防強磁智能型集成變電站的制作方法
【專利摘要】一種防強磁智能型集成變電站，屬于智能箱式變壓器領域。包括變電站箱體、高壓保護柜和低壓保護柜，變壓器箱體內設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：在變壓器的高壓側的高壓母線上依次設置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關機構，傳感器和開關機構連接微機保護器；在傳感器式高壓電能表一側設置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機保護器。微機保護器檢測外部磁場變化，其高壓保護系統提高了保護性能，減少了故障，減小了體積，提高了保護特性、克服了傳統箱變問題。本實用新型可以實現：防竊電、計量準確、節能省電、控制靈敏、安全。
【專利說明】
防強磁智能型集成變電站
技術領域
[0001]本實用新型提供一種防強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】
[0002]目前，箱變技術的開發與應用在歐美國家普及率已高達90%以上，而在我國僅為15%左右。特別在箱變智能化技術方面，較國外有著較大的差距，國內相關技術的研究屬起步階段。特別是在廣域的城市輸配電網絡系統中仍延用傳統的土建變電站和戶內外變壓器亭(臺)，即使有少數箱式變電站應用，仍有多數箱式變電站為金屬箱體，存在著易腐蝕、凝露、老化、污染環境，維修難、土建、運行、維護費用高，自動化水平低等諸多弊端。并且環網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償采用常規機械開關投切電容器組開關，合閘時觸點彈跳易產生過電壓和動作延時產生涌流，分閘時易重燃產生過電壓并且不可頻繁操動、靜態均壓不適于補償無功變化快速的負荷等缺點。
[0004]其存在的不足是:1、測量模塊采用交流采樣法采集數據和處理，需要對采集的數據進行分壓處理和I/V變換，才能輸入模擬開關進行處理，浪費大量電能，并且誤差交大;2、取得計量、保護信號是傳統的取樣方法。3、不能具備防強磁竊電的功能，潛在竊電風險。
【實用新型內容】
[0005]根據以上現有技術中的不足，本實用新型的目的在于提供一種計量準確、節能省電、控制靈敏安全的防強磁智能型集成變電站。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:防強磁智能型集成變電站，包括變電站箱體、高壓保護柜和低壓保護柜，變壓器箱體內設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:在變壓器的高壓側的高壓母線上依次設置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關機構，傳感器和開關機構連接微機保護器;在傳感器式高壓電能表一側設置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機保護器。
[0007]傳感器式高壓電能表或者傳感器式組合互感器，即可以在高壓側實現計量，通過遠傳無線、光纖等方式把數據傳回到低壓側，又可以將傳感器式高壓電能表作為傳感器使用，把高壓側的電流、電壓信號用毫安、毫伏的弱信號傳回到低壓側，用于精確控制。高壓保護柜設置在變電站箱體內，并且設置在變電裝置的一次側和高壓電纜之間，用于連接高壓電纜和輸出母線，起到防護。
[0008]其中優選方案是:
[0009]所述的微機保護器的輸入端連接傳感器的輸出端，微機保護器的輸出端連接開關機構。傳感器采集高壓側信號，經過處理，能夠實現保護、監控、通信、自動切換控制開關機構、故障錄波、斷路器狀態檢測等多功能，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，其輸出端連接微機保護器。采用弱電信號進行分析處理。
[0010]所述的微機保護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行處理，不需要另外設置高壓傳感器。
[0011]所述的磁場檢測電路設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，輸入微機保護器進行分析。
[0012]所述的微機保護器包括微處理器、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路開關量輸入通道，微處理器的輸出端通過FPGA連接8路開關量輸出通道，微處理器的數據端連接存儲器，模擬量輸入通道設置A/D轉換器，所述的微處理器設置通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置。微處理器處理輸入信號，根據不同的運行情況，控制輸出，通過開關量輸出通道控制開關機構動作，并且通過通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置，實現數據的上傳、抄送、輸入、顯示，實現運行狀態的指示、報警或者預警。
[0013]所述的高壓保護柜和低壓保護柜采用485線連接，也可以采用無線連接。增加通訊功能，實現了聯網信息采集，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不低于30ZH110冷乳硅鋼片；三相三柱立體對稱結構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上繞制而成，壓力均勻緊實。采用三角形結構的全密封波紋油箱，三相均設置波紋片以保證散熱及補償隨油溫變化而導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，及對變壓器內部突發斷路故障過電壓時釋放壓力，安全保護。
[0015]所述的低壓配電裝置設置使用直列式熔斷器開關。
[0016]本實用新型防強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設置和使用傳感器式高壓電能表和毫伏級信號保護監控裝置，傳感器式高壓電能表計量和測量的高壓側電流、電壓、功率、功率因數、用電量等數據通過485或無線方式傳輸到低壓保護柜的數據顯示終端；高壓電流、電壓組合式傳感器的標準弱信號輸送到高壓微機保護器，微機保護器的輸出端連接開關機構。經過設置，本實用新型可以實現:
[0017]1、在高壓側設置傳感器式高壓電能表，減少了標準電壓信號的二次轉換，取消了標準電流信號接口的猛銅分流電阻，節能節材、計量更加公平公正。
[0018]2、設置毫伏級信號保護監控裝置，該裝置集保護、監控、通信、自動裝置、故障錄波、斷路器狀態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試，使箱式變壓器整套裝置真正實現了一體化、智能化。功能強大，實用性強。
[0019]3、遇到磁場異常，通過微機保護器發出警告。
[0020]本實用新型采用遠程抄表系統當線損失常時，通過本測算分路線損和樓域線損確定線損失常的樓域，然后調用本樓用戶的用電量歷史數據進行比較分析，找出漏電地點或可疑竊電用戶，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狀況，當發現某用戶終端載波幅度明顯降低或消失時系統給出報警指示以告知該處有表前接線行為，實現了電網檢測，安全等級高，不會受到病毒、黑客等的攻擊避免數據破壞。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型的電氣原理方框圖；
[0022]圖2為本實用新型的微機保護器的電氣原理圖；
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述:
[0024]實施例1:
[0025]如圖1、圖2所示，包括變電站箱體、高壓保護柜和低壓保護柜，變壓器箱體內設置依次連接的高壓母線、變壓器和低壓配電裝置，在變壓器的高壓側的高壓母線上依次設置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關機構，傳感器和開關機構連接微機保護器;在傳感器式高壓電能表一側設置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機保護器。磁場檢測電路設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]高壓保護柜和低壓保護柜采用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信號的傳輸。
[0027]開關機構一般采用大容量斷路器，或者其他電磁控制裝置。低壓配電裝置設置使用直列式熔斷器開關。
[0028]微機保護器的輸入端連接傳感器的輸出端，微機保護器的輸出端連接開關機構。
[0029]微機保護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，其輸出端連接微機保護器。
[0031]微機保護器包括微處理器、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路開關量輸入通道，微處理器的輸出端通過FPGA連接8路開關量輸出通道，微處理器的數據端連接存儲器，模擬量輸入通道設置A/D轉換器，所述的微處理器設置通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置。微處理器處理輸入信號，根據不同的運行情況，控制輸出，通過開關量輸出通道控制開關機構動作，并且通過通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置，實現數據的上傳、抄送、輸入、顯示，實現運行狀態的指示、報警或者預警。
[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完成或協作完成，包括所有硬件初始化如現場可編程邏輯陣列FPGA和數字信號處理器DSP的軟件下載和所有的通信和數字I/O 口處理。大規模現場可編程邏輯陣列FPGA負責整個系統的時序控制，包括模擬輸入量的多路選擇控制和定時轉換，CPU與DSP的接口控制和數字輸入量的選通和變位檢測等。DSP負責模擬量的計算和故障檢測，采用AD公司的高集成度單片數字信號處理器，內置一個DMA接口和一個串行接口，DMA接口用于和CPU之間傳輸數據，串行口用于從A/D轉換器獲取數據。SRAM( 512K)是CPU的工作內存，在裝置掉電時，由一個I法拉的電容器給SRAM供電，保證其內部數據不丟失TLASH RAM(512K)用于保存整定方式字、裝置運行自舉程序、CPU運行程序、DSP運行程序以及FPGA的I/O配置數據等。
[0033]微機保護器根據設置優選外接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互感器隔離，直流模擬輸入量使用光電耦合器、固態繼電器(經過飛電容)實現隔離。經過低通濾波的交流量同直流量一起進入多路轉換開關，由FPGA控制其選通那一路進入A/D轉換器，經過A/D轉換后的數據直接進入DSP處理。A/D與DSP的同步由FPGA控制，FPGA內部的數字鎖相環調整采樣時鐘與工頻同步，使CPU通過FPGA動態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/周波。內部直流量輸入為零、正、負參考電壓以及由一個內部芯片輸出的溫度值共四個內部模擬參考量，用于多路轉換器、緩沖放大器、A/D轉換器的校正與漂移補償。開關量輸入共12路，供外部使用的有10路，均為內部有源接點，外接空接點即可。2路開關量輸入用于監視裝置內部狀態，如開關位置，跳合閘回路是否完好等。開關量輸出共8路，分為兩類。一類是SBO(Select-Before-Operate)即操作前預選擇，一般作為保護跳合閘輸出和遙控輸出；另一類是DO(Digital-Output)普通數字量輸出用作其他控制。裝置默認配置8路SBO輸出，內部使用了 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]微機保護器為一體化智能化的監控裝置，該裝置集保護、監控、通信、自動裝置、故障錄波、斷路器狀態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試，為成品裝置。
[0035]工作原理和使用過程:
[0036]變壓器的高壓側設置傳感器式高壓電能表，即可以在高壓側實現計量，通過遠傳無線、光纖等方式把數據傳回到低壓側，又可以采用傳感器把高壓側的電流、電壓信號用毫安、毫伏的弱信號傳回到低壓側。傳感器采集高壓側信號，經過處理，能夠實現保護、監控、通信、自動切換控制開關機構、故障錄波、斷路器狀態檢測等多功能，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試。磁場檢測電路檢測異常外部磁場，將信號傳入微機保護器進行分析處理，用于報警。
【主權項】
1.一種防強磁智能型集成變電站，包括變電站箱體、高壓保護柜和低壓保護柜，變壓器箱體內設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: 在變壓器的高壓側的高壓母線上依次設置傳感器式高壓電能表、傳感器和開關機構，傳感器和開關機構連接微機保護器； 在傳感器式高壓電能表一側設置磁場檢測電路，磁場檢測電路的輸出端連接微機保護器。2.根據權利要求1所述的防強磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的微機保護器的輸入端連接傳感器的輸出端，微機保護器的輸出端連接開關機構。3.根據權利要求2所述的防強磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的微機保護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.根據權利要求1所述的防強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，其輸出端連接微機保護器。5.根據權利要求1、2、3或4所述的防強磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的微機保護器包括微處理器、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路開關量輸入通道，微處理器的輸出端通過FPGA連接8路開關量輸出通道，微處理器的數據端連接存儲器，模擬量輸入通道設置A/D轉換器，所述的微處理器設置通訊裝置、對話顯示裝置和提醒報警裝置。6.根據權利要求1所述的防強磁智能型集成變電站，其特征在于:所述的磁場檢測電路設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
【發明人】李碩睿, 王洪兵, 張健敏
【申請人】李碩睿