专利名称：一种低压机组监控保护综合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压机组监控保护综合装置。
背景技术：
现有400V低压机组的监控保护综合装置功能不全面，大多只能完成低压机组的 部分功能，如自动准同期并网调整、电流保护或电压保护功能。机组自动开停机控制功能不 强、甚至没有，而且保护功能存在缺陷，存在以下不足(1)装置处理能力不强，功能单一，无法适应现场集中监视控制的需要；(2)装置 保护功能仅限于常规电流或电压继电器完成的功能，不能适应电网的要求(如实现频率保 护、多套保护运行定值、远方调度修改定值等功能)；(3)部分装置可完成自动准同期调整功 能，但不能实现机组自动开停机功能，集成度不高；(4)继电器出口数量少(多为4-5个)， 无法满足低压机组的多路输出控制要求；(5)外部开关量信号(如操作信号或机组开停机 所需输入信号)采集受装置限制，只能采集少数几路(不到8路)输入信号；(6)显示模块 多采用数码管或LED灯显示，信息显示不够全面、直观，不能提供详细的开停机记录、机组 事故动作记录，无法满足现场运行的实际需要；(7)不具备远程通讯功能，甚至无RS485通 讯口 ；(8)交流电量采集分析不全面。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种低压机组监控保护综合装置，以满足400V低压 机组监视、控制和保护等多种功能的需要，可以独立完成低压机组的开停机顺序流程控制、 自动准同期调整并网和电气保护。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种低压机组监控保护综合装置，包括由电源模块供电的CPU控制及数据处理模 块、电流电压采样模块、开关量采集模块、继电器输出模块、通讯模块、时钟模块和输入输出 模块，所述CPU控制及数据处理模块分别与所述通讯模块、时钟模块和输入输出模块双向 连接，其中电流电压采集模块和开关量采集模块的输出端接入所述CPU控制及数据处理模 块，所述CPU控制及数据处理模块的输出端接入继电器输出模块。进一步的，所述CPU控制及数据处理模块选用高性能16位微处理器80C196，外部 扩展带256K FLASH,32K RAM的PSD可编程系统外围设备芯片、独立的12位A/D芯片。进一步的，其中输入输出模块采用的是液晶显示及按键操作模块，其中所述液晶 显示及按键操作模块包括U8X64点阵的显示模块和9个按键单元，完成显示与人机对话 功能，全汉字信息显示、菜单式操作界面，并配置有简化的开停机流程图。进一步的，所述时钟模块采用独立的DS1307时钟芯片，通过I2C总线与CPU控制 及数据处理模块电连接。进一步的，所述电源模块提供5V、+12V、-12V各自独立的隔离电源。进一步的，所述开关量采集模块采用光电隔离方式采集外部16路开关量信号。[0012]本实用新型的工作原理是，所述低压机组监控保护装置通过电流电压信号采样模 块将外部电压互感器(TV)、电流互感器(TA) 二次信号经装置内的小型精密电流或电压 互感器变换为装置所需的弱电信号，同时起到信号隔离作用，再送入CPU控制及数据处理 模块；同时实时采集8个通道的交流电流、交流电压信号，通过专用的采集通道(80C196的 高速采集通道HSI)采集频率信号，在输出模块上实时显示发电机的三相电流、零序电流、三 相相电压、线电压和系统频率等运行电气参数。本实用新型通过开关量采集模块采集16路 开关量信号，接入发电机断路器常闭接点信号、常开接点信号作为断路器位置遥信，完成发 电机断路器状态的监视。也可同时监视灭磁开关状态、外部断路器状态、隔离开关状态、轴 承温度信号和阀门全开等非电气事故信号。本实用新型还可通过输入模块和各个采集模块 将各种事件记录、遥信量、测量数据和定值数据，通过RS485通讯口送到后台监控系统、远 方调度端，完成远程通信的R T U功能。基于上述结构的本实用新型可以达到如下技术效果1)针对低压机组，配置有较全面电气保护功能，包括三段式复合电压电流保护、零 序电流保护、过负荷保护、过电压保护、低电压保护、零序过压保护、高频保护、低频保护以 及非电量保护，实现TV断线告警、控制回路异常告警和装置掉电告警。2)设置有自动开停机功能、自动准同期及调整并网功能。根据机组控制流程自动 完成开机升速、合灭磁开关、起励建压、自动准同期并网、开机流程操作，能自动完成按设定 参数增、减负荷、分断路器、分灭磁开关、停机、投入和解除制动等停机操作，事故及紧急停 机操作。停机后能根据设定自动关闸门或蝶阀。3)其自动化程度高、可靠性高，能在水电站较强电磁干扰环境下稳定可靠运行；是 专门针对农村小型水电站AC400V低压机组的设备配套及运行特点而开发的一套可靠、实 用又经济的综合保护控制系统。综上所述，本实用新型所述低压机组监控保护装置抗干扰性能强、处理速度快、自 动化程度高，具备完善的操作及事件记录功能，且显示清晰、直观、全面，数据量大，适用于 400V低压机组的监视、控制、保护等多种功能的需要，在水电领域拥有较大的推广应用价值。
图1为本实用新型的结构示意框图。I-CPU控制及数据处理模块 2-电流电压采集模块 3-开关量采集模块4-继电器输出模块5-通讯模块6-液 晶显示及按键操作模块7-时钟模块8-电源模块。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。实施例本实施例提供一种包括CPU控制及数据处理模块1、电流电压采样模块2、开关量 采集模块3、继电器输出模块4、通讯模块5、时钟模块7、液晶显示及按键操作模块6和电源模块8，所述CPU控制及数据处理模块1分别与所述通讯模块5、时钟模块7和液晶显示及 按键操作模块6双向连接，其中电流电压采集模块2和开关量采集模块3的输出端接入所 述CPU控制及数据处理模块1，所述CPU控制及数据处理模块1的输出端接入继电器输出模 块4。各个模块详细描述如下所述CPU控制及数据处理模块1选用技术成熟的高性能16位微处理器80C196， 外部扩展带256K FLASH,32K RAM的PSD可编程系统外围设备芯片，数据采集由独立的12 位A/D转换器ADC12048、多路开关及有源运放0P07滤波回路等完成，并设计有WATCHDOG 看门狗电路MAX706。在单板上完成数据采集、保护、测量、输入输出、控制和通讯等功能。 使用E2PR0M_^17保存相关的保护定值、装置参数等，掉电可保持。电源模块提供5V、 +12V、-12V各自独立的隔离电源。所述电流电压采集模块2中交流采样输入部分将外部电压互感器(T V )、电流 互感器(Τ A) 二次信号经装置内的小型精密电流或电压互感器变换为装置所需的弱电信 号，同时起到信号隔离作用，再送入CPU控制及数据处理模块。所述开关量采集模块3可完成16路遥信量(即开关量)采集，所有外部信号经过光 电隔离滤波后采集；外部开关状态监视由被监视设备提供无源空接点，遥信信号电源使用 DC24V。所述继电器输出模块4中，CPU通过I2C总线接口芯片PCF8584、PCF8574进行继 电器控制信号输出。装置提供18个继电器出口，满足保护跳闸的要求，以及机组开停机的 自动化要求。其中2路用于断路器跳合闸控制输出，2路用于预告音响信号及事故音响信号 输出，其余14路用于机组开停机控制或同期调整控制输出。所述通讯模块5采用RS485通信接口，CPU自带的通信口经光藕隔离后，通过 RS485通信接口芯片MAX481来实现通讯。所述时钟模块7采用DS1307实时时钟芯片，并配置3V锂电池作为装置停电后的 后备电源，保证时钟的可靠性。通过I2C总线与CPU控制及数据处理模块电连接，CPU可读 取并设置实时时钟时间。所述液晶显示及按键操作模块6采用U8X64点阵的图形液晶显示器、9个按键， 完成显示与人机对话功能，全汉字信息显示、菜单式操作界面，并配置有简化的开停机流程 图。所述电源模块8采用宽稳压范围、抗干扰能力强的小型开关电源，有3种不同的电 压输出+5V、+12V、-12V，并且每组电源都具有输出短路及过载保护的功能。
权利要求1.一种低压机组监控保护综合装置，包括由电源模块供电的CPU控制及数据处理模 块、电流电压采样模块、开关量采集模块、继电器输出模块、通讯模块、时钟模块和输入输出 模块，其特征在于，所述CPU控制及数据处理模块分别与所述通讯模块、时钟模块和输入输 出模块双向连接，其中电流电压采集模块和开关量采集模块的输出端接入所述CPU控制及 数据处理模块，所述CPU控制及数据处理模块的输出端接入继电器输出模块。
2.根据权利要求1所述低压机组监控保护综合装置，其特征在于，所述CPU控制及数据 处理模块选用16位微处理器80C196，外部扩展带256K FLASH,32K RAM的PSD可编程系统 外围设备芯片、独立的12位A/D芯片。
3.根据权利要求1所述低压机组监控保护综合装置，其特征在于，所述输入输出模块 采用的是液晶显示及按键操作模块，其中液晶显示及按键操作模块包括U8X64点阵的显 示模块和9个按键单元。
4.根据权利要求1所述低压机组监控保护综合装置，其特征在于，所述时钟模块采用 独立的DS1307时钟芯片，通过I2C总线与CPU控制及数据处理模块电连接。
5.根据权利要求1-4之一所述低压机组监控保护综合装置，其特征在于，所述电源模 块提供5V、+12V、-12V各自独立的隔离电源。
专利摘要本实用新型公开了一种低压机组监控保护综合装置，包括由电源模块供电的CPU控制及数据处理模块、电流电压采集模块、开关量采集模块、继电器输出模块、通讯模块、时钟模块和输入输出模块，所述CPU控制及数据处理模块分别与所述通讯模块、时钟模块和输入输出模块双向连接，其中电流电压采集模块和开关量采集模块的输出端接入所述CPU控制及数据处理模块，所述CPU控制及数据处理模块的输出端接入继电器输出模块。本实用新型可满足400V低压机组监视、控制、保护等多种功能的需要，可以独立完成低压机组的开停机顺序流程控制、自动准同期调整并网和电气保护。
文档编号H02J13/00GK201860126SQ20102061320
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者张为民, 李昆, 胡轶波, 邓东红 申请人:湖南华自科技有限公司