本发明涉及负荷开关智能操控领域，具体涉及一种环网柜负荷开关智能操控装置及控制方法。
背景技术：
目前，随着电网的迅速发展，在智能电网建设中，要求各类开关设备是具有远程操作功能的自动化成套设备。早期的环网柜设计无远程操作功能，以人工操作为主，安全性不高，设备管理成本大，反应处理时间长。所以针对现状，开发一种环网柜智能操控装置满足电网发展需求。
技术实现要素：
本发明提出的一种环网柜负荷开关智能操控装置及控制方法，可解决现状的环网柜安全性不高，设备管理成本大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种环网柜负荷开关智能操控装置，包括微控制器、按键开关、LED状态指示灯、电源模块、光电隔离模块、开入量通道、开出量通道，所述按键开关、LED状态指示灯、电源模块及光电隔离模块分别与微控制器连接，所述开入量通道与开出量通道分别与光电隔离模块通信连接，所述电源模块还与光电隔离模块连接,所述电源模块从外部接入220V交流，并联一个压敏电阻接入AC/DC转换模块FAD6-0524-WFCI芯片转换成两路直流电压，一路转换为24V直流，作为光电耦合器和继电器驱动源，另一路转换为5V直流，在经过DC/DC转换模块AMS1117转换为3.3V输出，给处理器供电。
进一步的，所述微控制器采用STM32F103C8T6作为核心处理器。
进一步的，所述开入量通道使用5通道开入量，开入量通道经过底板J5端子接入信号，连接基板J3端子，经过U4、U5、U8、U9、U10光电耦合器隔离，输入处理器。
进一步的，所述开出量通道的开出量有合闸输出、分闸输出、远方信号输出、手分信号输出若干输出通道，开出量从处理器输出控制信号，经过U11、U12、U13、U14光电耦合器隔离接入基板J2端子，连接底板J1端子，通过继电器输出控制信号。
一种环网柜负荷开关智能操控装置的控制方法，系统对平台进行初始化后，实时查询按键、开入量通道的输入信号，实现系统逻辑控制分析，而中断服务子程序中处理分闸输出、合闸输出；
包括以下步骤：
1.1)系统平台初始化；系统对系统时钟、I/O、看门狗、定时器中断模块进行配置；初始化逻辑控制输出、LED；使能定时器、看门狗；
2.1)清零看门狗；系统初始化完成后，进入循环，每循环12000次进行一次喂狗，清零看门狗；
3.2)扫描键盘；系统对分闸、合闸、控分、控合开关进行扫描监测后，对有效的按键操作进行相应置位；
4.1)逻辑总控制；逻辑总控制通过对合分位、控分位、控合位、接地位、低气压位若干开入量的状态与开关标志位进行判断后，置位开出量标志位；
5.2)执行LED逻辑控制；系统根据分闸、合闸、接地若干输入信号，点亮或关闭LED指示灯。
进一步的，所述步骤4.1)包括：
4.11)确定合分位状态；程序进入逻辑总控制后，首先根据开入量合分位输入信号，判断环网柜智能操控装置当前处在合位还是分位，并置相应标志位；
4.12)确定远方/就地状态；判断当前是处于远方位置还是就地位置，并置位相应标志位；判断低气压位是否闭合、接地是否断开；只有同时满足低气压位闭合和接地位断开的条件下，才能进行分闸、合闸以及分、合闸停止控制输出操作，如果不满足，清除分闸、合闸操作的相关标志位后结束；
4.13)执行分闸逻辑控制；判断当前状态是否处于合位，如果是，判断是远方、就地；在检测相应分闸命令，如果接收到，则分闸输出；
4.14)执行合闸逻辑控制；判断当前状态是否处于分位，如果是，判断处于远方还是就地状态，在检测是否有相应合闸命令，检测到合闸命令，合闸输出；
4.15)执行分、合闸停止控制；检测分、合闸开始标志位是否置位，如果检测到置位，则检测对应分闸动作标志位的分位是否到位、对应合闸动作标志位的合位是否到位，如果到位，停止相应控制输出。
进一步的，还包括中断服务子程序5.2)，具体包括以下步骤：
5.21)进入中断后，清零看门狗；
5.22)判断合闸标志位是否置为真，如果合闸标志位为真，则判断合闸输出时间，否则不进入合闸关闭操作；
5.23)判断合闸输出时间是否超出1s；如果合闸输出时间超出1s，关闭合闸输出；
5.24)关闭合闸输出及标志位；
5.25)判断分闸标志位是否置为真，如果分闸标志位为真，则判断分闸输出时间，否则不进入分闸关闭操作；
5.28)判断分闸输出时间是否超出1s；如果分闸输出时间超出1s，关闭分闸输出；
5.27)关闭分闸输出及标志位；
5.28)清中断标志位；
5.29)退出中断。
由上述技术方案可知，本发明的环网柜负荷开关智能操控装置是智能操动控制机构，对传统装备进行技术升级改造，集成了工业自动化技术的嵌入式智能控制单元，使环网柜设备的电气性能得到提升。环网柜智能操控装置负荷开关实现功能有控制分闸、合闸操作，并有分合闸指示、接地开关位置指示。
本发明的智能操作装置与传统控制环网柜分闸、合闸设备相比，该系统采用性能优良的微控制器，增加了智能化功能，可以选择远方/就地操作进行分闸、合闸，并有分合闸状态指示、接地开关位置判断、低气压状态判断。在系统的信号输入输出通道及供电电源均采用抗干扰技术，提高系统抗干扰能力。此外，采用工业级电子元件，增加保护电路，具有可靠性高、寿命长、抗干扰能力强等特点，且设备的外形较小、操作简单。
附图说明
图1是本发明的电路框图；
图2是本发明的微控制器的电路图；
图3是本发明的电源模块的电路图；
图4是本发明的按键开关的电路图；
图5是本发明的LED状态指示灯的电路图；
图6是本发明的光电隔离模块的电路图；
图7是本发明的开入量通道的电路图；
图8是本发明的开出量通道的电路图；
图9是本发明的调试接口的电路图；
图10是本发明的主程序流程图；
图11是本发明的逻辑总控制程序流程图；
图12是本发明的定时器中断服务程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1-图9所示，本实施例所述的环网柜负荷开关智能操控装置，包括微控制器、光电隔离模块、电源模块、开入量通道、开出量通道、按键开关、LED状态指示灯、调试接口几部分组成，环网柜智能操控装置负荷开关实现功能有控制环网柜分闸、合闸，并有分合闸指示、接地开关位置指示和检测低气压状态。
本实施例系统电源把外部接入的AC220V转换后，提供给微控制器与光电隔离器件电源；微控制器使用调式接口进行软件调试或下载；微控制器根据接收开入量通道和按键输入信号做出相应逻辑处理，经过开出量通道输出控制。
其中：
处理器
微控制器STM32F103C8T6作为该系统核心处理器，使用内部的8M时钟为系统提供时钟。微控制器根据按键输入、开入量通道输入接收到的命令或者被检测设备状态，经过处理，从开出量通道输出相应逻辑控制信号，并伴随LED模块输出操作指示信号。
所述微控制器主要通过分闸按键SW1接收分闸命令，通过合闸按键SW2接收合闸命令，处理器检测PB10开入量通道输入的合分位及拨码开关S2的输入信号，在通过检测开入量的低气压输入通道信号及接地输入通道信号，判断是否执行分闸或合闸操作；如果系统检测到当前状态在分位，且有接收到分闸命令，执行分闸操作；如果系统检测到当前状态在合位，且有接收合闸命令，执行合闸操作。
开入量通道
系统使用5通道开入量，开入量通道经过底板J5端子接入信号，连接基板J3端子，经过U4、U5、U8、U9、U10光电耦合器隔离，输入处理器。
开出量通道
开出量有合闸输出、分闸输出、远方信号输出、手分信号输出等输出通道，开出量从处理器输出控制信号，经过U11、U12、U13、U14光电耦合器隔离接入基板J2端子，连接底板J1端子，通过继电器输出控制信号。
电源模块
电源模块从外部接入220V交流，并联一个压敏电阻接入AC/DC转换模块FAD6-0524-WFCI芯片转换成两路直流电压，一路转换为24V直流，作为光电耦合器和继电器驱动源，另一路转换为5V直流，在经过DC/DC转换模块AMS1117转换为3.3V输出，给处理器供电，及作为LED、按键、光电耦合器隔驱动源。
本实施例的集成电路芯片与其他器件之间信号连接对应关系：
(1)微控制器STM32F103C8T6芯片引脚连接STM32F103C8T6芯片共48引脚，它们的外部连接如下：
电源与GND引脚连接：
第9引脚VCC——VCC；
第24引脚VCC——VCC；
第36引脚VCC——VCC；
第48引脚VCC——VCC；
第8引脚GND——GND；
第23引脚GND——GND；
第35引脚GND——GND；
第48引脚GND——GND。
运行信号指示灯引脚连接：
第3引脚PC14——R10电阻串联D4器件LED灯。
晶振电路引脚连接：
第5引脚PD0-OSCIN——晶振Y1的引脚1；
第6引脚PD1-OSCOUT——晶振Y3的引脚3。
复位电路引脚连接：
第7引脚NRST——复位电路。
LED指示灯引脚连接：
第25引脚FEN-LED——分闸信号灯LED4的FEN-LED引脚；
第26引脚HE-LED——合闸信号灯LED3的HE-LED引脚；
第28引脚JIEDI-LED——接地信号灯LED1的JIEDI-LED引脚；
按键输入引脚连接：
第30引脚YUAN/JIU——远方/就地开关S2的YUAN/JIU引脚；
第45引脚HEZHA——合闸开关SW2的HEZHA引脚；
第46引脚FENZHA——分闸开关SW1的FENZHA引脚。
开出量通道引脚连接：
第32引脚HE-OUT——光电耦合器U14的HE-OUT引脚；
第42引脚FENZHA-XH——光电耦合器U11的FENZHA-XH引脚；
第43引脚YUAN/JIU-XH——光电耦合器U12的YUAN/JIU-XH引脚。
开入量通道引脚连接：
21引脚HW/FW——光电耦合器U4的HW/FW引脚；
19引脚JDW——光电耦合器U5的JDW引脚；
16引脚DQYW——光电耦合器U8的DQYW引脚；
15引脚KFW——光电耦合器U9的KFW引脚；
14引脚KHW——光电耦合器U10的KHW引脚；
调试接口JTAG引脚连接：
第7引脚NRST——JTAG接口RES引脚；
第34引脚TMS——JTAG接口TMS引脚；
第37引脚TCK——JTAG接口TCK引脚；
第38引脚TDI——JTAG接口TDI引脚；
第39引脚TDO——JTAG接口TDO引脚；
第40引脚PB4——JTAG接口第3引脚PB4。
(2)电源模块芯片AC/DC FAD6-0524-WFCI引脚连接：
第1引脚FG——大地；
第2引脚VIN1——外接AC220V火线(L)；
第3引脚VIN2——外接AC220V火线(N)；
第4引脚GND——J1端子第1和第3引脚；
第5引脚+5V——J1端子第5和第7引脚；
第7引脚24VGND——J1端子第27和第29引脚；
第8引脚+24V——J1端子第23和第25引脚。
(3)电源模块芯片DC/DC AMS1117引脚连接：
第1引脚GND——GND；
第2引脚Vout——VCC；
第3引脚+5V——J2端子第5和第7引脚。
本实施例的程序的流程
如图10所示，负荷开关主程序步骤如下：
1)系统平台初始化。系统对系统时钟、I/O、看门狗、定时器中断等进行配置；初始化逻辑控制输出、LED；使能定时器、看门狗；
2)清零看门狗。系统初始化完成后，进入循环，每循环12000次进行一次喂狗，清零看门狗；
3)扫描键盘。系统对分闸、合闸、控分、控合开关进行扫描监测后，对有效的按键操作进行相应置位；
4)逻辑总控制。逻辑总控制通过对合分位、控分位、控合位、接地位、低气压位、等开入量的状态与开关标志位进行判断后，置位开出量标志位；
5)执行LED逻辑控制。系统根据分闸、合闸、接地若干输入信号，点亮或关闭LED指示灯。
如图11所示，本实施例的逻辑总控制程序流程步骤：
1.确定合分位状态。程序进入逻辑总控制后，首先根据开入量合分位输入，判断环网柜智能操控装置当前处在合位还是分位，并置相应标志位；
2.确定远方/就地状态。判断当前是处于远方位置还是就地位置，并置位相应标志位；判断低气压位是否闭合、接地是否断开。只有同时满足低气压位闭合和接地位断开的条件下，才能进行分闸、合闸以及分、合闸停止控制输出操作，如果不满足，清除分闸、合闸操作的相关标志位后结束；
3.执行分闸逻辑控制。判断当前状态是否处于合位，如果是，判断是远方、就地；在检测相应分闸命令，如果接收到，则分闸输出；
4.执行合闸逻辑控制。判断当前状态是否处于分位，如果是，判断处于远方还是就地状态，在检测是否有相应合闸命令，检测到合闸命令，合闸输出；
5.执行分、合闸停止控制。检测分、合闸开始标志位是否置位，如果检测到置位，则检测对应分闸动作标志位的分位是否到位、对应合闸动作标志位的合位是否到位，如果到位，停止相应控制输出。
本实施例的中断服务子程序的执行流程：
如图12所示，系统使用定时器2作为中断源，每间隔10ms产生一次中断，检测分闸、合闸等标志位状态，做出相应操作，以下是中断服务子程序的执行流程：
1.系统进入中断后，清零看门狗；
2.判断合闸标志位是否置为真，如果合闸标志位为真，则判断合闸输出时间，否则不进入合闸关闭操作；
3.判断合闸输出时间是否超出1s。如果合闸输出时间超出1s，关闭合闸输出；
4.关闭合闸输出及标志位。
5.判断分闸标志位是否置为真，如果分闸标志位为真，则判断分闸输出时间，否则不进入分闸关闭操作；
6.判断分闸输出时间是否超出1s。如果分闸输出时间超出1s，关闭分闸输出；
7.关闭分闸输出及标志位。
8.清中断标志位；
9.退出中断。
本实施例的环网柜智能操控装置负荷开关实现功能有控制环网柜分闸、合闸，并有分合闸指示、接地开关位置指示和检测低气压状态。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。