专利名称：开关柜操控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力领域使用的开关柜，特别是一种开关柜操控装置。
技术背景开关柜操控装置在目前来说还没有一个行业标准，即还没有一个固定的功 能做法和使用界限。目前在电力领域中，大多数的控制装置仅限于基本型的温 湿度测量控制，而很少有把多功能电力仪表嵌入在开关智能操控装置的设备， 实现该产品的方法是差不多的，信号采集采用的是专用计量芯片，然后加上微 控制单元(Micro Controller Unit,简称MCU)，在实现方面采用2芯片甚至3 芯片方案成本较高，灵活性不够强，功能实现弱些，计量芯片内可测量参数由 芯片厂家固定。而且目前已有产品没有做到电网质量分析，比如一些谐波分析、 故障录波等，在电力保护方面是空白的，没有涉及到电压电流相序、失压和欠 压、缺相等的保护，因此在功能上不能满足智能化，多功能化的需求。 发明内容发明目的本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种开关柜操控装置。技术方案本实用新型所述的一种开关柜操控装置，包括智能平台，智能 平台分别与电流采样与测量单元、时钟单元、开关量输入单元、开关量输出单 元、存储单元、语音提示单元、红外抄表单元、人体感应单元以及温湿度测控 单元连接，智能平台还与按键连接输入控制开关柜操控装置工作状态的信号， 与智能平台连接的显示输出单元将开关柜操控装置的工作状态信息输出显示。本实用新型所述开关柜操控装置将所有电流采样与测量单元采集到的信号 数据，在MCU内部进行各种算法和数据分析、调节处理，可以得到常用电压、 电流、功率、功率因数、频率、四相限电能计量之外，还带有电网质量分析以 及事件记录、故障录波功能。电网质量分析包括对电网电压、电流谐波含量， 电压、电流总谐波含量，电压、电流不平衡度，不对称性，电压、电流正序， 电压、电流负序的监测。其中所述的各个组成单元以及相应的各种算法和数据 分析可以由电测仪表领域中常用技术实现。
本实用新型中，所述智能平台为微控制单元与数字信号处理 (Digital Signal Processing,简称DSP)的组合，或者微控制单元与微处理器 (Advanced RISC Machines,简称ARM)的组合。
优选地，所述智能平台还与保护控制单元以及开关继电器连接，保护控制 单元通过开关继电器控制输出。从而增加了常用保护功能，包括失压和欠压、 缺相、三段电流保护、过负荷保护、接地保护、加速度保护、PT断线告警、非 电量保护等。这些功能通过电测仪表领域中的常规技术就可以实现。
本实用新型中，显示输出单元包括LCD人机接口控制模块，智能平台通过 LCD人机接口控制模块将工作状态信息输出到液晶屏显示。本实用新型中，可 以采用一般的液晶显示屏，优选地液晶屏采用的是真彩色TFT液晶屏。从而使 得开关柜操控装置在界面使用上更加人性化，操作起来不仅给人有赏心悦目的 感觉，而且如复杂波形之类也可以在界面上客观地显示出来。
本实用新型中，智能平台上设有通讯接口。
有益效果本实用新型所述的开关柜操控装置将多功能电测仪表嵌入到普 通开关柜操控装置中，它不仅具备普通的具有动态一次模拟图、温湿度测量与 控制等功能，还具有电力综合参数测量，以及电网质量分析与电力保护功能。 从而使原有的温湿测量与控制装置和电测装置合为一体，满足了客户简化设计， 操控简单，功能多样化的需求。
图1是本实用新型的模块结构图。
图2是本实用新型的保护控制单元的结构图。
图3是本实用新型的保护控制单元电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
如图1所示，本实用新型所述的一种开关柜操控装置，它包括智能平台， 智能平台分别与电流采样与测量单元、时钟单元、开关量输入单元、开关量输 出单元、存储单元、语音提示单元、红外抄表单元、人体感应单元以及温湿度 测控单元连接，智能平台还与按键连接输入控制开关柜操控装置工作状态的信 号，与智能平台连接的显示输出单元将开关柜操控装置的工作状态信息输出显 示。
本实施例中，其智能平台主要是通过1片MCU与1片ARM组合或者1片 MCU与1片DSP组合实现的。
本实施例中，电流采样与测量单元先将输入的电网电量信号(电压电流输 入信号)转化为弱电信号，其中电流信号通过电流互感器转换，为降低成本，
电压则通过电阻分压网络转换，由二极管进行信号箝位，防止过高电压送MCU 片内A/D导致芯片损坏，最后经过RC滤波电路送A/D输入口，其中转换的弱 电信号是需要通过片内基准电压抬高的。输入的电量信号经软件计算和处理后， 可得到电压、电流、功率、功率因数、频率、四相限电能计量等电网参数之外， 还可获得电网质量负荷以及事件记录、谐波含量等。
如图2所示，所述智能平台还与保护控制单元以及开关继电器连接，保护 控制单元通过开关继电器控制输出。将处理后的电量信号进行数据处理与分析， 就可以得到电网负荷中那些情况需要保护，包括失压和欠压、缺相、三段电流 保护、过负荷保护、接地保护、加速度保护、PT断线告警、非电量保护等常用 保护，这些保护先通过ARM /DSP/ MCU与保护控制单元通讯，然后保护控制单 元再通过开关继电器输出实现保护功能，具体的是ARM /DSP/ MCU处理数据获 得的保护信息通过I/O输出。如图3所示，具体的是ARM /DSP/ MCU处理数据 获得的保护信息通过I/O输出，比如说过流保护，当某相电流大于所要求的最 大值时，ARM /DSP/ MCU通过I/O输出一个高电平，驱动三极管VI (8050)工 作，而三极管V2 (8050)的B极则被下拉，三极管V2工作截止，继电器DELAY1 初级线圈无电流通过，次极不能动作，由闭合状态转变为断开，则该相电流被 切断，达到了预期的过流保护功能。本实施例中，继电器为普通继电器。
本实施例中，通过按键对整个多功能开关柜操控装置进行设置。
本实施例中，显示输出单元包括LCD人机接口控制模块，智能平台通过LCD 人机接口控制模块将工作状态信息输出到液晶屏显示。LCD人机接口控制模块 与DSP /ARM/MCU连接通讯，然后再把电量参数测量数据及电网分析质量后的数 据信息发送到LCD显示屏，可实时地显示需要的信息，诸如需要显示的电网参 数、故障录波以及各种电网负荷矢量图、复杂电网图形。
本实施例中，时钟单元采用时钟芯片与MCU/DSP/ARM通讯，记录实时的时 钟，便于查询和记录。
本实施例中，存储单元可以保证在断电下不会丢失数据，将电能以及事件 记录在该单元中，数据保存单元与MCU/DSP/ARM可通讯。
本实施例中，开关量输入单元对断路器分合、小车位置等监测开关输入状 态，开关输入经过光耦等外围电路输入给MCU/DSP/ARM，可实时地监测到以上信 息。
本实施例中，开关量输出单元对要求报警以及加热排风等继电器开关控制
输出。
本实施例中，语音提示单元对小车位置误动作以及人体靠近时，语音提示 要求改变状态，语音发出主要是通过语音芯片加上功放、扬声器等实现的。
本实施例中，智能平台上还设有通讯接口，开关柜操控装置与上位机或PLC 通过该单元可以通讯，通讯中可以是模拟通讯(采用的I/O 口 PWM输出，再通 过光耦隔离)，也可以是RS485通讯。
本实施例中，红外抄表单元将电能、事件等数据通过红外发送出来，便于 客户接收査询和记录。
本实施例中，与智能平台连接的开关电源提供开关柜操控装置的所有的工 作电源，电源部分分为直流电源和交流电源，方便客户使用，并在一路电源切 断后能自动切换到另外一路电源。
本实施例中，对人体靠近能够感测到，通过热释电传感器感应到人体后， 转换成模拟信号输入给MCU/DSP/ARM处理测量。
本实施例中，温湿度测控单元对外界环境温湿度进行监测与控制，即外界 温湿度传感器感测到的温湿度通过通讯口输送给MCU/DSP/ARM，然后经过数据处 理后，当数据不在范围之内时，MCU/DSP/ARM就发出指令，发出调节信号加热或 排风输出改善环境。
本实用新型将多功能电测仪表嵌入到普通开关柜操控装置中，它不仅具备 普通的具有动态一次模拟图、温湿度测量与控制等功能，还具有电力综合参数 测量，以及电网质量分析与电力保护功能。 '
本实用新型提供了一种开关柜操控装置的思路及方法，具体实现该技术方 案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还 可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。；
权利要求1、一种开关柜操控装置，其特征在于，它包括智能平台，智能平台分别与电流采样与测量单元、时钟单元、开关量输入单元、开关量输出单元、存储单元、语音提示单元、红外抄表单元、人体感应单元以及温湿度测控单元连接；智能平台还与按键连接，输入控制开关柜操控装置工作状态的信号；与智能平台连接的显示输出单元将开关柜操控装置的工作状态信息输出显示。
2、 根据权利要求1所述的开关柜操控装置，其特征在于，所述智能平台为 微控制单元与数字信号处理的组合，或者微控制单元与微处理器的组合。
3、 根据权利要求1或2所述的开关柜操控装置，其特征在于，所述智能平 台还与保护控制单元以及开关继电器连接，保护控制单元通过开关继电器控制 输出。
4、 根据权利要求1所述的开关柜操控装置，其特征在于，显示输出单元包 括LCD人机接口控制模块，智能平台通过LCD人机接口控制模块将工作状态 信息输出到液晶屏显示。
5、 根据权利要求4所述的开关柜操控装置，其特征在于，所述液晶屏采用 真彩色TFT液晶屏。
6、 根据权利要求1所述的开关柜操控装置，其特征在于，智能平台上设有 通讯接口。
专利摘要本实用新型所述的一种带有保护控制单元的开关柜操控装置，包括智能平台，智能平台分别与电流采样与测量单元、时钟单元、开关量输入单元、开关量输出单元、存储单元、语音提示单元、红外抄表单元、人体感应单元以及温湿度测控单元连接，智能平台还与按键连接输入控制开关柜操控装置工作状态的信号，与智能平台连接的显示输出单元将开关柜操控装置的工作状态信息输出显示。所述的开关柜操控装置不仅具备普通的具有动态一次模拟图、温湿度测量与控制等功能，还具有电力综合参数测量，以及电网质量分析与电力保护功能。从而使原有的温湿测量与控制装置和电测装置合为一体，满足了客户简化设计，操控简单，功能多样化的需求。
文档编号G05B15/02GK201178245SQ200820034550
公开日2009年1月7日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者张凤雏, 洪著财, 胡晓刚, 董宝宏 申请人:江苏斯菲尔电气有限公司