一种双电源测控装置的制作方法

[0001]
本申请属于配电设备设计领域，特别涉及一种双电源测控装置。


背景技术：

[0002]
目前的配电站室中绝大多数采用双路(双电源)供电模式，一路电源作为主要供电线路，另一路则作为备用电源作为后备，当主路电源出现故障或者负载过大时，则投入备用电源，保证负载的正常运行；另一种供电模式则是各路电源分别带不同负载，当任何一路出现故障时均能通过联络开关保证负载的供电使用。
[0003]
针对上述供电模式的控制，大多采用plc作为核心单元，处理开关逻辑进行本地控制；但是，这样的控制方法至少存在如下不足：
[0004]
1)交流电压数据采样通道一般只取其中一点，这样的采样方式不能判断像保险熔断类的故障，且对该类故障不能避免出现误判勿动；
[0005]
2)当前的控制器在站室配电中，如出现过负荷情况该装置的自动控制能力非常有限，不能进行合理有效减载；
[0006]
3)不具备远方遥控功能，本地数据不能与dtu等设备通讯，将双电源控制器的遥信、遥控信息实时上传至主站；
[0007]
4)不具备电压主进线路的电能质量分析功能；
[0008]
5)不具备变压器并列运行(合环)条件判别与故障预判。


技术实现要素：

[0009]
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种双电源测控装置。
[0010]
本申请公开了一种双电源测控装置，用于在双路供电模式中的对两路电源进行切换控制，包括：
[0011]
模拟量采集单元，用于采集两路电源中预定数据，所述预定数据包括每一路电源中熔断器前后的三相电压信号和每一路电源的三相电流信号；
[0012]
cpu控制单元，用于接收所述模拟量采集单元传输的预定数据，并对所述预定数据进行预定处理，以生成预定控制指令，其中，所述cpu控制单元根据每一路电源中熔断器前后的三相电压信号，判断所述熔断器是处于烧毁状态还是处于进线失电状态，当处于烧毁状态时，生成告警指令，当处于进线失电状态时，生成自动分进线开关控制指令；
[0013]
控制驱动单元，用于根据所述cpu控制单元传输的预定控制指令，对相应对象进行预定控制，其中，所述控制驱动单元能够根据所述自动分进线开关控制指令对相应的电源断路器进行分闸控制；
[0014]
可靠电源单元，用于作为所述cpu控制单元以及控制驱动单元的工作电源，以及作为分闸控制的操作电源。
[0015]
根据本申请的至少一个实施方式，所述模拟量采集单元采集的预定数据还包括两路电源的模拟电压信号和模拟电流信号，其中
[0016]
所述模拟量采集单元还能够通过实时电压、电流互感器采集电路，将模拟电压、模拟电流信号转换为数字信号；
[0017]
所述cpu控制单元还用于根据所述模拟量采集单元传输的数字电压信号和数字电流信号，判断对应的电源是否过载或欠压，当过载时生成自动分进线开关控制指令，当欠压时生成告警指令。
[0018]
根据本申请的至少一个实施方式，所述cpu控制单元包括：
[0019]
功率电能质量计算模块，用于根据所述数字电压信号和数字电流信号，计算相对应主进线电源的实时电压、电流、电能质量；其中，所述cpu控制单元还用于根据将所述实时电压、电流、电能质量与预设的电压、电流、电能质量进行比较，判断所述实时电压、电流、电能质量是否故障，如果故障，则生成告警且闭锁指令；
[0020]
减载判断模块，用于将所述实时电流与预设的电流进行比对，从而判断对应的电源是否过载，并在过载时生成自动分进线开关控制指令。
[0021]
根据本申请的至少一个实施方式，所述cpu控制单元还包括：
[0022]
图像信息生成模块，用于将接收到的数据、内部预设的数据、对应数据的处理结果以及控制指令生成相对应的图像信号；其中
[0023]
所述双电源测控装置还包括：
[0024]
人机交互单元，用于根据所述cpu控制单元传输的图像信号进行相对应的显示。
[0025]
根据本申请的至少一个实施方式，所述cpu控制单元还包括：
[0026]
外部指令响应模块，用于接收并响应外部控制指令进行相应的操作；
[0027]
所述人机交互单元还用于根据外部输入生成相对应的外部控制指令，并将所述外部控制指令传输至所述cpu控制单元，其中
[0028]
所述外部控制指令至少包括对所述预设的电压、电流、电能质量的数值进行调节的调节指令。
[0029]
根据本申请的至少一个实施方式，所述cpu控制单元还包括：
[0030]
变压器并列运行参数计算模块，用于根据所述模拟量采集单元采集的模拟电压信号和模拟电流信号，计算对应电源中的多个与并列运行操作相关的参数；
[0031]
并列运行条件判断模块，用于判断多个参数是否满足其对应的并列运行条件；
[0032]
并列运行判断结果生成模块，用于在所有参数均满足条件时，生成可并列运行提示指令，并发送至所述人机交互单元；若其中有一个参数不满足条件，则生成不能并列运行提示指令，并发送至所述人机交互单元；
[0033]
并列运行条件选择模块，用于根据所述人机交互单元传输的外部控制指令，控制所述并列运行条件判断模块开启或关闭对任一个参数进行判断的操作，且所述并列运行条件选择模块的优先级大于所述并列运行条件判断模块的优先级。
[0034]
根据本申请的至少一个实施方式，所述的双电源测控装置还包括：
[0035]
开关遥信采集单元，与所述cpu控制单元连接，所述cpu控制单元能够通过所述开关遥信采集单元实现遥信采集，且响应采集到的遥信指令进行相应的操作；
[0036]
通讯单元，与所述cpu控制单元连接，用于与外部设备进行通讯、对外上传实时数据以及接收遥控命令；其中
[0037]
所述可靠电源单元还用于为所述开关遥信采集单元以及通讯单元供电。
[0038]
根据本申请的至少一个实施方式，所述开关遥信采集单元中设置有光电隔离电路，所有遥信均接开关的无源辅助接点，且所有的遥信均采用一个公共端。
[0039]
根据本申请的至少一个实施方式，所述可靠电源单元为所述cpu控制单元提供3.3v直流有源电路，为所述控制驱动单元提供220v交流有源电路，为所述开关遥信采集单元提供24v直流有源电路，以及为所述通讯单元提供5v直流有源电路。
[0040]
根据本申请的至少一个实施方式，所述控制驱动单元包括开出继电器以及cpu命令转换电路，当控制驱动单元接收到命令时，经过cpu命令转换电路将弱电信号转换为220v强电信号，由开出继电器输出至对应的外补开关或断路器。
[0041]
本申请至少存在以下有益技术效果：
[0042]
本申请的双电源测控装置，能够满足各类判据判别条件的灵活配置，且增加多路模拟量侧采集用于判断熔断器故障，保证设备在运行中的可靠性。
附图说明
[0043]
图1是本申请双电源测控装置的拓扑图；
[0044]
图2是本申请双电源测控装置中可靠电源单元的电路图；
[0045]
图3是本申请双电源测控装置中模拟量采集电路的电路图；
[0046]
图4是本申请开关遥信采集单元中光电隔离电路的电路图。
具体实施方式
[0047]
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
[0048]
为解决现有技术中存在至少一个问题，本申请预提供一种综合性双电源测控装置，满足各类判据判别条件的灵活配置，增加多路模拟量侧采集用于判断熔断器故障等故障；增加各种通讯功能，使的该装置具备遥控、遥信、遥测能力；在软件上增加电能质量分析功能；增加变压器并列运行条件的灵活配置功能，保证设备在运行中的可靠性，防止人为的误操作，从而保证设备智能水平的整体提高。
[0049]
下面结合附图1-图4对本申请的双电源测控装置进一步详细说明。
[0050]
本申请公开了一种双电源测控装置，用于在双路供电模式中的对两路电源进行切换控制，如图1所示，其可以包括cpu控制单元、模拟量采集单元、控制驱动单元、可靠电源单元、开关遥信采集单元、通讯单元以及可靠电源单元。
[0051]
具体的，模拟量采集单元用于采集两路电源中预定数据，预定数据可以根据需要进行适合的设置，例如可以包括电压信号、电流信号等；此处为便于对熔断器是否烧毁进行判断，预定数据中至少包括每一路电源中熔断器前后的三相电压信号，同时还可以包括每一路电源的三相电流信号。
[0052]
cpu控制单元用于接收模拟量采集单元传输的预定数据，并对预定数据进行预定处理，以生成预定控制指令，且cpu控制单元通过可靠电源单元进行供电；本实施例中，cpu控制单元能够根据每一路电源中熔断器前后的三相电压信号，判断电压信号是否符合数据，当电压信号与预订数据不符时判断熔断器是否烧毁；具体地，当熔断器前后电压不相等时则熔断器烧毁，此时cpu控制单元生成告警指令(信号)；当熔断器前后电压相等时，则认为进线失电(即处于进线失电状态)，此时cpu控制单元生成自动分进线开关控制指令(又叫分闸指令)。需要说明的是，传统的对于熔断器烧毁的判别，必须依托于硬件电路的电压采样判断，需要增减pt采样通过比对熔断器上下口电压u1、u11，当熔断器上口有压下口无压时则认为熔断器损坏，这种情况下，控制器只提示熔断器损坏，不会出现任何的分合闸处理。而本申请的双电源测控装置中，在系统运行中，正常情况下u1＝u11＝220v，当u1＝220v，u11＝0v时，则判定熔断器烧毁，并生成告警指令；当u1＝0v，u11＝0v熔断器前后电压相等为零时则认为进线失电，生成自动分进线开关控制指令。
[0053]
控制驱动单元能够用于根据cpu控制单元传输的预定控制指令，对相应对象进行移动控制，同样，且控制驱动单元通过可靠电源单元进行供电，同时，可靠电源单元还作为分闸控制的操作电源；本实施例中，控制驱动单元能够根据分闸指令对相应的电源断路器进行分闸控制。综上，本申请由于增加多路模拟量侧采集用于判断熔断器故障，并在判断熔断器烧毁进行告警，或在熔断器处于进线失电时通过控制驱动单元进行分闸控制，从而保证设备在运行中的可靠性。
[0054]
其中，控制驱动单元可以根据需要选择多种适合的电路，本实施例中，优选控制驱动单元包括开出继电器以及cpu命令转换电路，当控制驱动单元接收到命令时，经过cpu命令转换电路将弱电信号转换为220v强电信号，由开出继电器输出至对应的外补开关或断路器。
[0055]
进一步，本申请的模拟量采集单元采集的预定数据中，还可以包括两路电源的模拟电压信号和模拟电流信号；此时，模拟量采集单元还配置成能够通过实时电压、电流互感器采集电路，将模拟电压、模拟电流信号转换为数字信号(经过ad计算)；该配置使得模拟量采集单元能够实现就地计算就地分析电能质量的工作，从而减轻cpu的工作压力。
[0056]
cpu控制单元通过i2c总线形式实现与模拟量采集单元的通讯，从而为整个系统提供电压、电流、电能质量的实时数据；如图3所示，模拟量采集电路中，分别在一路进线采集6个电压3个电流，二路进线采集6个电压3个电流，母联柜采集3个电流。
[0057]
针对上述模拟量采集单元传输的数字电压信号和数字电流信号，cpu控制单元能够判断对应的电源是否过载或欠压，当过载时生成自动分进线开关控制指令，当欠压时生成告警指令，以实现智能减载操作，保证变压器安全。
[0058]
具体的，针对上述减载判断，本申请的cpu控制单元还可以包括功率电能质量计算模块、减载判断模块。
[0059]
其中，功率电能质量计算模块用于根据数字电压信号和数字电流信号，计算相对应主进线电源的实时电压、电流、电能质量；此时，cpu控制单元还用于根据将实时电压、电流、电能质量与预设的电压、电流、电能质量进行比较，判断实时电压、电流、电能质量是否故障，如果故障，则生成告警且闭锁指令；减载判断模块用于将实时电流与预设的电流进行比对，从而判断对应的电源是否过载，并在过载时生成自动分进线开关控制指令。
[0060]
进一步，本申请的双电源测控装置中，cpu控制单元还可以包括图像信息生成模块；图像信息生成模块用于将接收到的数据、内部预设的数据、对应数据的处理结果以及控制指令生成相对应的图像信号；其中，接收到的数据包括电压、电流等，内部预设的数据包括欠压定值、减载定值等，对应数据的处理结果包括判断熔断器是否烧毁、电源是否过载或欠压的结果以及告警指令，控制指令包括外部输入参数、外部控制指令等。
[0061]
相应的，此时双电源测控装置还可以包括人机交互单元；人机交互单元可以包括例如显示屏幕(包括液晶显示屏幕)、操作按键，可以由液晶屏幕实现对控制单元的定值整定以及实时数据调阅、历史事件查询等，本实施例中，是通过显示屏幕根据cpu控制单元传输的图像信号进行相对应的显示。
[0062]
进一步，本申请的双电源测控装置中，cpu控制单元还可以包括外部指令响应模块；外部指令响应模块用于接收并响应外部控制指令进行相应的操作；此时，人机交互单元还用于根据外部输入生成相对应的外部控制指令，并将外部控制指令传输至cpu控制单元；其中，外部控制指令至少包括对上述预设的电压、电流、电能质量数值进行调节的调节指令，也即可以根据需要，人为的通过人机交互单元(的操作按键)对电源是否过载或欠压的判断条件进行调节。
[0063]
另外，双电源系统运行时，在低压侧为保证不停电检修变压器，需要将变压器并列运行(合环)，此时为保证运行人员的人生安全、设备安全，本申请的双电源测控装置加入了变压器并列运行条件的自我检测与判断功能，当两路电源质量不满足并列条件时该测控装置将闭锁开关的合闸功能，从而禁止变压器并列运行保证设备与人身的安全；同时为保证该功能的合理运用，在特定情况下的灵活使用，特别设置禁止变压器并列运行(合环)的条件开启与停用功能。
[0064]
具体地，在本申请的双电源测控装置中，cpu控制单元还可以包括变压器并列运行(又叫变压器合环)参数计算模块、并列运行条件判断模块、并列运行判断结果生成模块以及并列运行条件选择模块。
[0065]
变压器并列运行参数计算模块用于根据模拟量采集单元采集的模拟电压信号和模拟电流信号，计算对应电源中的多个与并列运行操作相关的参数；其中，与并列运行操作相关的参数可以根据具体需要进行适当选择，本实施例中，可以包括相位值、电压值、电流值、负荷值。
[0066]
并列运行条件判断模块用于判断多个参数是否满足其对应的并列运行条件；其中，针对相位值包括相位判断、缺相判断，针对电压值包括无压判断、过欠压判断，针对电流值包括过流判断，针对负荷值包括超负荷判断。
[0067]
并列运行判断结果生成模块用于在所有参数均满足条件时，生成可并列运行提示指令，并发送至人机交互单元进行显示；若其中有一个参数不满足条件，则生成不能并列运行提示指令，并发送至所述人机交互单元进行显示；此时操作人员能够以显示结果作为指导，人为判断是否进行变压器并列运行操作。相应说明的是，在一种实施例中，操作人员通过人机交互单元可以输入变压器并列运行外部操作指令给cpu控制单元，cpu控制单元处理后传输对应的操作指令给控制驱动单元进行相应变压器并列运行操作，此次不再具体赘述。
[0068]
并列运行条件选择模块用于根据人机交互单元传输的外部控制指令，控制并列运
行条件判断模块开启或关闭对任一个参数进行判断的操作，且并列运行条件选择模块的优先级大于并列运行条件判断模块的优先级。也即是说，在特定环境情况下，操作人员可以人为开启或停用变压器并列运行(合环)的某一个条件，即使在上一个判断中该条件下的参数是不满足要求的。
[0069]
进一步，本申请的双电源测控装置还可以包括开关遥信采集单元以及通讯单元。
[0070]
开关遥信采集单元与cpu控制单元连接，cpu控制单元能够通过开关遥信采集单元实现遥信采集，且响应采集到的遥信指令进行相应的操作；具体地，开关遥信采集单元中设置有光电隔离电路，所有遥信均接开关的无源辅助接点，且所有的遥信均采用一个公共端，当开关的遥信辅助接点发生变位时，cpu控制单元通过对遥信i/o扫描，实现遥信采集。
[0071]
通讯单元与cpu控制单元连接，用于与外部设备进行通讯、对外上传实时数据以及接收遥控命令；具体地，通讯单元包括串口通讯电路rs-485/232以及以太网通讯电路，用于与外部设备(例如dtu)进行通讯、对外上传实时数据以及接收遥控命令，实现主站的三遥功能；另外，双电源测控装置本身还可以具备短信报警功能，为运行人员提供远程监控开关的便捷方式。
[0072]
进一步，本申请的可靠电源单元还用于为开关遥信采集单元以及通讯单元供电；并且，可靠电源单元能够为不同对象提供不间断的可靠直流工作电源与交流控制电源，保证在任一进线具备电源的情况下该装置都可以可靠工作；具体的，可靠电源单元能够为cpu控制单元提供3.3v直流有源电路，能够为控制驱动单元提供220v交流有源电路，能够为开关遥信采集单元提供24v直流有源电路，以及能够为通讯单元提供5v直流有源电路。
[0073]
进一步，在本申请的双电源测控装置另一个实施例中，为保证装置故障时不出现误操作的，还增减了手动位置才能解除装置的故障闭锁逻辑，即只能在手动状态才能将该装置解除闭锁，在非手动位置解除闭锁时，会在人机交互单元上提示“请将手把打到手动位置再解锁”的操作提示，从而可以防止运维人员在自动模式下解锁该控制装置，出现自动分合开关出现危险，有效的避免运维人员的误操作行为。
[0074]
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。