[发明专利]一种具备测量保护分析功能的低压智能配电模块

说明书

本发明提供一种具备测量保护分析功能的低压智能配电模块，属于低压智能配电技术领域，解决了低压开关柜常规智能化方案所存在的缺点和不足；包括插接于模块底座上的处理单元组件，用于提供智能功能，同时分别连接采集单元组件和显示单元组件；智能配电模块集成于低压开关柜配电单元中，配电单元一次侧引至母排，二次侧引至负载；配电单元内设有塑壳断路器，其输入端连接一次侧，输出端连接有接触器，接触器输出端连接二次侧；采集单元组件采集运行数据，并通过模块底座传输至处理单元组件，处理单元组件将控制信号发送至塑壳断路器和接触器；本发明可实现低压开关柜运行数据监测和保护功能支持，具有更低的成本，可大幅降低配电工程的造价。

技术领域

本发明属于低压智能配电技术领域，作为低压开关柜中的应用部件，具体为一种具备测量保护分析功能的低压智能配电模块。

背景技术

在低压开关柜的运行过程中，最重要的运行数据包括：回路分合闸状态、故障状态、测量电流、保护电流、电压和关键点温度；通常采用由电流互感器、电压互感器、温度传感器和开关量采集通道组成回路的数据采集系统对低压开关柜的运行数据进行采集和监控。结合低压开关柜仪表、断路器和电机保护器等元器件，实现了低压开关柜的电量测量、配电回路保护和电机回路保护的功能。现有技术中典型的具有数据采集功能的智能低压开关柜，其实现方案为以下两种：

一、以多功能仪表为数据采集终端，仪表配置有电流、电压、开关量输入和继电器输出接口；将外置电流互感器和电压信号接入多功能仪表中，实现电流、电压、功率、频率、电度、谐波和状态采集及监测功能。将断路器的辅助触点和报警触点接入仪表的开关量输入接口，可实现遥信功能；通过多功能仪表自带的通讯接口，可将运行数据通讯至智能配电边缘系统。配电回路保护功能仍然由传统的塑壳断路器独立实现；对于电机回路，还会配置电机保护器，实现接触器的信号采集及保护控制；而配电回路保护和电机回路保护还分别独立的配置了保护级电流互感器，实现保护功能。

第一种方案的缺点包括：电流电压传感器的重复配置，成本较高；各类智能功能的集成度较低，导致二次原理和线路复杂；低压开关柜制造过程的一次回路复杂，断电很多，各传感器之间的连线多，发生故障的风险较高；低压开关柜在运行过程中发生故障后的运维检修难度较大，维修时间长；断路器和电机保护器的保护不具有通讯功能，详细的保护数据无法监测，断路器的寿命无法预测，智能配电边缘系统能实现的智能低压开关柜的智能监测和智能诊断功能有限。

二、以智能断路器为数据采集终端，在断路器内集成电流、电压采样传感器；通过断路器内部的智能电子脱扣器，实现断路器保护功能；智能电子脱扣器同时集成断路器状态、故障信号、电流、电压、功率、频率、电度和谐波的采集监测功能；通过脱扣器配置的通讯接口，将运行数据传输至智能配电边缘系统；可以实现断路器保护过程的详细数据监测和断路器寿命预测，可实现智能低压开关柜的智能监测、智能诊断等丰富功能。同时，对于电机保护回路，仍然配置电机保护器，实现接触器的信号采集及保护控制；而配电回路保护和电机回路保护同样也分别独立的配置了保护级电流互感器，实现保护功能。

第二种方案的缺点包括：将普通的塑壳断路器更换为价格昂贵的智能型断路器，经济效益较低；由于智能型断路器采用了大量的电子元器件，其寿命相对较短，且运行过程中一旦发生脱扣器故障，将只能对智能型断路器进行整体更换，维护成本极高。且该方案针对电机保护回路仍需要配置独立单电机保护器来控制接触器，以实现主回路的开断，因此回路成本也进一步提升；同时，一次回路仍较为复杂，连接点较多，故障率难以降低。

发明内容

本发明的目的是全部或至少部分的解决背景技术中两种现有的常规智能化方案所存在的缺点和不足，以实现低压开关柜中配电保护回路和电机保护回路(包括电机的直接启动、正反转启动和高低速启动)的各种常规方案标准化；通过模块化的结构部件组成，实现低压开关柜运行数据的监测和保护功能的支持，且具有更低的成本，可大幅降低配电工程的造价。

本发明采用了以下技术方案来实现目的：