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单相重合器和三相联动装置及方法

阅读：253发布：2021-04-13

专利汇可以提供单相重合器和三相联动装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种单相重合器和三相联动装置及方法，单相重合器包括电流传感器、取电电压传感器、测量电压传感器、开关单元；开关单元一端设有回转销轴，开关单元可沿销轴轴向转动，使导电触头与隔离静触头座之间处于导通或断开状态；进线端取电电压传感器与支撑绝缘子浇铸为一体，出线端测量电压传感器与支撑绝缘子浇铸为一体，供电连续性不受开关设备分合状态的影响。三相联动装置汇集分析模块；三相联动方法是将三只单相重合器分别串联在三相线路里，汇集单元接收信号，分析模块对信号进行分析，如判断故障需要做出动作，通过汇集分析模块的通讯模块发送指令给每一个单相重合器；每一个单相重合器接到命令后，同时按照命令进行动作。，下面是单相重合器和三相联动装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种单相重合器，其特征在于，包括进线端子(1)、电流互感器(2)、取电电压互感器(3)、控制箱(4)、导电杆(17)、导电片(5)、压簧(6)、导电触头(7)、真空灭弧室(8)、绝缘拉杆(9)、触头弹簧(10)、永磁机构(11)、导电端子(12)、回转压板(13)、回转钩(14)、出线端子(15)、软连接(18)、导电板(19)、测量电压传感器(16)；
高压线通过进线端子(1)连接单相重合器，进线端子(1)连接导电杆(17)，电流互感器(2)安装在进线侧，穿心于导电杆(17)；导电杆(17)通过螺栓连接于隔离静触头座中的导电片(5)，开关单元的导电触头(7)连接于隔离静触头座中的导电片(5)，隔离静触头座中压簧(6)压于导电片(5)，使导电片(5)与导电触头(7)紧密接触；
开关单元包括导电触头(7)、真空灭弧室(8)、绝缘拉杆(9)、触头弹簧(10)、永磁机构(11)、导电端子(12)；真空灭弧室(8)、绝缘拉杆(9)、触头弹簧(10)、永磁机构(11)位于开关单元的外壳内部；导电触头(7)连接于真空灭弧室(8)的上端，真空灭弧室(8)的下端连接于绝缘拉杆(9)；触头弹簧(10)穿心压接于绝缘拉杆(9)，绝缘拉杆(9)连接于永磁机构(11)；
导电端子(12)从开关单元外壳中部延伸出，真空灭弧室(8)下端动端通过软连接(18)连接于导电端子(12)；
导电端子(12)通过螺栓与回转压板(13)的一端连接，回转压板(13)的另一端设置回转销轴，回转销轴压接在回转钩(14)上，开关单元可沿回转销轴轴向转动；回转钩(14)上设置出线端子(15)，导电端子(12)通过软连接(18)与出线端子(15)相连，导电板(19)通过螺栓与出线端子(15)连接；
取电电压互感器(3)一次侧通过导线与导电杆(17)相连，取电电压互感器(3)二次侧与控制箱(4)相连；测量电压传感器(16)一次侧通过导线与导电板(19)相连，测量电压互感器(16)二次侧与控制箱(4)相连。
2.根据权利要求1所述的单相重合器，其特征在于，所述取电电压互感器(3)与支撑绝缘子浇铸为一体，所述电流互感器(2)与所述取电电压互感器(3)一体成型。
3.根据权利要求1所述的单相重合器，其特征在于，所述回转钩(14)上设置开口式销轴窝，所述开关单元可通过使回转销轴与开口式销轴窝分离，与设备整体分离。
4.根据权利要求1所述的单相重合器，其特征在于，所述测量电压传感器(16)与支撑绝缘子浇铸为一体。
5.一种基于单相重合器的三相联动装置，其特征在于，包括单相重合器，汇集分析模块；所述单相重合器包括控制箱，所述汇集分析模块包括汇集单元、分析模块、通讯模块；
单相重合器中的电流互感器和测量电压互感器采集的电流和电压信号，发送给单相重合器的控制箱，并通过控制箱中的通讯模块传送给汇集分析模块的汇集单元；
汇集单元接收信号并发送给分析模块，分析模块对信号进行分析，判断是否故障；如判断故障需要做出动作，通过汇集分析模块的通讯模块发送指令给每一个单相重合器；每一个单相重合器接到命令后，同时按照命令进行动作。
6.一种基于单相重合器的三相联动方法，其特征在于，包括步骤：
(1)单相重合器中的电流互感器和测量电压互感器采集电流和电压信号发送给单相重合器的控制箱，并通过控制箱中的通讯模块传送给汇集分析模块的汇集单元；
(2)汇集单元接收信号并发送给分析模块，分析模块对信号进行分析，判断是否故障；
(3)如判断故障需要做出动作，通过汇集分析模块的通讯模块发送指令给每一个单相重合器；每一个单相重合器接到命令后，同时按照命令进行动作。

说明书全文

单相重合器和三相联动装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统故障检测与隔离领域，尤其涉及一种单相重合器和三相联动装置及方法。

背景技术

[0002] 在配电网系统中，单相重合器作为一种可以在短时间内快速、多次开断关合短路故障的装置，广泛应用于配网分支线路中，实现线路保护功能，提供供电可靠性。目前，世界上单相重合器主流有两种结构形式：跌落式重合器和支柱式重合器。

[0003] 跌落式单相重合器以施恩禧的TripSaver II型产品最为典型，当发生短路故障时，跌落式重合器会按照预先设好的动作顺序进行重合闸。如果是暂态故障，产品可以通过重合闸将故障切除。而如果是非暂态故障，重合器将跌落，形成可见断口，将故障隔离。这种结构的重合器可以代替熔断器使用，并具有可反复使用的优点。

[0004] 对于施恩禧的TripSaver II型跌落式重合器，其采用CT取电，对于配网干线一般来说线路电流满足取电要求，但对于用户分支线路，绝大多数线路、绝大多数时间不能满足CT取电的电流要求，极大的限制了单相重合器的应用范围；并且产品未配置电压互感器，产品无法实现计量功能和防窃电功能；同时，其不具备电气联动功能，无法使用在三相线路中。

[0005] 支柱式单相重合器以ABB的GridShield型产品最为典型代表，采用永磁机构和真空灭弧。灭弧室浇筑在支柱套管中，通过绝缘拉杆与永磁机构相连。支柱绝缘子垂直安装在机构箱上，机构箱内包含永磁机构、控制单元等元器件。支柱式单相重合器具有结构简单，安装维护方便、机械寿命长、配套零部件采购资源多等优势。

[0006] 对于ABB的支柱式重合器，其不具备自取电结构，而是采用外部电源的方式取电。对于一些无法提供AC电源的线路，将无法使用；并且这种结构无可见断口，还需要另行配置隔离开关，才能保证检修作业的安全。

发明内容

[0007] 发明目的：针对以上问题，本发明提出一种单相重合器和三相联动装置及方法，可实现重合器开关单元可见断口，实现三相联动。

[0008] 技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种单相重合器，包括进线端子、电流互感器、取电电压互感器、控制箱、导电杆、导电片、压簧、导电触头、真空灭弧室、绝缘拉杆、触头弹簧、永磁机构、导电端子、回转压板、回转钩、出线端子、软连接、导电板、测量电压传感器；

[0009] 高压线通过进线端子连接单相重合器，进线端子连接导电杆，电流互感器安装在进线侧，穿心于导电杆；导电杆通过螺栓连接于隔离静触头座中的导电片，开关单元的导电触头连接于隔离静触头座中的导电片，隔离静触头座中压簧压于导电片，使导电片与导电触头紧密接触；

[0010] 开关单元包括导电触头、真空灭弧室、绝缘拉杆、触头弹簧、永磁机构、导电端子；真空灭弧室、绝缘拉杆、触头弹簧、永磁机构位于开关单元的外壳内部；导电触头连接于真空灭弧室的上端，真空灭弧室的下端连接于绝缘拉杆；触头弹簧穿心压接于绝缘拉杆，绝缘拉杆连接于永磁机构；导电端子从开关单元外壳中部延伸出，真空灭弧室下端动端通过软连接连接于导电端子；

[0011] 导电端子通过螺栓与回转压板的一端连接，回转压板的另一端设置回转销轴，回转销轴压接在回转钩上，开关单元可沿回转销轴轴向转动；回转钩上设置出线端子，导电端子通过软连接与出线端子相连，导电板通过螺栓与出线端子连接；

[0012] 取电电压互感器一次侧通过导线与导电杆相连，取电电压互感器二次侧与控制箱相连；测量电压传感器一次侧通过导线与导电板相连，测量电压互感器二次侧与控制箱相连。

[0013] 进一步地，所述取电电压互感器与支撑绝缘子浇铸为一体，所述电流互感器与所述取电电压互感器一体成型。

[0014] 进一步地，所述回转钩上设置开口式销轴窝，所述开关单元可通过使回转销轴与开口式销轴窝分离，与设备整体分离。

[0015] 进一步地，所述测量电压传感器与支撑绝缘子浇铸为一体。

[0016] 一种基于单相重合器的三相联动装置，包括单相重合器，汇集分析模块；所述单相重合器包括控制箱，所述汇集分析模块包括汇集单元、分析模块、通讯模块；单相重合器中的电流互感器和测量电压互感器采集的电流和电压信号，发送给单相重合器的控制箱，并通过控制箱中的通讯模块传送给汇集分析模块的汇集单元；汇集单元接收信号并发送给分析模块，分析模块对信号进行分析，判断是否故障；如判断故障需要做出动作，通过汇集分析模块的通讯模块发送指令给每一个单相重合器；每一个单相重合器接到命令后，同时按照命令进行动作。

[0017] 一种基于单相重合器的三相联动方法，包括步骤：

[0018] (1)单相重合器中的电流互感器和测量电压互感器采集电流和电压信号发送给单相重合器的控制箱，并通过控制箱中的通讯模块传送给汇集分析模块的汇集单元；

[0019] (2)汇集单元接收信号并发送给分析模块，分析模块对信号进行分析，判断是否故障；

[0020] (3)如判断故障需要做出动作，通过汇集分析模块的通讯模块发送指令给每一个单相重合器；每一个单相重合器接到命令后，同时按照命令进行动作。

[0021] 有益效果：本发明单相重合器进线端取电电压传感器与支撑绝缘子浇铸为一体，出线端测量电压传感器与支撑绝缘子浇铸为一体，供电连续性不受开关设备分合状态的影响，同时可作为开关单元与控制单元高低电位间的隔离绝缘支架。

[0022] 本发明单相重合器的开关单元一端设有回转销轴，开关单元可沿销轴轴向转动，使开关单元沿设计方向转动，使导电触头与隔离静触头座之间处于导通或断开状态，控制开关单元的旋转角度，可使开关单元的导电触头与隔离静触头座之间实现规定的距离，形成开关的隔离断口，结构简单，制造成本低。并且，开关单元可通过使旋转销轴与开口式销轴窝分离，使开关单元与开关设备分离，便于对开关单元的维护保养。

[0023] 本发明单相重合器可以应用在三相线路中，将三只单相重合器分别串联在三相线路里，实现三相联动。附图说明

[0024] 图1是单相重合器结构示意图；

[0025] 图2是开关单元沿回转销轴轴向转动示意图；

[0026] 图3是分离的开关单元示意图；

[0027] 图4是单相重合器一次回路示意图；

[0028] 图5是三相联动功能示意图。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

[0030] 如图1所示，本发明所述的单相重合器，包括进线端子1、电流互感器2、取电电压互感器3、控制箱4、导电片5、压簧6、导电触头7、真空灭弧室8、绝缘拉杆9、触头弹簧10、永磁机构11、导电端子12、回转压板13、回转钩14、出线端子15、测量电压传感器16、导电杆17、软连接18、导电板19。

[0031] 高压线通过进线端子1连接单相重合器，进线端子1连接导电杆17，电流互感器2安装在进线侧，穿心于导电杆17；导电杆17通过螺栓连接于隔离静触头座中的导电片5，开关单元的导电触头7连接于隔离静触头座中的导电片5，隔离静触头座中压簧6压于导电片5，使导电片5与导电触头7紧密接触。

[0032] 开关单元包括导电触头7、真空灭弧室8、绝缘拉杆9、触头弹簧10、永磁机构11、导电端子12；真空灭弧室8、绝缘拉杆9、触头弹簧10、永磁机构11位于开关单元的外壳内部；导电触头7连接于真空灭弧室8的上端，真空灭弧室8的下端连接于绝缘拉杆9；触头弹簧10穿心压接于绝缘拉杆9，绝缘拉杆9连接于永磁机构11；导电端子12从开关单元外壳中部延伸出，真空灭弧室8下端动端通过软连接18连接于导电端子12。

[0033] 导电端子12通过螺栓与回转压板13的一端连接，回转压板13的另一端设置回转销轴，回转销轴压接在回转钩14上，开关单元可沿回转销轴轴向转动，如图2所示；回转钩14上设置出线端子15，导电端子12通过软连接18与出线端子15相连，导电板19通过螺栓与出线端子15连接。

[0034] 开关单元的一端设计为回转销轴，另一端设计为导电触头，并通过此销轴与设备连接，开关单元可沿销轴轴向转动，使开关单元沿设计方向转动，使另一端的触头与隔离静触头座之间处于导通或断开状态，控制开关单元的旋转角度，可使开关单元的导电触头与隔离静触头座之间实现规定的距离，形成开关的隔离断口。本发明单相重合器体积小、重量轻、安装简便，结构简单，制造成本低。

[0035] 回转钩14上设置开口式销轴窝，开关单元可通过使回转销轴与开口式销轴窝分离，与设备整体分离，如图3所示，便于对开关单元的维护保养。

[0036] 取电电压互感器3一次侧通过导线与导电杆17相连，取电电压互感器3二次侧与控制箱4相连；测量电压传感器16一次侧通过导线与导电板19相连，测量电压互感器16二次侧与控制箱4相连。

[0037] 取电电压互感器3与支撑绝缘子浇铸为一体，电流互感器2与取电电压互感器3一体成型。位于设备进线端的电流传感器为设备无法正常分解的一部分，因此从结构上避免恶意窃电行为的发生。电流传感器与电压传感器均为集成式结构设计，并进一步集成设备的隔离静触头座，进一步简化设备结构，减少制造成本。

[0038] 取电电压传感器与设备进线端串联，并与设备支撑绝缘子浇铸为一体，供电连续性不受设备分合状态的影响，同时可作为开关单元与控制单元高低电位间的隔离绝缘支架，结构简单，制造成本低。

[0039] 设备馈出端由另一个支撑绝缘子支撑，测量电压传感器16与该支撑绝缘子浇铸为一体，即支撑绝缘子内部集成测量电压传感器，测量电压传感器的高压端与导电板19连接，低压端为测量信号输出端，为配电自动化控制终端提供信号。集成式出线端的低电位端面设计有信号输出端口、端面密封结构，通过密封圈与配电控制终端箱体形成密封结构，在保证信号传输的同时，避免环境因素对配。本发明采用一体化设计的电子式PT取电，大大增加了应用场景。

[0040] 本发明单相重合器可串联在单相高压线路中使用，一次回路如图4所示，具有承载负荷电流的功能。在承载负荷电流工作时，单相重合器处于合闸位置，可以长时间承载不大于200A的额定工作电流，短时间承载不大于6kA短路电流。

[0041] 本发明单相重合器具有短路故障切断功能，当短路故障发生时，短路电流流过单相重合器，这时电流互感器2会将短路电流信号传达给控制箱4内的终端，终端进行信息处理，并激活分闸控制回路，使得永磁机构11进行分闸动作，永磁机构11分闸，带动绝缘拉杆9向分闸位方向运动，绝缘拉杆9带动真空灭弧室8向分闸位运动，同时完成电弧熄灭，短路故障被切断。

[0042] 如图5所示，单相重合器可以应用在三相线路中，将三只单相重合器分别串联在三相线路里，实现三相联动。基于单相重合器的三相联动装置包括单相重合器、汇集分析模块；汇集分析模块包括汇集单元、分析模块、通讯模块。

[0043] 在高精度互感器的支持下，每一相重合器都可实时采集线路电流电压波形。单相重合器中的电流互感器采集的电流信号，并将信号传输给控制箱；单相重合器中的测量电压互感器采集电压信号，并传输给控制箱；并通过控制箱中的通讯模块传送给汇集分析模块的汇集单元。在每一个单相重合器控制箱中，都安装有一个基于RF技术的通讯模块，在三相同步时钟技术的支持下，可实现三相通信延迟≤100us。

[0044] 三相同步时钟技术是每经过一定时间间隔，汇集单元会通过RF通讯模块发送对时指令给每一只单相重合器，由于无线通讯是电磁波传输，传输速度为光速，从汇集单元发送指令到单相重合器接收到指令之间的时间可忽略不计，三相几乎同时接收到对时指令并进行对时。

[0045] 经过计算和试验验证，时间间隔设置为5s时，即可以稳定实现三相通信延迟≤100us，又可以保证产品的功耗在一个可接受的范围内。对于单相重合器，其分合闸时间一般在20ms～60ms，通信延迟与其相比，可忽略不计，因此，利用三相同步时钟技术，可以很好地实现三只单相重合器同步动作。

[0046] 当发生短路故障时，单相重合器内的电压和电流传感器会将线路中的电压电流信息通过RF无线通讯模块发送给汇集单元。汇集单元接受信号并发送给分析模块，分析模块对数据进行分析，当分析结果判定为故障，需要做出动作，再通过汇集分析模块的通讯模块发送指令给每一个单相重合器。每一个单相重合器在接到命令后，同时按照命令进行动作，从而实现三相联动。

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