一体化智能柱上开关制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于6-66kv配电网架空线路的开关设备，这种设备将具备测量、控制、保护、远方通信、就地远方的分合操作和故障监测、隔离、恢复供电等功能的智能终端安装在开关本体的箱体内，并与开关本体及内部安装的电流、电压互感器构成一体化的智能柱上开关。这种开关还包括移动手持现场作业终端，移动授权管理终端，云端服务器三个辅助设备，用于开关的现场操作、运行监控，定值参数的设定、投退、切换，现场作业终端的授权、认证、记录管理等。这种开关对推动智能开关产品技术的发展，对提高配电网、微电网供电的可靠性、确保其安全稳定经济的运行，对互联网+和物联网技术在电力系统的应用有着里程碑式的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种智能终端内嵌装入开关本体的6-66kv架空线路配电网一体化智能柱上开关设备，涉及到电力系统的配电、用电及其自动化

技术介绍
随着城市和农村配电网的不断扩大和容量的不断提升，光伏、风力、储能、电动汽车等新能源及其应用设备的大规模接入，智能化的配电网、微电网的发展必将成为电网发展的主要方向，智能化的配电网、微电网已成为当前以及将来全球电网的重点投资和发展方向。6kv—66kv户外智能柱上断路器或负荷开关（以下称为：柱上开关），是智能化的配电网、微电网的关键设备。目前，这类开关设备的开关本体和实现智能化的测量、控制、保护、通信的监控终端均采用分离式安装结构，即开关本体为一个独立组件、监控终端为一个独立组件，分别安装在不同的位置，通过电缆连接构成一套智能化的柱上开关。这种分离式的智能开关的基本结构和安装方式见图1所示。这种开关的监控终端一般采用箱体或罩型结构，考虑到就地操作方便和安全，监控终端一般都远离开关的安装位置，通过一根两端配有航空插头的几米到十来米长铠装电缆连接为一套智能化的开关；监控终端的电源也是由一台或两台电压互感器通过电缆连接到监控终端实现供电和电压数据的采集。这种结构在加工生产制造后形成开关本体、控制监控终端箱、电源PT、连接电缆等多个不同的独立组件、配件，分别包装运输到现场；整套设备虽可以在工厂进行整组联调测试，但到达客户仓库和安装现场后还要分别进行整组装配联调测试，这些工作需要有相当经验的工程技术人员在现场完成，大部分的客户都要求制造商派人到现场服务，其服务成本高昂；开关安装现场需要较大的安装空间和安装支架附件，安装、调试工作不仅繁重复杂，也容易发生差错出现设备的损坏、工期延误导致供电的损失；运行过程中由于人为的或恶劣气象条件导致电缆和监控终端箱体的损坏也是经常发生的现象。本专利技术公开了一种配电网一体化智能柱上开关设备，这种智能终端和开关合为一体的智能柱上开关既可以在正常的环境条件下可靠运行，实现配电线路的合、分操作和故障的切除、恢复供电的功能，并通过内置安装的智能终端实现测量、控制、保护、远方通信、就地远方的分合操作和故障监测、隔离、恢复供电等功能，也可以在各种应急灾备应用场景下，工作人员能够通过移动手持作业终端安全、快速、准确、可靠地在现场对开关进行运行监测和操作控制。这种一体化智能柱上开关设备，将开关本体、电流互感器、电压互感器、智能终端、电源全部组合装配在一个组件上，无论在工厂出厂还是到达现场安装，只有一个设备，现场只需要固定安装开关、接入两侧线路、通电、按流程试验就可以投入运行，一名经过培训的技术工人就可以主导一个安装团队完成全部工作。这种一体化智能柱上开关设备，还包括移动手持现场作业终端，移动授权管理终端，云端服务器三个辅助设备，用于开关的现场操作、运行监控，定值参数的设定、投退、切换，现场作业终端的授权、认证、记录管理等。现场手持现场作业终端与开关的通信采用WiFi点对点加密无线通信，通信距离在20-50米左右；移动授权管理终端用于对现场作业终端进行现场作业任务及其功能的授权、认证及作业任务的执行记录管理；云端服务器作为现场作业终端，移动授权管理终端的交互平台，设于云端或固定安装在应用单位。三个辅助设备可以接入专有的企业移动通信网络，也可以接入公共移动通信网络，实现网络连接服务。
技术实现思路
一体化智能柱上开关设备包括内部安装有智能终端的开关本体和移动手持现场作业终端、移动授权管理终端、云端服务器三个辅助设备，见图2。开关本体包括断路器或负荷开关的真空泡、电动弹簧或永磁操作机构、智能终端、单侧或两侧三相电容型电压传感器、电磁型或罗氏线圈电流互感器、开关箱体、极柱组成，见图3；电磁型的电压互感器也可以作为供电电源集成在开关本体内，或作为独立部件单独安装。安装在开关箱体内的智能终端，可以安装在箱体内一个独立的小室中，也可以与操作机构安装在同一个小室内，但必须与高电压带电体保持安全的绝缘距离。智能终端包括状态输入、控制输出、交流模拟信号采集、直流模拟信号采集、网络通信接口、串行通信接口、无线通信接口、显示操作面板、连片操作把手、电源及充放电管理、电池或超级电容、永磁机构驱动器组成，智能终端的结构组成见图5。显示操作面板是一个安装在开关上的人机接口模块，作为一个选配件，操作人员可以通过这个人机接口直接对开关进行监视、操作、参数和定值的修改、投退工作等；开关操作机构为单线圈或双线圈永磁机构的开关，须配置永磁机构驱动控制模块；作为停电后备电源的电池或超级电容及其容量、按实际应用需要进行配置，对于停电后要求开关智能终端工作时间可以小于30分钟的，一般采用超极电容作为后备电源。智能终端的功能包括：1)．测量功能：架空线路电流、电压、功率、电度、相角、频率和谐波电流、电压的测量；2)．控制功能：开关的就地和远方分闸、合闸操作控制；3)．监视功能：开关位置的状态监视和记录、传送；4)．保护功能：相和零序过电流、方向过电流、非接地小电流、正序、负序、正时限、反时限过流保护；正序、负序、零序过电压、低电压、失压保护；距离保护；差动保护；5)．DA功能：电流型、电压型、电流电压混合型馈线自动化功能；重合器功能；电流差动型馈线自动化功能；6). 通信功能：网络、串行通信，3G/4G、WiFi无线通信；IEC870-5-101/104、Modbus、DNP、IEC61850通信规约。开关的底部安装有电源、开关运行状态和通信指示灯，手柄式操作开关，分合闸投退连片，交直流电源空气开关，WiFi和3G/4G天线，网络通信接口，便于应急情况下开关的操作和管理，见图4。分合闸投退连片、交直流电源空气开关由外部的密闭摇门罩密闭并与其它外露部件一同达到密闭防水的标准。移动手持作业终端，移动授权管理终端，云端服务器三个辅助设备，主要用于开关的现场操作、运行监控，定值参数的设定、投退、切换，现场作业终端的授权、认证、记录管理等。现场手持现场作业终端与开关的通信采用WiFi点对点加密无线通信，通信距离在20--50米左右；移动授权管理终端用于对现场作业终端进行现场作业任务及其功能的授权、认证及作业任务的执行记录管理；云端服务器作为现场作业终端，移动授权管理终端的交互平台，设于云端或固定安装在应用单位。三个辅助设备可以接入专有的企业移动通信互联网络或物联网络，也可以接入公共移动通信互联网络或物联网络，实现网络连接服务。三个辅助设备采用跨平台的结构设计，即在Windows、iOS、Andriod、Linux的固定或移动设备上都可以部署运行，服务器既可以部署在电力公司的专有云端或网络数据中心，也可以部署在公共云端，移动手持作业终端由具体的工程人员、操作人员持有，移动授权管理终端由负责工程运行管理的管理人员持有，采用加密方式通信可以确保的三个设备间的数据交换的安全性。移动手持作业终端接受移动授权管理终端通过云端服务器发出的现场作业任务授权通知，并按授权通知指定的目标、工作内容和完成工作时限在现场通过WiFi点对点连接方式与安装在开关内的智能终端建立连接，在现场对开关的参数、状态进行监视，修改和调整定值参数，投退和切换定值组，控制开关的合闸或分闸等；完成工作任务后将工作报告返回云端服务器并通本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于6kv—66kv架空配电线路的一体化智能柱上（断路器或负荷开关）开关的特征是：智能终端和开关合为一体，即智能终端安装在开关本体内部，可以安装在开关箱体内部一个独立的安装小室，也可以与开关的电动永磁或弹操机构安装在同一小室，但必须与开关高压带电部分保持安全的绝缘距离；开关外部没有控制电缆的引线，开关的分合闸线圈控制、位置状态、三相电流和零序电流、单侧或两侧三相电压和零序电压的连接线全部在开关箱体内部与智能终端连接；由智能终端内置的WiFi无线加密通信模块与外部的移动手持作业终端通信、3G/4G模块与远方的监控中心通信、以太网通信模块通过开关底部的密封RJ45或光纤插口与外部网络或光纤电缆连接；内部安装的智能终端具备测量、控制、保护、远方通信、就地远方的分合闸操作功能，电流型、电压型、混合型和电流差动型重合器功能可以实现架空配电线路的自动故障监测、隔离、恢复供电。

【技术特征摘要】
1.适用于6kv—66kv架空配电线路的一体化智能柱上（断路器或负荷开关）开关的特征是：智能终端和开关合为一体，即智能终端安装在开关本体内部，可以安装在开关箱体内部一个独立的安装小室，也可以与开关的电动永磁或弹操机构安装在同一小室，但必须与开关高压带电部分保持安全的绝缘距离；开关外部没有控制电缆的引线，开关的分合闸线圈控制、位置状态、三相电流和零序电流、单侧或两侧三相电压和零序电压的连接线全部在开关箱体内部与智能终端连接；由智能终端内置的WiFi无线加密通信模块与外部的移动手持作业终端通信、3G/4G模块与远方的监控中心通信、以太网通信模块通过开关底部的密封RJ45或光纤插口与外部网络或光纤电缆连接；内部安装的智能终端具备测量、控制、保护、远方通信、就地远方的分合闸操作功能，电流型、电压型、混合型和电流差动型重合器功能可以实现架空配电线路的自动故障监测、隔离、恢复供电。2.按照权利要求1所述一体化智能柱上开关，其内部安装的智能终端包括核心单元、电源充电模块和蓄电池或超级电容、显示操作屏、永磁开关驱动模块和电容及充电模块。3.按照权利要求1所述一体化智能柱上开关，开关的底部安装有电源、开关运行状态和通信指示灯，手柄式操作开关，分合闸投退连片，交直流电源空气开关，WiFi和3G/4G天线，网络通信接口；分合闸投退连片、交直流电源空气开关由外部的密闭摇门罩密闭并与其它外露部件一同达到密闭防水的标准。4.按照权利要求1所述一体化智能柱上开关，其开关本体包括断路器或负荷开关的真空泡、电动弹簧或永磁操作机构、智能终端、单侧或两侧三相电容型电压传感器、电磁型或罗氏线圈电流互感器、开关箱体、极柱组成；电磁型的电压互感器也可以作为供电电源集成在开关本体内，或作为独立部件单独安装。5.按照权利要求1所述一体化智能柱上开关，还包括移动手持作业终端，移动授权管理终端，云...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉峰，
申请(专利权)人：广州普瑞电力控制系统设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44