專利名稱：一種多功能開關柜智能保護測控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力自動化設備，特別是應用于電力開關柜使用的一種多功能開關柜智能保護測控系統(tǒng)。
背景技術：
在當今電力系統(tǒng)自動化水平發(fā)展日新月異的時代，應用于電力系統(tǒng)的自動化裝置、系統(tǒng)越來越多，功能越來越復雜；例如:微機繼電保護裝置、智能操控儀、智能測控儀表、溫濕度自動控制器、觸頭測溫系統(tǒng)等；這對于供電系統(tǒng)及其設備的安全性、可靠性提供了強大的支持。但是，大量的這些設備同時應用于一臺電力開關柜造成了諸多問題:
首先，多種裝置都需要采集相同的信號，比如，微機繼電保護裝置、智能操控儀和智能測控儀表，它們都要采集三相電壓和電流信號、狀態(tài)信號，通過它們各自側(cè)重的算法為開關柜提供不同的測量、監(jiān)視和保護功能，造成開關的設計、生產(chǎn)、檢測和維護的工作量成倍增加；
其次，由于這些智能設備都提供了通訊接口，以便集中監(jiān)控，為這些設備的通訊，通常是要為每一類設備鋪設一個或多個通訊網(wǎng)，這使得現(xiàn)場施工工作量巨大，通訊系統(tǒng)可靠性降低，維護難大幅提升；
再次，智能設備通常要安裝在開關柜的儀表門上，而開關的外形尺寸是確定的，儀表門的尺寸也相當有限；越來越多的智能設備的出顯，使得它們開關柜上的安裝過程演變成了拼圖挑戰(zhàn)；對開關柜智能設備的集成化，成為主流需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種集數(shù)字繼電保護、智能操控儀、智能測控儀表、溫濕度自動控制器、觸頭測溫系統(tǒng)為一體具有通訊功能的多功能開關柜智能保護測控裝置。本發(fā)明提供的技術方案如下:一種多功能開關柜智能保護測控系統(tǒng)，包括多個多功能開關柜智能保護測控裝置以及聯(lián)接所述多功能開關柜智能保護測控裝置的通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能開關柜智能保護測控裝置是指可完成數(shù)字繼電保護，測量儀表、智能操控、溫濕度自動控制器、觸頭溫度監(jiān)測、人體保護、變送輸出以及數(shù)字通訊等功能自動化設備；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置具有為完成上述功能而統(tǒng)一定義的信號輸入輸出端子；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置能夠監(jiān)測輸入信號，并實時地按預定邏輯進行推理，完成自動保護控制，產(chǎn)生輸出信號；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置具有多種人機交互設備，至少包括:數(shù)碼管顯示、液晶顯示、狀態(tài)指示燈、按鍵、一次接線圖。所述的數(shù)字繼電保護是實時監(jiān)測供電設備中的電壓互感器、專用保護電流互感器、以及狀態(tài)傳感器輸出的信號，根據(jù)保護邏輯來識別供電系統(tǒng)故障并能夠在瞬間切斷故障點，從而實現(xiàn)對供電設備進行保護。所述的測量儀表用于實時對供電設備中的電壓互感器、專用測量電流互感器輸出的信號進行采樣，測量和計算出:頻率、電壓和電流有效值，有功功率、無功功率、相角、功率因數(shù)、各次諧波含量、有功電度量、無功電度量等信息。所述的智能操作功能是指能夠以大幅面動態(tài)一次模擬圖的形式反映開關柜內(nèi)各斷路器和刀閘的合分狀態(tài)，實時進行人體操作安全性監(jiān)測，完成操作方式切換、以及就地分合閘；所述的溫濕度自動控制功能是指通過實時監(jiān)測在開關柜內(nèi)安裝的溫度傳感器和濕度傳感器的輸出信號，在必要時啟動加熱器、排風扇，從而實現(xiàn)開關柜內(nèi)自動溫濕度調(diào)節(jié)。所述的觸頭測溫功能是指通過無線接收安裝在觸頭/電纜搭接頭上的測溫模塊發(fā)送的實時溫度信號，監(jiān)測各測溫點的溫度信號，對溫度過高的點實時告警。所述的人體保護是指多功能開關柜智能保護測控裝置可以檢測到人體接近，當在高壓帶電狀態(tài)下，檢測到有人體接近，揚聲器播放語音提示；所述的通訊系統(tǒng)是指通過數(shù)字或模擬調(diào)制解調(diào)芯片按照特定的通訊標準與在各設備之間完成信息交換。所述的數(shù)字通訊至少包括RS485接口 ；所述的變送輸出至少包括Γ24Π1Α模擬輸出；所述的統(tǒng)一定義的信號輸入輸出端子是指需要的輸入輸出信號在接入裝置主體的接線端時不重復，不同功能需要的信號，在裝置上統(tǒng)一定義，共同使用。所述的輸入信號包括:從電壓互感器輸出的電壓信號、從測量專用電流互感器輸出的電流信號、從保護專用電流互感器輸出的電流信號、從零序電流互感器輸出的電流信號、溫度傳感輸出的模擬信號、濕度傳感器輸出的模擬信號、觸頭溫度數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)信號、刀閘狀態(tài)信號。所述的輸出信號包括:斷路器控制信號、電磁機構閉鎖信號、加熱器控制信號、排風扇控制信號、報警信號、可編程的輸出信號。所述的信息交換對于模擬通訊指單向的可將測量結果調(diào)制為Γ ΟπιΑ電流環(huán)信號；所述的信息交換對于數(shù)字通訊指Modbus-RTU或EC60870-5-103:1997中約定的通訊過
程。`本發(fā)明的優(yōu)點是:提供一種多功能的電力開關柜智能保護測控裝置，簡化了開關柜智能保護測控裝置的生產(chǎn)和現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡的建設，大幅度降低開關柜在生產(chǎn)、測試、安裝、調(diào)試和維護等環(huán)節(jié)的工作量；克服了當前開關柜生產(chǎn)過程中因智能測控設備種類和數(shù)量繁多，測試、安裝、調(diào)試、維護工作量大這一問題；尤其是當前電力設備競爭越來越激烈，優(yōu)化開關柜的設計、制造、測試、安裝、調(diào)試和維護成本，提高系統(tǒng)的可靠性，是提高設備制造企業(yè)競爭力的一條捷徑。


圖1為本發(fā)明的實施結構示意 圖2為本發(fā)明的交互面板結構示意 圖3為本發(fā)明的裝置主機結構示意 圖4為本發(fā)明的裝置主機接口示意 圖5為本發(fā)明的應用舉例示意圖。
附號說明:
I—交互面板，2—聯(lián)接電纜，3—裝置主機，4—儀表室，5—背板，6—儀表室門，101—交互面板前殼體，102—交互面板后殼體，103—交互面板七段數(shù)碼管顯示區(qū)，104—液晶顯不器，105—交互面板揚聲器，106—按鍵矩陣，107—電加熱控制開關，108-遠方就地選擇開關，109- 一次接線圖，110-人體感應傳感器，111-開關狀態(tài)指示燈，112-分合閘開關，113-儲能啟動開關，114-狀態(tài)指示燈，301-裝置主機安裝板，302—裝置主機前板，303—接線端子，304—裝置主機安裝孔，305—裝置主機安裝掛鉤，306—無線通訊天線，A一接線面，B一安裝面。
具體實施方式
:具體實施方式
:
下面結合具體實例來進一步說明本發(fā)明的技術方案。如圖1所示，一種多功能開關柜智能保護測控系統(tǒng)，包括交互面板1、聯(lián)接電纜2以及裝置主機3 ;交互面板裝置安裝在高壓開關柜4的儀表室門6上；裝置主機3安裝在高壓柜4儀表室4的背板5上；交互面板I和裝置主機3之間通過聯(lián)接電纜2連接。所述的交互面板I用于人機交互，包含如下部件:
1)交互面板前殼體101固定在高壓開關柜儀表室門6外；
2)交互面板后殼體102穿過高壓開關柜儀表室門6上的開孔伸入高壓柜儀表室4內(nèi)；
3)交互面板七段LED數(shù)碼管顯示區(qū)103用于高亮度地顯示主要電參數(shù)；
4)交互面板液晶顯示區(qū)104是裝置內(nèi)信息的主要顯示設備，通過功能菜單，可查詢、檢索裝置中的各種信息和事件記錄，并能夠配置工作參數(shù)；
5)交互面板揚聲器105用于語音提示異常狀態(tài)；
6)交互面板按鍵矩陣106用于操作液晶顯示器；
7)交互面板手動電加熱控制開關107用于手動啟動電加熱器；
8)交互面板遠方就地選擇開關108用于切換裝置的受控狀態(tài)；交互面板一次接線圖109用于標識裝置所在關開柜的柜內(nèi)接線方式；
9)交互面板人體感應傳感器110用于檢測是否有人接近；
10)交互面板開關狀態(tài)指示燈111用于指示是開關柜內(nèi)各斷路器及刀閘的分合狀態(tài)；
11)交互面板手動分合閘開關112用于手動操縱斷路器完成分合閘操作；
12)交互面板手動儲能啟動開關113用于手動扣操縱斷路器完成執(zhí)行機構線圈充電儲
倉泛;
13)交互面板狀態(tài)指示燈114用于指示裝置監(jiān)測到的各種狀態(tài)信息，如:各相帶電狀態(tài)、儲能狀態(tài)、通訊狀態(tài)、裝置故障、各種保護的動作狀態(tài)等。所述的裝置主機3如圖3A、圖3B所示，裝置主機3用于信號接入、信號輸出，與后臺系統(tǒng)通訊:為此包括:
1)裝置主機安裝板301用于將裝置主機3固定在高壓開關柜儀表室4的背板5上；
2)裝置主機前板302用于布置信號接線端子303；
3)信號接線端子303用于聯(lián)接各種信號，完成信號采集、控制輸出及通訊等功能；
4)安裝孔304用于將裝置主機3固定在高壓開關柜儀表室4的背板5上；
5)安裝掛鉤305用于簡化將裝置主機3固定在高壓開關柜儀表室4的背板5上的過
程;
6)無線通訊天線306用于完成裝置主機與觸頭測溫模塊之間無線通訊。所述的裝置主機3用于:
I)保護的電流和電壓經(jīng)二次互感器和信號調(diào)理電路后，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器，由CPU計算出二次保護電壓和二次保護電流值，使用這些數(shù)值以及數(shù)字輸入信號的狀態(tài)，經(jīng)各種邏輯過程，判定所在供電回路的狀態(tài)，及時分辨出故障狀態(tài)，并在指定的時間內(nèi)激發(fā)斷路器跳閘，從而實現(xiàn)隔離所在供電回路的故障；
2)用于測量的電流和電壓經(jīng)二次互感器和信號調(diào)電路后，由專用芯片處理為高精度的測量和計量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以指定到交互面板I上的七段LED數(shù)碼管103做高亮度顯示，各相的帶電狀態(tài)可驅(qū)動交互面板I上的帶電狀態(tài)指示燈114 ；
3)數(shù)字輸入回路的信號經(jīng)隔離和信號調(diào)理電路后，經(jīng)CPU識別，一方面用于各種保護邏輯過程中的限定或判據(jù)，另一方面用于驅(qū)動交互面板I上的各種狀態(tài)指示燈114 ；
4)裝置主機3可接收兩組溫度測量信號，經(jīng)信號經(jīng)隔離和信號調(diào)理電路后，轉(zhuǎn)換為高壓開關柜內(nèi)不同部位的環(huán)境溫度；該溫度值可以在交互面板I的液晶顯示器104上顯示，還分別用于驅(qū)動兩組自動控制電加熱器升溫或驅(qū)動排風扇降溫；
5)裝置主機3可接收兩組濕度測量信號，經(jīng)信號經(jīng)隔離和信號調(diào)理電路后，轉(zhuǎn)換為高壓開關柜內(nèi)不同部位的環(huán)境濕度；該濕度值可以在交互面板I的液晶顯示器104上顯示，還分別用于驅(qū)動兩組自動控制電加熱器和排風扇完成除濕；
6)裝置主機3可通過無線通訊天線306接收6個安裝在開關柜內(nèi)不同位置上的電纜接頭上的測溫模塊測量的觸頭溫度數(shù)據(jù)，這些溫度值可以在交互面板I的液晶顯示器104上顯示；在異常狀態(tài)下，可啟動報警輸出并驅(qū)動交互面板I上的觸頭過熱狀態(tài)指示燈114 ；
7)裝置主機I有三組 斷路器控制輸出，分別用于合、分閘和保護跳閘；后臺主機可通過數(shù)據(jù)通訊遙控裝置輸出分、合閘信號，實際遠程控制；裝置主機I中的保護功能在識別所在回路異常時，自動驅(qū)動跳閘信號使跳斷路器跳閘；
8)裝置主機I有兩組電加熱器控制輸出，分別對應兩組溫濕度傳感器所在區(qū)域內(nèi)布置的電加熱器，用于對高壓開關柜自動升溫和除濕；
9)裝置主機I有一組排風控制輸出，用于對高壓開關柜自動降溫和除濕；
10)裝置主機I有一組電磁閉鎖信號輸出，用于在這滿足裝置裝置主機I有兩組報警信號輸出，分別用于在報警和事故狀態(tài)下驅(qū)動警笛和警鈴；
11)裝置主機I有五組可編程信號輸出，可在交互面板I的液晶顯示器104上指定使用哪些信號驅(qū)動這些繼電器；
12)裝置主機I提供兩組Γ20πιΑ模擬信號輸出，可在交互面板I的液晶顯示器104上分別指定兩個測量數(shù)據(jù)通過該接口變送輸出；
13)裝置主機I上提供一路RS485通訊接口與后臺主機或自動化主站完成通訊，該數(shù)字通訊口可在交互面板I的液晶顯示器104上指定通訊協(xié)議為Modbus-RTU或IEC60870-5-103:1997 ；
14)聯(lián)接電纜2中包含供電回路和隔離的通訊回路，分別用于給交互面板供電和完成交互面板I與裝置主機3之間的信息交流；
15)交互面板I上的液晶顯示器104和按鍵矩陣106用于查詢、檢索裝置的參數(shù)、工作狀態(tài)，并可設定裝置的工作參數(shù)；
16)交互面板I上的七段LED數(shù)碼管顯示區(qū)103用于顯示指定的測量數(shù)據(jù)，該顯示區(qū)上可指定一個數(shù)據(jù)固定顯示，也可指定多個數(shù)據(jù)滾動顯示；
17)交互面板I上的揚聲器105用于播放語音提示；當裝置檢測到異常狀態(tài)時，播放中文語音提示信息，提醒操作人員所在回路的異常狀態(tài)，或提醒操作人員處于危險狀態(tài)；
18)交互面板I上的狀態(tài)指示燈114包含四個類別的狀態(tài)指示:
(1)帶電指示:分別用于指示A，B，C三相的帶電狀態(tài)；
(2)輸出指示:分別各電加熱器和排風扇的工作狀態(tài)；
(3)報警指示:分別指示裝置故障、繼電保護啟動、溫濕度異常狀態(tài)、觸頭溫度異常狀
態(tài)；
(4)工作狀態(tài):分別指示通訊收發(fā)狀態(tài)、電能計量脈沖等。19)交互面板I上的一次接線圖109用于標識裝置所在關開柜的柜內(nèi)接線方式，根據(jù)現(xiàn)場的接線方式不同，該接線圖可以更換為與現(xiàn)場接線方式一致的一次接線圖形識別出當前狀態(tài)不滿足帶電條件時，驅(qū)動電磁閉鎖機構，禁止所在回路通電；交互面板I上的開關狀態(tài)指示燈111用于指示裝置所在回路上斷路器和各刀閘的合分狀態(tài)，實時反映裝置所在回路的工作狀態(tài)；
20)交互面板I上的人體感應傳感器110用于檢測是否有人接近；在高壓柜帶電狀態(tài)下，若裝置通過該傳感器檢測到有人接近，將驅(qū)動交互面板I上的揚聲器105播放語音警
生P=I ;
21)交互面板I上的手動電加熱控制開關107、遠方就地選擇開關108、手動分合閘開關112、手動儲能開關113直接接入控制回路，為操作者提供手動操作功能。本領域的技術人員應該認識到，上述實例的具體實施方式
只是示例性的，只是為了更好地使本領域的技術人員能夠理解本權利，不能理解為是對本權利包括范圍的限制，只要根據(jù)本權利所揭示的精神所作的任何等同變更或修飾，均落入本發(fā)明包括的范圍。
權利要求
1.一種多功能開關柜智能保護測控系統(tǒng)，包括多個多功能開關柜智能保護測控裝置以及聯(lián)接所述多功能開關柜智能保護測控裝置的通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能開關柜智能保護測控裝置是指可完成數(shù)字繼電保護，測量儀表、智能操控、溫濕度自動控制器、觸頭溫度監(jiān)測、人體保護、變送輸出以及數(shù)字通訊等功能自動化設備；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置具有為完成上述功能而統(tǒng)一定義的信號輸入輸出端子；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置能夠監(jiān)測輸入信號，并實時地按預定邏輯進行推理，完成自動保護控制，產(chǎn)生輸出信號；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置具有多種人機交互設備，至少包括:數(shù)碼管顯示、液晶顯示、狀態(tài)指示燈、按鍵、一次接線圖。
2.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的數(shù)字繼電保護是實時監(jiān)測供電設備中的電壓互感器、專用保護電流互感器、以及狀態(tài)傳感器輸出的信號，根據(jù)保護邏輯來識別供電系統(tǒng)故障并能夠在瞬間切斷故障點，從而實現(xiàn)對供電設備進行保護。
3.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的測量儀表用于實時對供電設備中的電壓互感器、專用測量電流互感器輸出的信號進行采樣，測量和計算出:頻率、電壓和電流有效值，有功功率、無功功率、相角、功率因數(shù)、各次諧波含量、有功電度量、無功電度量等信息。
4.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的智能操作功能是指能夠以大幅面動態(tài)一次模擬圖的形式反映開關柜內(nèi)各斷路器和刀閘的合分狀態(tài)，實時進行人體操作安 全性監(jiān)測，完成操作方式切換、以及就地分合閘；所述的溫濕度自動控制功能是指通過實時監(jiān)測在開關柜內(nèi)安裝的溫度傳感器和濕度傳感器的輸出信號，在必要時啟動加熱器、排風扇，從而實現(xiàn)開關柜內(nèi)自動溫濕度調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的觸頭測溫功能是指通過無線接收安裝在觸頭/電纜搭接頭上的測溫模塊發(fā)送的實時溫度信號，監(jiān)測各測溫點的溫度信號，對溫度過高的點實時告警。
6.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的人體保護是指多功能開關柜智能保護測控裝置可以檢測到人體接近，當在高壓帶電狀態(tài)下，檢測到有人體接近，揚聲器播放語音提示；所述的通訊系統(tǒng)是指通過數(shù)字或模擬調(diào)制解調(diào)芯片按照特定的通訊標準與在各設備之間完成信息交換。
7.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的數(shù)字通訊至少包括RS485接口 ；所述的變送輸出至少包括Γ24πιΑ模擬輸出；所述的統(tǒng)一定義的信號輸入輸出端子是指需要的輸入輸出信號在接入裝置主體的接線端時不重復，不同功能需要的信號，在裝置上統(tǒng)一定義，共同使用。
8.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的輸入信號包括:從電壓互感器輸出的電壓信號、從測量專用電流互感器輸出的電流信號、從保護專用電流互感器輸出的電流信號、從零序電流互感器輸出的電流信號、溫度傳感輸出的模擬信號、濕度傳感器輸出的模擬信號、觸頭溫度數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)信號、刀閘狀態(tài)信號。
9.根據(jù)權利要求1所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的輸出信號包括:斷路器控制信號、電磁機構閉鎖信號、加熱器控制信號、排風扇控制信號、報警信號、可編程的輸出信號。
10.根據(jù)權利要求11所述多功能開關柜智能保護測控裝置，其特征在于，所述的信息交換對于模擬通訊指單向的可將測量結果調(diào)制為riOmA電流環(huán)信號；所述的信息交換對于數(shù)字通訊指Modb us-RTU或EC60870-5-103:1997中約定的通訊過程。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力自動化設備，特別是應用于電力開關柜使用的綜合智能微機保護測控設備。包括多個多功能開關柜智能保護測控裝置以及聯(lián)接所述多功能開關柜智能保護測控裝置的通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能開關柜智能保護測控裝置是指可完成數(shù)字繼電保護，測量儀表、智能操控、溫濕度自動控制器、觸頭溫度監(jiān)測、人體保護、變送輸出以及數(shù)字通訊等功能自動化設備；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置具有為完成上述功能而統(tǒng)一定義的信號輸入輸出端子；所述的多功能開關柜智能保護測控裝置能夠監(jiān)測輸入信號，并實時地按預定邏輯進行推理，完成自動保護控制。
文檔編號H02J13/00GK103178501SQ20111042890
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權日2011年12月20日
發(fā)明者衛(wèi)榮平 申請人:陜西銀河網(wǎng)電科技有限公司