CN204065750U - 一种基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器，可有效解决现有设备没有环境监测功能和自动化程度不高的问题，技术方案是，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，控制电路包括数据采集模块IC2、主控模块IC1和显示模块IC3，所述的数据采集模块IC2包括分别与主控模块IC1相连的交流电流检测模块、交流电压检测模块、直流电压检测模块、温湿度检测模块和图像检测模块，主控模块IC1与显示模块IC3相连，主控模块IC1包括微处理器U1，温湿度检测模块包括数字传感器U2，本实用新型可实现配电线路的自动保护，运行成本都比较低，能够及时可靠的监测环境温度、湿度及线路当前图像信息，管理人员及时采取相应的措施。

Description

一种基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器

技术领域

本实用新型涉及高压开关控制领域，特别是一种基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器。

背景技术

电力是以电能作为动力的能源。20世纪出现的大规模电力***是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费***。它将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。而用电安全却是至关重要的一个环节。

目前在配电环节，已有各种高压开关控制器，绝大部分具备了控制、监视、信号、测量、事件记录、故障判断、保护等多种功能，但是国内各种高压控制器还没有对环境监测的功能，这将会导致用电管理部门不知道配电设备现场环境的基本情况，不能及时、准确采取相应处理措施，影响安全用电，因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器，可有效解决现有设备没有环境监测功能和自动化程度不高的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，控制电路包括数据采集模块IC2、主控模块IC1和显示模块IC3，所述的数据采集模块IC2包括分别与主控模块IC1相连的交流电流检测模块、交流电压检测模块、直流电压检测模块、温湿度检测模块和图像检测模块，主控模块IC1与显示模块IC3相连，主控模块IC1包括微处理器U1，温湿度检测模块包括数字传感器U2，数字传感器U2的1脚接地，2脚与微处理器U1的6脚相连，3脚与微处理器U1的17脚相连，图像检测模块包括图像传感器U3，图像传感器U3的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别接微处理器U1的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚，图像传感器U3的6脚接地，7脚与微处理器U1的17脚相连。

本实用新型结构新颖独特，简单合理，可实现配电线路的自动保护，运行成本都比较低，不存在与后备断路器配合时间整定的困难，非常适合在城乡电网中使用，还具有环境监测功能：能够及时可靠的监测环境温度、湿度及线路当前图像信息，管理人员可以掌握供电电路情况及覆冰状况，及时采取相应的措施，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的结构框式图。

图2为本实用新型交流电流检测模块的电路原理图。

图3为本实用新型交流电压检测模块的电路原理图。

图4为本实用新型直流电压检测模块的电路原理图。

图5为本实用新型温湿度检测模块和图像检测模块的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-5给出，本实用新型包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，控制电路包括数据采集模块IC2、主控模块IC1和显示模块IC3，所述数据采集模块IC2负责各种信息的采集并传送给主控单元；主控模块IC1负责信息收集、分析判断，并将要显示的信息传给显示模块IC3；显示模块IC3负责各类信息的显示及键盘信息的输入传给主控模块IC1， 

所述的数据采集模块IC2包括分别与主控模块IC1相连的交流电流检测模块、交流电压检测模块、直流电压检测模块、温湿度检测模块和图像检测模块，主控模块IC1与显示模块IC3相连，主控模块IC1包括微处理器U1，温湿度检测模块包括数字传感器U2，数字传感器U2的1脚接地，2脚与微处理器U1的6脚相连，3脚与微处理器U1的17脚相连，图像检测模块包括图像传感器U3，图像传感器U3的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别接微处理器U1的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚，图像传感器U3的6脚接地，7脚与微处理器U1的17脚相连。

为保证使用效果，所述的交流电流检测模块包括互感器T2、电阻和电容，互感器T2的1脚和3脚接采样电流输入端，互感器T2的2脚经电感L8分别接电阻R4的一端和电阻R6的一端，电阻R4的另一端分别接电容C3的一端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别与微处理器U1的20脚和电容C4的一端，互感器T2的4脚经电感L9接电阻R7的一端和电阻R8的一端，电阻R7的另一端与电阻R6的另一端相连，共端接地，电阻R8的另一端分别接电容C5的一端和电阻R9的一端，电容C5的另一端与电容C3的另一端相连，共端接地，电阻R9的另一端分别与微处理器U1的19脚和电容C6的一端相连，电容C6的另一端与电容C4的另一端相连，共端接地；

所述的交流电压检测模块包括互感器T1、电阻和电容，互感器T1的1脚经串联的电阻RA1、电阻RA2接采样电压输入端的一根线VAIN，互感器T1的3脚接采样电压输入端的另一根线VNin，互感器T1的2脚分别接电阻R1的一端和电阻R2的一端，电阻R1的另一端分别与微处理器U1的21脚和电容C2的一端相连，电容C2的另一端接地，电阻R2的另一端分别接互感器T1的4脚和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地；

所述的直流电压检测模块包括三极管Q2、二极管D1和继电器J，三极管Q2的基极经电阻R23接微处理器U1的7脚，三极管Q2的发射极接地，集电极分别接二极管D1的正极和继电器J线圈的一端，二极管D1的负极分别与微处理器U1的17脚和继电器J线圈的另一端相连，继电器J的触点开关K1的动触点接电容C16的一端，电容C16的另一端接继电器J的触点开关K2的动触点，继电器J的触点开关K1的一个静触点接采样电压输入端的一根线+POWER，另一个静触点经电阻R21分别接微处理器U1的18脚和电阻R22的一端，电阻R22的另一端接地，继电器J的触点开关K2的一个静触点接采样电压输入端的另一根线-POWER，另一个静触点接地。

所述的微处理器U1的型号为美国ATMEL公司的生产的型号为AT91SAM9260B ARM9的处理器，它能实时地分析和处理高压线路的数据，同时接收并执行管理中心的操作指令；要功能包括：与PC机主机的通信、各种信息、数据的收集、计算及显示；温度检测，根据检测温度实时上传数据、现场环境的监控等，提高了多任务的处理速度，实现了OLED的中文显示；同时具备RS485串口异步通信方式，提高了数据传输的可靠性；

所述的数字传感器U2为AM2305的数字传感器，该传感器为数字传感器，使用方便，具有精度高、稳定等优点；图像采集器，可随时采集高压线路上的结冰情况，以及时进行除冰；所述的图像传感器U3为市售产品（现有技术），如型号为KAC-9627的图像传感器；所述的显示模块IC3为OLED（有机发光二极管），显示各种信息，兼顾键盘的输入，用户可以随时输入各种控制参数及上限值，以保护高压线路。

本实用新型使用时，数据采集模块IC2发送数据给主控模块IC1，主控模块IC1将信息分析处理后显示到显示模块IC3，同时微处理器U1通过通信模块和RS485总线结构与PC机相连，将有关信息经过RS485总线传给PC机，进行全双工通信，具有实时监控用电数据和故障记录查询、报表管理和***维护等功能。

如图2所示，采样交流电流经输入端IAIN、IAOUT进入互感器T2，输出经电阻R4-R9，电容C3-C6，由微处理器U1的20脚IAP、19脚IAN进入微处理器U1进行采样；如图3所示，采样交流电压通过电阻RA1、电阻RA2进入互感器T1，输出电压经电阻R1、R2、R3保护电路，由微处理器U1的21脚VAP 进入微处理器U1进行采样；如图4所示，为高压直流电压的测量，三极管Q2不导通时，电容C16经继电器J的触点开关K1接采样电压输入端+POWER、-POWER，进行充电；测量时，微处理器U1的7脚Output发出使能信号，三极管Q2打开，继电器J通电，使电容C16接入电阻R21、R22组成的测试电路，由微处理器U1的18脚Vin进入U1，完成直流电流的测试；如图4所示，为温湿度及图像信息的采集，数字传感器U2的型号为AM2305，采用单总线方式，同时按照时序要求完成温度、湿度的测量；图像传感器U3型号为KAC-9627，通过ISI接口总线连接微处理器U1，完成图像信息的采集与处理。微处理器U1的8脚RXD0、9脚TXD0完成RS485的通信。

与现有技术相比，本发明具有防涌流、过流保护、小电流接地保护和失压保护等保护环节，还具有重合闸功能、重合闸后加速功能，可根据线路的具体情况，在线路各分段处的断路器配套本智能控制器，分别设置0～3次重合闸，由此组成智能化的配电自动化***，可以实现配电线路的自动保护。这种自动保护方式的效果好，初期建设成本和以后的运行成本都比较低，不存在与后备断路器配合时间整定的困难，非常适合在城乡电网中使用。面板实现部分采用抗干扰性强、耐高低温的OLED屏，该屏显示清晰性能好，使***更加稳定；还具有环境监测功能：能够及时可靠的监测环境温度、湿度及线路当前图像信息，为管理人员提供线路实时状况，可以掌握供电电路情况及覆冰状况，及时采取相应的措施，保证了高压线路更安全运行，有良好的社会和经济效益。

Claims (4)

1.一种基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器，包括壳体和装在壳体内的电路板，其特征在于，电路板上装有控制电路，控制电路包括数据采集模块IC2、主控模块IC1和显示模块IC3，所述的数据采集模块IC2包括分别与主控模块IC1相连的交流电流检测模块、交流电压检测模块、直流电压检测模块、温湿度检测模块和图像检测模块，主控模块IC1与显示模块IC3相连，主控模块IC1包括微处理器U1，温湿度检测模块包括数字传感器U2，数字传感器U2的1脚接地，2脚与微处理器U1的6脚相连，3脚与微处理器U1的17脚相连，图像检测模块包括图像传感器U3，图像传感器U3的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别接微处理器U1的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚，图像传感器U3的6脚接地，7脚与微处理器U1的17脚相连。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器，其特征在于，所述的交流电流检测模块包括互感器T2、电阻和电容，互感器T2的1脚和3脚接采样电流输入端，互感器T2的2脚经电感L8分别接电阻R4的一端和电阻R6的一端，电阻R4的另一端分别接电容C3的一端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别与微处理器U1的20脚和电容C4的一端，互感器T2的4脚经电感L9接电阻R7的一端和电阻R8的一端，电阻R7的另一端与电阻R6的另一端相连，共端接地，电阻R8的另一端分别接电容C5的一端和电阻R9的一端，电容C5的另一端与电容C3的另一端相连，共端接地，电阻R9的另一端分别与微处理器U1的19脚和电容C6的一端相连，电容C6的另一端与电容C4的另一端相连，共端接地。

3.根据权利要求1所述的基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器，其特征在于，所述的交流电压检测模块包括互感器T1、电阻和电容，互感器T1的1脚经串联的电阻RA1、电阻RA2接采样电压输入端的一根线VAIN，互感器T1的3脚接采样电压输入端的另一根线VNin，互感器T1的2脚分别接电阻R1的一端和电阻R2的一端，电阻R1的另一端分别与微处理器U1的21脚和电容C2的一端相连，电容C2的另一端接地，电阻R2的另一端分别接互感器T1的4脚和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的基于嵌入式技术的多功能高压开关控制器，其特征在于，所述的直流电压检测模块包括三极管Q2、二极管D1和继电器J，三极管Q2的基极经电阻R23接微处理器U1的7脚，三极管Q2的发射极接地，集电极分别接二极管D1的正极和继电器J线圈的一端，二极管D1的负极分别与微处理器U1的17脚和继电器J线圈的另一端相连，继电器J的触点开关K1的动触点接电容C16的一端，电容C16的另一端接继电器J的触点开关K2的动触点，继电器J的触点开关K1的一个静触点接采样电压输入端的一根线+POWER，另一个静触点经电阻R21分别接微处理器U1的18脚和电阻R22的一端，电阻R22的另一端接地，继电器J的触点开关K2的一个静触点接采样电压输入端的另一根线-POWER，另一个静触点接地。