用于供电系统的电力控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了用于供电系统的电力控制系统，包括控制装置和与所述控制装置连接的多个第一数据采集处理装置，其中，所述第一数据采集处理装置电连接到所述供电系统中的第一进线、与所述第一进线电连接的母线段以及设置于所述第一进线上的第一进线断路器以获得第一测量值和第一状态量；并且所述第一数据采集处理装置通过数据线路连接到所述控制装置；所述控制装置配置为根据从所述多个第一数据采集处理装置接收的各第一测量值和各第一状态量，发送相应的第一控制信号至相应的第一数据采集处理装置。本实用新型的系统实现了对供电系统进行整体的逻辑控制投切。
【专利说明】用于供电系统的电力控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力控制【技术领域】，尤其涉及用于供电系统的电力控制系统。
【背景技术】
[0002]在用户供配电系统中，为了提高供电的可靠性，保证不间断供电，通常设有两路或三路电源进线，其中一路作为工作电源，两路作为备用电源。如果在该电气系统设置备自投装置，那么在工作电源因故障被断开后，能自动迅速地将其中一路备用电源投入工作，使用户不至于停电，从而大大提高供电的可靠性。
[0003]然而，随着用户对电力需求愈来愈大，供电系统的复杂程度越来越高，进线甚至可以多达八路甚至更多电源的进线互为备用。如一套复杂的供电系统配置三路外电源进线、两路发电机组、两路备用外电源的供电模式。实现这样系统的备自投，传统的备自投保护装置需要使用3套产品也只能完成部分分段的备投功能，不能实现整个系统的备投。当一段母线间的电源全部失电后，该系统将全部崩溃。所以用传统的备自投保护产品已经不能满足或无法完成像这样的电气系统自动投切功能。
[0004]并且，现有备自投产品从故障电源投切入备用电源的时间通常为710到1000ms，切换时间过长，尤其在火力发电系统中会严重影响大型发电机组辅助设备的正常工作，导致发电机组故障造成设备损坏。此外，现有备自投产品应用复杂系统时经济性能差，站用电源资源不能综合考虑，使一次投资显著增加，不易系统的扩展。
实用新型内容
[0005]针对上述现有技术缺陷中的至少一个，本实用新型提供了能够对供电系统进行整体逻辑控制投切的用于供电系统的电力控制系统。
[0006]本实用新型的用于供电系统的电力控制系统，包括:控制装置和与所述控制装置连接的多个第一数据采集处理装置，其中，所述第一数据采集处理装置电连接到所述供电系统中的第一进线、与所述第一进线电连接的母线段以及设置于所述第一进线上的第一进线断路器，以获得第一测量值和第一状态量，所述第一测量值包括所述第一进线的电压、所述母线段的电压以及所述第一进线断路器的负载电流，所述第一状态量指示该第一进线断路器的工作状态；并且所述第一数据采集处理装置通过数据线路连接到所述控制装置，以将所述第一测量值和所述第一状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收第一控制信号，该第一控制信号用于控制所述第一进线断路器和/或与所述母线段连接的母联断路器的断开/闭合；所述控制装置配置为根据从所述多个第一数据采集处理装置接收的各第一测量值和各第一状态量，发送相应的第一控制信号至相应的第一数据采集处理装置。
[0007]进一步地，所述第一数据采集处理装置包括:第一数据收发接口，其通过所述数据线路连接到所述控制装置，以将所述第一测量值和所述第一状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收所述第一控制信号；以及第一控制接口，其电连接到所述第一进线断路器，以将所述第一控制信号发送至该第一进线断路器从而控制该第一进线断路器的断开/闭合。
[0008]进一步地，所述第一数据采集处理装置还包括:第二控制接口，其电连接到所述母联断路器，以将所第一述控制信号发送至该母联断路器从而控制该母联断路器的断开/闭
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[0009]进一步地，所述控制装置包括:第一数据接收接口，其通过所述数据线路与所述多个第一数据采集处理装置连接，以接收各第一测量值和各第一状态量；和第一控制信号发送接口，其通过所述数据线路连接到多个所述第一数据采集处理装置，以将相应的第一控制信号发送给相应的第一数据采集处理装置。
[0010]优选地，所述电力控制系统还包括至少一个第二数据采集处理装置；所述第二数据采集处理装置电连接到所述第一进线的备用进线和设置于所述备用进线上的第二进线断路器，以获得第二测量值和第二状态量，所述第二测量值包括所述备用进线的电压和所述第二进线断路器的负载电流，所述第二状态量指示该第二进线断路器的工作状态；所述第二数据采集处理装置通过所述数据线路连接到所述控制装置，以将所述第二测量值和所述第二状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收第二控制信号来控制所述第二进线断路器的断开/闭合；所述控制装置进一步配置为根据从所述多个第一数据采集处理装置接收的各第一测量值和各第一状态量以及从所述至少一个第二数据采集处理装置接收的各第二测量值和各第二状态量，分别发送相应的第一控制信号和/或第二控制信号至相应的第一数据采集处理装置和/或第二数据采集处理装置。
[0011]进一步地，所述第二数据采集处理装置包括:第二数据收发接口，其通过所述数据线路连接到所述控制装置，以将所述第二测量值和所述第二状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收所述第二控制信号；以及第二控制接口，其电连接到所述第二进线断路器，以将所述第二控制信号发送至该第二进线断路器从而控制该第二进线断路器的断开/闭合。
[0012]进一步地，所述控制装置还包括:第二数据接收接口，其通过所述数据线路与所述至少一个第二数据采集处理装置连接，以接收各第二测量值和各第二状态量；和第二控制信号发送接口，用于将相应的第二控制信号发送给相应的第二数据采集处理装置。
[0013]本实用新型的有益效果在于:该电力控制系统对供电系统进行了整体的投切控制，消除了传统的备自投保护装置的只能进行部分分段备投的缺陷，从而可以很好地适应对复杂供电系统(例如，具有多进线和/或多段母线的供电系统)的管理；并且，在供电系统结构有扩展时，只需相应增加与控制装置连接的第一和/或第二数据采集处理装置，即可灵活实现对扩展后的供电系统的管理，因此本实用新型的用于供电系统的电力控制系统具有很强的可扩展性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的一个优选实施例的用于供电系统的电力控制系统的结构示意图。
[0015]图2是本实用新型实施例的用于供电系统的电力控制系统中的控制装置的接口配置的示意图。
[0016]图3是本实用新型实施例的用于供电系统的电力控制系统中的数据采集处理装置的结构及接口配置的示意图。
[0017]附图中的符号说明如下:
[0018]_变压器
[0019]?柴油发电机
[0020]HI电流互感器
[0021]f断路器开关【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
[0023]图1是本实用新型的一个优选实施例的用于供电系统的电力控制系统的结构示意图。在该优选实施例中，厂用低压母线采用单母线分段的接线方式，三段母线的电源分别引自3台变压器的低压侧和2台柴油发电机组，每台变压器按全厂负荷60%考虑，容量为800kVA，每台柴油发电机组的容量为500kW ;三段母线分别是1D、2D、3D ;其中ID和2D是为各厂用电负荷提供电源的正常工作母线，3D为备用联络母线。3台变压器为CB1、CB2、CB3，2台柴油机为⑶S1、⑶S2。图中O⑶S710为本实用新型的电力控制系统中的控制装置的一个实例，DC83为本实用新型的电力控制系统中的第一数据采集处理装置的一个实例，DC43为本实用新型的电力控制系统中的第二数据采集处理装置的一个实例。
[0024]图中虚线表示数据线路，实线表示电力线路。一方面，DC83电连接到进线(3台变压器为CB1、CB2、CB3所在的进线)、与该进线电连接的母线段以及设置在该进线上的进线断路器，从而实现了检测母线电压、进线电压以及断路器负载电流的功能；另一方面，DC83与O⑶S710通过数据线路连接，实现了与O⑶S710的数据通信，以及接收并执行O⑶S710的逻辑控制命令。在一些实施例中，电力控制系统仅包括了 O⑶S710和与O⑶S710数据连接的DC83，并实现了对电力系统进线间、母线间进行整体的逻辑投切。在使用过程中，每段母线只需配置I台DC83检测母线电压即可实现母线间的逻辑判断和投切功能。
[0025]优选地，在本实施例中，除了 O⑶S710和与O⑶S710数据连接的DC83之外，该电力控制系统还包括了与O⑶S710数据连接的DC43，DC43电连接到备用进线(图中为柴油机⑶S1、⑶S2所在的进线)和设置于该备用进线上的第二进线断路器。DC43实现了检测备用进线的电压以及第二进线断路器的负载电流的功能，并且同样实现了与0CUS710进线数据通信，接收并执行O⑶S710的逻辑控制命令。
[0026]可以看到，由于DC43所连接到的备用进线与DC83所连接到的进线均连接到同一母线段，因此，在DC83测量了母线段的电压的情形下，DC43无需对母线段的电压进行重复测量，即DC43用作系统中的第二数据采集处理装置。
[0027]下面举出一个投切运行的实例(图中3台变压器进线断路器以及2台柴油发电机进线断路器均为电气连锁、自动投切):
[0028]a.正常运行时，ID和2D为工作母线，ID和2D之间、以及2D和3D之间的母联断路器为分闸状态。
[0029]b.当CBl (或CB2)发生故障或检修时，CBl (或CB2)进线断路器断开，2D1D (或3D2D)母联断路器闭合，ID (或2D)母线由CB2 (或CB3)供电。
[0030]c.当CB1、CB2、CB3中两台变压器同时发生故障时，形成单母线接线，2D1D和3D2D
母联断路器闭合，由另一台变压器供电。
[0031]d.当3台变压器均无电时，2D1D和3D2D母联断路器同时闭合，投入柴油发电机⑶SI，只带母线上重要负荷；当⑶SI故障时，⑶SI进线断路器断开，⑶S2进线断路器闭合，由⑶S2代替⑶SI为母线上重要负荷供电。
[0032]e.不允许厂用变压器CB与柴油发电机⑶S同时运行。
[0033]图2是本实用新型实施例的用于供电系统的电力控制系统中的控制装置0CUS710的结构示意图。该控制装置0CUS710是市售的能够现场可编程的逻辑控制单元，能够根据不同的电力系统灵活配置，从而实现复杂的逻辑控制。其中核心板的典型配置例如为:720MHZAM335X,512MByte NAND Flash、2*256MB DDR3SDRAM。如图 2 中所示，RJ45 模块可用于与DC83或DC43通信，包括接收DC83或DC43的数据，并发送控制命令，可选的通信方式可以是但不限于以太网通信或CAN总线通信。
[0034]优选地，如图所示，O⑶S710还可以包括:调试接口，用于由用户输入控制装置的配置参数；以及EEPROM (电可擦可编程只读存储器)，用于存储控制装置的配置参数；其中，配置参数包括:用于控制芯片据以确定所发送的控制信号的供电系统的各进线之间的和/或各进线与母线之间的逻辑控制关系、控制装置的通信地址、第一数据采集处理装置的通信地址以及第一数据采集处理装置的属性参数。此外，控制装置O⑶S710还可以包括:与后台服务器的通信接口(图中显示为“ I路RS485M0DBUS”和“ I路RS485IEC103”模块)，用于由用户通过后台服务器监控控制装置的数据；这两个接口均用于与后台服务器通信，可根据不同的通信协议来选择使用哪个接口，并且O⑶S710还可以包括:HMI (人机界面)接口，用于由用户通过嵌入式采集装置对电力控制系统进行现场测试。
[0035]图3示出了本实用新型实施例的用于供电系统的电力控制系统中的数据采集处理装置DC83或DC43的结构示意图。DC83或DC43的区别仅在于:使用时DC83电连接到母线，测量母线电压，而DC43不测量母线电压。如图3所示(仅以DC83为例进行说明)，DC83是一种应用于中高压配电系统快速数据采集和传输的装置，装置采用板卡式结构。DC83可测量2路三相进线电压和I路三相电流，内部采用高速DSP采集处理单元，数据寄存器更新周期可以达到40ms。采用CAN及以太网等工业现场总线，支持CAN及TCPIP通讯协议，数据传输周期控制在40ms以内。DC83内部有高精度高速的ADC采集器，采集到的信号进入到DSP内部，经过处理后上传到ARM处理器，通过高速的以太网链路层上传到0CUS710，在0CUS710内部包含独立的根据用户需求而预先设置的逻辑单元模块，上传的信息为逻辑单元的输入量，经过逻辑处理后会形成输出信号，此信号再次通过以太网下发到DC83内部，从而实现了不同设备之间的信息交互和分散控制的问题。在图3所示的结构中，核心板的典型配置为:720MHZ AM335X,512MByte NANDFlast^^SeMBdDRSSDRAMoDSP 的典型配置为:C2000SRAMEEPR0M RTC0图中:同步AD模块为测量模块，用于获得各测量信号；6路DI为获取状态量的接口 ；4路DO为用于控制进线短路器或母线断路器的接口 ；图中左侧RJ45模块为可以与O⑶S710连接的接口，同样可采用以太网接口或CAN总线接口。
[0036]本实用新型实施例的优点在于:1、解决了现有备自投不能够对多路进线进行逻辑控制投切判断的技术问题。且最大可以支持16路电源进线包括对后备柴油发电机控制启停的实际应用问题。2、解决了现有备自投投切时间问题，最快可在200ms内完成对整个故障切除并投入备用电源。3、电力控制系统易于扩展，因此提高了电力系统的可扩展性。
[0037]当然，以上仅是本实用新型的优选实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新 型的保护范围。
【权利要求】
1.用于供电系统的电力控制系统，其特征在于:包括控制装置和与所述控制装置连接的多个第一数据采集处理装置，其中， 所述第一数据采集处理装置电连接到所述供电系统中的第一进线、与所述第一进线电连接的母线段以及设置于所述第一进线上的第一进线断路器，以获得第一测量值和第一状态量，所述第一测量值包括所述第一进线的电压、所述母线段的电压以及所述第一进线断路器的负载电流，所述第一状态量指示该第一进线断路器的工作状态；并且 所述第一数据采集处理装置通过数据线路连接到所述控制装置，以将所述第一测量值和所述第一状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收第一控制信号，该第一控制信号用于控制所述第一进线断路器和/或与所述母线段连接的母联断路器的断开/闭合； 所述控制装置配置为根据从所述多个第一数据采集处理装置接收的各第一测量值和各第一状态量，发送相应的第一控制信号至相应的第一数据采集处理装置。
2.如权利要求1所述的用于供电系统的电力控制系统，其特征在于，所述第一数据采集处理装置包括: 第一数据收发接口，其通过所述数据线路连接到所述控制装置，以将所述第一测量值和所述第一状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收所述第一控制信号；以及 第一控制接口，其电连接到所述第一进线断路器，以将所述第一控制信号发送至该第一进线断路器从而控制 该第一进线断路器的断开/闭合。
3.如权利要求2所述的用于供电系统的电力控制系统，其特征在于，所述第一数据采集处理装置还包括: 第二控制接口，其电连接到所述母联断路器，以将所述第一控制信号发送至该母联断路器从而控制该母联断路器的断开/闭合。
4.如权利要求1~3中任一所述的用于供电系统的电力控制系统,其特征在于,所述控制装置包括: 第一数据接收接口，其通过所述数据线路与所述多个第一数据采集处理装置连接，以接收各第一测量值和各第一状态量；和 第一控制信号发送接口，其通过所述数据线路连接到多个所述第一数据采集处理装置，以将相应的第一控制信号发送给相应的第一数据采集处理装置。
5.如权利要求4所述的用于供电系统的电力控制系统，其特征在于:所述电力控制系统还包括至少一个第二数据采集处理装置； 所述第二数据采集处理装置电连接到所述第一进线的备用进线和设置于所述备用进线上的第二进线断路器，以获得第二测量值和第二状态量，所述第二测量值包括所述备用进线的电压和所述第二进线断路器的负载电流，所述第二状态量指示该第二进线断路器的工作状态；并且 所述第二数据采集处理装置通过所述数据线路连接到所述控制装置，以将所述第二测量值和所述第二状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收第二控制信号来控制所述第二进线断路器的断开/闭合； 所述控制装置进一步配置为根据从所述多个第一数据采集处理装置接收的各第一测量值和各第一状态量以及从所述至少一个第二数据采集处理装置接收的各第二测量值和各第二状态量，分别发送相应的第一控制信号和/或第二控制信号至相应的第一数据采集处理装置和/或第二数据采集处理装置。
6.如权利要求5所述的用于供电系统的电力控制系统，其特征在于，所述第二数据采集处理装置包括: 第二数据收发接口，其通过所述数据线路 连接到所述控制装置，以将所述第二测量值和所述第二状态量发送至所述控制装置，并从所述控制装置接收所述第二控制信号；以及第二控制接口，其电连接到所述第二进线断路器，以将所述第二控制信号发送至该第二进线断路器从而控制该第二进线断路器的断开/闭合。
7.如权利要求5所述的用于供电系统的电力控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括: 第二数据接收接口，其通过所述数据线路与所述至少一个第二数据采集处理装置连接，以接收各第二测量值和各第二状态量；和 第二控制信号发送接口，用于将相应的第二控制信号发送给相应的第二数据采集处理装置。
【文档编号】H02J9/08GK203722329SQ201420042321
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】戴颖嘉, 胡楠 申请人:北京杜朗自动化系统技术有限公司