè)置，本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn):
[0017]1、在高壓側(cè)設(shè)置傳感器式高壓電能表，減少了標(biāo)準(zhǔn)電壓信號的二次轉(zhuǎn)換，取消了標(biāo)準(zhǔn)電流信號接口的猛銅分流電阻，節(jié)能節(jié)材、計量更加公平公正。
[0018]2、設(shè)置毫伏級信號保護(hù)監(jiān)控裝置，該裝置集保護(hù)、監(jiān)控、通信、自動裝置、故障錄波、斷路器狀態(tài)檢測等多功能于一體，能夠在分析軟件上顯示各元件動作過程，便于事故分析和裝置的調(diào)試，使箱式變壓器整套裝置真正實(shí)現(xiàn)了一體化、智能化。功能強(qiáng)大，實(shí)用性強(qiáng)。
[0019]3、遇到磁場異常，通過微機(jī)保護(hù)器發(fā)出警告。
[0020]本實(shí)用新型采用遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)當(dāng)線損失常時，通過本測算分路線損和樓域線損確定線損失常的樓域，然后調(diào)用本樓用戶的用電量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，找出漏電地點(diǎn)或可疑竊電用戶，防止偷電漏電;通過檢測電力線載波的幅度可以有效地判定電網(wǎng)狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某用戶終端載波幅度明顯降低或消失時系統(tǒng)給出報警指示以告知該處有表前接線行為，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)檢測，安全等級高，不會受到病毒、黑客等的攻擊避免數(shù)據(jù)破壞。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型的電氣原理方框圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型的微機(jī)保護(hù)器的電氣原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步描述:
[0024]實(shí)施例1:
[0025]如圖1、圖2所示，包括變電站箱體、高壓保護(hù)柜和低壓保護(hù)柜，變壓器箱體內(nèi)設(shè)置依次連接的高壓母線、變壓器和低壓配電裝置，在變壓器的高壓側(cè)的高壓母線上依次設(shè)置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)，傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)連接微機(jī)保護(hù)器;在傳感器式高壓電能表一側(cè)設(shè)置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機(jī)保護(hù)器。磁場檢測電路設(shè)置若干霍爾傳感器和外圍電路，若干霍爾傳感器圍繞傳感器式高壓電能表。
[0026]高壓保護(hù)柜和低壓保護(hù)柜采用485線連接，也可以采用無線連接，尤其適用于檢測信號和狀態(tài)信號的傳輸。
[0027]開關(guān)機(jī)構(gòu)一般采用大容量斷路器，或者其他電磁控制裝置。低壓配電裝置設(shè)置使用直列式熔斷器開關(guān)。
[0028]微機(jī)保護(hù)器的輸入端連接傳感器的輸出端，微機(jī)保護(hù)器的輸出端連接開關(guān)機(jī)構(gòu)。
[0029]微機(jī)保護(hù)器的輸入端直接連接傳感器式高壓電能表的輸出通訊端。
[0030]傳感器為電流、電壓組合式傳感器，其輸出端連接微機(jī)保護(hù)器。
[0031]微機(jī)保護(hù)器包括微處理器、DSP、FPGA和存儲器，微處理器的輸入端通過DSP連接10-16路模擬量輸入通道，微處理器的輸入端還通過FPGA連接12路開關(guān)量輸入通道，微處理器的輸出端通過FPGA連接8路開關(guān)量輸出通道，微處理器的數(shù)據(jù)端連接存儲器，模擬量輸入通道設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器，所述的微處理器設(shè)置通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置。微處理器處理輸入信號，根據(jù)不同的運(yùn)行情況，控制輸出，通過開關(guān)量輸出通道控制開關(guān)機(jī)構(gòu)動作，并且通過通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳、抄送、輸入、顯示，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的指示、報警或者預(yù)警。
[0032]微處理器CPU采用INTEL公司的通用處理器，除了模擬輸入量處理以外的所有其它功能均由主CPU完成或協(xié)作完成，包括所有硬件初始化如現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA和數(shù)字信號處理器DSP的軟件下載和所有的通信和數(shù)字I/O 口處理。大規(guī)模現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的時序控制，包括模擬輸入量的多路選擇控制和定時轉(zhuǎn)換，CPU與DSP的接口控制和數(shù)字輸入量的選通和變位檢測等。DSP負(fù)責(zé)模擬量的計算和故障檢測，采用AD公司的高集成度單片數(shù)字信號處理器，內(nèi)置一個DMA接口和一個串行接口，DMA接口用于和CPU之間傳輸數(shù)據(jù)，串行口用于從A/D轉(zhuǎn)換器獲取數(shù)據(jù)。SRAM( 512K)是CPU的工作內(nèi)存，在裝置掉電時，由一個I法拉的電容器給SRAM供電，保證其內(nèi)部數(shù)據(jù)不丟失TLASH RAM(512K)用于保存整定方式字、裝置運(yùn)行自舉程序、CPU運(yùn)行程序、DSP運(yùn)行程序以及FPGA的I/O配置數(shù)據(jù)等。
[0033]微機(jī)保護(hù)器根據(jù)設(shè)置優(yōu)選外接14路交流模擬量和I路外部直流模擬量的輸入，所有的交流模擬輸入量都經(jīng)互感器隔離，直流模擬輸入量使用光電耦合器、固態(tài)繼電器(經(jīng)過飛電容)實(shí)現(xiàn)隔離。經(jīng)過低通濾波的交流量同直流量一起進(jìn)入多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，由FPGA控制其選通那一路進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)直接進(jìn)入DSP處理。A/D與DSP的同步由FPGA控制，F(xiàn)PGA內(nèi)部的數(shù)字鎖相環(huán)調(diào)整采樣時鐘與工頻同步，使CPU通過FPGA動態(tài)跟隨工頻頻率的變化，保證交流量的采樣周期總是128個采樣點(diǎn)/周波。內(nèi)部直流量輸入為零、正、負(fù)參考電壓以及由一個內(nèi)部芯片輸出的溫度值共四個內(nèi)部模擬參考量，用于多路轉(zhuǎn)換器、緩沖放大器、A/D轉(zhuǎn)換器的校正與漂移補(bǔ)償。開關(guān)量輸入共12路，供外部使用的有10路，均為內(nèi)部有源接點(diǎn)，外接空接點(diǎn)即可。2路開關(guān)量輸入用于監(jiān)視裝置內(nèi)部狀態(tài)，如開關(guān)位置，跳合閘回路是否完好等。開關(guān)量輸出共8路，分為兩類。一類是SBO(Select-Before-Operate)即操作前預(yù)選擇，一般作為保護(hù)跳合閘輸出和遙控輸出；另一類是DO(Digital-Output)普通數(shù)字量輸出用作其他控制。裝置默認(rèn)配置8路SBO輸出，內(nèi)部使用了 2路SBO輸出，外部使用的6路輸出中最多可路配置成2路SBO輸出和4路DO輸出。
[0034]微機(jī)保護(hù)器為一體化智能化的監(jiān)控裝置，該裝置集保護(hù)、監(jiān)控、通信、自動裝置、故障錄波、斷路器狀態(tài)檢測等多功能于一體，能夠在分析軟件上顯示各元件動作過程，便于事故分析和裝置的調(diào)試，為成品裝置。
[0035]工作原理和使用過程:
[0036]變壓器的高壓側(cè)設(shè)置傳感器式高壓電能表，即可以在高壓側(cè)實(shí)現(xiàn)計量，通過遠(yuǎn)傳無線、光纖等方式把數(shù)據(jù)傳回到低壓側(cè)，又可以采用傳感器把高壓側(cè)的電流、電壓信號用毫安、毫伏的弱信號傳回到低壓側(cè)。傳感器采集高壓側(cè)信號，經(jīng)過處理，能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)、監(jiān)控、通信、自動切換控制開關(guān)機(jī)構(gòu)、故障錄波、斷路器狀態(tài)檢測等多功能，能夠在分析軟件上顯示各元件動作過程，便于事故分析和裝置的調(diào)試。磁場檢測電路檢測異常外部磁場，將信號傳入微機(jī)保護(hù)器進(jìn)行分析處理，用于報警。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種防強(qiáng)磁智能型集成變電站，包括變電站箱體、高壓保護(hù)柜和低壓保護(hù)柜，變壓器箱體內(nèi)設(shè)置依次連接的高壓母線、變壓器和低壓配電裝置，其特征在于: 在變壓器的高壓側(cè)的高壓母線上依次設(shè)置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)，傳感器和開關(guān)機(jī)構(gòu)連接微機(jī)保護(hù)器； 在傳感器式高壓電能表一側(cè)設(shè)置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機(jī)保護(hù)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防強(qiáng)磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的微機(jī)保護(hù)器的輸入端連接傳感器的輸出端，微機(jī)保護(hù)器的輸出端連接開關(guān)機(jī)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防強(qiáng)磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的微機(jī)保護(hù)器的輸入端直接連接傳感器式高壓電能表的輸出通訊端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防強(qiáng)磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的傳感器為電流、電壓組合式傳感器，其輸出端連接微機(jī)保護(hù)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的防強(qiáng)磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的微機(jī)保護(hù)器包括微處理器、DSP、FPGA和存儲器，微處理器的輸入端通過DSP連接10-16路模擬量輸入通道，微處理器的輸入端還通過FPGA連接12路開關(guān)量輸入通道，微處理器的輸出端通過FPGA連接8路開關(guān)量輸出通道，微處理器的數(shù)據(jù)端連接存儲器，模擬量輸入通道設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器，所述的微處理器設(shè)置通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防強(qiáng)磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的磁場檢測電路設(shè)置若干霍爾傳感器和外圍電路，若干霍爾傳感器圍繞傳感器式高壓電能表。
【文檔編號】H02B7/00GK205583473SQ201620186053
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月2日
【發(fā)明人】李碩睿, 王洪兵, 張健敏
【申請人】李碩睿