CN103501046A - 一种基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警*** - Google Patents

Abstract

一种基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***。其包括彼此相连的监测模块、通信模块和报警模块；监测模块包括：监测控制器、存储器、人机接口、监控后台、A/D转换、模拟量输入电路、开关量输入、开关量输入电路、遥控控制、遥控继电器、闭锁控制、闭锁继电器、闭锁节点、开关量传感器和开关量处理器；其中：监测控制器由DSP数字处理器芯片构成，分别与存储器、人机接口、A/D转换、开关量输入、遥控控制、闭锁控制相连接，并与通信模块连接。本发明提供的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***具有在线防误闭锁功能，同时能语音提示，从而能够为操作人员和检修人员提供可靠准确的信息，以保证防误工作顺利安全的进行。

Description

一种基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***

技术领域

本发明属于高压输变电控制技术领域，特别是涉及一种基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***。

背景技术

防误操作装置的作用是防止误操作，达到防止误拉合断路器、防止带负荷拉合刀闸、防止带地线合闸、防止带电挂地线、防止误入有电间隔的五防要求，它是变电运行管理的重要内容。目前变电站常用的防误闭锁方式有机械闭锁、电气回路闭锁、微机防误闭锁，监控五防一体化闭锁方式等。

机械闭锁通过钥匙的交换和机构连杆之间的机械闭锁来实现对逻辑的控制，是没有任何接线连接和电气节点，全部是通过机械连接来实现防误闭锁，只能在一体化隔离开关中主刀与地刀间或成套开关柜中实现，不能实现分开布置的设备之间的闭锁。

电气防误闭锁回路是一种现场电气联锁技术，主要通过相关设备的辅助节点联接来实现闭锁。这是电气闭锁最基本的形式，闭锁可靠。但这种方式需要接入大量的二次电缆，接线方式较为复杂，运行维护较为困难。

微机防误操作***一般不直接采用现场设备的辅助节点，但是需要通过***本身的接线进行连接，通过防误操作***微机软件规则库和现场锁具实现防误闭锁。

其中微机防误闭锁***在电力***中应用较为广泛，微机防误闭锁***主要由三个部分组成：防误主机、电脑钥匙以及现场锁具。但是，微机防误闭锁***不能实时取得现场设备位置信息，无法防止“走空程序”，操作方式切换过于频繁，增加了运行与维护的负担，存在一定的操作安全隐患。中国专利ZL200810023823.0公开了一种在变电站测控装置中实现变电站防误闭锁功能的技术，该发明在变电站间隔层测控装置中利用全变电站实时信息实现遥控操作的防误闭锁功能，实现所有遥控操作和当地手动操作的防误闭锁逻辑判断，防误保护全面；实现了当地手动KK把手操作的防误闭锁功能和顺序控制功能技术，但是本发明的防误闭锁功能不能在线实现。

中国专利ZL200920256302.X公开了一种在线式防误闭锁装置，该装置在设备的控制回路中串联接入监控防误闭锁节点和测控防误闭锁节点，监控防误闭锁节点由监控后台控制，测控防误闭锁节点由测控装置单独控制，这样就实现了实时在线的防误闭锁，使得变电站防误更加完备与可靠，但是该新型的防误闭锁功能是在测控装置外部实现的，这样增加了设备的数量，影响变电站的工作效率。

上述变电站在线防误闭锁装置同时存在以下缺陷，不能准确地提供信息，导致操作人员走错间隔，检修人员误攀带电设备而发生重大事故。

总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何在测控装置中实现在线防误闭锁功能，同时能语音提示，为操作人员和检修人员提供可靠准确的信息，保证防误工作顺利安全的进行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***。

为了达到上述目的，本发明提供的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***包括：包括监测模块、通信模块和报警模块；

监测模块包括：监测控制器、存储器、人机接口、监控后台、A/D转换、模拟量输入电路、开关量输入、开关量输入电路、遥控控制、遥控继电器、闭锁控制、闭锁继电器、闭锁节点、开关量传感器和开关量处理器；其中：监测控制器由DSP数字处理器芯片构成，分别与存储器、人机接口、A/D转换、开关量输入、遥控控制、闭锁控制相连接，并与通信模块连接；

人机接口为人机互交界面，其与监控后台连接；

监控后台与开关量处理器相连接，其主要用于监控变电站的闭锁情况；

A/D转换为模数转换器，其与模拟量输入电路相连接；

模拟量输入电路为模拟信号输入整形滤波电路，其输入端用于接收交流量输入信号；

开关量输入为开关量信号采集电路，其与开关量输入电路相连接；

开关量输入电路为开关信号输入整形滤波电路，其输入端用于接收开关量输入信号；

遥控控制为遥控继电器驱动电路，其与遥控继电器相连接；

闭锁控制为闭锁继电器驱动电路，其与闭锁继电器相连接；

开关量传感器为开关状态检测装置，其与开关量处理器相连接；

开关量处理器为开关信号采集电路，其与监控后台相连接，用于通过开关量传感器采集闭锁节点的状态信号，并传送给监控后台；

通信模块为通信控制模块，其与监测控制器相连接，用于与其它监测装置进行通信；

报警模块为语音报警装置，其与监控后台相连接，用于输出语音报警信号。

所述的报警模块由语音芯片、放大电路和扬声器构成。

所述的语音芯片采用WTV170；语音芯片与扬声器之间的放大电路采用LM3886。

所述的监控后台内部设有一个单刀双掷开关，用于选择报警信号的语音提示内容。

所述的A/D转换使用AD7658芯片。

所述的开关量传感器采用电流感应开关FCS003。

所述的存储器为可擦写、用于存储防误闭锁信息的非易失存储器。

本发明提供的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***具有在线防误闭锁功能，同时能语音提示，从而能够为操作人员和检修人员提供可靠准确的信息，以保证防误工作顺利安全的进行。

附图说明

图1为本发明提供的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***包括监测模块1、通信模块2和报警模块3；

监测模块1包括：监测控制器101、存储器102、人机接口103、监控后台104、A/D转换105、模拟量输入电路106、开关量输入107、开关量输入电路108、遥控控制109、遥控继电器110、闭锁控制111、闭锁继电器112、闭锁节点113、开关量传感器114和开关量处理器115；其中：监测控制器101为本装置的控制核心，其由DSP数字处理器芯片构成，分别与存储器102、人机接口103、A/D转换105、开关量输入107、遥控控制109、闭锁控制111相连接，并与通信模块2连接；

存储器102为存储器芯片，用于为监测控制器101提供存储空间；

人机接口103为人机互交界面，用户通过人机接口103下达各种指令并了解各类信息，其与监控后台104连接；

监控后台104与开关量处理器115相连接，其主要用于监控变电站的闭锁情况；

A/D转换105为模数转换器，其与模拟量输入电路106相连接；

模拟量输入电路106为模拟信号输入整形滤波电路，其输入端用于接收交流量输入信号；

开关量输入107为开关量信号采集电路，其与开关量输入电路108相连接；

开关量输入电路108为开关信号输入整形滤波电路，其输入端用于接收开关量输入信号；

遥控控制109为遥控继电器驱动电路，其与遥控继电器110相连接；

遥控继电器110为遥控动作输出继电器，其通过遥控节点输出遥控动作，当变电站发生闭锁时，控制其通断；

闭锁控制111为闭锁继电器驱动电路，其与闭锁继电器112相连接；

闭锁继电器112为本装置的防误闭锁动作继电器，其通过闭锁节点113输出闭锁动作；

闭锁节点113为闭锁继电器112的防误闭锁节点，闭锁节点113闭合时，受其控制的电力设备可以正常操作，闭锁节点113断开时，受其控制的电力设备将被闭锁，无法操作；

开关量传感器114为开关状态检测装置，其与开关量处理器115相连接；

开关量处理器115为开关信号采集电路，其与监控后台104相连接，用于通过开关量传感器114采集闭锁节点113的状态信号，并传送给监控后台104。

通信模块2为通信控制模块，其与监控模块1相连接，用于与其它监测装置进行通信；

报警模块3为语音报警装置，其与监控后台104相连接，用于输出语音报警信号。

所述的报警模块3由语音芯片、放大电路和扬声器构成。

所述测控装置采用先进的工业现场总线CAN进行通信，不同间隔层的测控装置间采用modbus通信协议进行信息共享，并在应用层增加提高传输可靠性协议。

所述测控装置利用现场设备的状态信号和电气量进行防误操作判断。

所述测控装置不停地进行交流量和状态量的采集，在检测到的信号发生变化后，立刻通过工业总线向相关装置发送变化信息，使相关装置及时更新防误操作判断需要的信息。

所述交流量经隔离变换、滤波驱动处理后传送到A/D转换105，然后到达监测控制器101；所述状态量经光耦隔离处理作为开关量输入传送到控制器101；

所述遥控量通过监测控制器101控制后经遥控继电器110输出；所述遥控功能常用于断路器的合、分和电容器以及其它可以采用继电器控制的场合。

所述监测控制器101根据设备状态的信号量进行防误判断，进行闭锁控制，经闭锁继电器112控制闭锁节点113的开合，所述闭锁节点113将信号传送给开关量传感器114；

所述开关量传感器114的输出信号经开关量处理器115处理后传送到监控后台104，

所述监控后台104内部设有一个单刀双掷开关用于选择报警信号的语音提示内容。

所述A/D转换105使用了AD7658芯片，AD7658是ADI公司制造的，高集成度、六通道16-bit逐次逼近(SAR)型ADC，内含一个2.5V基准电压源和基准缓冲器。具有功耗低、转换速度快等特点；AD7658具有六个转换通道分为三组两通道，可以通过ONVST-A/B/C管脚控制寄存器的VA/VB/VC字段来控制具体使用哪几对AD转换通道，读取数据次数要根据AD转换的通道数量设置。

所述开关量传感器114采用电流感应开关FCS003；当输入1-50A时开关接通，磁滞现象<1%，工作温度-30到+70℃.工作湿度0-95%无冷凝，预设1Amps，自熄性材料ABS(Cycolac94V-0)，高度x宽度x厚度70x89x28mm，开关额定值240VAC2.5Amps，最大值泄漏电流<1mA，穿心AC电流1-50Amps连续的。

所述语音芯片采用WTV170，采样频率为6KHZ。WTV语音芯片是一款功能强大的一次性编程语音芯片，语音为6K采样频率时，存储长度可分别达到20秒、40秒、80秒、170秒、340秒，音频输出为PWM或DAC模式。可选控制方式有按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、串口控制模式等。按键控制模式的触发方式灵活；串口模式下可控制音量、打开或关闭功放、有循环播放和停止功能，操作界面简单、容易操作，功能齐全，充分利用芯片内部的资源，可以大大缩短芯片的制作周期，具有众多单元电路，且有极强的可编程能力，除了能够播放语音。

所述语音芯片与扬声器之间的放大电路采用LM3886，其输出功率较大，在额定工作电压下最大可达68Ｗ的连续不失真平均功率，同样具有比较完善的过压过流过热保护功能，具有自动抗开关机时的电流冲击的功能，使扬声器能够安全的工作，其特点有：输出功率大、失真度小、保护功能（包括过压保护、过热保护、电流限制、温度限制、开关电源时的扬声器冲击保护、静噪功能）齐全，***元件少，制作调试容易，工作稳定可靠，LM3886TF在VCC=VEE=28V、4欧负载时能达到68W的连续平均功率，在VCC=VEE=35V，8欧负载时能达到50W的平均功率。具有较宽的电源电压范围VCC+VEE为20V-94V；总谐波失真+噪声：60W20Hz<F；转换速率(SLEW RATE):VIN=2.0VP-P、tRISE=2ns时的值为19V/us，总静态电流：50mA输入偏流：0.2uA增益带宽乘积:8MHZ。

所述存储器102为可擦写、用于存储防误闭锁信息的DSP存储器。

本发明提供的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***的工作过程：测控装置根据设备状态量和电气量对闭锁作出判断，若正常操作，监控后台根据实际操作规则对操作序列进行模拟操作，全部操作模拟成功后，监控后台通过测控装置闭合监控防误闭锁节点，设备可以工作，此时，开关量传感器检测到信号，经过开关量信号处理器，单刀双掷开关扳向一侧，警示器发出所处间隔名称、编号语音提示，以防操作人员走错间隔；如果无法成功进行模拟操作，则监控防误闭锁节点不闭合，设备无法操作，此时单刀双掷开关扳向另一侧，警示器发出“设备带电，请勿攀登”的语音提示。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***，其特征在于：其包括：包括监测模块（1）、通信模块（2）和报警模块（3）；

监测模块（1）包括：监测控制器（101）、存储器（102）、人机接口（103）、监控后台（104）、A/D转换（105）、模拟量输入电路（106）、开关量输入（107）、开关量输入电路（108）、遥控控制（109）、遥控继电器（110）、闭锁控制（111）、闭锁继电器（112）、闭锁节点（113）、开关量传感器（114）和开关量处理器（115）；其中：监测控制器（101）由DSP数字处理器芯片构成，分别与存储器（102）、人机接口（103）、A/D转换（105）、开关量输入（107）、遥控控制（109）、闭锁控制（111）相连接，并与通信模块（2）连接；

人机接口（103）为人机互交界面，其与监控后台（104）连接；

监控后台（104）与开关量处理器（115）相连接，其主要用于监控变电站的闭锁情况；

A/D转换（105）为模数转换器，其与模拟量输入电路（106）相连接；

模拟量输入电路（106）为模拟信号输入整形滤波电路，其输入端用于接收交流量输入信号；

开关量输入（107）为开关量信号采集电路，其与开关量输入电路（108）相连接；

开关量输入电路（108）为开关信号输入整形滤波电路，其输入端用于接收开关量输入信号；

遥控控制（109）为遥控继电器驱动电路，其与遥控继电器（110）相连接；

闭锁控制（111）为闭锁继电器驱动电路，其与闭锁继电器（112）相连接；

开关量传感器（114）为开关状态检测装置，其与开关量处理器115相连接；

开关量处理器（115）为开关信号采集电路，其与监控后台（104）相连接，用于通过开关量传感器（114）采集闭锁节点（113）的状态信号，并传送给监控后台（104）；

通信模块（2）为通信控制模块，其与监测控制器（101）相连接，用于与其它监测装置进行通信；

报警模块（3）为语音报警装置，其与监控后台（104）相连接，用于输出语音报警信号。

2.根据权利要求1所述的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***，其特征在于：所述的报警模块（3）由语音芯片、放大电路和扬声器构成。

3.根据权利要求2所述的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***，其特征在于：所述的语音芯片采用WTV170；语音芯片与扬声器之间的放大电路采用LM3886。

4.根据权利要求1所述的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***，其特征在于：所述的监控后台（104）内部设有一个单刀双掷开关，用于选择报警信号的语音提示内容。

5.根据权利要求1所述的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***，其特征在于：所述的A/D转换（105）使用AD7658芯片。

6.根据权利要求1所述的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***，其特征在于：所述的开关量传感器（114）采用电流感应开关FCS003。

7.根据权利要求1所述的基于变电站测控装置的在线防误操作语音报警***，其特征在于：所述的存储器（102）为可擦写、用于存储防误闭锁信息的非易失存储器。

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