CN201234165Y - 一种配电***自动化控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种配电***自动化控制装置，它包括温度信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关信号检测端口电路、输出控制信号端口电路、集成电参数检测单元电路、单片机***电路、发射接收通信模块电路、数据通信接口电路、辅助工作电源电路和备用电池充电电源电路，以及连接有计算机双向通信模块的供电所计算机、电管员手机和移动通信基站；所述单片机***电路分别与***电路连接；移动通信基站为供电所计算机、电管员手机与发射接收通信模块电路之间提供移动网路服务。该配电***自动化控制装置具有经济实用、使用方便、运行高效、适于国情发展的显著优点。

Description

一种配电***自动化控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于配电***的控制装置，具体的说，涉及一种配电***自动化控制装置。
背景技术
配电***自动化控制技术的进一步研究，将加速配电***自动化控制的进程；目前，电力***的10KV线路配网自动化控制技术的研究仅仅刚开始起步，但由于执行机构及数据通道投入资金需求量大，故一直未能全面得到普及应用；
对于配电自动化，即针对10KV以下的400V配电变压器、10KV负荷开关、分段开关，由于末端设备本身造价较低，则更是相应要求配套设备有能适应的造价，即要考虑到设计技术经济性；
而对于实现配电***自动化来说，对电力***意义重大，尤其是当前国内供电高峰时缺口在15％的情况下，更是需要细化用电管理，能够对末端用户直接分配负荷并能遥测、遥控，以能负荷调控到供电末端；
配电***自动化集中控制技术，将对配电设备安全运行起到极大改善，目前在运行的配电变压器、10KV负荷开关、分段开关，由于不能实时监控，基本上是出了故障，由用户通知检修；供电质量低，设备损坏率高；如能全面推广并适应配电自动化的改造需要，将能对配电***技术进步起到至关重要的作用。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻找一种更趋于理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，从而提供一种经济实用、使用方便、运行高效、适于国情发展的配电***自动化控制装置。
本实用新型的目的是通过下面的技术方案来实现的：
一种配电***自动化控制装置，它包括温度信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关信号检测端口电路、输出控制信号端口电路、集成电参数检测单元电路、单片机***电路、发射接收通信模块电路、数据通信接口电路、辅助工作电源电路和备用电池充电电源电路，以及连接有计算机双向通信模块的供电所计算机、电管员手机和移动通信基站；
所述单片机***电路分别与所述温度信号采集电路、所述集成电参数检测单元电路、所述开关信号检测端口电路电连接以读取各种电力参数；
所述单片机***电路与所述输出控制信号端口电路电连接以完成异常报警和输出控制；
所述输出控制信号端口电路用于单片机***电路发出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令的输出端口；
所述单片机***电路与所述数据通信接口电路电信号连接以完成与***设备的通信；
所述单片机***电路与所述发射接收通信模块电路双向通信连接以完成发射和接受信息；
所述电压信号采集电路、所述电流信号采集电路与所述集成电参数检测单元电路电连接；
所述辅助工作电源电路和所述备用电池充电电源电路为各电路提供电源；
所述移动通信基站为所述供电所计算机、所述电管员手机与所述发射接收通信模块电路之间提供移动网路服务。
基于上述，所述温度信号采集电路用于配电***变压器温度信号的采集，其采用数字温度传感器。
基于上述，所述电压信号采集电路用于电压信号的采样，是将A、B、C三相交流电经电阻降压输出适合测量的电压信号。
基于上述，所述电流信号采集电路用于电流信号的采样，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻输出适合测量的电流信号。
基于上述，所述开关信号检测端口电路用于10KV断路开关或400V断路器或交流接触器的开关状态检测，是外接传感器电路。
基于上述，所述集成电参数检测单元电路用于将采样到的电压信号、电流信号分别接入电参数测量芯片，由单片机***电路控制计算出有功电能等电参数并输出到远传单元，其采用电参数测量集成芯片。
基于上述，所述发射接收通信模块电路用于发射报警信号或电力参数和接收各种工作短信，其采用通信发射接收通信模块芯片。
基于上述，所述数据通信接口电路是RS-485串行数据通信总线。
基于上述，所述辅助工作电源电路用于将交流电源经变压器降压整流变换输出供各电路所需的直流工作电源，是一个采用3只变压器降压整流的辅助直流稳压工作电源。
基于上述，所述备用电池充电电源电路用于备用电池的充电和备用电池的保护，是一个包括备用电池充电和备用电池的保护电路。
本实用新型相对于现有技术具有实质性特点和进步性，具体的说，该配电***自动化控制装置能够较为经济、理想的实现配电***自动化控制，其设计技术具有经济性价比高的特点，对于发展中国家实现配电***自动化控制，将会起到积极的促进作用；
该配电***自动化控制装置利用计算机技术、单片机检测、控制技术与无线移动通信技术，从而开发的一种用于配电变压器、10KV负荷开关、分段开关的远程控制保护、实时状态和数据检测功能的数字化、智能化的监控装置；其与移动通讯网络、计算机软件及电管员手机结合，可构成配电变压器、10KV负荷开关、分段开关的自动保护、遥测、遥控、遥信，并由此形成电力***的配电安全运行集中监控***，实现末端用户负荷监控，并能通过遥测、遥控实现配电自动化管理。
附图说明
图1是本实用新型的工作原理示意图；
图2是本实用新型在应用中的通讯传递示意图；
图3是本实用新型所述电压信号采集电路示意图；
图4是本实用新型所述电流信号采集电路示意图；
图5是本实用新型所述集成电参数检测单元电路示意图；
图6是本实用新型所述单片机***电路示意图；
图7是本实用新型所述发射接收通信模块电路示意图；
图8是本实用新型所述电参数测量集成芯片电路示意图；
图9是本实用新型所述输出控制信号端口电路示意图；
图10是本实用新型所述数据通信接口电路示意图；
图11是本实用新型所述辅助工作电源电路示意图；
图12是本实用新型所述备用电池充电电源电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明：
如图1所示，一种配电***自动化控制装置，其包括温度信号采集电路102、电压信号采集电路103、电流信号采集电路104、开关信号检测端口电路105、输出控制信号端口电路106、集成电参数检测单元电路107、单片机***电路108、发射接收通信模块电路109、数据通信接口电路110、辅助工作电源电路111、备用电池充电电源电路112、计算机通信模块电路113，以及连接有计算机双向通信模块113的供电所计算机114、电管员手机115和移动通信基站116；
所述单片机***电路108分别与所述温度信号采集电路102、所述集成电参数检测单元电路107、所述开关信号检测端口电路105电信号连接以读取各种电力参数；
所述单片机***电路108与所述输出控制信号端口电路106电信号连接以完成异常报警和输出控制；
所述单片机***电路108与所述数据通信接口电路110电信号连接以完成与***设备的通信；
所述单片机***电路108与所述发射接收通信模块电路109双向通信连接以完成发射和接受信息；
所述电压信号采集电路103、所述电流信号采集电路104与所述集成电参数检测单元电路107电信号连接；
所述辅助工作电源电路111和所述备用电池充电电源电路112为各电路提供电源；
所述移动通信基站116为所述供电所计算机114、所述电管员手机115与所述发射接收通信模块电路109之间提供移动网路服务。
其中，所述温度信号采集电路102采用数字温度传感器，其可直接读取温度数据，可用于变压器温升比较检测；所述温度信号采集电路102首端连接于配电***的变压器，尾端连接于单片机***电路108；
如图3所示，所述电压信号采集电路103首端连接于A相220V、50Hz交流电经电阻降压、输出适合电能芯片测量的电压信号V2P/V2N，相同，取出B相、C相电压信号V4P/V4N、V6P/V6N，予以连接；其尾端连接于所述集成电参数检测单元电路107输入端；所述电压信号采集电路103是A、B、C三相220V、50Hz交流电经电阻降压，输出适合电能芯片测量的电压信号；电压测量信号V1P—V6P接入电参数测量集成芯片U1，由单片机控制计算出过电压、欠电压电参数并输出到远传单元；
如图4所示，所述电流信号采集电路104首端连接于A相电流经电流互感器和负载电阻输出适合电能芯片测量的电流信号V1P/V1N，相同，取出B相、C相电流信号V3P/V3N、V5P/V5N，予以连接；其尾端连接于所述集成电参数检测单元电路107输入端；所述电流信号采集电路104是A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻输出适合电能芯片测量的电流信号；电流测量信号V1N—V6N分别接入电参数测量芯片U1，由单片机***控制计算出有功电能等电参数并输出到远传单元，电能脉冲通过光偶N1、N2隔离输出。
所述开关信号检测端口电路105一端连接于输入部分KX可外接传感器接点，另一端连接于单片机***电路读取接点状态以判断是否报警；所述开关信号检测端口电路105是外接传感器，其可检测10KV断路器和400V/220V断路器或交流接触器开关设备的接通分断状态，由单片机***控制计算处理。
如图5和图8所示，所述集成电参数检测单元电路107是一个电参数测量集成芯片，由电参数测量集成芯片将采集到的电压、电流测量信号分别接入单片机，由单片机控制计算出有功电能等电参数并输出到远传单元；电能脉冲通过光偶隔离输出。
如图6所示，所述单片机***电路108是以单片机***为技术核心的机构，其与集成电参数检测单元电路芯片连接，控制电参数的计算；
其与发射接收通信模块电路联接，用以控制发射模块的工作；
其与输出控制信号端口电路联接，用以完成异常报警、输出控制信号端口是否报警、或对开关设备进行接通分断处理指令等；
同时，其与数据通信接口电路即远传单元连接，进行数据传输，把电参数送入远传单元。
如图7所示，所述发射接收通信模块电路109是一个通信发射接收模块芯片，其与单片机***双向通信，把报警信号或电力参数以短信方式发出，并用于接收工作短信，其工作过程由单片机***控制。
如图9所示，所述输出控制信号端口电路106一端连接于输出控制为两路的继电器接点，另一端连接于单片机***电路，根据短信或其它设置控制其吸合状态用于控制10KV断路器和400V/220V断路器或交流接触器开关设备；所述输出控制信号端口电路106是由单片机根据短信或其它设置控制其是否报警或对开关设备进行接通分断处理。
如图10所示，所述数据通信接口电路110是一个两单元通过两个485通讯单元联接以进行数据传送；所述数据通信接口电路是一种RS-485串行数据通信总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，可广泛采用RS-485串行总线标准，RS-485用于多点互连时可以省掉许多信号线。
如图11所示，所述辅助工作电源电路111是一个辅助直流稳压工作电源，其将交流电源经3只电源变压器降压整流变换输出，供给各部分所需电源；
由于该辅助工作电源电路111采用3只电源变压器降压整流，当发生电源侧缺相时，不会瓦解工作电源，可保证整个装置正常运行，亦由于该辅助工作电源电路111输出端设置了三相电压的测试点，可由单片机***读取各相电压以判断供电状态。
如图12所示，所述备用电池充电电源电路112是一个包括备用电池充电和备用电池保护的电路，其与所述辅助工作电源电路111稳压输出+5V端连接；其可防止备用电池过电压、过电流充电，可在电源侧发生停电或因故障执行切断电源时，保证整个装置在24小时内正常运行。
如图1和图2所示，当配电***101投入运行后，在所述单片机***电路108的控制下，所述集成电参数检测单元电路107实时、不断的对现场运行变压器、10KV负荷开关、分段开关及各项电力参数进行检测，并不断读取检测单元数据，进行判断处理，如，过负荷、过压、欠压、电量等；
根据具体情况，由所述单片机***电路108生成相应中文短信，通过所述发射接收通信模块电路109将所述中文短信发至供电所计算机114或电管员手机115；
对于开关量的检测，由单片机的所述开关信号检测端口电路105直接检测；
温度信号采集采用数字温度传感器，可直接读取温度数据；
排除异常情况后，方可由电管员手机115或供电所计算机114启动送电。
所述配电***101是10KV配电线路和断路开关及配电变压器和400V配电线路及断路器或交流接触器，还包括高低压计量装置和控制设备等；
所述计算机双向通信模块113是一种用于连接计算机的、把报警或断路开关通断指令或需要的电力参数以短信方式发出并接收的通信模块；
所述供电所计算机114是普通计算机，即终端计算机；
所述电管员手机115是配电***电工管理人员用于工作的普通手机；
所述移动通信基站116能够为所述电管员手机115提供移动网络服务。
对于非正常的状态运行，***也可做简单保护，比如：变压器过温、电源缺相、过电压、欠电压等。
对于远程遥控、遥测过程，是所述发射接收通信模块电路109实时接收来自供电所计算机114或电管员手机115发来的控制短信指令，如，抄表、控制断电、控制送电等，当由所述发射接收通信模块电路109收到短信后，所述单片机***电路108经过分析认定，并做出相应动作，如，现场实时数据送回，或启停现场交流接触器。
该配电***自动化控制装置能够较为经济、理想的实现配电***自动化控制，其对于发展中国家实现配电***自动化控制将会起到积极的促进作用。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1、一种配电***自动化控制装置，其特征在于：该配电***自动化控制装置包括温度信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关信号检测端口电路、输出控制信号端口电路、集成电参数检测单元电路、单片机***电路、发射接收通信模块电路、数据通信接口电路、辅助工作电源电路和备用电池充电电源电路，以及连接有计算机双向通信模块的供电所计算机、电管员手机和移动通信基站；
所述单片机***电路分别与所述温度信号采集电路、所述集成电参数检测单元电路、所述开关信号检测端口电路电连接以读取各种电力参数；
所述单片机***电路与所述输出控制信号端口电路电连接以完成异常报警和输出控制；
所述输出控制信号端口电路用于单片机***电路发出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令的输出端口；
所述单片机***电路与所述数据通信接口电路电信号连接以完成与***设备的通信；
所述单片机***电路与所述发射接收通信模块电路双向通信连接以完成发射和接受信息；
所述电压信号采集电路、所述电流信号采集电路与所述集成电参数检测单元电路电连接；
所述辅助工作电源电路和所述备用电池充电电源电路为各电路提供电源；
所述移动通信基站为所述供电所计算机、所述电管员手机与所述发射接收通信模块电路之间提供移动网路服务。
2、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述温度信号采集电路用于配电***变压器温度信号的采集，其采用数字温度传感器。
3、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述电压信号采集电路用于电压信号的采样，是将A、B、C三相交流电经电阻降压输出适合测量的电压信号。
4、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述电流信号采集电路用于电流信号的采样，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻输出适合测量的电流信号。
5、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述开关信号检测端口电路用于10KV断路开关或400V断路器或交流接触器的开关状态检测，是外接传感器电路。
6、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述集成电参数检测单元电路用于将采样到的电压信号、电流信号分别接入电参数测量芯片，由单片机***电路控制计算出有功电能等电参数并输出到远传单元，其采用电参数测量集成芯片。
7、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述发射接收通信模块电路用于发射报警信号或电力参数和接收各种工作短信，其采用通信发射接收通信模块芯片。
8、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述数据通信接口电路是RS-485串行数据通信总线。
9、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述辅助工作电源电路用于将交流电源经变压器降压整流变换输出供各电路所需的直流工作电源，是一个采用3只变压器降压整流的辅助直流稳压工作电源。
10、根据权利要求1所述的一种配电***自动化控制装置，其特征在于：所述备用电池充电电源电路用于备用电池的充电和备用电池的保护，是一个包括备用电池充电和备用电池的保护电路。
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