CN202524166U - 一种应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，包括DSP、与DSP输入端相连接的信号采集模块及开关量输入模块、与DSP输出端相连接的通用继电器模块及开关量输出模块和与DSP相连接的通讯模块；信号采集模块将馈线网络上的模拟数据转换成数字数据传递给DSP，DSP根据预设保护算法对接收到的数据进行分析判断馈线网络的运行状态，DSP根据预设的保护逻辑、馈线网络的运行状态和开关量输入模块数据控制通用继电器模块和开关量输出模块作出相应动作，DSP控制通讯模块与主控计算机进行通讯。本实用新型体积小、成本低、功耗小，还将GPRS模块嵌入到其中有多种通讯方式，可以灵活满足馈线自动化***的需要。

Description

一种应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种在线监测与保护装置，具体涉及一种应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，属于保护技术领域。

背景技术

智能电网已成为电网发展的必然趋势，各国都在大力发展智能电网。目前智能配电网的研究正处于摸索阶段，而目前的馈线自动化是智能配电网的关键和核心。馈线自动化主要指馈线网络发生故障后，自动地检测并切除故障区段，进而恢复非故障区段正常供电的一种技术，如何在对馈线自动化***进行实时的监测与故障保护就成为智能电网的重大课题。

目前市场上针对电力***的监测与保护装置很多，但装置大都体积庞大、昂贵复杂，很难满足馈线网络的需要。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种体积小、成本低的应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型包括DSP、与DSP输入端相连接的信号采集模块及开关量输入模块、与DSP输出端相连接的通用继电器模块及开关量输出模块和与DSP输入输出端相连接的通讯模块；信号采集模块将馈线网络上的实时模拟数据转换成数字数据传递给DSP，DSP首先根据预设的保护算法对接收到的数字数据进行分析判断，得到馈线网络的运行状态，DSP然后根据预设的保护逻辑、馈线网络的运行状态和开关量输入模块的输入数据控制通用继电器模块和开关量输出模块作出相应的动作，DSP同时控制通讯模块与主控计算机进行通讯，完成信息的传送和交换。本实用新型采用模块化设计，将通用继电器模块与开关量输入模块及开关量输出模块集成到一块电路板上尽可能的降低了本实用新型的体积与成本。

上述DSP输入输出端还连接有显示模块；显示模块包括与DSP输入输出端相连接的MCU、用于显示在线监测与保护装置各种运行状态的液晶显示装置和用于对在线监测与保护装置***量进行修改的键盘，液晶显示装置与MCU输出端相连接，键盘与MCU输入端相连接。

上述DSP和MCU的输入端还连接有电源模块，电源模块用于将交流电转换成直流电，从而为DSP和MCU供电。

上述液晶显示装置采用的是有机发光二极管。该LED具有优异的抗震性、可弯曲性，低温特性好，制造工艺简单，成本更低等优点。

上述DSP输入输出端还连接有用于保证在线监测与保护装置正常运行的硬件看门狗模块。使本实用新型故障率低、运行稳定可靠。

上述通讯模块包括485通讯模块和与485通讯模块嵌在一起的GPRS模块。通讯模块中集成了485通讯模块和GPRS通讯功能，可以方便的实现四遥(遥控、遥测、遥调、遥信)功能，灵活的满足馈线自动化***通讯的需要，同时缩小了本实用新型的体积、降低了成本。

上述信号采集模块依次包括模拟信号输入电路、信号调理电路、多路选择开关和与DSP输入端相连接的AD转换器。AD转换器采用TI公司生产的双通道、四路、模拟差分输入、16bit同步采样串行AD转换器ADS8362，可以实现对模拟信号的高速、高精度采集，同时当采集模块采集频率为50KHZ时，有80db的共模抑制，可以在强噪声等恶劣的环境中应用。

本实用新型体积小、成本低、功耗小、故障率低、运行稳定可靠，同时本实用新型还将GPRS模块嵌入到装置中，有多种通讯方式，可以灵活的满足馈线自动化***的需要。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为开关量输入电路；

图3为面板指示电路；

图4为信号调理电路；

图5为通用继电器模块电路图；

图6为合闸继电器电路与合闸保持继电器电路。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参见图1，本实用新型包括DSP、与DSP输入端相连接的信号采集模块及开关量输入模块(参见图2，开关量输入模块为现有技术，此处不再赘述)、与DSP输出端相连接的通用继电器模块及开关量输出模块(开关量输出模块为现有技术，此处不再赘述)、与DSP输入输出端相连接的通讯模块、显示模块及用于保证在线监测与保护装置正常运行的硬件看门狗模块(硬件看门狗模块为现有技术，此处不再赘述)和电源模块。本实用新型采用模块化设计，将通用继电器模块与开关量输入模块、开关量输出模块集成到一块电路板上尽可能的降低了装置的体积与成本。

显示模块包括与DSP输入输出端相连接的MCU、用于显示在线监测与保护装置各种运行状态的液晶显示装置和用于对在线监测与保护装置***量进行修改的键盘，液晶显示装置与MCU输出端相连接，键盘与MCU输入端相连接。

液晶显示装置采用的是有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，简称OLED)，LED具有优异的抗震性、可弯曲性，低温特性好，制造工艺简单，成本更低等优点。

显示模块全汉化显示，可显示一次***图、测量数据、保护信息、故障波形。液晶显示装置默认情况下采用低功耗运行模式，延长了液晶显示装置的实用寿命。面板按键设计简洁明了便于操作，面板上有LED显示灯，对装置的各种状态进行显示，使用户对装置及***的运行情况一目了然。图3为面板指示电路，LED指示灯可以显示装置的各种状态。指示灯从上到下一次为备用、运行、故障、合闸、分闸、通讯、电源。

运行指示灯：当装置正常工作时指示灯显示为绿色，当指示灯显示为红色时表明装置为非正常工作状态。

故障指示灯：当装置检测到其所监控的电力设备发生故障时指示为红色，其他情况为绿色。

合闸指示灯：当装置检测到断路器为合闸状态时指示灯为绿色，其他状态为红色。

分闸指示灯：当装置检测到断路器为分闸状态时指示灯为绿色，其他状态为红色。

通讯指示灯：装置与主控计算机(通信管理机)通讯时指示为绿色并闪烁，不通讯的状态指示为红色。

电源指示灯：当装置由电源供电工作时指示为绿色。

电源模块与DSP和MCU的输入端相连接，电源模块用于将220V交流电转换成5V、±12V直流电，为DSP和MCU供电。

通讯模块包括485通讯模块和与485通讯模块嵌在一起的GPRS模块(即通讯模块中集成了485通讯模块和GPRS通讯功能)。可以方便的实现四遥(遥控、遥测、遥调、遥信)功能。本实用新型可以通过通讯模块与主控计算机(通信管理机)进行通讯，从而实现信息的远方传送和交换。通过主控计算机还可以实现对本实用新型定值的远方查询、整定功能及对本实用新型的远方控制功能。极大的方便了馈线自动化***通讯的需求，同时减小了设备的体积并减少了装置的成本。

硬件看门狗模块可以保证本实用新型的正常运行，对本实用新型进行有效的监视管理，当DSP程序出现死循环或PC指针不能回来，那么硬件看门狗模块就对装置复位。

其中，信号采集模块依次包括模拟信号输入电路、信号调理电路(参见图4，为现有技术，此处不再赘述)、多路选择开关和AD转换器。AD转换器与DSP输入端相连接，并将转换的数字信号传输给DSP。其中，AD转换器采用TI公司生产的双通道、四路、模拟差分输入、16bit同步采样串行AD转换器ADS8362，可以实现对模拟信号的高速、高精度采集。同时当信号采集模块采集频率为50KHZ时，有80db的共模抑制，可以在强噪声等恶劣的环境中应用。

参见图5，通用继电器模块包括跳闸继电器电路、跳闸保持继电器电路、合闸继电器电路、合闸保持继电器电路、信号继电器电路和防跳继电器电路。其中，跳闸继电器电路和跳闸保持继电器电路组成跳闸电路，用于控制断路器的断开；合闸继电器电路和合闸保持继电器电路组成合闸电路，用于控制断路器的合闸。防跳继电器电路对合闸电路和跳闸电路进行监控，从而提高了断路器防跳保护动作的可靠性，杜绝了断路器跳跃现象的发生。信号继电器电路控制装置外电路的关合。

本实施例中，跳闸继电器和合闸继电器采用ST2-DC12V继电器，跳闸保持继电器和合闸保持继电器采用ST2-DC1.5V继电器，防跳继电器采用ST1-DC24V继电器。

参见图6，合闸继电器电路(ST2-DC12V)与合闸保持继电器电路(ST2-DC1.5V)，当外部电路给ST2-DC12V继电器1脚提供一个低电平时，ST2-DC12V继电器线圈通电继电器吸合，保护合闸继电器电路接通，hezhe+与hezha两节点连接的外部断路器控制电路接通，ST2-DC1.5V继电器线圈通电继电器吸合，合闸保持继电器电路接通，ST2-DC1.5V继电器处于合闸状态，当外部电路断开(断路器分闸)时ST2-DC1.5V继电器线圈断电，合闸保持继电器电路断开。当外部电路给ST2-DC12V继电器1脚提供一个高电平(12V)时ST2-DC12V继电器线圈没有电流，保护合闸继电器电路断开。

本实用新型的工作过程如下：

信号采集模块将馈线网络上的实时模拟数据转换成数字数据传递给DSP。DSP首先根据预设的保护算法(现有的技术，例如FFT算法、正弦函数模型算法，最小二乘方算法和解微分方程算法)对接收到的数字数据进行分析判断，从而得到馈线网络的运行状态(即DSP根据信号采集模块采集到的电压电流数据计算出馈线线路的有功功率、无功功率、功率因数和视在功率，进而判断出馈线网络的运行状态)；DSP然后根据预设的保护逻辑、前面得到的馈线网络的运行状态和开关量输入模块的输入数据控制通用继电器模块和开关量输出模块作出相应的动作(现有的技术)；前述的预设的保护逻辑有I段过流保护、II段过流保护、III段过流保护、零序过流保护、重合闸(1-4次可设)、低电压保护(可设置电流闭锁)、非电量保护、控制回路断线监测和装置故障、失电告警，这些预设的保护逻辑在电网技术中是一种通用技术，此处不再赘述；DSP同时控制通讯模块与主控计算机(通信管理机)进行通讯，从而完成信息的传送和交换。在线监测与保护装置的各种运行状态可以在液晶显示装置上显示出来，并可以通过键盘对在线监测与保护装置的定值等***量进行修改。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，其特征在于，包括DSP、与DSP输入端相连接的信号采集模块及开关量输入模块、与DSP输出端相连接的通用继电器模块及开关量输出模块和与DSP输入输出端相连接的通讯模块。

2.根据权利要求1所述的应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，其特征在于，所述DSP输入输出端还连接有显示模块；

所述显示模块包括与DSP输入输出端相连接的MCU、用于显示在线监测与保护装置各种运行状态的液晶显示装置和用于对在线监测与保护装置***量进行修改的键盘，所述液晶显示装置与MCU输出端相连接，所述键盘与MCU输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，其特征在于，所述DSP和MCU的输入端还连接有电源模块，所述电源模块用于将交流电转换成直流电为DSP和MCU供电。

4.根据权利要求2所述的应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，其特征在于，所述液晶显示装置采用的是有机发光二极管。

5.根据权利要求1所述的应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，其特征在于，所述DSP输入输出端还连接有用于保证在线监测与保护装置正常运行的硬件看门狗模块。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，其特征在于，所述通讯模块包括485通讯 模块和与485通讯模块嵌在一起的GPRS模块。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的应用于馈线自动化***中的在线监测与保护装置，其特征在于，所述信号采集模块依次包括模拟信号输入电路、信号调理电路、多路选择开关和与DSP输入端相连接的AD转换器。 

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