智能型隔离开关控制装置的制作方法

[0001]
本公开涉及电力控制及监测技术领域，尤其涉及一种智能型隔离开关控制装置。


背景技术：

[0002]
在电力系统中，隔离开关是隔离电源、倒闸操作、用以连通和切断小电流回路，保证检修人员安全的重要设备。隔离开关使用量大、应用广、工作可靠性要求高，其安全可靠操控对电网、人身、设备安全至关重要。
[0003]
目前，隔离开关的分/合闸操作，是通过控制操作机构中的电动机的正/反转来实现的。其操作控制回路是由各种继电器、辅助触点等器件组成，元件多、机械触点多、回路复杂，在实际使用中存在如下问题：1、继电器型刀闸机构箱内部采用继电器型结构，存在继电器受沙尘卡涩等问题，可靠性不高。
[0004]
2、继电器型刀闸机构箱内部采用辅助触点对刀闸位置进行判别。由于刀闸辅助触电通常为塑料件，在干燥环境下容易老化卡涩，因此造成整体控制回路可靠性降低。
[0005]
3、继电器型刀闸机构箱采用普通的电机正反转电路，结构简单且已使用多年，设备的自诊断能力不强；元器件基本采用分体接线，集成度偏低；对于转矩、温控等因素采用普通器件，可靠性不高，运行维护不便。
[0006]
4、隔离开关无法对各类故障进行预警，设备的智能化较低。


技术实现要素：

[0007]
本公开实施例提供一种智能型隔离开关控制装置，以提升控制回路的可靠性和设备的智能化程度。
[0008]
根据本公开实施例的第一方面，提供一种智能型隔离开关控制装置，所述装置包括：控制单元，转换单元，电源单元，执行单元和采集单元；其中，所述控制单元用于接收来自所述转换单元的开入信号和有线传感器数据，以及来自所述采集单元的无线传感器数据和电机工作电流信号；根据所述开入信号、所述有线传感器数据、所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，向所述转换单元输出控制信号；所述转换单元用于接收并转换来自执行单元的所述开入信号，将转换后的所述开入信号输出至所述控制单元，将所述控制单元输出的所述控制信号转换为所述执行单元所需的控制信号并输出至所述执行单元；所述电源单元用于为所述智能型隔离开关控制装置提供工作电源；所述执行单元用于接收来自所述转换单元的控制信号，根据所述控制信号控制电机转速；所述采集单元用于采集所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，并发送给所述控制单元。
[0009]
可选地，其中，所述控制单元包括主控cpu和无线mcu；所述主控cpu与所述无线mcu电连接；所述主控cpu用于接收所述有线传感器数据，所述开入信号以及来自所述无线mcu的所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号；并根据所述开入信号、所述有线传感器数据、所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，向所述转换单元输出控制信号；所述无线mcu用于接收所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，并发送给所述主控cpu。
[0010]
可选地，其中，所述转换单元包括开入开出板和ad采样电路；所述开入开出板用于将所述开入信号转换为所述主控cpu所需的开入信号，将转换后的所述开入信号输出至所述主控cpu，以及将所述主控cpu输出的所述控制信号转换为所述执行单元所需的控制信号，并输出至所述执行单元；所述ad采样电路用于将模拟的有线传感器数据转换为数字的有线传感器数据，并输出至所述主控cpu。
[0011]
可选地，其中，所述ad采样电路包括并行设置的多路ad采样芯片。
[0012]
可选地，其中，所述执行单元为变频器，用于根据所述控制信号产生相应频率的三相工作电源，根据所述三相工作电源控制电机转速。
[0013]
可选地，其中，所述控制信号至少包括正转信号、反转信号、频率控制信号和停止信号。
[0014]
可选地，其中，所述采集单元包括信号调理电路以及电流互感器；所述信号调理电路用于对所述电流互感器输入的电机工作电流信号进行滤波和放大处理，并将处理后的所述电机工作电流信号输出至所述无线mcu；所述电流互感器用于测量电机的所述电机工作电流信号，并将所述电机工作电流信号输出至所述信号调理电路。
[0015]
可选地，其中，所述装置还包括：lcd显示屏和接口板；所述lcd显示屏分别与所述控制单元和所述接口板电连接；所述lcd显示屏用于通过接口板向所述控制单元输出控制命令；所述控制命令至少包括分闸命令、合闸命令、停止命令、本地/远方控制命令。
[0016]
可选地，其中，所述装置还包括：通信单元，与所述控制单元电连接；所述通信单元用于接收来自所述控制单元的所述有线传感器数据、所述无线传感器数据和设备状态分析结果并上传至后台，以及与其他智能型隔离开关控制装置进行通信。
[0017]
可选地，其中，所述通信单元至少包括2路rs485接口和1路网口。
[0018]
根据本公开实施例的智能型隔离开关控制装置，通过设置控制单元，转换单元，电源单元，执行单元和采集单元，其中，控制单元用于接收来自转换单元的开入信号和有线传感器数据，以及来自采集单元的无线传感器数据和电机工作电流信号；根据开入信号、有线传感器数据、无线传感器数据和电机工作电流信号，向转换单元输出控制信号；转换单元用于接收并转换来自执行单元的开入信号并输出至控制单元，将控制单元输出的控制信号转换为执行单元所需的控制信号并输出；电源单元用于为智能型隔离开关控制装置提供工作电源；执行单元用于接收来自转换单元的控制信号并据此控制电机转速；采集单元用于采集无线传感器数据和电机工作电流信号并发送给控制单元。该智能型隔离开关控制装置可
以提升控制回路的可靠性和设备的智能化程度。
[0019]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0020]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0021]
图1为本公开实施例的智能型隔离开关控制装置的示意性结构图；图2为本公开实施例的一个例子的智能型隔离开关控制装置的示意性结构图；图3为本公开实施例的智能型隔离开关控制装置在三相操动机构控制箱中应用的示意图；图4为本公开实施例的智能型隔离开关控制装置在分相式操动机构控制箱中应用的示意图。
具体实施方式
[0022]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0023]
本公开实施例提供一种智能型隔离开关控制装置。如图1及图2所示，该智能型隔离开关控制装置可以包括：控制单元，转换单元，电源单元，执行单元和采集单元。
[0024]
其中，所述控制单元用于接收来自所述转换单元的开入信号和有线传感器数据，以及来自所述采集单元的无线传感器数据和电机工作电流信号；根据所述开入信号、所述有线传感器数据、所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，向所述转换单元输出控制信号。
[0025]
具体的，该控制单元可以包括主控cpu和无线mcu；所述主控cpu与所述无线mcu电连接。所述主控cpu用于接收所述有线传感器数据，所述开入信号以及来自所述无线mcu的所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号；并根据所述开入信号、所述有线传感器数据、所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，向所述转换单元输出控制信号；所述无线mcu用于接收所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，并发送给所述主控cpu。
[0026]
所述转换单元用于接收并转换来自执行单元的所述开入信号，将转换后的所述开入信号输出至所述控制单元，将所述控制单元输出的所述控制信号转换为所述执行单元所需的控制信号并输出至所述执行单元。
[0027]
具体的，所述转换单元包括开入开出板和ad采样电路；所述开入开出板用于将所述开入信号转换为所述主控cpu所需的开入信号，将转换后的所述开入信号输出至所述主控cpu，以及将所述主控cpu输出的所述控制信号转换为所述执行单元所需的控制信号，并输出至所述执行单元；所述ad采样电路用于将模拟的有线传感器数据转换为数字的有线传感器数据，并输出至所述主控cpu。
[0028]
其中，该开入开出板的输入信号同时支持干接点和湿接点，输出信号支持光耦输
出或继电器输出。所述ad采样电路包括并行设置的多路ad采样芯片，在实际应用中，该ad采样电路还包括各路ad采样芯片的外围电路，能够完成多路信号的并行模数转换，即，将多路模拟的有线传感器数据转换为数据有线传感器数据，适用于主控cpu进行信号处理。
[0029]
所述电源单元用于为所述智能型隔离开关控制装置提供工作电源。具体的，该电源单元可以将输入的电源转换为该智能型隔离开关控制装置内部所需的工作电源。在一个例子中，该电源单元例如是电源板，该电源板可以支持380v ac、220v ac或110v/220v dc的输入电源。
[0030]
所述执行单元用于接收来自所述转换单元的控制信号，根据所述控制信号控制电机转速。具体的，所述执行单元为变频器，用于根据所述控制信号产生相应频率的三相工作电源，根据所述三相工作电源控制电机转速。其中，所述控制信号至少包括正转信号、反转信号、频率控制信号和停止信号。
[0031]
所述采集单元用于采集所述无线传感器数据和所述电机工作电流信号，并发送给所述控制单元。具体的，所述采集单元包括信号调理电路以及电流互感器；所述信号调理电路用于对所述电流互感器输入的电机工作电流信号进行滤波和放大处理，并将处理后的所述电机工作电流信号输出至所述无线mcu；所述电流互感器用于测量电机的所述电机工作电流信号，并将所述电机工作电流信号输出至所述信号调理电路。其中，所述电流互感器（ct）可以是普通的电磁式ct或霍尔ct。本实施例对此不作具体限定。
[0032]
进一步地，如图2所示，在实际应用中，所述智能型隔离开关控制装置还可以包括lcd显示屏和接口板；所述lcd显示屏分别与所述控制单元和所述接口板电连接；所述lcd显示屏用于通过接口板向所述控制单元输出控制命令。
[0033]
具体的，该lcd显示屏是整个智能型隔离开关控制装置对外的显示界面，支持lcd显示屏触屏输出控制命令。其中，所述控制命令至少包括分闸命令、合闸命令、停止命令、本地/远方控制命令。
[0034]
进一步地，如图2所示，在实际应用中，所述智能型隔离开关控制装置还可以包括通信单元，与所述控制单元电连接；所述通信单元用于接收来自所述控制单元的所述有线传感器数据、所述无线传感器数据和设备状态分析结果并上传至后台，以及与其他智能型隔离开关控制装置进行通信。
[0035]
具体的，该通信单元例如可以是通信接口，至少可以包括2路rs485接口和1路网口。其中，rs485接口可用于装置之间相互通信，也可以用于接收与rs485接口有线连接的有线传感器数据。网口主要用于与各类后台或控制装置进行通信，例如，可以支持ice103、61850等通讯协议。从而实现基于rs485的线传感器的信号接入和数据采集功能和具备状态感知能力的智能型隔离开关控制装置之间的互相通信功能。
[0036]
实际应用中，该无线mcu支持无线数据接收功能，能够接收来自各类无线传感器的数据，包括无线温度传感器、无线电流传感器、无线姿态传感器等。还可以采集来自于温湿度传感器的数据。在一个例子中，无线mcu内部可以包含一个8通道adc，能够最多采集8路来自于信号调理电路的信号。
[0037]
具体的，该无线mcu所采用的无线通信协议例如可以是zigbee，蓝牙，ieee 802.15.4g或6lowpan等，在此不作具体限定。无线mcu例如可以是集成了低功耗处理器，无线模块和adc模块的soc芯片。特别的，可以是cc2652芯片。
[0038]
实际应用中，该主控cpu可以根据开入信号、有线传感器数据、无线传感器数据、lcp显示屏输入的控制命令，编码器输出信号的计算结果、电机电流波形计算结果等信息维护自身的状态，执行分/合闸操作控制逻辑与闭锁逻辑，以生成相应的控制信号控制变频器或开出控制信号。
[0039]
同时，该主控cpu还可以通过uart接口与无线mcu相互通信，控制无线mcu的工作状态，接收来自于无线mcu数据。接收并存储来自无线mcu的各类无线传感器的数据，用于设备状态分析，并将传感器数据和状态分析结果通过通信单元上报给相应的平台。
[0040]
进一步地，该主控cpu还可以根据无线mcu输入的温湿度测量值和相应的控制逻辑产生相应的控制信号，控制加热板或除湿装置的启停。以及，跟lcd显示屏及接口板相互通信，控制lcd显示屏的显示内容，并接收来自lcd触屏的控制命令。
[0041]
在一个例子中，该主控cpu例如可以是arm处理器、powerpc架构处理器、mips处理器或x86处理器。特别的，可选用am3352系列处理器。
[0042]
如图3所示，该智能型隔离开关控制装置在三相操动机构控制箱中应用时，可以从电源箱获得380v工作电源，从测控系统获得控制命令信号并输出反馈信号。智能型隔离开关控制装置通过控制电机的启停、方向和转速实现三相隔离开关的控制操作。智能型隔离开关控制装置还可以通过网络接口与各类后台或控制装置通信。
[0043]
如图4所示，该智能型隔离开关控制装置在分相式操动机构控制箱中应用时，b相控制箱内的智能型隔离开关控制装置为主控制装置，a，c相控制箱内的智能型隔离开关控制装置为从控制装置。主控制装置从电源箱获得380v工作电源，从测控系统获得控制命令信号并输出反馈信号。从控制装置从主控制装置获得380v工作电源。主控制装置和从控制装置之间通过rs485接口通信，实现三相同步操作和数据交互。从控制装置的信息和数据均汇总至主控制装置。仅主控制装置通过网络接口与各类后台或控制装置通信。
[0044]
本实施例的智能型隔离开关控制装置，通过设置控制单元，转换单元，电源单元，执行单元和采集单元，其中，控制单元用于接收来自转换单元的开入信号和有线传感器数据，以及来自采集单元的无线传感器数据和电机工作电流信号；根据开入信号、有线传感器数据、无线传感器数据和电机工作电流信号，向转换单元输出控制信号；转换单元用于接收并转换来自执行单元的开入信号并输出至控制单元，将控制单元输出的控制信号转换为执行单元所需的控制信号并输出；电源单元用于为智能型隔离开关控制装置提供工作电源；执行单元用于接收来自转换单元的控制信号并据此控制电机转速；采集单元用于采集无线传感器数据和电机工作电流信号并发送给控制单元。从而通过数字控制代替了传统的控制回路，实现了控制回路的数字化和集中化，同时引入编码器作为开关行程的判断依据，既解决了辅助触点的可靠性问题，又提供了精确的开关行程控制能力，通过引入变频器为电机提供工作电源，结合编码器的使用可实现开关转速的动态控制。因此，该智能型隔离开关控制装置在提升控制回路的可靠性的同时提升了设备的智能化程度。
[0045]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0046]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。