CN110518547A - 一种高精度采集直流保护装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度采集直流保护装置，包括工控机、正母线电阻模块、负母线电阻模块、远程参数控制模块、支路故障报警模块、掉电报警模块和故障隔离反馈模块，所述正母线电阻模块和负母线电阻模块的输出端均与电阻测试模块的输入端连接，涉及直流电源保护技术领域。该高精度采集直流保护装置，用锰铜材质的伏安电路，正负直流母线分别串一个恒定的电阻模块，测试正母线上电阻两端电压和负母线电阻两端电压，来检测计算电流，从而实现高精度采集，然后在运行过程中，工控机通过对电流值的计算并且比对，若出现异常情况，会自动控制分励脱扣器并及时通知维护人员，从而对直流电源进行了很好的保护。
Description
技术领域
本发明涉及直流电源保护技术领域，具体为一种高精度采集直流保护装置及其方法。
背景技术
直流电源***是各行各业的重要电源***。直流***的稳定决定着使用直流电源的信号***、自动化装置、通信***等的稳定运行。现有的直流保护***内部采用的是机械控制保护，虽然有故障报警反馈或者故障报警，但是主控单元不能发信号去主动控制隔离故障点，只能是由人为判断操作。
现行的直流检测装置，大多数采用的霍尔采集原理，霍尔检测精度不够，而且数值受温度影响，会有移动，并且抗干扰能力差，在负载的运行环境中不太适合，再有就是霍尔检测的测量范围过大，从而造成精度不够，量程很难匹配，所以现在需要开发出一种可以主动去发出信号控制隔离故障点的工具。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高精度采集直流保护装置及其方法，解决了现有的直流检测装置检测精度不够，抗干扰能力差，通知不及时的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高精度采集直流保护装置，包括工控机、正母线电阻模块、负母线电阻模块、远程参数控制模块、支路故障报警模块、掉电报警模块和故障隔离反馈模块，所述正母线电阻模块和负母线电阻模块的输出端均与电阻测试模块的输入端连接，所述电阻测试模块的输出端与电流计算模块的输入端连接，并且电流计算模块的输出端与工控机的输入端连接，所述工控机的输出端与数据对比模块的输入端连接，所述数据对比模块的输出端与故障判断***的输入端连接，并且故障判断***的输出端与工控机的输入端连接，所述工控机的输出端与分励脱扣器的输入端连接。
优选的，所述工控机的输出端与GPS同步时钟模块的输入端连接，所述GPS同步时钟模块的输出端与无线通讯模块的输入端连接，并且无线通讯模块的输出端与移动终端的输入端连接。
优选的，所述故障隔离反馈模块的输出端与工控机的输入端连接，所述远程参数控制模块的输出端与工控机的输入端连接。
优选的，所述支路故障报警模块和掉电报警模块的输出端均与工控机的输入端连接。
优选的，所述故障判断***包括接地故障参数核对模块、短路故障参数核对模块和正常参数核对模块。
优选的，所述工控机的表面固定连接有数据显示屏，所述工控机的表面且位于数据显示屏的下方设置有控制按键，所述工控机的表面且位于数据显示屏的一侧安装有故障显示灯。
本发明还公开了一种高精度采集直流保护方法，具体包括以下步骤：
S1、将测试电路的线路统一换成锰铜材质的伏安电路，正负直流母线分别串一个正母线电阻模块和负母线电阻模块，从而电阻测试模块会通过正母线电阻模块和负母线电阻模块分别测试正母线上电阻两端电压和负母线电阻两端电压，电流计算模块会计算出电流并发送至工控机；
S2、在运行过程中，工控机会将电流数值发送至数据对比模块，从而数据对比模块会计算出正母线电流值和负母线电流值的差值，并将差值发送至故障判断***，在使用前可以通过故障判断***中的接地故障参数核对模块、短路故障参数核对模块和正常参数核对模块分别输入各个状态对应的参数值，从而故障判断***会根据之前预设的参数值来判断电路是否存在故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的接地故障参数相吻合，则为接地故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的短路故障参数相吻合，则为短路故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的正常参数相吻合，则电路为正常状态；
S3、若检测到直流母线上有短路故障，工控机会显示故障信号，工控机会通过GPS同步时钟模块对故障位置进行定位以及故障时间进行确定，确定完毕后会通过无线通讯模块向维护人员的移动终端发出故障信息，并且工控机会向分励脱扣器发出相应命令，把故障隔离，故障隔离反馈模块会检测故障是是否成功，并将隔离结果向工控机发出反馈，如果短路故障未成功隔离，工控机会通过无线通讯模块向维护人员的移动终端发出报警信息，从来督促工作人员到现场采取人工强制手段进行故障隔离；
S4、若检测到直流母线上有接地故障，工控机显示接地故障信号，工控机会通过无线通讯模块向维护人员的移动终端发出接地故障信息，但并不发出隔离接地故障的命令，而是在允许接地故障时间内，等待工作人员去现场查看，交由人工处理；
S5、在电路运行过程中，支路故障报警模块和掉电报警模块会分别监测支路故障和掉电情况，若在检测过程中出现异常，则会进行报警，并通过GPS同步时钟模块对故障位置进行定位以及故障时间进行确定，确定完毕后会通过无线通讯模块将故障信息发送至维护的移动终端，从而通知维护人员及时到现场进行查看，维护人员也可以通过远程参数控制模块设置不同的等级保护顺序，跳闸时间，延迟时间等等，使得操作人员可以不去现场，直接远程操作。
(三)有益效果
本发明提供了一种高精度采集直流保护装置及其方法。具备以下有益效果：
(1)、该高精度采集直流保护装置及其方法，通过正母线电阻模块和负母线电阻模块的输出端均与电阻测试模块的输入端连接，电阻测试模块的输出端与电流计算模块的输入端连接，并且电流计算模块的输出端与工控机的输入端连接，工控机的输出端与数据对比模块的输入端连接，数据对比模块的输出端与故障判断***的输入端连接，S1、将测试电路的线路统一换成锰铜材质的伏安电路，正负直流母线分别串一个正母线电阻模块和正母线电阻模块，用锰铜材质的伏安电路，正负直流母线分别串一个恒定的电阻模块，测试正母线上电阻两端电压和负母线电阻两端电压，来检测计算电流，从而实现高精度采集，然后在运行过程中，工控机通过对电流值的计算并且比对，若出现异常情况，会自动控制分励脱扣器并及时通知维护人员，从而对直流电源进行了很好的保护。
(2)、该高精度采集直流保护装置及其方法，通过故障隔离反馈模块的输出端与工控机的输入端连接，远程参数控制模块的输出端与工控机的输入端连接，支路故障报警模块和掉电报警模块的输出端均与工控机的输入端连接，对支路故障以及掉电故障进行很好的监测，可以远程调控核心控制原件的参数，使得操作人员可以不去现场，直接远程操作，降低了操作人员劳动强度，提高了工作效率。
(3)、该高精度采集直流保护装置及其方法，通过工控机的输出端与GPS同步时钟模块的输入端连接，GPS同步时钟模块的输出端与无线通讯模块的输入端连接，并且无线通讯模块的输出端与移动终端的输入端连接，对故障位置进行了定位以及对故障时间进行精准的确定，使故障存储时间更加准确，有利于对数据的统一分析。
(4)、该高精度采集直流保护装置及其方法，通过工控机的表面固定连接有数据显示屏，工控机的表面且位于数据显示屏的下方设置有控制按键，工控机的表面且位于数据显示屏的一侧安装有故障显示灯，装置控制采用工控机控制，方便了操作人员的使用。
附图说明
图1为本发明***的结构原理框图；
图2为本发明故障判断***的结构原理框图；
图3为本发明工控机的结构示意图；
图中，1、工控机；2、正母线电阻模块；3、负母线电阻模块；4、远程参数控制模块；5、支路故障报警模块；6、掉电报警模块；7、电阻测试模块；8、电流计算模块；9、数据对比模块；10、故障判断***；11、分励脱扣器；12、GPS同步时钟模块；13、无线通讯模块；14、移动终端；15、故障隔离反馈模块；16、数据显示屏；17、控制按键；101、接地故障参数核对模块；102、短路故障参数核对模块；103、正常参数核对模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种高精度采集直流保护装置，包括工控机1、正母线电阻模块2、负母线电阻模块3、远程参数控制模块4、支路故障报警模块5、掉电报警模块6和故障隔离反馈模块15，正母线电阻模块2和负母线电阻模块3的输出端均与电阻测试模块7的输入端连接，正母线电阻模块2和负母线电阻模块3均为锰铜材质，电阻测试模块7的输出端与电流计算模块8的输入端连接，并且电流计算模块8的输出端与工控机1的输入端连接，工控机1的输出端与数据对比模块9的输入端连接，数据对比模块9的输出端与故障判断***10的输入端连接，并且故障判断***10的输出端与工控机1的输入端连接，工控机1的输出端与分励脱扣器11的输入端连接。
本发明中，工控机1的输出端与GPS同步时钟模块12的输入端连接，GPS同步时钟模块12的作用为定位定时，GPS同步时钟模块12的输出端与无线通讯模块13的输入端连接，并且无线通讯模块13的输出端与移动终端14的输入端连接，无线通讯模块13以3G或4G网络为载体，优选4G网络。
本发明中，故障隔离反馈模块15的输出端与工控机1的输入端连接，远程参数控制模块4的输出端与工控机1的输入端连接，远程参数控制模块4为维护人员客户端。
本发明中，支路故障报警模块5和掉电报警模块6的输出端均与工控机1的输入端连接。
本发明中，故障判断***10包括接地故障参数核对模块101、短路故障参数核对模块102和正常参数核对模块103。
本发明中，工控机1的表面固定连接有数据显示屏16，工控机1的表面且位于数据显示屏16的下方设置有控制按键17，工控机1的表面且位于数据显示屏16的一侧安装有故障显示灯。
本发明还公开了一种高精度采集直流保护方法，具体包括以下步骤：
S1、将测试电路的线路统一换成锰铜材质的伏安电路，正负直流母线分别串一个正母线电阻模块2和负母线电阻模块3，从而电阻测试模块7会通过正母线电阻模块2和负母线电阻模块3分别测试正母线上电阻两端电压和负母线电阻两端电压，电流计算模块8会计算出电流并发送至工控机1；
S2、在运行过程中，工控机1会将电流数值发送至数据对比模块9，从而数据对比模块9会计算出正母线电流值和负母线电流值的差值，并将差值发送至故障判断***10，在使用前可以通过故障判断***10中的接地故障参数核对模块101、短路故障参数核对模块102和正常参数核对模块103分别输入各个状态对应的参数值，从而故障判断***10会根据之前预设的参数值来判断电路是否存在故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的接地故障参数相吻合，则为接地故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的短路故障参数相吻合，则为短路故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的正常参数相吻合，则电路为正常状态；
S3、若检测到直流母线上有短路故障，工控机1会显示故障信号，工控机1会通过GPS同步时钟模块12对故障位置进行定位以及故障时间进行确定，确定完毕后会通过无线通讯模块13向维护人员的移动终端14发出故障信息，并且工控机1会向分励脱扣器11发出相应命令，把故障隔离，故障隔离反馈模块15会检测故障是是否成功，并将隔离结果向工控机1发出反馈，如果短路故障未成功隔离，工控机1会通过无线通讯模块13向维护人员的移动终端14发出报警信息，从来督促工作人员到现场采取人工强制手段进行故障隔离；
S4、若检测到直流母线上有接地故障，工控机1显示接地故障信号，工控机1会通过无线通讯模块13向维护人员的移动终端14发出接地故障信息，但并不发出隔离接地故障的命令，而是在允许接地故障时间内，等待工作人员去现场查看，交由人工处理；
S5、在电路运行过程中，支路故障报警模块5和掉电报警模块6会分别监测支路故障和掉电情况，若在检测过程中出现异常，则会进行报警，并通过GPS同步时钟模块12对故障位置进行定位以及故障时间进行确定，确定完毕后会通过无线通讯模块13将故障信息发送至维护的移动终端14，从而通知维护人员及时到现场进行查看，维护人员也可以通过远程参数控制模块4设置不同的等级保护顺序，跳闸时间，延迟时间等等，使得操作人员可以不去现场，直接远程操作。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种高精度采集直流保护装置，包括工控机(1)、正母线电阻模块(2)、负母线电阻模块(3)、远程参数控制模块(4)、支路故障报警模块(5)、掉电报警模块(6)和故障隔离反馈模块(15)，其特征在于：所述正母线电阻模块(2)和负母线电阻模块(3)的输出端均与电阻测试模块(7)的输入端连接，所述电阻测试模块(7)的输出端与电流计算模块(8)的输入端连接，并且电流计算模块(8)的输出端与工控机(1)的输入端连接，所述工控机(1)的输出端与数据对比模块(9)的输入端连接，所述数据对比模块(9)的输出端与故障判断***(10)的输入端连接，并且故障判断***(10)的输出端与工控机(1)的输入端连接，所述工控机(1)的输出端与分励脱扣器(11)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度采集直流保护装置，其特征在于：所述工控机(1)的输出端与GPS同步时钟模块(12)的输入端连接，所述GPS同步时钟模块(12)的输出端与无线通讯模块(13)的输入端连接，并且无线通讯模块(13)的输出端与移动终端(14)的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种高精度采集直流保护装置，其特征在于：所述故障隔离反馈模块(15)的输出端与工控机(1)的输入端连接，所述远程参数控制模块(4)的输出端与工控机(1)的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种高精度采集直流保护装置，其特征在于：所述支路故障报警模块(5)和掉电报警模块(6)的输出端均与工控机(1)的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种高精度采集直流保护装置，其特征在于：所述故障判断***(10)包括接地故障参数核对模块(101)、短路故障参数核对模块(102)和正常参数核对模块(103)。
6.根据权利要求1所述的一种高精度采集直流保护装置，其特征在于：所述工控机(1)的表面固定连接有数据显示屏(16)，所述工控机(1)的表面且位于数据显示屏(16)的下方设置有控制按键(17)，所述工控机(1)的表面且位于数据显示屏(16)的一侧安装有故障显示灯。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高精度采集直流保护装置，其特征在于：其保护方法具体包括以下步骤：
S1、将测试电路的线路统一换成锰铜材质的伏安电路，正负直流母线分别串一个正母线电阻模块(2)和负母线电阻模块(3)，从而电阻测试模块(7)会通过正母线电阻模块(2)和负母线电阻模块(3)分别测试正母线上电阻两端电压和负母线电阻两端电压，电流计算模块(8)会计算出电流并发送至工控机(1)；
S2、在运行过程中，工控机(1)会将电流数值发送至数据对比模块(9)，从而数据对比模块(9)会计算出正母线电流值和负母线电流值的差值，并将差值发送至故障判断***(10)，在使用前可以通过故障判断***(10)中的接地故障参数核对模块(101)、短路故障参数核对模块(102)和正常参数核对模块(103)分别输入各个状态对应的参数值，从而故障判断***(10)会根据之前预设的参数值来判断电路是否存在故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的接地故障参数相吻合，则为接地故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的短路故障参数相吻合，则为短路故障，若正母线电流值和负母线电流值的差值与之前预设的正常参数相吻合，则电路为正常状态；
S3、若检测到直流母线上有短路故障，工控机(1)会显示故障信号，工控机(1)会通过GPS同步时钟模块(12)对故障位置进行定位以及故障时间进行确定，确定完毕后会通过无线通讯模块(13)向维护人员的移动终端(14)发出故障信息，并且工控机(1)会向分励脱扣器(11)发出相应命令，把故障隔离，故障隔离反馈模块(15)会检测故障是是否成功，并将隔离结果向工控机(1)发出反馈，如果短路故障未成功隔离，工控机(1)会通过无线通讯模块(13)向维护人员的移动终端(14)发出报警信息，从来督促工作人员到现场采取人工强制手段进行故障隔离；
S4、若检测到直流母线上有接地故障，工控机(1)显示接地故障信号，工控机(1)会通过无线通讯模块(13)向维护人员的移动终端(14)发出接地故障信息，但并不发出隔离接地故障的命令，而是在允许接地故障时间内，等待工作人员去现场查看，交由人工处理；
S5、在电路运行过程中，支路故障报警模块(5)和掉电报警模块(6)会分别监测支路故障和掉电情况，若在检测过程中出现异常，则会进行报警，并通过GPS同步时钟模块(12)对故障位置进行定位以及故障时间进行确定，确定完毕后会通过无线通讯模块(13)将故障信息发送至维护的移动终端(14)，从而通知维护人员及时到现场进行查看，维护人员也可以通过远程参数控制模块(4)设置不同的等级保护顺序，跳闸时间，延迟时间等等，使得操作人员可以不去现场，直接远程操作。
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2019
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