CN104466701A - 智能断路器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能断路器控制系统，其包括：负责综合处理控制系统数据的管理IED；用于控制智能断路器工作的控制IED，所述控制IED与所述管理IED连接进行数据信号和控制信号传输；底盘车电机与传动机构及内置式电动底盘车驱动器，所述内置式电动底盘车驱动器连接在所述控制IED和底盘车电机与传动机构之间；接地刀电机与传动机构及内置式电动接地刀驱动器，所述内置式电动接地刀驱动器连接在所述管理1ED和接地刀电机与传动机构之间；用于供电的设备电源。与现有技术相比，本发明采用分布式设计，充分利用空间；接线少，维护方便；采用网络连接方式控制和测量，控制方便，扩展性好。

Description

智能断路器控制系统

技术领域

本发明涉及一种电路控制系统，尤其涉及一种智能断路器控制系统。

背景技术

现有技术请参阅图1所示，目前现有的实现智能断路器的控制方案主要采用原有的技术产品进行简单的“搭积木”方式来实现，主要由显示与管理主机、无线测温接收器、断路器采集与控制装置、电动底盘车与接地刀控制器这四个装置构成。

显示与管理主机安装在开关柜二次室内，主要负责人机界面的显示、手动触发命令接收以及对电力监控系统的通讯，显示与管理主机通过通讯总线分别和采集与控制装置、无线测温接收器进行数据通讯。显示与管理主机通过采集与控制装置可以读取到断路器的位置信息、跳合闸电流信息，开关位移曲线等断路器测量信息，还可以发出断路器的跳合闸控制指令。显示与管理主机通过与无线测温接收器进行通讯，可以读取到无线测温接收器接收到的温度信息。

采集与控制装置安装在开关柜二次室内，主要负责对断路器本体中各种测量信息的采集、对断路器的跳合闸控制。其通过电缆连接线经过二次室与断路器的航空插头，连接到断路器中的测量部分与控制部分。采集与控制装置还通过继电器出口来控制电动底盘车与接地刀控制器，发出电动底盘车的“推进”、“推出”，电动接地刀的“分闸”，“合闸”控制命令，再由电动底盘车与接地刀控制器对电动底盘车电机和电动接地刀电机输出控制信号，实现对两者的控制。

电动底盘车与接地刀控制器安装在开关柜二次室内，其主要通过电缆采集断路器内部的位置信息、接地刀位置信息及电动底盘车位置信息，同时接受采集与控制装置输出的控制命令，分别输出对电动接地刀和电动底盘车的电机控制电压，来实现对两者的直接控制。当电动底盘车与接地刀控制器接受到采集与控制装置的控制命令后，通过自身采集到的位置信息进行“电气五防”判断，如果允许，则对控制电机进行输出相应的控制电压；若不允许，则拒绝命令执行。

无线测温接收器安装在开关柜二次室内，其主要通过无线链路与高压触壁内的无线温度传感器进行数据通讯，将温度传感器的温度信息再次通过网络通讯方式，发送给显示与管理主机。显示与管理主机将温度信息通过其人机界面显示出来，或通过电力监控网络总线上送到远程调度系统。

现有的控制方案具有以下缺点：

(1)采用简单的产品搭接方式，所有产品都安装在开关柜的二次室内，占用空间大，减小了其它控制装置的安装空间。

(2)采集与控制装置同电动底盘车与接地刀控制器两者都采集了开关的位置信息，又无法做到信息共享，导致重复采集和接线，占用断路器航空插头有限的接线端子位。

(3)对电动接地刀和电动底盘车无法实现实时读取电机运转时的电流、电压信息，无法读取驱动过程中的电流曲线，难以精确控制。

(4)接线过多，由于采用的是电缆连接方式，很多传统的电缆连接都要经过断路器内部再经过航空插头引线到开关柜二次室，工作量大，效率低，维护复杂。

(5)扩展难度大，相对于通过网络方式进行数据共享与接口，若想新增加智能设备到系统中，必须重新更改设计和接线，无法快速的实现智能设备的接入。

因此，有必要提供一种新的智能断路器控制系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接线少、维护和控制方便、扩展能力强的智能断路器控制系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种智能断路器控制系统，其包括：

负责对所述智能断路器控制系统的数据综合和数据处理的智能管理电子设备(Intelligent Manage Electronic Device，简称管理IED)；

用于控制智能断路器工作的智能控制电子设备(Intelligent ControlElectronic Device，简称控制IED)，所述控制IED与所述管理IED连接进行数据信号和控制信号传输；

底盘车电机与传动机构及用于控制底盘车电机与传动机构工作的内置式电动底盘车驱动器，所述内置式电动底盘车驱动器连接在所述控制IED和底盘车电机与传动机构之间，底盘车电机与传动机构的电流值及电压值经过所述内置式电动底盘车驱动器传送至控制IED；

接地刀电机与传动机构及用于控制接地刀电机与传动机构工作的内置式电动接地刀驱动器，所述内置式电动接地刀驱动器连接在所述管理1ED和接地刀电机与传动机构之间，接地刀电机与传动机构的电流值及电压值经过所述内置式电动接地刀驱动器传送至管理1ED；

用于给所述管理IED、控制IED、内置式电动底盘车驱动器和内置式电动接地刀驱动器供电的设备电源。

优选的，所述智能断路器包括：

用于控制智能断路器的跳闸和合闸的断路器开关及对应的分合闸回路；

用于检测智能断路器的主触头行程位移的主触头行程位移传感器；

用于检测智能断路器的断路器开关的位置信息的开关位置传感器；

用于储能的储能回路；

用于检测智能断路器的线路电流的电子式电流互感器；

用于检测压力的刚分刚合压力传感器；

所述断路器开关、分合闸回路、主触头行程位移传感器、开关位置传感器、储能回路、电子式电流互感器和刚分刚合压力传感器分别与所述控制IED电性连接。

优选的，所述智能断路器控制系统还包括用于检测智能断路器的动触头的温度信息的无线温度传感器，所述管理IED包括内置无线通讯收发单元，所述内置无线通讯收发单元与所述无线温度传感器无线连接，无线温度传感器测量到的温度信息经过所述内置无线通讯收发单元传输至所述管理IED。

优选的，所述智能断路器控制系统还包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述管理IED电性连接。

优选的，所述智能断路器控制系统还包括用于监控所述管理IED的远程监控单元，所述远程监控单元通过电力监控网络总线与所述管理IED连接。

优选的，所述智能断路器控制系统安装在智能开关柜内，所述智能开关柜包括柜体和电动底盘车，所述柜体安装在所述电动底盘车顶部，所述柜体内部设有二次室、出线隔室和智能断路器本体，所述二次室内设置所述管理IED，所述出线隔室内设置所述内置式电动接地刀驱动器及接地刀电机与传动机构，所述电动底盘车上设置所述内置式电动底盘车驱动器及底盘车电机与传动机构，所述智能断路器本体包括高压触壁，所述高压触壁上安装所述无线温度传感器，所述智能断路器本体内部设置所述控制IED、断路器开关、分合闸回路、主触头行程位移传感器、开关位置传感器、储能回路、电子式电流互感器和刚分刚合压力传感器。

优选的，所述智能开关柜还包括航空插头，所述航空插头包括第一接线端子和第二接线端子，其中，第一接线端子连接所述设备电源和所述控制IED，第二接线端子连接所述管理IED与所述控制IED。

优选的，所述设备电源与所述第一接线端子之间连接有第一空气开关，所述第一接线端子进一步连接所述控制IED和内置式电动底盘车驱动器。

优选的，所述设备电源与所述管理IED之间连接有第二空气开关，所述设备电源与所述内置式电动接地刀驱动器之间连接有第三空气开关。

与现有技术相比，本发明智能断路器控制系统及其控制方法的有益效果在于：

(1)控制系统各部分采用分散分布式设计，充分利用断路器本体、电动底盘车和电动接地刀的自身内部空间，减少了对开关柜二次室内部空间的要求。

(2)基于网络连接方式控制和测量，真正意义上实现了数据信息共享，利于实现智能化的设备接入和控制。

(3)接线少，维护方便。由于采用分布式设计，很多接线都在设备内部直接完成，设备之间的连线只需要连接通讯线和电源线，因此大大减少了设备间的电缆连接，为设备施工和设备维护减少了工作量，提高了工作效率。

(4)控制方式优势明显。采用网络方式进行连接，不仅可以实现数据共享，在控制方式也优势也很突出，首先，可充分利用网络通讯的可靠性技术，采用各种网络数据校验方式，抗干扰能力强。其次，可以在不扩充硬接线的前提下，在网络协议支持下增加新的智能设备和传感器，未来设备扩展能力非常强。

附图说明

图1为现有断路器控制系统的结构示意图；

图2为本发明智能断路器控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

请参阅图2所示，本发明智能断路器控制系统，其包括：

用于对所述智能断路器控制系统的数据综合和数据处理的管理IED，所述管理IED包括内置无线通讯收发单元；

用于控制智能断路器工作的控制IED，所述控制IED与所述管理IED连接进行数据信号和控制信号传输；

底盘车电机与传动机构及用于控制底盘车电机与传动机构工作的内置式电动底盘车驱动器，所述内置式电动底盘车驱动器连接在所述控制IED和底盘车电机与传动机构之间，底盘车电机与传动机构的电流值及电压值经过所述内置式电动底盘车驱动器传送至控制IED；

接地刀电机与传动机构及用于控制接地刀电机与传动机构工作的内置式电动接地刀驱动器，所述内置式电动接地刀驱动器连接在所述管理1ED和接地刀电机与传动机构之间，接地刀电机与传动机构的电流值及电压值经过所述内置式电动接地刀驱动器传送至管理1ED；

用于给所述管理IED、控制IED、内置式电动底盘车驱动器和内置式电动接地刀驱动器供电的设备电源；

用于检测智能断路器的动触头的温度信息的无线温度传感器，所述无线温度传感器与所述内置无线通讯收发单元无线连接，无线温度传感器测量到的温度信息经过所述内置无线通讯收发单元传输至所述管理IED；

人机交互单元，与所述管理IED电性连接，便于显示所述管理IED接收或存储的数据信息；

用于监控所述管理IED的远程监控单元，所述远程监控单元通过电力监控网络总线与所述管理IED连接。

所述智能断路器包括：

用于控制智能断路器的跳闸和合闸的断路器开关及对应的分合闸回路；

用于检测智能断路器的主触头行程位移的主触头行程位移传感器；

用于检测智能断路器的断路器开关的位置信息的开关位置传感器；

用于储能的储能回路；

用于检测智能断路器的线路电流的电子式电流互感器；

用于检测压力的刚分刚合压力传感器；

所述分合闸回路、主触头行程位移传感器、开关位置传感器、储能回路、电子式电流互感器和刚分刚合压力传感器分别与所述控制IED电性连接。

本发明所述管理IED的型号为EPGX-600A-MIED，所述控制IED的型号为EPGX-600A-CIED，所述内置式电动底盘车驱动器的型号为GXC-10A，所述内置式电动接地刀驱动器的型号为GDD-10A，所述无线温度传感器的型号为GZQ。

在本实施例中，各主要部分的作用如下：

管理IED通过RS485通讯总线和控制IED进行数据交互，将控制IED内的数据信息上送到管理IED上，并将管理IED的控制信息下发控制IED，通过控制IED对断路器和电动底盘车进行操作。通过网络通讯与内置式电动接地刀驱动器进行数据通讯，进而实现对内置式电动接地刀驱动器的控制和数据测量。同时，管理IED还通过内置无线通讯收发单元接收无线温度传感器测量到的高压触壁的温度信息。内置的无线通讯收发模块和高压触壁内的无线温度传感器通过无线链路进行数据传输，将高压触壁的温度信息传送到管理IED内。最终，管理IED将控制IED数据信息、温度信息通过人机交互单元显示给用户，同时通过电力监控网络总线传送到远程监控单元。

控制IED负责对断路器内部的开关位置信息采集、电子式电流互感器的电流信号采集、断路器的储能回路电流的检测、分合闸回路的电流检测、刚分刚合压力传感器的数据检测、断路器主触头行程位移的检测，最后对断路器开关的跳闸和合闸进行控制。通过控制IED通过RS485通讯总线和内置式电动底盘车驱动器进行数据通讯。控制IED可以通过这个网络通讯控制内置式电动底盘车驱动器对底盘车进行操作，并可读取出驱动时的底盘车电机电流和电压信息。

内置式电动底盘车驱动器，通过网络数据就可以实现对底盘车电机的正转、反转、停止控制。同时将运行中底盘车电机的电流值、电压值以及运行完毕后底盘车电机运行的电流波形通过通讯协议上传到控制IED内，控制IED再将数据信息通过与管理IED的网络，传输给管理IED。

内置式电动接地刀驱动器由管理IED通过通讯方式直接控制分闸与合闸，在驱动接地刀分合闸过程中，内置式电动接地刀驱动器还会将测量到的接地刀电机的电流、电压信息通过网络传输给管理IED。驱动过程结束后，内置式电动接地刀驱动器可以把整个控制过程中记录的电机电流波形通过网络传输给管理IED，管理IED可以在人机交互单元观测到控制电流曲线。

无线温度传感器用于测量断路器的触头温度，当触头上有大于30A电流时，无线温度传感器将触头上的温度信息通过无线网络传输给管理IED，管理IED将触头的温度信息显示在人机交互单元，为用户提供工作时触头的实时温度信息。

本发明所述智能断路器控制系统安装在智能开关柜内，所述智能开关柜包括柜体和电动底盘车，所述柜体安装在所述电动底盘车顶部，所述柜体内部设有二次室、出线隔室和智能断路器本体，所述二次室内设置所述管理IED，所述出线隔室内设置所述内置式电动接地刀驱动器及接地刀电机与传动机构，所述电动底盘车上设置所述内置式电动底盘车驱动器及底盘车电机与传动机构，所述智能断路器本体包括高压触壁，所述高压触壁上安装所述无线温度传感器，所述智能断路器本体内部设置所述控制IED、断路器开关、分合闸回路、主触头行程位移传感器、开关位置传感器、储能回路、电子式电流互感器和刚分刚合压力传感器。

所述智能开关柜还包括航空插头，所述航空插头包括第一接线端子和第二接线端子，其中，第一接线端子连接所述设备电源和所述控制IED，第二接线端子连接所述管理IED与所述控制IED。

所述设备电源与所述第一接线端子之间连接有第一空气开关，所述第一接线端子进一步连接所述控制IED和内置式电动底盘车驱动器。所述设备电源与所述管理IED之间连接有第二空气开关，所述设备电源与所述内置式电动接地刀驱动器之间连接有第三空气开关。

本发明的工作原理为：

1、对电动底盘车的控制：用户通过人机交互单元或电力监控网络总线触发对电动底盘车控制命令(推进、推出、急停)，管理IED通过从控制IED采集到的断路器位置信息和底盘车位置信息以及本身采集到的接地刀位置信息，进行“电气五防”判断，如果允许操作，则管理IED通过与控制IED的数据总线，对控制IED下发对电动底盘车的命令，控制IED接收命令后再通过控制IED与内置式电动底盘车驱动器的网络对内置式电动底盘车驱动器下达控制命令，内置式电动底盘车驱动器执行对底盘车电机输出控制电压信号，控制底盘车电机正转(推进命令)、反转(退出命令)、停止(急命令停)；如果不允许操作，则直接拒绝下达控制命令，并提示用户错误信息。在控制底盘车电机运转的同时，控制IED会通过网络命令，读取底盘车电机的实时电流与电压信息，并上传给管理IED，管理IED将数据信息显示到人机交互单元。

2、对电动接地刀的控制：用户通过人机交互单元或电力监控网络总线触发对电动接地刀控制命令(合闸、分闸、急停)，管理IED通过从控制IED采集到的断路器位置信息、底盘车位置信息以及本身采集到的接地刀位置信息，进行“电气五防”判断，如果允许操作，则管理IED通过与内置式电动接地刀驱动器的数据总线，对内置式电动接地刀驱动器下发对电动接地刀的命令，内置式电动接地刀驱动器执行对接地刀电机输出控制电压信号，控制电机正转(合闸命令)、反转(分闸命令)、停止(急命令停)；如果不允许操作，则直接拒绝下达控制命令，并提示用户错误信息。在控制接地刀电机运转的同时，控制IED会通过网络命令，读取接地刀电机的实时电流与电压信息，并上传给管理IED，管理IED将数据信息显示到人机交互单元。

3、对断路器进行分合闸控制：用户通过人机交互单元或电力监控网络总线触发对断路器控制命令(合闸、分闸)，管理IED通过网络对控制IED的位置信息读取和接地刀位置信息读取，进行“电气五防”判断，如果允许操作，则管理IED通过与控制IED的数据总线，对控制IED下发控制断路器分合闸命令，控制IED接到命令后，控制其自身的跳闸或合闸继电器输出，输出接点接通断路器的跳闸或合闸回路，使断路器跳闸或合闸；如果不允许操作，则直接拒绝下达控制命令，并提示用户错误信息。

4、管理IED对断路器数据信息的读取控制：管理IED通过内部固定的设计时间间隔或者人工触发，通过网络数据协议命令，对控制IED下发读取数据信息命令，控制IED将所测量到的数据信息，进过计算并转换后，传送给管理IED。管理IED将数据信息储存并显示到人机交互单元供用户查看，或通过电力监控网络总线上传到远程监控单元上。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能断路器控制系统，其特征在于，包括：

负责对所述智能断路器控制系统的数据综合和数据处理的管理IED；

用于控制智能断路器工作的控制IED，所述控制IED与所述管理IED连接进行数据信号和控制信号传输；

底盘车电机与传动机构及用于控制底盘车电机与传动机构工作的内置式电动底盘车驱动器，所述内置式电动底盘车驱动器连接在所述控制IED和底盘车电机与传动机构之间，底盘车电机与传动机构的电流值及电压值经过所述内置式电动底盘车驱动器传送至控制IED；

接地刀电机与传动机构及用于控制接地刀电机与传动机构工作的内置式电动接地刀驱动器，所述内置式电动接地刀驱动器连接在所述管理1ED和接地刀电机与传动机构之间，接地刀电机与传动机构的电流值及电压值经过所述内置式电动接地刀驱动器传送至管理1ED；

用于给所述管理IED、控制IED、内置式电动底盘车驱动器和内置式电动接地刀驱动器供电的设备电源。

2.如权利要求1所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述智能断路器包括：

用于控制智能断路器的跳闸和合闸的断路器开关及对应的分合闸回路；

用于检测智能断路器的主触头行程位移的主触头行程位移传感器；

用于检测智能断路器的断路器开关的位置信息的开关位置传感器；

用于储能的储能回路；

用于检测智能断路器的线路电流的电子式电流互感器；

用于检测压力的刚分刚合压力传感器；

所述断路器开关、分合闸回路、主触头行程位移传感器、开关位置传感器、储能回路、电子式电流互感器和刚分刚合压力传感器分别与所述控制IED电性连接。

3.如权利要求1所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述智能断路器控制系统还包括用于检测智能断路器的动触头的温度信息的无线温度传感器，所述管理IED包括内置无线通讯收发单元，所述内置无线通讯收发单元与所述无线温度传感器无线连接，无线温度传感器测量到的温度信息经过所述内置无线通讯收发单元传输至所述管理IED。

4.如权利要求1所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述智能断路器控制系统还包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述管理IED电性连接。

5.如权利要求1所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述智能断路器控制系统还包括用于监控所述管理IED的远程监控单元，所述远程监控单元通过电力监控网络总线与所述管理IED连接。

6.如权利要求2所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述智能断路器控制系统安装在智能开关柜内，所述智能开关柜包括柜体和电动底盘车，所述柜体安装在所述电动底盘车顶部，所述柜体内部设有二次室、出线隔室和智能断路器本体，所述二次室内设置所述管理IED，所述出线隔室内设置所述内置式电动接地刀驱动器及接地刀电机与传动机构，所述电动底盘车上设置所述内置式电动底盘车驱动器及底盘车电机与传动机构，所述智能断路器本体包括高压触壁，所述高压触壁上安装所述无线温度传感器，所述智能断路器本体内部设置所述控制IED、断路器开关、分合闸回路、主触头行程位移传感器、开关位置传感器、储能回路、电子式电流互感器和刚分刚合压力传感器。

7.如权利要求6所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述智能开关柜还包括航空插头，所述航空插头包括第一接线端子和第二接线端子，其中，第一接线端子连接所述设备电源和所述控制IED，第二接线端子连接所述管理IED与所述控制IED。

8.如权利要求7所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述设备电源与所述第一接线端子之间连接有第一空气开关，所述第一接线端子进一步连接所述控制IED和内置式电动底盘车驱动器。

9.如权利要求8所述的智能断路器控制系统，其特征在于：所述设备电源与所述管理IED之间连接有第二空气开关，所述设备电源与所述内置式电动接地刀驱动器之间连接有第三空气开关。