一种多回路备用电源自动投切装置的制作方法

本实用新型涉及一种多回路备用电源自动投切装置。

背景技术：

现代电力系统对自动化要求越来越高，特别是自动测量和自动控制。据申请人了解，现有电力系统中经常使用备用电源自动投切装置，实现对备用线路和工作线路的切换工作，避免线路停电对用户造成不必要的损失。通常，电力系统中通常使用单母分段方式对用户进行供电，但是电力系统中仍然存在着大量其他的供电方式，如单母单段、单母分段带一个旁路进线，单母分段带两个旁路等进线供电方式。一般性的备用电源自动投切装置只能针对一种或两种方式实现对其的自动投切功能，如果需要对更多方式的供电线路进行自动投切则需要不同硬件或软件的自投投切装置来对线路进行投切。目前虽然也开始研发多回路电源自动投切装置，但研发主要方向还是局限在现有的应用方式和常用的应用场合下，尽量将现有的备投方式罗列在一种备用电源自动投切装置里面，一旦出现新的电源切换要求或新的应用，现有的装置则显得束手无策。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种多回路备用电源自动投切装置，它可以在面对各种电源供电方式实现可编程自动投切，从而较好的适应实际运行中复杂情况下的电源切换功能。

本实用新型采用了以下技术方案：一种多回路备用电源自动投切装置，它包括模拟量采集电路、取样电阻、运算放大器、中央处理器以及与中央处理器对应端口连接的对外接口和显示装置构成，所述的模拟量采集电路的一次侧外接电流互感器Ⅰ，模拟量采集电路的二次侧两端分别与取样电阻的电压互感器Ⅱ和电流互感器Ⅲ连接，取样电阻的电压取样端与运算放大器的输入端连接，运算放大器的输出端与中央处理器的AD转换处理电路的输入端连接，所述的中央处理器的对外接口的开关量采集电路输出端经过光电耦合器与模拟量采集电路的一次侧的短路继电器的受控端耦合连接，在中央处理器对外接口的信号输出端还连接有显示装置，所述的模拟量采集电路用于采集一次侧和二次侧的投切对象的电流信号、电压信号、开关量和闭锁输入量，并将电流、电压、开关量和闭锁输入量输入到运算放大器，运算放大器用于将投切对象的电流信号、电压信号、开关量和闭锁输入量放大，将放大后的电流信号、电压信号、开关量和闭锁输入量经过AD转换处理电路转换成数字信号并将信号传输给中央处理器，中央处理器用于根据信号自动判断用于设置的投切逻辑和输入输出对象，从而当满足切换条件后可自动切换电源开关，使用户能连续供电，所述的光电耦合器用于驱动短路继电器输出控制，控制短路继电器的跳合闸，同时进行两级电气隔离，显示装置用于显示现场用户的使用情形。

所述的取样电阻的电压取样端依次经过低通滤波电路和稳压电路与运算放大器的正输入端连接。所述的运算放大器设置为电压跟随器。

所述的中央处理器设置为32位单片机，所述的32位单片机采用集成电路ST32F103为主控芯片。所述的模拟量采集电路的一次侧由进线Ⅰ、进线Ⅱ、进线Ⅲ、进线Ⅳ和母线总成组成，母线总成包括母线Ⅰ和母线Ⅱ，在母线Ⅰ和母线Ⅱ上分别连接有母线PTⅠ和母线PTⅡ，进线Ⅰ和进线Ⅱ与母线Ⅰ连接，进线Ⅲ和进线Ⅳ与母线Ⅱ连接，在进线Ⅰ上设有进线PTⅠ和进线电流CTⅠ, 在进线Ⅰ上设有进线PTⅡ和进线电流CTⅡ, 在进线Ⅲ上设有进线PTⅢ和进线电流CTⅢ, 在进线Ⅳ上设有进线PTⅣ和进线电流CTⅣ。所述的显示装置设置为触摸显示屏。

本实用新型具有以下有益效果：采用了以上技术方案后，本实用新型只要一台就可以满足各种条件和特征的备用电源自动投切功能，无需多种功能装置或多台设备协同完成功能，满足最大需求的控制需求，具有多个交流采集和开关量采集，具有多达12个继电器输出的控制功能，具有两种通讯电路。本实用新型的取样电阻的电压取样端依次经过低通滤波电路和稳压与运算放大器的正输入端连接，这样具有保护电路和电压跟随电路的功能。本实用新型的中央处理器设置为32位单片机，这样采用32位单片机作为核心控制器件，具有工作可靠，运行速度快，节约成本。本实用新型的中央处理器CPU芯片的开关量输出端经过光电耦合器与模拟量采集电路的一次侧的短路继电器的受控端耦合连接，光电耦合器用于开关量的输入采集，这样不但采用光电耦合器驱动继电器输出控制，从而具备两级电气隔离的特点，而且可以借助CPU控制继电器的工作电源（也称闭锁电压），防止电源残压及CPU管脚电平的不确定性造成继电器误动作，增强可靠性。本实用新型中央处理器CPU芯片的信号输出端连接有触摸显示屏，采用触摸屏作为交互对象，能够实际显示现场用户的使用情形，当确认用户在触屏上确定现场使用状态后，软件程序就可自动设置切换装置的切换条件和切换对象，通过触摸屏选择用户的采集对象如电流、电压、开关量、闭锁输入等对象，并对采集对象和控制逻辑进行自由组合，凡是不可行的控制逻辑，软件将自动提示用户，并禁止使用；用户可以通过类似PLC的逻辑组合设置出适用于现场环境的控制逻辑和切换装置，而不必受传统产品中受预先编制的软件的限制。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型模拟量采集电路一次侧的结构示意图。

图3为本实用新型模拟量采集电路的保护电路示意图。

图4为本实用新型AD处理电路的结构示意图。

图5为本实用新型中央处理电路的示意图。

图6为本实用新型开关量采集电路的示意图。

图7为本实用新型短路继电器的输出电路示意图。

具体实施方式

在图1和图2中，本实用新型提供了一种多回路备用电源自动投切装置，它包括模拟量采集电路、取样电阻、运算放大器、中央处理器以及与中央处理器对应端口连接的对外接口和显示装置构成，所述的模拟量采集电路的一次侧外接电流互感器Ⅰ，模拟量采集电路的二次侧两端分别与取样电阻的电压互感器Ⅱ和电流互感器Ⅲ连接，取样电阻的电压取样端与运算放大器的输入端连接，所述的取样电阻的电压取样端依次经过低通滤波电路和稳压电路与运算放大器的正输入端连接，所述的运算放大器设置为电压跟随器，运算放大器的输出端与中央处理器的AD转换处理电路的输入端连接，所述的中央处理器设置为32位单片机，所述的32位单片机采用集成电路ST32F103为主控芯片，所述的中央处理器的对外接口的开关量采集电路输出端经过光电耦合器与模拟量采集电路的一次侧的短路继电器的受控端耦合连接，在中央处理器对外接口的信号输出端还连接有显示装置，显示装置设置为触摸显示屏，所述的模拟量采集电路用于采集一次侧和二次侧的投切对象的电流信号、电压信号、开关量和闭锁输入量，并将电流、电压、开关量和闭锁输入量输入到运算放大器，运算放大器用于将投切对象的电流信号、电压信号、开关量和闭锁输入量放大，将放大后的电流信号、电压信号、开关量和闭锁输入量经过AD转换处理电路转换成数字信号并将信号传输给中央处理器，中央处理器用于根据信号自动判断用于设置的投切逻辑和输入输出对象，从而当满足切换条件后可自动切换电源开关，使用户能连续供电，所述的光电耦合器用于驱动短路继电器输出控制，控制短路继电器的跳合闸，同时进行两级电气隔离，显示装置用于显示现场用户的使用情形，所述的模拟量采集电路的一次侧由进线Ⅰ、进线Ⅱ、进线Ⅲ、进线Ⅳ和母线总成组成，母线总成包括母线Ⅰ和母线Ⅱ，在母线Ⅰ和母线Ⅱ上分别连接有母线PTⅠ和母线PTⅡ，进线Ⅰ和进线Ⅱ与母线Ⅰ连接，进线Ⅲ和进线Ⅳ与母线Ⅱ连接，在进线Ⅰ上设有进线PTⅠ和进线电流CTⅠ, 在进线Ⅰ上设有进线PTⅡ和进线电流CTⅡ, 在进线Ⅲ上设有进线PTⅢ和进线电流CTⅢ, 在进线Ⅳ上设有进线PTⅣ和进线电流CTⅣ。

在图3中， Ia1和Ia1’为进线Ⅰ的进线电流， Ia2和Ia2’为进线Ⅱ的进线电流，Ia3和Ia3’为进线Ⅲ的进线电流，Ia4和Ia4’为进线Ⅳ的进线电流；UL1和UL1’为进线Ⅰ的进线电压，UL2和UL2’为进线Ⅱ的进线电压，UL3和UL3’为进线Ⅲ的进线电压，UL4和UL4’为进线Ⅳ的进线电压；Ua1、Ub1、Uc1为母线Ⅰ的线路电压，Ua2、Ub2、Uc2为母线Ⅱ的线路电压，L/+和N/-是装置工作的辅助电源，提供装置的供电电源，COM部分为开关量输入和通讯等电路，其中YXCOM为开关量输入的公共端，YX1~YX10为10个开关量输入电路，信号复归是对装置动作以后对整体装置进行复归到初始运行状态的开关量输入，A0+和A0-是4~20mA输出，1PPS+和1PPS-是GPS外部对时信号输入，可以进行全局对时；485+、485-是RS485通讯接口；CAN+和CAN-是CAN通讯接口，SWI部分是继电器输出，用于对各个控制对象的控制，同时提供装置动作信号和告警信号的输出。

在图4中，本实用新型AD处理电路其中T1-T8为装置内部的互感器，用于将外部电流或电压互感器的信号转换为装置所能接受的弱电信号。R11-R18为取样电阻，R21和C1为第一个回路的低通滤波回路，R22和C2为第一个回路的低通滤波回路，R23和C3为第一个回路的低通滤波回路，R24和C4为第一个回路的低通滤波回路，R25和C5为第一个回路的低通滤波回路，R26和C6为第一个回路的低通滤波回路，R27和C7为第一个回路的低通滤波回路，R28和C8为第八个回路的低通滤波回路,VS1~VS16组成各个回路的保护电路，D3A~D6B为集成运放，用于之前电路的电压跟随。

在图5中，本实用新型中央处理电路采用集成电路ST32F103作为主控芯片。其中D2为外置EEPROM，用于保存设置参数。D3为LDO，用于将5V转换为3.3V，供CPU使用，D4为外部时钟电路，用于提供标准的时钟信号。

在图6中，本实用新型IR1-IR12为限流电阻，IVD1—IVD6为保护二极管，IB1—IB6为光电耦合器，所述电路用于将外部开关量信号转换为中央处理电路能够接受的弱电脉冲信号。本实用新型短路继电器的输出电路如图7所示，所述电路由驱动光电耦合器和继电器组成，驱动光电耦合器由图4所述中央处理电路驱动。

工作时，图4所述电路采集电流电压信号，并转换为AD所能识别的弱电信号，图6所述电路采集开关量信号，并转换为CPU所能识别的弱电信号，图4所述的CPU用于控制和运算，并经图7所述电路输出，用于控制用户所需控制的断路器。