CN107870595A - 基于iec61850的用于低压配电***的智能处理装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及低压配电技术领域，提出一种基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置。该智能处理装置包括处理器、开关量输入模块、开关量输出模块、交流电参数采集模块及模拟量输入模块；开关量输入模块电连接于处理器，用于采集第一开关量信号；开关量输出模块电连接于处理器，用于输出第二开关量信号；交流电参数采集模块电连接于处理器，用于采集电流以及电压信号；模拟量输入模块电连接于处理器，用于采集传感器的模拟量信号；处理器接收电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警。使用该智能处理装置能够实现各低压配电单元的互联互通。

Description

基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置
技术领域
本公开涉及低压配电技术领域，具体而言，涉及一种基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置。
背景技术
IEC61850标准是电力***自动化领域唯一的全球通用标准。它实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个***集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD(***配置)文件了解整个变电站的结构和布局，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。
在低压配电领域，针对配电环节，目前信息化方法采用的是基于工业现场总线技术的装置。如采集电量信息的多功能表计、采集状态量的各种I/O模块以及集成电量采集和状态量采集于一体的多功能终端装置。上述这些表计、装置应用的现场总线种类繁多，造成不同设备之间难以进行互联互通。再者，整个工厂的变配电***，高压变电部分IEC61850已经得到了良好的应用，但在低压配电方面还没有得到应用，在管理上造成不必要的麻烦。
因此，有必要研究一种基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
根据本公开的一个方面，提供一种基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，包括：
处理器；
开关量输入模块，电连接于所述处理器，用于采集第一开关量信号；
开关量输出模块，电连接于所述处理器，用于输出第二开关量信号；
交流电参数采集模块，电连接于所述处理器，用于采集电流以及电压信号；
模拟量输入模块，电连接于所述处理器，用于采集传感器的模拟量信号；
所述处理器接收所述电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警。
在本公开的一种示例性实施例中，所述智能处理装置还包括：
人机交互模块，电连接于所述处理器，用于进行人机交互。
在本公开的一种示例性实施例中，所述人机交互模块包括显示屏、键盘、触摸屏中的一种或多种。
在本公开的一种示例性实施例中，所述智能处理装置还包括：
电源模块，电连接于所述处理器，用于提供电源。
在本公开的一种示例性实施例中，所述处理器包括：
以太网接口，用于与外部的低压智能配电管理***连接；
RS232接口，用于与外部的程序更新装置以及调试装置连接。
在本公开的一种示例性实施例中，所述处理器为嵌入式微处理器。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一开关量信号包括：反映断路器工作状态的遥信。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二开关量信号包括：控制断路器分合闸的无源触点信号。
在本公开的一种示例性实施例中，所述传感器的模拟量信号包括：测温传感器的温度信号。
在本公开的一种示例性实施例中，所述处理器与所述开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块以及交流电参数采集模块均采用插接方式连接。
本公开的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，包括处理器、开关量输入模块、开关量输出模块、交流电参数采集模块以及模拟量输入模块，开关量输入模块、开关量输出模块、交流电参数采集模块以及模拟量输入模块均连接于处理器，开关量输入模块用于采集第一开关量信号，交流电参数采集模块用于采集电流以及电压信号，模拟量输入模块用于采集传感器的模拟量信号，处理器接收电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警。一方面，采用该智能处理装置，统一采用IEC61850规约，避免现场总线的种类繁多，还可以实现各低压配电单元之间的互联互通。另一方面，该智能处理装置基于IEC61850，可以有效的把整个工厂的变配电信息进行融合，方便管理。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置的结构框图。
图中：
1、处理器；
2、开关量输入模块；
3、开关量输出模块；
4、交流电参数采集模块；
5、模拟量输入模块；
6、人机交互模块；
7、电源模块；
8、低压智能配电管理***。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
本示例实施方式中首先提供了一种基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，参照图1所示的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置的结构框图，该基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置可以包括处理器1、开关量输入模块2、开关量输出模块3、交流电参数采集模块4、模拟量输入模块5等等；开关量输入模块2电连接于所述处理器1，用于采集第一开关量信号；开关量输出模块3电连接于所述处理器1，用于输出第二开关量信号；交流电参数采集模块4电连接于所述处理器1，用于采集电流以及电压信号；模拟量输入模块5电连接于所述处理器1，用于采集传感器的模拟量信号；所述处理器1接收所述电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警。
下面，将对本示例实施方式中的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置进行进一步的说明。
开关量输入模块2电连接于所述处理器1，可以用于采集第一开关量信号。开关量输入模块2是一款能够将开关量信号采集输入的设备，通常也称为数字量I/O模块。能够将开关量信号采集至处理器1。在本示例实施方式中，第一开关量信号可以包括反映断路器工作状态的遥信。开关量输入模块2有多个接口，部分已于断路器连接，部分空置为备用状态。开关量输入模块2可以采集断路器所处的状态，该状态可以包括：断路器合位、断路器跳位、断路器已储能、断路器故障跳闸等等。
开关量输出模块3电连接于所述处理器1，可以用于输出第二开关量信号。开关量输出模块3是一款能够将开关量信号控制输出的设备，通常也称为数字量I/O模块。能够将计算机发送的开关量信号通过模块控制开关的相关状态，还可以远程控制开关的相关状态。在本示例实施方式中，第二开关量信号可以包括控制断路器分合闸的无源触点信号，根据该无源触点信号可以控制断路器的分合闸。开关量输出模块3有多个接口，部分已于断路器连接，部分空置为备用状态。开关量输出模块3可以输出控制信号以控制断路器的状态，该状态可以包括：断路器合闸、断路器跳闸等等。
另外，本领域技术人员可以理解的是，可以用开关量输入输出模块代替开关量输入模块2以及开关量输出模块3。开关量输入输出模块是一款能够将开关量信号采集输入/控制输出的设备。
交流电参数采集模块4电连接于所述处理器1，可以用于采集电流以及电压信号。交流电参数采集模块4可以包括交流变送器以及直流20mA采集模块等等，可以先通过交流变送器把交流信号转换成4-20mA直流电，再用直流20mA采集模块采集，数据再转换成交流信号值。当然，本领域技术人员可以理解的是，交流电参数采集模块4还可以是交流电压电流采集模块。在本示例实施方式中，交流电参数采集模块4是交流电压电流采集模块，交流电压电流采集模块可以直接采集电流以及电压信号。电流信号可以为线路回路电流，电压信号可以为线路母线电压。
模拟量输入模块5电连接于所述处理器1，可以用于采集传感器的模拟量信号。模拟量输入模块5是一款将远程现场的模拟量信号采集至计算机的设备。模拟量是表示在一定范围内连续变化的任意取值，跟数字量是相对立的一个状态表示。模拟量输入模块5可以用于采集事物的电压、电流、热电偶、热电阻、温度等参数。在本示例实施方式中，传感器的模拟量信号可以包括测温传感器的温度信号。处理器1可以接收所述电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警以及事件顺序记录等等。
处理器1根据电流值和电压值即可计算得到电能量。
功率因数是电力***的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，增加了线路供电损失，因此供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率P和视在功率S的比值，即cosΦ＝P/S。
该智能处理装置还可以包括报警器，该报警器与处理器1电连接。越限监控报警：在处理器1内可以存储有多个监控阈值，该监控阈值可以包括：电压监控阈值、电流监控阈值、各个断路器的温度监控阈值等等；当测量的电压值、电流值、各个断路器的温度值超过该值所对应的监控阈值，处理器1即控制报警器进行报警。
在本示例实施方式中，处理器1为嵌入式微处理器1。处理器1还可以包括以太网接口以及RS232接口等等，以太网接口可以用于与外部的低压智能配电管理***8连接，用于接收低压智能配电管理***8的控制信号以及向低压智能配电管理***8传输上述接收的电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号等等；RS232接口可以用于与外部的程序更新装置以及调试装置连接，可以用于该智能处理装置的程序更新和调试。
处理器1与所述开关量输入模块2、开关量输出模块3、模拟量输入模块5以及交流电参数采集模块4均采用插接方式连接。插接方式连接方便、快捷。当然，本领域技术人员可以理解的是，连接方式还可以采用连接器进行连接。
进一步的，智能处理装置还可以包括人机交互模块6，人机交互模块6可以电连接于所述处理器1，可以用于进行人机交互。在本示例实施方式中，人机交互模块6可以包括显示屏、键盘、触摸屏中的一种或多种。工作人员可以通过键盘或触摸屏输入一些控制数据，也可以通过显示屏或触摸屏观察电流和电压信号、第一开关量信号、传感器的模拟量信号，以及通过处理器1处理的到的电能量数据、功率因数、越限监控报警数据等等。
进一步的，智能处理装置还可以包括电源模块7，电源模块7可以电连接于所述处理器1，可以用于为该智能处理装置提供电源。
本公开的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，可以包括处理器、开关量输入模块、开关量输出模块、交流电参数采集模块以及模拟量输入模块，开关量输入模块、开关量输出模块、交流电参数采集模块以及模拟量输入模块均连接于处理器，开关量输入模块用于采集第一开关量信号，交流电参数采集模块用于采集电流以及电压信号，模拟量输入模块用于采集传感器的模拟量信号，处理器接收电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警。一方面，采用该智能处理装置，统一采用IEC61850规约，避免现场总线的种类繁多，还可以实现各低压配电单元之间的互联互通。另一方面，该智能处理装置基于IEC61850，可以有效的把整个工厂的变配电信息进行融合，方便管理。
上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，包括：
处理器；
开关量输入模块，电连接于所述处理器，用于采集第一开关量信号；
开关量输出模块，电连接于所述处理器，用于输出第二开关量信号；
交流电参数采集模块，电连接于所述处理器，用于采集电流以及电压信号；
模拟量输入模块，电连接于所述处理器，用于采集传感器的模拟量信号；
所述处理器接收所述电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警。
2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述智能处理装置还包括：
人机交互模块，电连接于所述处理器，用于进行人机交互。
3.根据权利要求2所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述人机交互模块包括显示屏、键盘、触摸屏中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述智能处理装置还包括：
电源模块，电连接于所述处理器，用于提供电源。
5.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述处理器包括：
以太网接口，用于与外部的低压智能配电管理***连接；
RS232接口，用于与外部的程序更新装置以及调试装置连接。
6.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述处理器为嵌入式微处理器。
7.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述第一开关量信号包括：反映断路器工作状态的遥信。
8.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述第二开关量信号包括：控制断路器分合闸的无源触点信号。
9.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述传感器的模拟量信号包括：测温传感器的温度信号。
10.根据权利要求1所述的基于IEC61850的用于低压配电***的智能处理装置，其特征在于，所述处理器与所述开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块以及交流电参数采集模块均采用插接方式连接。
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