专利名称：电气模拟盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气模拟盘，属于电力系统安全操作技术。
以往的电气模拟盘多数没有电气触点，因而只能用于培训或预演；实用新型专利(CN85204759U)的电脑智能模拟盘也只是增加了触点和Z-80微处理机系统，完成操作票的输入作用，和电磁闭锁装置连用才能起到闭锁的作用，但是，断路器开合状态未监视，是一开环系统；没有对应开关操作的指示，人机接口不完善；整个输人系统采用矩阵形式，需要大量的接线，造成可靠性降低，不易扩展，倘若增加输出对位显示，由于采用矩阵格式造成的太多的接线，将使该方法无法实现。
本实用新型的电气模拟盘。采用发光条模拟母线、线路和连线；采用发光符号模拟变压器、发电机、互感器；采用带灯扭模拟隔离开关、断路器和保护投切，其特征是包括现场接口电路、串并IO单元和单片机系统；它们的连接关系是串并IO单元将单片机和模拟扭、灯/发光条相连，即单片机输出串行信号经串行总线接至串并IO单元的串行输入端，转变成并行信号，串并IO单元的并行输出端再接灯、发光条，而扭的触点并行信号接串并IO单元的并行输入端，转变成串行信号，串并IO单元的串行输出端经串行总线输入至单片机；串并IO单元阶链，形成串连结构的串行总线。
断路器的辅助触点信号经光电隔离器后输入至单片机，单片机的输出经继电器或固体继电器隔离后接至断路器的手动合闸回路，实现断路器的闭锁监控。
单片机的输出与扭的触点相串连后接继电器线圈以控制继电器的开合。
单片机系统包括单片机、与之连接的内存ROM/RAM、通讯接口电路、串行接口电路、后备电池和电源电路；通讯接口为光电隔离式串行口，可与它机连接通讯；串行接1电路和标准串并IO电路经串行总线相连；后备电池向掉电RAM供电；电源电路将交流220V或直流220V转换为单片机系统用电源。
单片机系统内装有五防逻辑，当扭操作不符合五防逻辑时，输出至蜂鸣器发出声音信号；灯和发光条可以发平光信号，也可以发闪光信号。正常情况下，表示扭的开合状态只发平光，当操作错误或扭不对位时则发闪光。
图1为电气模拟盘框图。
图2为串并IO单元框图。
图3为现场接口电路框图。
图4为模拟盘的软件框图。
图5为模拟盘的一种电气原理图。
下面结合图例，说明本实用新型是如何实现的。
在图1中，(1)为模拟盘面板，其上有断路器扭(11)、隔离开关扭(12)、母线发光条(13)、线路条(14)、保护投切扭(15)、连线条(16)，它们和发电机、变压器、互感器符号一起可以组合成单母线、双母线、旁路母线等多种主结线形式。扭上带有灯和触点，有明显的开合位置，并可灯光指示，触点信号输入至单片机；(2)为单片机系统，该系统以单片机(21)为核心，单片机(21)与内存ROM/RAM(22)、现场接口(23)、通讯接口(24)相连，并经串行总线(101)和模拟盘面板(1)相连；断路器的辅助触点经现场触点信号线(102)接至现场接口电路(23)。而断路器的手动合闸回路经触点输出信号线(104)与模拟盘相连；通讯接口(24)经通讯信号线(103)和它机通讯。
在图2中，标准串并IO电路(3)包括串并芯片(31)、并行输入芯片(32)、并行输出芯片(33)；标准串并IO电路(3)经串行总线(101)和上一级和下一级标准串并IO电路相连；并行输入、输出直接和带灯扭(12)/带灯扭(11)/带灯扭(15)或发光条(13)/发光条(14)/发光条(16)相连。
在图3中，标准串并IO电路输入信号(301)经断路器模拟扭(123)后接驱动器(34)、继电器(35)，给出触点输出信号(104)以控制断路器的手动合闸回路；现场触点信号(102)经电阻(226)限流后送至光耦器(225)，光耦器(225)输出经三态门(224)后送至单片机(21)。
在图4中，程序开始并初始化(41)，输入扭和现场触点状态(42)，输入变位判断和工作方式判断(43)，远程方式下输入信息送它机并等待它机回答(44)，就地方式下调用五防逻辑(45)；输入正确判断(46)，正确则输出点亮或熄灭灯和发光条、开合继电器触点、标志F1清零(47)，不正确则输出使蜂鸣器发声、标志F1置1(48)；标志F1判断(49)；标志F2判断(50)；标志F2置1点亮灯或发光条(51)，标志F2清零熄灭灯或发光条(52)。
在图5中，给出了图1～图3框图的一种具体以8051单片机为核心的模拟盘电气原理图。单片机(21)由8051U1、MC1413U3输出放大构成，内存(22)由8155U2构成，现场触点信号(102)由光电隔离(23)O1～O30输入，隔离串行接口(24)也由光电隔离器O31、O32隔离后给出通讯信号(103)，J1给出链路信号(101)，链路信号(101)由J3入、再由J4给出，U4SC9407进行串并转换。U5、U6为74LS273对输出放大(33)给出驱动信号(301)接至模拟盘上的发光条和模拟扭上的灯，继电器(35)给出触点信号(104)，S3为模拟扭的辅助触点(123)，输入信号(302)直接接到U4上。当然，单片机很容易用8098、8031、8048等替代，这里不再一一列举。
本实用新型的电气模拟盘，具有触点输入、灯/发光条输出、现场接口和五防逻辑判断等功能，且接线简单，扩展容易，造价便宜，它不仅可用于发电厂、变电站和调度所的人员操作培训和操作预演，还可用于五防闭锁。
权利要求1.一种发电厂或变电所或调度所在线电脑模拟盘，采用发光条模拟母线、线路和连线；采用发光符号模拟变压器、发电机、互感器；采用带灯扭模拟隔离开关、断路器和保护投切，其特征是包括现场接口电路、串并IO单元和单片机系统；它们的连接关系是串并IO单元将单片机和模拟扭、灯/发光条相连，即单片机输出串行信号经串行总线接至串并IO单元的串行输入端，转变成并行信号，串并IO单元的并行输出端再接灯、发光条，而扭的触点并行信号接串并IO单元的并行输入端，转变成串行信号，串并IO单元的串行输出端经串行总线输入至单片机；串并IO单元阶链，形成串连结构的串行总线。
2.根据权利要求1的模拟盘，其特征是断路器的辅助触点信号经光电隔离器后输人至单片机。单片机的输出经继电器或固体继电器隔离后接至断路器的合闸回路。
3.根据权利要求1的模拟盘，其特征是单片机系统包括单片机、与之连接的内存ROM/RAM、通讯接口电路、串行接口电路、后备电池和电源电路；通讯接口为光电隔离式串行口，可与它机连接通讯；串行接口电路和标准串并IO电路经串行总线相连；后备电池向掉电RAM供电；电源电路将交流220V或直流220V转换为单片机系统用电源。
4.根据权利要求1的模拟盘其特征是单片机的输出与扭的触点相串连后接继电器线圈以控制继电器的开合。
专利摘要本实用新型涉及一种在线电脑模拟盘，以完成变电站、发电厂或调度所的电气操作培训、预演和五防闭锁，主要特征是包括现场接口电路、串口IO单元和单片机系统。实现断路器的闭锁监控，完善电气模拟操作的审核和评定。该盘接线简单、易于扩展、造价便宜。
文档编号G06F19/00GK2220089SQ95204848
公开日1996年2月14日 申请日期1995年3月15日 优先权日1995年3月15日
发明者曾昭省 申请人:曾昭省