一种智能直流保护测控装置的制作方法

本申请属于电力系统以及轨道交通技术领域，具体涉及一种智能直流保护测控装置。

背景技术：

19世纪末至今，交流系统由于可以方便的进行电压变换等优势，因此取代了直流系统，成为供电系统的主流。然而，随着电力电子技术的快速进步、直流新能源比例的逐步提高以及终端节能需求的不断增多，直流电能以其损耗低、质量高的特点，越来越受到中低压供电系统的重视。在轨道交通牵引、船舶供电、中低压配电网等多个领域均有成功的应用。直流保护测控装置作为直流供电系统重要的组成部分，为直流供电系统安全、稳定的运营提供有力的保障。在供电系统正常运行时，直流保护测控装置对系统的信息进行实时采集和监视，记录系统运行状态；在供电系统故障或异常时，直流保护测控装置在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除。

随着科技的不断发展，运营人员对直流保护测控装置的新需求不断涌现，传统直流保护测控装置的局限性愈发凸显，主要体现在以下几个方面：

1.近年来，计算机、机器人以及图像识别技术的迅猛发展，促使供电系统的运行维护朝向无人化和智能化，直流保护测控装置也面临着智能化转型的迫切要求。然而，现有的直流保护测控装置智能化水平较低，比如液晶面板仅支持手动触发唤醒、液晶面板显示的亮度和字体固定不变、保护测控装置无法与智能运维系统联动等，已难以适应未来无人化、智能化运维的新要求。

2.在轨道交通、直流配电网等行业的应用中，直流保护测控装置存在着大量与其他二次设备之间传递的开关量信号，传统的信号传递采用大量的二次电缆。然而，通过二次电缆传递开关量信号不仅接线复杂而且可靠性低，甚至可能会影响到直流供电系统的正常运行。比如由于电缆通道异常通常难以被发现，通过电缆传递信号时，存在着无法及时察觉、信号无法传递的风险。同时，电信号传递的距离有限且抗干扰能力差，使得电信号传递的稳定性较差，可能会引起数据接收错误。直流系统中由于不存在故障电流过零点，因此越早地切除故障，才能够越好地实现一次设备的保护。然而，继电器出口时间以及开入防抖等因素，使得保护测控装置通过二次电缆传递联跳信号的时间较长，会直接导致故障的切除时间变长，非常不利于一次设备的保护。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种智能直流保护测控装置，通过采用智能化液晶、数字化组件以及负荷监测功能等，提升运营人员的工作效率，减少直流供电系统故障切除的时间，满足智能运维等新技术提出的新需求。

为了达成上述目的，本申请提供一种智能直流保护测控装置，其特征在于，所述测控装置包括主机模块和液晶模块，所述主机模块和所述液晶模块通过数据线或无线收发模块进行信息交互，

所述主机模块包含保护组件、通信组件、开入组件、开出组件、采样组件、电源组件以及数字化组件,各组件之间通过背板总线进行数据传输，

其中，所述数字化组件提供接入数字化变电站的过程层网络的接口，从而使得所述测控装置能够与其他二次电力设备进行信息交换。

根据一些实施例，所述信息交换包括联跳、断路器位置以及电压、电流。

根据一些实施例，所述液晶模块可支持手动触发唤醒、人体移动探测唤醒、智能运维系统联动唤醒。

根据一些实施例，唤醒后的液晶模块可根据环境光强自动调节液晶亮度以及信息显示的大小。

根据一些实施例，所述测控装置具有智能运维接口，通过所述智能运维接口接入无线信号收发模块，从而使得所述测控装置能够与智能运维系统进行信息交互。

根据一些实施例，所述智能运维接口设置在所述液晶模块或所述主机模块内。

根据一些实施例，所述采样组件采集直流供电系统的电流、电压，所述测控装置对所述采样组件采集的数据按照设定的时间间隔进行记录。

根据一些实施例，所述测控装置配置为，根据过负荷标准对所记录的数据进行判断，当判定为过负荷时，发出过负荷预警信号。

根据一些实施例，所述测控装置通过可视化软件组态平台构建保护测控功能。

根据一些实施例，所述可视化软件组态平台能够模拟实际工况，对构建的保护测控功能进行验证。

本申请的有益效果是：

(1)通过采用智能液晶模块，智能直流保护测控装置在保留传统的手动触发唤醒的同时，增加了人体移动探测唤醒、智能运维系统联动唤醒等多种无接触唤醒模式。被唤醒的液晶模块可根据现场的环境，对信息的显示做出自动调整，提升了人机界面的友好性。

(2)通过配置的智能运维接口，智能直流保护测控装置可高度融合于智能运维体系，为智能运维的更多高级应用提供条件和可能。

(3)通过数字化组件接入过程层网络，智能直流保护测控装置的信息可利用过程层网络传递，减少了二次设备间信号传输通道，保证了信息传递的快速性和可靠性。

(4)具备负荷动态监测功能，智能直流保护测控装置可以对供电系统的负荷状态进行跟踪记录，提供可信的负荷监测数据，为运营人员合理调配负荷提供重要的参考。

(5)利用可视化软件组态平台，智能直流保护测控装置的所有功能在开发阶段就可被模拟验证，可以提高开发完成的效率，减少开发出错的概率。

附图说明

图1是本申请的智能直流保护测控装置示意图。

图2是本申请的智能直流保护测控装置和智能运维系统联动示意图。

图3是本申请的智能直流保护测控装置过程层组网示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本申请的技术方案进行详细说明。

实施例一

图1为智能直流保护测控装置示意图。智能直流保护测控装置用于直流牵引以及供电系统的保护，如图1所示，包括主机模块1和液晶模块3。其中，主机模块1和液晶模块3采用分离式设计，两者相互独立，且通过数据线2进行信息交互。在一些实施例中，主机模块1和液晶模块3也可以采用无线收发模块等方式进行数据传输。

主机模块1与液晶模块3采用分离式设计，使得智能直流保护测控装置可根据直流开关柜的二次舱空间大小，选择无液晶和有液晶两种配置方式。对于无液晶的智能直流保护测控装置，运营人员可通过站内综合自动化系统或者调度系统查看装置信息。对于有液晶的智能直流保护测控装置，可通过液晶模块3查看信息，液晶模块3可任意选择安装位置。

液晶模块3为具有多种唤醒模式的智能液晶模块，可支持手动触发唤醒、人体移动探测唤醒、智能运维系统联动唤醒等，唤醒后的液晶可根据环境光强，自动调节液晶亮度以及信息显示的大小。

主机模块1包含保护组件、通信组件、开入组件、开出组件、采样组件、电源组件以及数字化组件等。保护组件用于完成智能直流保护测控装置的保护运算与功能逻辑。通信组件用于保护测控装置与后台、调度以及调试软件等外部平台之间的信息交互。开入组件提供多路开入量，所有开入量进入装置后都通过光耦或者磁耦进行隔离。开出组件提供多路开出量，包括快速脱扣输出口，以及光电隔离的继电器空接点形式的输出口等。采样组件对直流供电系统的电流、电压等进行采集，测控装置对采样组件采集的数据按照设定的时间间隔进行记录。电源组件用于为智能直流保护测控装置提供工作电源。数字化组件提供保护测控装置用于接入智能化变电站的接口和功能。

主机模块1中的各组件之间相互独立,且通过背板总线进行数据传输。组件数量和类型可根据实际需求进行调整。此外，多个组件功能可以分开，也可以合并在一起。

主机模块1采用多组件集成的设计方案具有如下有益效果：一方面，智能直流保护测控装置可按照工程的实际需要配置组件数量和类型；另一方面，当某一组件发生异常，运营人员可方便地完成组件的更换和测试。

智能直流保护测控装置的保护测控功能可通过可视化的软件组态平台构建。可视化软件组态平台还可以对所构建的功能进行验证，即根据实际工况模拟输入信息，验证所构建功能的可行性，发现功能中存在的风险点，给出改进建议方案，提高开发完成的效率，减少开发出错的概率。在一些实施例中，组态平台也可以通过非可视化的其他软件或者编程模式实现。

实施例二

智能直流保护测控装置支持智能运维接口，可接入无线信号收发模块，用于智能直流保护测控装置与智能运维系统的互动。智能直流保护测控装置可向智能运维系统快速反馈直流供电系统的变化，运营人员可通过智能运维系统的终端设备查看智能直流保护测控装置提供的信息。以下结合附图2进行具体说明。

图2为智能直流保护测控装置和智能运维系统4联动示意图。智能运维系统联动指的是当智能直流保护测控装置动作或发生异常后，通过接入智能运维接口的无线收发模块6或数据线2，向智能运维系统4发送数据查询请求。智能直流保护测控装置的智能运维接口可置于主机模块1中，也可置于液晶模块3中，如图2所示。智能运维系统4接收到查询请求指令后，随即向智能运维终端(运维机器人或者运维摄像机等)5发送查询指令，并通知运营人员出现异常。智能运维终端5依照运营人员的需求记录异常信息，供运营人员监视查看。

实施例三

图3为智能直流保护测控装置过程层组网示意图。过程层网络交换机用于变电站内过程层网络的组建，不同站点之间的信息共享则通过过程层网络交换机的跨站级联实现。智能直流保护测控装置通过过程层网络，与其他二次电力设备实现包括联跳、断路器位置以及电压电流等信息的交换。

具体地，直流保护测控装置的数字化组件作为接入过程层网络的接口组件提供独立接口。数字化组件可提供多个独立接口。过程层网络中设备之间的物理传输通道采用光纤，可提高信息传输的抗干扰能力、传输距离以及传输容量，保证了信息传输的快速性和可靠性，减少了信息传输的通道数量。过程层数据传输所采用的iec61850协议，具有断链检测机制，可以对数据传输通道实时监测，一旦发生通道中断，会立刻发出相应的报警信息，提升数据传输的可靠性，节约运营人员对二次设备维护所投入的时间和成本。在一些实施例中，智能直流保护测控装置与过程层交换机的连接通道采用光纤之外的其他介质。

实施例四

如图1所示，智能直流保护测控装置的主机模块1包括采样组件，采样组件可以采集直流供电系统电流、电压等负荷信息。测控装置能够对所采集到的直流供电系统的电压、电流等负荷信息按照设定的时间间隔进行记录,并按照设定的时间区段绘制负荷报表，同时可根据过负荷标准，判断并发出过负荷预警信号。

现有技术中，站内综合自动化系统或者调度系统能够以总召的方式从测控装置中获取所记录的数据。本申请利用测控装置按照设定的时间间隔记录直流供电系统的负荷状态，解决了站内综合自动化系统以及调度系统因总召间隔时间长，导致的所获取的直流供电系统负荷数据颗粒度差的问题，为运营人员合理分配和调度供电系统内的负荷提供重要的参考。

此外，智能直流保护测控装置可以对所记录的负荷数据进行统计分析，绘制以日、月、年为周期的负荷报表，供运营人员查询和比对。智能直流保护测控装置还可以根据过负荷标准，设定负荷越限门槛和时间。当监测到直流供电系统处于或长期处于过负荷运行状态后，测控装置会发出预警信号，运营人员则可根据实际情况，对供电系统内的负荷作出调整，防止直流供电系统处于或长期处于超负荷运行状态。

以上实施例仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围。凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请保护范围之内。