专利名称：单片微机无触点开关低压配电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统的低压配电装置，尤其涉及一种具有数字信息化管理、微机实时监控以及晶闸管电子无触点开关功能的低压配电装置。
背景技术：
电力工业是关系国计民生的重要技术产业和公用事业，是各行各业的生产资料，又是与人民生活息息相关的生活资料，电力供应安全与社会稳定和人民生活密切相关。现代供电在客观上要求安全可靠，这就是在电网结构合理和技术先进的基础上，通过加强管理，提高电网的管理水平，增加驾驭大电网的能力，保证电网安全稳定运行，提高供电可靠性。技术先进就是以科技进步为动力，积极采取新技术、新装备，不断提高电网科技含量和自动化水平，所以，电力技术的先进是供电安全的重要保证。传统式0.4KV级低压配电系统，系由各种机电式仪表(如电流表、电压表、计度表、功率表等)、各种机电式继电器(如过电流继电器、电压继电器)以及机电式的熔断器式刀开关，各种机电式的空气断路器(目前有部分空气断路器装有智能装置，但功能既单一，也很局限)，各种交流接触器，各种双金属热继电器等构成，这就是机电保护型有触点通、断控制的低压配电系统。我国电力系统目前的供、配电系统，使用的是电流继电器作过流保护，用热继电器、接触器作保护及操作，用指针式机械仪表作计量指示，用机械式仪表做电能计量等等，技术设施落后，严重制约了电力的发展。例如，我国从去年以来出现电力紧张，全国有19个省市限电，而对电力负荷的管理只能做到一旦出现过载就马上拉闸，但一拉闸就必须在同一系统停电一大片，对工、农业生产及人民生活都造成了严重的影响。目前，国际上的电力配电技术同样也滞后，如北美2003年8.14大停电事件，究其原因其中有供电线陈旧、供电设备技术落后。此次停电事故发生后一发不可收拾，造成5000万人停电，经济损失无法估量。美加8.14大停电事故，引起了全世界对电力安全的高度重视，由此可见，目前电力技术改造、技术更新是世界性的问题，国内外都迫切需要有适应时代要求的先进的自动化电力技术。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种低压配电装置，旨在替代传统式的机械仪表、机电保护、有触点开关控制的低压配电设备，具有参数存储、判断、记忆、安全可靠、体积小、重量轻、操作方便、寿命长等特点，实现全部无触点化低压自动配电。
本实用新型的目的是这样实现的一种单片微机无触点开关低压配电装置，包括主机，开关控制设备，系统电源和输入、输出、通信接口，系统电源，显示屏以及微型工控打印机；其特征在于所述主机包括单片微机构成，所述开关控制设备包括晶闸管电子无触点开关构成。
采用本实用新型的低压配电装置，作为0.4KV级配电系统的技术创新和更新换代产品，应用了现代先进的微机技术、数字信息技术对用电系统各项用电参数进行高速数据采集、运算处理后，实行全面监视、控制、保护等，它具有连续显示、自动计量、自动保护、自动控制等功能。微机主控技术替代了传统低压配电的电器仪器仪表，实现低压配电智能化管理。其晶闸管电子无触点开关更是彻底取代了传统式的有触点低压配电开关，如熔断器式刀开关、低压断路器、低压交流接触器、热继电器等，使电路在开合过程中避免出现的大电弧干扰和损坏，从而极大地提高了控制系统的稳定性和安全度，极大地延长了控制系统的使用寿命。具有异步通信接口的远距离自动通信功能，为电力系统实行集中控制、集中调度管理(如实行分峰用电自动计度及设定供电时段)打下基础，实现技术上的重大突破。该装置是集微电子技术和数字信息技术的高科技产品，具有高度的可靠性、安全性、自动化、职能化，能极大地提高用电系统的科学管理水平和用电质量，减少事故停电率和用电设备损坏率。同时产品生产原材料主要是电子元器件及功能块，相比传统产品可以节约大量的材料。本系统还具有重量轻、体积小、操作方便、安全可靠的特点，与传统式配电系统相比，可大量节约塑料及有色金属(如铜、铝、锡、镍)材料的使用。
附图1为本实用新型低压配电装置的单片微机控制系统结构框图；附图2为本实用新型低压配电装置的原理图；附图3为本实用新型低压配电装置的键盘布置示意图。
具体实施方式
本实用新型的一种低压配电装置，包括单片微机为主机，以及晶闸管电子无触点开关作为开关控制设备，并且系统具有输入、输出、通信接口、系统电源，液晶显示屏和微型工控打印机等组成。
如图1、2所示，本实用新型的一种低压配电装置，具体主要包括如下组成部分(1)以单片微机做主机的硬件电路板，所述主机还配置有控制软件和应用软件；(2)以晶闸管电子无触点开关作为开关控制设备；(3)数据采集输入口；(4)数据控制输出口；(5)上位机和从机联络的通信口；(6)人—机对话输入口；(7)用作显示口的液晶显示屏；(8)系统故障报警打印口；(9)系统电源；(10)系统控制模块；(11)系统应用模块；(12)电流互感器；(13)信号电压互感器等。
所述低压配电装置的发明点在于，主机部分和无触点开关部分的构成(1)主机部分包括①、以单片微机作主机的硬件电路板；②、系统控制软件；③、系统应用软件；④、数据采集输入口；⑤、数据控制输出口；⑥、异步通信口；⑦、数据显示口；⑧、人—机对话输入口；⑨、故障报警参数打印口；⑩、以及系统电源等。
(2)、无触点开关部分包括①、晶闸管电子元器件；②、无触点开关触发控制装置；③、无触点开关保护装置；④、对电气参数测量装置；⑤、硬件电路装置；⑥、直流电源和后备电源；⑦、符合无触点元器件要求的环境装置。
本实用新型所述的低压配电装置，所有各项电气参数，均属于微机自动检测、自动控制、自动保护、自动整定并由晶闸管电子无触点开关实现全自动无触点化控制管理系统。由PIC18F452单片微机作主机，构成计算机实时控制系统，由具有快速反向阻断特性的KK3000系列和5STP45N2800系列的晶闸管作电子无触点开关，对配电系统实行全无触点通、断控制，数字表精确度达0.5-1级，数据显示量达到15种。从而构成一个全新的信息化实时监督控制以及无触点化的低压配电系统。主要的组成部分详述如下(1)显示部分所述低压配电装置采用液晶显示屏，采用4块DMF50174液晶模块构成，可同时显示15种电气参数，所显示的电气参数既全面又直观而准确，占用的空间体积很小。显示部分系通过标准的并行接口与主机实行数据交换。
所述显示部分采用全数字化的方式，可显示如下信息①A、B、C三相线电压(V)；②A、B、C三相线电流；③系统总功率(KW)；④系统功率因数；⑤系统契约用电值(KW)；⑥系统最大需量值(KW)；⑦有功电度数(KW.h)；⑧无功电度数(Kvar.h)；⑨电网频率(Hz)；⑩供电变压器油温(℃)。
(2)数据采集部分所述低压配电装置数据采集模块包括IC-TL084集成块构成，该模块是一小具有12个采样通道的高速数据采集模块，它可在微秒级内完成一个12位数(二进制)的采集，因此，它是一个快速、准确、量大的数据采集模块。
(3)数据输出控制模块该模块由晶闸管无触点开关构成。可在毫秒级内对系统的供配电实行通、断保护控制。并具有12个无触点开关输出通道，对系统功率因数实行自动调节。
(4)控制保护及故障处理部分控制保护部分具有①系统对故障处理，具有ms(毫秒)级的自动控制保护功能；②系统具有自动调节功率因数功能；③系统具有完善的保护功能，包括1)过电流保护2)电流速断保护3)限时电流速断保护4)低电压保护5)瓦斯保护6)备用电源自动投入功能。控制部分智能化保护，主控系统可对24个从控系统进行全面监控，系统可在毫秒级内实行自动控制分离。
所述低压配电装置在故障的处理上，具备如下功能及时报警、快速自动保护以及即时打印。它具有打印接口，用的是爱普生EU-T400系列新型工控打印机，系统一旦发生故障，主机立即通过打印口，将故障点的故障数据及发生故障时间即时打印，并保留故障数据以便备查。
所述低压配电装置可设定定时自动打印及故障打印，还可以打印各种报表及曲线打印。如①日负荷报表；②月负荷报表；③年负荷报表；④日负荷曲线；⑤月负荷曲线；⑥年负荷曲线。
(5)人-机对话键盘管理数据输入口所述低压配电装置具有48键触摸键盘输入口，它与主机是用SPI串行口联接，操作人员可在键盘输入数据或检查各种电气参数，这些电气参数并在键盘的液晶屏上显示。由于新型配电系统功能强大，因而操作起来也很方便，例如新型配电系统若作为厂区低压供电变压器低压出口的主控屏，而操作人员仅需将变压器的容量用十进制数从键盘输入，再将系统电流互感器变比输入，然后一系列的保护参数便由系统自动整定了。键盘功能及键盘布置详见附图3所示。
(6)异步通信输出口。
所述低压配电装置设有异步通信口，为电力系统实行微机控制连网管理、集中调度迅速提供依据。所述低压配电装置具有远距离通信能力，因此它可与上位机(上一级配电系统)相互交换数据，并可与下一级各“从机”交换数据，从而实现整个配电网络的科学管理与集中自动控制。极大地提高了电网的管理能力和安全可靠性。上位机和下位机的通讯方式可采用现有的技术处理，例如采用专用的数据通讯总线、互联网系统、现有的电话线路系统等等通信手段。
(7)系统电源所述低压配电装置具有安全可靠的直流供电电源和备用电源。系统除正常供电的直流电源外，一旦当外电停电后，上述各种电气参数可保留至半年以上的时间以供监察。
目前传统式的配电屏，为适应用户的用电量以及各种用电需求，因而系列型号与品种很多，这对产品的大规模产业化和选型相当不便。本实用新型所述低压配电装置由於具有自整定参数等强大功能，因此仅有-主屏和从屏两类，主屏是专供低压变压器低压侧的出口作总屏用，从屏是在总屏之后的配电屏。因此主屏仅有四种规格1000A、2000A、3000A、4000A；从屏仅有三种规格1000A、2000A、3000A。
以上各种类型和各个产品系列的低压配电系统，均为单片微机及晶闸管电子无触点开关作系统操作开关的新型配电系统。由于本实用新型配电系统，用的是具有快速反向阻断特性的KK3000系列和5STP45N2800系列的晶闸管，因而相当可靠，再加上晶闸管控制触发摸块和保护模块，以及PIC主机对晶闸管的快速控制等功能，从而大大提高了系统的可靠性和安全性。
单片微机无触点开关低压电力配电系统，是采用运算功能强大的单片微机对用电系统各项用电参数进行高速数据采集、运算处理后，实行全面监视、控制、保护等功能的全智能化装置，本系统并采用晶闸管作为电子无触点开关的电力低压配电设备，系统具有管理智能化和控制自动化程度高，并具有可靠性、快速性、准确性以及使用寿命长，抗干扰能力强等特点。特别是本系统具有异步通信接口，为电力系统实行集中控制、集中调度电力(如实行分峰用电自动计度、设定用电时段)打下基础，实现技术上突破。是替代传统式的机械仪表和机械式保护、控制的低压配电设备，是低压配电设备升级换代的新产品。
权利要求1.一种单片微机无触点开关低压配电装置，包括主机，开关控制设备，系统电源和输入、输出、通信接口，系统电源，显示屏以及微型工控打印机；其特征在于所述主机包括单片微机构成，所述开关控制设备包括晶闸管电子无触点开关构成。
2.根据权利要求1所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于所述输入、输出、通信接口包括数据采集输入口、数据控制输出口、上位机和从机联络的通信口、人—机对话输入口、异步通信口、系统故障报警打印口。
3.根据权利要求1所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于所述显示屏采用液晶显示屏，所述液晶显示屏由4块DMF50174液晶模块构成，通过标准的并行接口与主机实行数据交换。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于所述开关控制设备包括晶闸管电子元器件、无触点开关触发控制装置、无触点开关保护装置、对电气参数测量装置、硬件电路装置、直流电源和后备电源以及符合无触点元器件要求的环境装置。
5.根据权利要求4所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于所述单片微机型号为PIC18F452。
6.根据权利要求4所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于包括所有数据输出控制模块，所述数据输出控制模块包括具有快速反向阻断特性的KK3000系列和5STP45N2800系列的晶闸管作电子无触点开关构成，可在毫秒级内对系统的供配电实行通、断保护控制，具有12个无触点开关输出通道。
7.根据权利要求4所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于包括所有数据采集模块，所述数据采集模块包括IC-TL084集成块构成，所述数据采集模块具有12个采样通道的高速数据采集模块，可在微秒级内完成一个12位数(二进制)的采集。
8.根据权利要求4所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于所述人—机对话输入口为具有48键的触摸键盘输入口，它与主机是用SPI串行口联接，操作人员可在键盘输入数据或检查各种电气参数，这些电气参数并在键盘的液晶屏上显示。
9.根据权利要求4所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于所述异步通信口具有远距离通信能力，可与上位机相互交换数据，并可与下一级各“从机”交换数据，实现整个配电网络的管理与集中自动控制。
10.根据权利要求4所述的单片微机无触点开关低压配电装置，其特征在于所述低压配电装置具有直流供电电源和备用电源，除正常供电的直流电源外，一旦当外电停电后，上述各种电气参数可保留至半年以上的时间以供监察。
专利摘要一种单片微机无触点开关低压配电装置，包括主机，开关控制设备，系统电源和输入、输出、通信接口，系统电源，显示屏以及微型工控打印机；所述主机包括单片微机构成，所述开关控制设备包括晶闸管电子无触点开关构成。采用本实用新型的低压配电装置，作为0.4KV级配电系统的技术创新和更新换代产品，应用了现代先进的微机技术、数字信息技术对用电系统各项用电参数进行高出数据采集、运算处理后，实行全面监视、控制、保护等，它具有连续显示、自动计量、自动保护、自动控制等功能。
文档编号H02J3/00GK2729989SQ20042004542
公开日2005年9月28日 申请日期2004年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者陈贤, 柯栋茂 申请人:珠海市伏安达电子科技有限公司