专利名称：供电监测与异常反送电防控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能对用户供电系统的电源状态进行监测，并能在电网断电后防止用户自备电源对公共电网异常反向供电危及电网检修人员安全的装置。
背景技术：
随着经济发展，社会对生产用电的需求量剧增，许多工厂企业为保证在电网停电的情况下能继续从事生产活动都安装了自备电源。然而，相对于安装自备电源用户数量的增长，对于自备电源的监管显得尤为不足，由于对自备电源操作不当而造成的事故时有发生。考虑到成本等因素，对于那些负荷较小、供电可靠性要求相对较低的用户，自备电源的切换常采用人工操作双投闸刀的方式。当公共电网正常运行时，电网侧闸刀闭合，用户负荷与电网连接；当电网发生故障时，用户通过人工操作，闭合自备电源侧的闸刀并断开电网侧闸刀，用户负荷改为由自备电源供电。这种方式的硬件设计成本较低，但是如果用户对自备电源的管理不严格或人员操作失误容易造成在自备电源供电时，电网侧闸刀未断开，用户自备电源向公共电网异常反向送电的情况。异常反向送电会严重威胁到电网检修人员的人身安全，并对电网中其他用户的用电设备造成不良影响。
发明内容
本发明提供一种能对用户供电电源的状态进行实时监控并防止异常反向送电情况发生的装置。与传统双投闸刀装置相比本装置能显示负荷供电状态，并能显示供电电源的电压、电流、有功功率等信息。当控制器检测到由自备电源供电时，根据是否反向供电指示开关的状态，控制器自动控制公共电网侧电气开关动作从而防止异常反向供电情况的发生。具体方案是在公共电网侧和自备电源侧的电压互感器和电流互感器上分别设置一组电能采集装置，电能采集装置的输出端口与控制器相连接，电能采集装置将采集到的公共电网侧和自备电源侧的电能参数发送到控制器，控制器根据公共电网侧和自备电源侧有功功率的正负和是否反向供电指示开关的状态之间的组合逻辑来判断当前供电方式、是否发生异常反向送电、是否发送控制信号使电气开关动作。组合逻辑关系如下
当公共电网侧有功功率为正值，自备电源侧有功功率为零，且是否反向供电指示开关的状态为“否”，此时控制器判定供电状态为公共电网供电，电气开关保持闭合无动作。当公共电网侧有功功率为零，自备电源侧有功功率为正值，且是否反向供电指示开关状态为“否”，微控制器判定此时供电状态为自备电源供电，电气开关无动作。当公共电网侧有功功率为负值，自备电源侧有功功率为正值，且是否反向供电指示开关状态为“否”时，控制器将判定此时系统处于异常反向供电状态，并发送控制信号使得公共电网侧电气开关做断开动作。当确有特殊情况需要自备电源向电网反向供电时，可人为操作是否反向供电指示开关，使其状态为“是”，则当公共电网侧有功功率为负值，自备电源侧有功功率为正值时控制器认为供电状态为正常反向供电，公共电网侧电气开关保持闭合状态不动作。当公共电网侧有功功率为正值，自备电源侧有功功率为零，且是否反向供电指示开关状态为“是”，此时微控制器判定供电状态为异常供电，装置屏幕发出报警信号，电气开关保持闭合无动作。当测得公共电网侧有功功率和自备电源侧有功功率均为零时，微控制器判定此时为线路停电状态，装置屏幕发出报警信号，电气开关保持闭合无动作。
图1是本发明示意图。其中1.公共电网侧电能采集装置，2.自备电源侧电能采集装置，3.是否反向供电指示开关，4.控制器，5.液晶显示屏，6.串口通信接口，7.电气开关。
具体实施方案为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对发明做进一步说明。在图1中，公共电网侧和自备电源侧分别设置公共电网侧电能采集装置(I)和自备电源侧电能采集装置(2)，电能采集装置采集公共电网侧和自备电源侧的电压、电流、有功功率信息发送到微控制器(4)，当公共电网正常运行时，用户负荷由电网供电，是否反向供电指示开关(3)保持默认“否”状态，这时本装置液晶显示屏(5)显示供电方式为“公共电网供电”，并显示公共电网侧的电压、电流、有功功率的实时值，电气开关(7)保持闭合状态不动作。当电网发生停电等故障，用户负荷被人为切换到由自备电源供电，且是否反向供电指示开关(3)保持“否”状态未动作，这时微控制器(4)将根据公共电网侧电能采集装置
(I)采集到的有功功率信号的值来判断供电状态，如果此时公共电网侧有功功率为零，则液晶显示屏(5)将显示此时供电方式为“自备电源供电”，并显示自备电源电压、电流、有功功率实时值；如果此时电网侧有功功率为负值，则发生异常反向供电，微控制器(4)将发出控制信号使电气开关(7)断开。当需要自备电源向公共电网反向供电时只需将是否反向供电指示开关(3)打到“是”状态，此时公共电网侧有功功率为负值，液晶显示屏(5)显示供电方式为“正常反向供电”，电气开关(7)保持闭合状态不动作。如果测得公共电网侧有功功率为正值，自备电源侧有功功率为零，且是否反向供电指示开关(3)状态为“是”，则此时液晶显示屏(5)闪烁“异常供电”报警，直到人工操作是否反向供电指示开关(3)使其状态变为“否”，报警解除。若测得公共电网侧和自备电源侧有功功率都为零，则液晶显示屏(5)显示供电状态为“线路停电”。
权利要求
1.一种供电监测与异常反送电防控装置，包括公共电网侧电能采集装置(1)，自备电源侧电能采集装置(2)，是否反向供电指示开关(3)，微控制器(4)，液晶显示屏(5)，串口通信接口(6)和电气开关(7)，其特征是公共电网侧的电能采集装置(I)的信号输入端与公共电网进线端的电压互感器、电流互感器连接，信号输出端与控制器(4)连接，自备电源侧电能采集装置(2)的信号输入端与自备电源端的电压互感器、电流互感器连接，信号输出端与控制器(4)连接，电气开关(7)接于公共电网进线和用户负荷之间，是否反向供电指示开关(3 )、液晶显示屏(5 )、串口通信接口( 6 )和电气开关(7 )的控制电路分别与微控制器(4)连接。
2.根据权利要求1中所述的公共电网侧电能采集装置(I)自备电源侧电能采集装置(2)，其特是能测出公共电网侧和自备电源侧的有功功率，微控制器(4)将根据公共电网侦_自备电源侧有功功率的正负以及是否反向供电指示开关(3)的状态之间的组合逻辑来判断是否发生异常反向送电情况。
3.根据权利要求1中所述的是否反向供电指示开关(3)，其特征是有“是”和“否”两种状态，其默认状态为“否”，当处于默认“否”状态时，如果测得公共电网侧有功功率为负值且自备电源侧有功功率为正值，则微控制器(4)判定此时为异常反向送电情况；当需要自备电源向公共电网反向供电时，将是否反向供电指示开关(3)打到“是”状态，则当测得公共电网侧有功功率为负值且自备电源侧有功功率为正值时，微控制器(4)判定此时为正常反向送电；如果测得公共电网侧有功功率为正值，自备电源侧有功功率为零，且是否反向供电指示开关(3 )状态为“是”，则微控制器(4)判定此时为异常供电。
4.根据权利要求1中所述的液晶显示屏(5)，其特征是当用户负荷由公共电网供电时,液晶显示屏(5)显示供电方式为“公共电网供电”，并显示此时公共电网侧的电压、电流和有功功率的实时值；当用户负荷由自备电源供电时，显示供电方式为“自备电源供电”，并显示此时自备电源侧电压、电流和有功功率的实时值；当需要自备电源向公共电网反向供电时，显示供电反方式为“正常反向供电”，并显示此时自备电源侧的电压、电流和有功功率的实时值；如果测得公共电网侧有功功率为正值，自备电源侧有功功率为零，且是否反向供电指示开关(3)状态为“是”，则此时液晶显示屏(5)闪烁“异常供电”报警，直到人工操作是否反向供电指示开关(3)使其状态变为“否”，报警解除；当测得公共电网侧和自备电源侧有功功率都为零，则液晶显示屏(5)显示供电状态为“线路停电”。
5.根据权利要求1中所述的电气开关(7)，其特征是当微控制器(4)判定发生异常反向送电情况时，电气开关(7)发生动作，断开公共电网与用户负荷的连接。
全文摘要
本发明用来对公共电网和自备电源对用户负荷的供电情况进行监测并对异常反送电情况进行防控。本装置利用电能采集器件对公共电网侧和自备电源侧的电能参数进行采集，得出两侧各自的电压、电流、有功功率值。微处理器将根据公共电网侧和自备电源侧有功功率值的正负和是否反向供电指示开关状态之间的组合逻辑来判断是否发生异常反向送电情况，并控制相应电气开关的动作，避免自备电源异常反向送电对公共电网维修人员造成伤害。同时本装置能够显示负荷的供电状态等信息，对负荷供电情况进行实时监测。
文档编号H02J9/06GK103066585SQ20121053819
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者李国欣, 郭宇琛, 许驰, 张博, 王胜官, 曹建, 陈龙, 秦魏, 宋佳慧, 闫世成 申请人:中国矿业大学