專利名稱：微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微電網(wǎng)PCC智能成套設(shè)備，主要應(yīng)用于微電網(wǎng)和大電網(wǎng)連接處，是微電網(wǎng)和大電網(wǎng)聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵設(shè)備，是將微電網(wǎng)保護(hù)測控和快速斷路器相結(jié)合的智能化成套設(shè)備。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)具有并網(wǎng)/孤網(wǎng)兩種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式，并網(wǎng)模式是指在正常情況下，微網(wǎng)與大電網(wǎng)連接，二者同時(shí)運(yùn)行，微電網(wǎng)向大電網(wǎng)提供多余的電能或由大電網(wǎng)補(bǔ)充微電網(wǎng)發(fā)電量的不足；孤網(wǎng)運(yùn)行是指大電網(wǎng)發(fā)生故障或電能質(zhì)量不能滿足微電網(wǎng)要求時(shí)，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)斷開獨(dú)自運(yùn)行，可見微電網(wǎng)的孤網(wǎng)運(yùn)行可為系統(tǒng)提供了更高的供電可靠性和供電不可間斷性。當(dāng)進(jìn)行并網(wǎng)/孤網(wǎng)兩種模式間轉(zhuǎn)換時(shí)，為保證微電網(wǎng)內(nèi)電壓的連續(xù)平穩(wěn)過渡，實(shí)現(xiàn)無縫切換，以確保網(wǎng)內(nèi)重要敏感負(fù)荷的供電不受影響，對(duì)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)連接處的開關(guān)的快速性要求較高。而目前配電網(wǎng)斷路開關(guān)的用于驅(qū)動(dòng)合閘、分閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)一般為彈操機(jī)構(gòu)或永磁機(jī)構(gòu)，固分時(shí)間通常在20ms以上，在時(shí)效性上無法滿足微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行及微電網(wǎng)孤網(wǎng)/并網(wǎng)工作模式切換的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)快速分閘，在時(shí)效性上能夠滿足微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行以及微電網(wǎng)在并網(wǎng)/孤網(wǎng)模式間平穩(wěn)過渡的需要。本實(shí)用新型所采用的主要技術(shù)方案是一種微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動(dòng)合分閘的快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于檢測線路電流信息的電流檢測裝置以及用于接收電流檢測裝置的電流信息、對(duì)該電流信息進(jìn)行處理和邏輯分析并在判斷出電流故障后輸出控制指令控制所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)分合閘動(dòng)作的中央控制單元，所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動(dòng)快速分閘的斥力組件、用于驅(qū)動(dòng)合閘的電磁吸力機(jī)構(gòu)和用于保持分/合閘狀態(tài)的永磁保持機(jī)構(gòu)，所述斥力組件設(shè)有斥力線圈和受所述斥力線圈磁場作用的斥力金屬盤，所述斥力金屬盤的一側(cè)盤面與所述斥力線圈的一個(gè)端面相對(duì)，所述斥力金屬盤驅(qū)動(dòng)連接滅弧裝置的輸出軸，所述電磁吸力機(jī)構(gòu)包括動(dòng)鐵芯和與所述動(dòng)鐵芯配合的吸力線圈，所述動(dòng)鐵芯與所述斥力金屬盤和所述輸出軸固定連接在一起。所述中央控制單元還設(shè)有能夠與外界能量管理用主機(jī)之間雙向通信的數(shù)字通信電路。上述任一一種所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)的技術(shù)方案中，所述中央控制單元還設(shè)有能夠接收遙控信號(hào)的遙控信號(hào)輸入接口電路以及用于從線路上取電并將其轉(zhuǎn)換成所述遙控信號(hào)輸入接口電路和斥力線圈供電線路用電的電壓或電流變換單元。[0009]本實(shí)用新型的有益效果是由于采用斥力線圈和斥力金屬盤組成的斥力組件快速驅(qū)動(dòng)分間，相比現(xiàn)有的采用彈操機(jī)構(gòu)的斷路開關(guān)，進(jìn)一步提高了分閘動(dòng)作的快速性；本實(shí)用新型首次將真空永磁技術(shù)應(yīng)用于微電網(wǎng)開關(guān)上，相比原來采用靜態(tài)開關(guān)，在能夠滿足微電網(wǎng)對(duì)速斷時(shí)效性要求的前提下，顯著降低了設(shè)備的成本；由于設(shè)置有能夠與外界能量管理用主機(jī)之間雙向通信的數(shù)字通信電路和相應(yīng)的數(shù)字化通信接口，可實(shí)現(xiàn)所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)的各種狀態(tài)信息的上傳和來自所述主機(jī)的各種調(diào)度指令的接收，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能量優(yōu)化管理，與智能電網(wǎng)的核心設(shè)計(jì)理念相一致，對(duì)新能源推廣、節(jié)能降耗具有重要意義。

圖1為本實(shí)用新型的電氣原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的斥力組件的原理圖；圖3為本實(shí)用新型的工作過程示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，屬于一種微電網(wǎng)PCC智能成套設(shè)備，可應(yīng)用于微電網(wǎng)和主電網(wǎng)連接處，成為微電網(wǎng)和公共大電網(wǎng)聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵設(shè)備，是將微電網(wǎng)保護(hù)測控和快速斷路器相結(jié)合的智能化成套設(shè)備，能在故障后IOms內(nèi)快速切除故障， 切換至孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。如圖1、2所示，所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)合分閘的快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于檢測線路電流信息的電流檢測裝置(如電流傳感器、電流互感器等)以及用于接收電流檢測裝置的電流信息、對(duì)該電流信息進(jìn)行處理和邏輯分析并在判斷出電流故障后輸出控制指令控制所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)分合間動(dòng)作的中央控制單元。所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動(dòng)快速分閘的斥力組件、用于驅(qū)動(dòng)合閘的電磁吸力機(jī)構(gòu)和用于保持分/合閘狀態(tài)的永磁保持機(jī)構(gòu)，所述斥力組件設(shè)有斥力線圈1和受所述斥力線圈磁場作用的斥力金屬盤2，所述斥力金屬盤可以采用斥力銅盤，所述斥力金屬盤的一側(cè)盤面與所述斥力線圈的一個(gè)端面相對(duì)，所述斥力金屬盤驅(qū)動(dòng)連接滅弧裝置的輸出軸，所述電磁吸力機(jī)構(gòu)包括動(dòng)鐵芯和與所述動(dòng)鐵芯配合的吸力線圈，所述動(dòng)鐵芯與所述斥力金屬盤和所述輸出軸固定連接在一起。所述斥力線圈的供電回路上串聯(lián)有向所述斥力線圈放電的預(yù)充電電容4以及控制該回路電流通、斷的開關(guān)控制器3，所述開關(guān)控制器采用大功率晶閘管開關(guān)。當(dāng)開關(guān)控制器3使該環(huán)路閉合時(shí)，預(yù)充電電容4向斥力線圈1放電，并產(chǎn)生較大的脈沖電流，此時(shí)斥力金屬盤2因感應(yīng)渦流而受到電磁推力F的作用向上運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分閘。所述預(yù)充電電容4還連接在一個(gè)充電電路上，在下一次放電前所述充電電路可以向所述預(yù)充電電容充電。所述斥力組件是利用渦流斥力原理制作的，在短時(shí)間內(nèi)即可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載快速動(dòng)作，因此可實(shí)現(xiàn)快速分閘。經(jīng)過樣機(jī)試驗(yàn)，取得了比較滿意的效果，具有動(dòng)作快速、反應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn)，反應(yīng)時(shí)間可在l-3ms左右，遠(yuǎn)低于同類功能的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述斥力組件相比目前配電網(wǎng)斷路開關(guān)的彈操機(jī)構(gòu)或永磁機(jī)構(gòu)，顯著縮短了分閘時(shí)間，能較好地滿足微電網(wǎng)快速分閘的需要。所述永磁保持機(jī)構(gòu)可以在快速分閘的同時(shí)減小過沖和反彈以及保證快速開關(guān)的可靠合閘。通常情況下，合閘狀態(tài)為所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)的常態(tài)。所述中央控制單元設(shè)有能夠與外界能量管理用主機(jī)之間雙向通信的數(shù)字通信電路。 所述數(shù)字通信電路設(shè)有數(shù)字化通信接口，所述數(shù)字通信電路可用于上傳所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)的各種狀態(tài)信息和接收來自所述主機(jī)的各種調(diào)度指令，有助于實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的能量優(yōu)化管理，與智能電網(wǎng)的核心設(shè)計(jì)理念相一致，對(duì)新能源推廣、節(jié)能降耗、降低碳排放量具有重要意義。如圖1、3所示，所述中央控制單元設(shè)有用于接收所述電流信息的檢測信號(hào)輸入接口電路，所述電流檢測裝置的輸出端連接至所述檢測信號(hào)輸入接口電路的輸入端。對(duì)于輸出為模擬量的所述電流檢測裝置，所述檢測信號(hào)輸入接口電路中設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以將所述電流信息轉(zhuǎn)換成中央控制單元可以運(yùn)算和處理的數(shù)字信息，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器優(yōu)選采用高速、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，相應(yīng)地，所述中央控制單元優(yōu)選采用高速數(shù)字芯片為核心的高速信號(hào)處理電路對(duì)所述電流信息進(jìn)行處理、邏輯分析和判斷，以進(jìn)一步縮短保護(hù)出口時(shí)間。所述電流檢測裝置可以包括A、B、C三相電流互感器，或者也可以包括A、B、C三相電流互感器和零序電流互感器。所述電流檢測裝置通常用于檢測所述快速開關(guān)所在線路的電流，對(duì)于本實(shí)用新型的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，當(dāng)其安裝在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的連接處時(shí)，所述電流檢測裝置也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置在大電網(wǎng)的相應(yīng)線路上。所述電流檢測裝置實(shí)時(shí)地將所檢測的電流信息傳遞給檢測信號(hào)輸入接口電路，經(jīng)所述檢測信號(hào)輸入接口電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后根據(jù)前述的所述處理和邏輯分析步驟進(jìn)行計(jì)算和故障電流的判斷， 但判斷所檢測電流為故障電流，則經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路送出相應(yīng)的分閘控制指令，從而控制所述斥力組件動(dòng)作分閘。上述任一一種所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)的技術(shù)方案中，所述中央控制單元還可以設(shè)有能夠接收遙控信號(hào)的遙控信號(hào)輸入接口電路。所述遙控信號(hào)輸入接口電路可以接收遠(yuǎn)程的遙控信號(hào)，包括可控制快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的指令信號(hào)和保護(hù)定值等參數(shù)的新設(shè)定值等，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)本地微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和定值調(diào)整。所述中央控制單元的核心是信號(hào)處理電路，可用于前述的所述處理和邏輯分析，所述遙控信號(hào)輸入接口電路將遙控信號(hào)經(jīng)過必要的處理后送入所述信號(hào)處理電路，參與故障電流的計(jì)算以及控制指令的生成。所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)還可以設(shè)有用于從線路上取電并將其轉(zhuǎn)換成所述遙控信號(hào)輸入接口電路和斥力線圈供電線路等線路用電的電壓或電流變換單元，所述電壓或電流變換單元可以采用電流或電壓互感器作為電流或電壓變換元件，解決了所述微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)內(nèi)部用電要求各不相同的電路的供電問題，使用時(shí)無需另外尋址配套設(shè)備，也簡化了設(shè)備的安裝。所述永磁保持機(jī)構(gòu)包括固定安裝的永磁鐵，所述永磁鐵呈包圍在所述動(dòng)鐵芯外側(cè)的環(huán)形或者為位于所述動(dòng)鐵芯側(cè)面的一個(gè)非環(huán)形或環(huán)繞在所述動(dòng)鐵芯外側(cè)的多個(gè)非環(huán)形，所述多個(gè)非環(huán)形永磁鐵的分布方式為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。本實(shí)用新型采用快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速分閘和可靠合閘，從硬件方面實(shí)現(xiàn)了快速動(dòng)作、快速切除故障的目的，既可連接在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間，實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)間的無縫切換，又可以設(shè)置在微電網(wǎng)內(nèi)部線路上，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的故障切除，可見，本實(shí)用新型可保證微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的可靠性。
根據(jù)申請(qǐng)人的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)用新型的開關(guān)本體分閘動(dòng)作時(shí)間小于:3ms， 本實(shí)用新型可用于微電網(wǎng)保護(hù)(孤網(wǎng)保護(hù))以及常規(guī)保護(hù)(并網(wǎng)保護(hù))。此外，本實(shí)用新型還具有成本低，體積小，能耗少，控制容量大，可靠性高，適合頻繁操作等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于交流50HZ、電壓400V及以下的三相四線制電網(wǎng)中，可滿足國內(nèi)市場和一些特殊地區(qū)嚴(yán)酷環(huán)境的需要。
權(quán)利要求1.一種微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于包括用于驅(qū)動(dòng)合分閘的快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于檢測線路電流信息的電流檢測裝置以及用于接收電流檢測裝置的電流信息、對(duì)該電流信息進(jìn)行處理和邏輯分析并在判斷出電流故障后輸出控制指令控制所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)分合閘動(dòng)作的中央控制單元，所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動(dòng)快速分閘的斥力組件、用于驅(qū)動(dòng)合閘的電磁吸力機(jī)構(gòu)和用于保持分/合閘狀態(tài)的永磁保持機(jī)構(gòu)，所述斥力組件設(shè)有斥力線圈和受所述斥力線圈磁場作用的斥力金屬盤，所述斥力金屬盤的一側(cè)盤面與所述斥力線圈的一個(gè)端面相對(duì)，所述斥力金屬盤驅(qū)動(dòng)連接滅弧裝置的輸出軸，所述電磁吸力機(jī)構(gòu)包括動(dòng)鐵芯和與所述動(dòng)鐵芯配合的吸力線圈，所述動(dòng)鐵芯與所述斥力金屬盤和所述輸出軸固定連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于所述中央控制單元設(shè)有能夠與外界能量管理用主機(jī)之間雙向通信的數(shù)字通信電路。
3.如權(quán)利要求2所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于用于控制斥力線圈通、 斷電的開關(guān)控制器采用大功率晶閘管開關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于所述中央控制單元設(shè)有用于接收所述電流信息的檢測信號(hào)輸入接口電路，所述電流檢測裝置的輸出端連接至所述檢測信號(hào)輸入接口電路的輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于所述輸入接口電路設(shè)有用于對(duì)所述電流信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的高速、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6.如權(quán)利要求5所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于所述電流檢測裝置包括 A、B、C三相電流互感器，或者包括A、B、C三相電流互感器和零序電流互感器。
7.如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于所述中央控制單元還設(shè)有能夠接收遙控信號(hào)的遙控信號(hào)輸入接口電路。
8.如權(quán)利要求7所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于還設(shè)有用于從線路上取電并將其轉(zhuǎn)換成所述遙控信號(hào)輸入接口電路和斥力線圈供電線路用電的電壓或電流變換單元。
9.如權(quán)利要求8所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于所述電壓或電流變換單元采用電流或電壓互感器作為電流或電壓變換元件。
10.如權(quán)利要求9所述的微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于所述永磁保持機(jī)構(gòu)包括固定安裝的永磁鐵，所述永磁鐵呈包圍在所述動(dòng)鐵芯外側(cè)的環(huán)形或者為位于所述動(dòng)鐵芯側(cè)面的一個(gè)非環(huán)形或環(huán)繞在所述動(dòng)鐵芯外側(cè)的多個(gè)非環(huán)形，所述多個(gè)非環(huán)形永磁鐵的分布方式為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微電網(wǎng)智能快速開關(guān)系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動(dòng)合分閘的快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于檢測線路電流信息的電流檢測裝置以及用于接收電流檢測裝置的電流信息、對(duì)該電流信息進(jìn)行處理和邏輯分析并在判斷出電流故障后輸出控制指令控制所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)分合閘動(dòng)作的中央控制單元，所述快速永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用斥力組件驅(qū)動(dòng)分閘，從硬件方面實(shí)現(xiàn)了快速動(dòng)作、快速切除故障的目的，可有力地保證微電網(wǎng)在并網(wǎng)或孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的可靠性以及在并網(wǎng)/孤網(wǎng)模式間的平穩(wěn)過渡，在滿足微電網(wǎng)特殊使用要求的前提下顯著降低設(shè)備成本，同時(shí)有助于實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)的能量優(yōu)化管理，對(duì)新能源推廣、節(jié)能降耗意義重大。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202309214SQ20112032794
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者祝振鵬 申請(qǐng)人:北京新能匯智微電網(wǎng)技術(shù)有限公司