CN102185385A - 一种电力保护回路物理开断状态检测系统及其方法 - Google Patents

一种电力保护回路物理开断状态检测系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电力保护回路物理开断状态检测系统及其方法，该检测系统包括状态检测装置、信息收集装置和主站服务器，状态检测装置非接触地安装在压板下方，该状态检测装置与信息收集装置相连接及主站服务器依次连接；该方法包括以下步骤：(1)状态检测装置及信息收集装置初始化及自检；(2)状态检测装置检测压板状态，并通过信息收集装置向主站服务器发送该状态检测装置ID标识及压板状态；(3)主站服务器对状态检测装置ID标识及压板状态进行处理。本发明设计合理，在不影响压板工作状态的情况下，通过非接触检测方法自动对压板状态进行检测、收集并传输给主站服务器进行状态检测，对原保护回路无任何影响，保证了电网系统的安全、可靠地运行。

Description

一种电力保护回路物理开断状态检测系统及其方法
技术领域
本发明属于电力系统领域，尤其是一种电力保护回路物理开断状态检测系统及其方法。
背景技术
电力系统中电力设施的安全和可靠性决定了电网的安全和可靠性。继电保护和安全自动装置是电力系统最重要的二次设备之一，也是保障电力系统安全和防止电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。继电保护和安全自动装置的可靠动作对电力系统的安全稳定运行起着重要的作用，然而长期以来电力系统只有一次设备状态检测，没有可靠的二次保护压板的状态检测措施。压板是继电保护和安全自动装置中的重要环节，但是，压板的误操作可能使保护装置失去作用，造成事故扩大，设备损坏，甚至做成电网瓦解，影响正常的功能也生产和人民生活用电。如何有效地进行压板管理、压板状态采集对电力系统安全稳定运行具有重要作用，但是，压板投退状态的获取是个难点问题，一直没有好的解决办法来采集压板的物理开断状态，通过视觉技术采集状态的方法因为图像识别受光照、角度等影响，可靠性不高，因此，迫切需要一种检测电力压板物理开断状态的高可靠性方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理，能够自动对压板状态进行检测、收集并传输给主站服务器的电力保护回路物理开断状态检测系统及其方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种电力保护回路物理开断状态检测系统，包括状态检测装置、信息收集装置和主站服务器，状态检测装置非接触地安装在压板下方，该状态检测装置通过有线网络或无线网络与信息收集装置相连接并将状态检测装置ID标识及压板状态传输到信息收集装置，信息收集装置通过局域网与主站服务器相连接并将所收集的状态检测装置ID标识及压板状态传输给主站服务器。
而且，所述的状态检测装置包括微处理器、线性稳压器、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路，有线网络中的电源及地线与线性稳压器相连接，线性稳压器输出的稳压电源为各部分电路供电，有线网络中的数据线及控制线与微处理器相连接，微处理器还通过I/O接口分别与ID芯片、红外发射电路和红外接收电路相连接。
而且，所述的状态检测装置包括微处理器、电池、电源管理模块、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路，电源管理模块与电池相连接为各部分电路供电，处理器还通过I/O接口分别与2.4G无线通信模块、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路相连接。
而且，所述红外发射电路由红外调制模块和红外发射管连接构成，所述的红外接收电路由红外接收管和有源带通滤波器检波放大电路连接构成。
而且，所述的状态检测装置与压板的安装关系为：所述的状态检测装置贴装在压板下方的继电保护装置表面上，该状态检测装置与压板为非接触关系。
而且，所述的有线网络为局域网或RS485通信网络或I2C总线通信网络，所述的无线网络为2.4G无线网络。
一种电力系统保护回路物理开断状态的检测方法，包括以下步骤：
(1)状态检测装置及信息收集装置初始化及自检；
(2)状态检测装置检测压板状态，并通过信息收集装置向主站服务器发送该状态检测装置ID标识及压板状态；
(3)主站服务器对状态检测装置ID标识及压板状态进行处理。
而且，所述状态检测装置与信息收集装置之间采用局域网通信方式、RS485通信方式、I2C总线通信网络或2.4G无线通信方式进行数据交换。
而且，所述的状态检测装置检测压板状态采用红外检测方法、RFID检测方法、电磁检测方法或者永磁检测方法进行。
而且，主站服务器对状态检测装置ID标识及压板状态进行处理包括：状态检测装置ID标识及压板状态的存储和显示。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计合理，通过状态检测装置采用非接触检测方法可以实时检测电力压板物理开断状态并将检测结果发送到主站服务器，在主站服务器上能够实时显示每个压板的状态，进而判断是否与压板应该的状态一致，如果不一致可以给用户提示，保障电网的安全可靠运行；同时，在检测过程中采用非接触检测方法进行状态检测，在不影响压板状态，不需对原压板物理结构进行改造情况下进行，保证了系统的正常运行。
附图说明
图1是本发明的系统连接示意图；
图2是状态检测装置的安装示意图；
图3是状态检测装置的一种电路框图；
图4是状态检测装置的另一种电路框图；
图5是本发明的处理流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种电力保护回路物理开断状态检测系统，如图1所示，包括状态检测装置、信息收集装置和主站服务器，安装在压板下方的状态检测装置通过有线或无线网络与信息收集装置相连接并将检测到的压板状态及状态检测装置ID标识传输给信息收集装置，信息收集装置通过局域网与主站服务器相连接并将所收集的压板状态及状态检测装置ID标识传输给主站服务器，主站服务器信息收集装置可以向状态检测装置发送控制命令并可清楚地检测到继电保护装置上的各个压板状态。主站服务器为一台安装有主控软件并设置在控制中心的计算机，信息收集装置为一台安装有信息收集软件的计算机，用于转发状态检测装置发送过来的压板状态及状态检测装置ID标识或将主站服务器发送过来的检测命令转发给状态检测装置，状态检测装置用于检测压板的工作状态并将压板状态及状态检测装置ID标识向信息收集装置发送。
如图2所示，状态检测装置与压板的安装关系为：每个压板4安装在继电保护装置的一对接线柱2上，并通过锁紧螺母1锁紧，状态检测装置3安装在压板下方的继电保护装置表面上，状态检测装置与压板形成非接触式安装关系。
状态检测装置与信息收集装置可以通过有线网络或无线网络进行连接，其中有线连接方式可以采用局域网连接或RS485通信网络连接。下面以或I2C总线连接方式说明一种状态检测装置的电路构造，如图3所示，状态检测装置包括微处理器、线性稳压器、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路，有线网络中的电源及地线与线性稳压器相连接，线性稳压器输出的稳压电源为各部分电路供电，有线网络中的数据线SDA及控制线SCL与微处理器相连接，微处理器还通过I/O接口分别与ID芯片、红外发射电路和红外接收电路相连接，红外发射电路由红外调制模块和红外发射管连接构成，红外接收电路由红外接收管和有源带通滤波器检波放大电路连接构成，ID芯片采用64位唯一ID的DS2411芯片，每一个状态检测装置均具有不同的ID标识，红外调制模块在微处理器的控制下产生红外调制信号并经红外发射管向外发送，如果压板已安装在两个接线柱之间，则经压板反射由红外接收管接收并经有源带通滤波器检波放大电路后输入到微处理器中，微处理器对接收的红外信号进行分析，如果该红外信号是本红外发射管发送的红外光，则判断压板处于闭合状态，否则判断压板处于非闭合状态；如果微处理器控制红外发射电路发出红外光后在一定的时间内没有收到红外光信号，则说明压板处于非闭合状态。状态检测装置在进行压板状态检测后，将该状态检测装置ID标识及压板状态发送给信息收集装置，再传输至主站服务器进行显示。
状态检测装置与信息收集装置也可以通过无线网络进行连接，如图4所示，该状态检测装置包括微处理器、电池、电源管理模块、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路，电池采用CR2032纽扣电池并通过电源管理模块为各部分电路供电，微处理器通过I/O接口分别与2.4G无线通信模块、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路相连接，红外发射电路由红外调制模块和红外发射管连接构成，红外接收电路由红外接收管和有源带通滤波器检波放大电路连接构成，ID芯片采用64位唯一ID的DS2411芯片，微处理器通过2.4G无线通信模块与信息收集装置相连接，相应地在信息收集装置上也安装有2.4G无线通信装置。该状态检测装置的状态检测过程与有线网络完全相同，检测后的压板状态信息经2.4G无线通信模块将该状态检测装置ID标识及压板状态发送给信息收集装置，再传输至主站服务器进行显示。
一种电力系统保护回路物理开断状态的检测方法，包括以下步骤：
(1)状态检测装置及信息收集装置初始化及自检；
在本步骤中，状态检测装置及信息收集装置上电初始化，检查系统中装置的各个模块是否正常，如果为电池供电，检测电量是否正常。
(2)状态检测装置检测压板状态，并通过信息收集装置向主站服务器发送该状态检测装置ID标识及压板状态；
由于状态检测装置与压板之间无任何接触，因此，状态检测装置检测压板状态是采用非接触检测方法进行，在检测时不对压板的工作产生任何影响，压板也不需要退出运行。非接触检测方法包括红外检测方法、RFID检测方法、电磁检测方法或者永磁检测方法。以红外检测方法为例，微处理器驱动红外调制电路，发射经过调制的红外光，照射到压板连接片上，如果有连接片即压板处于闭合状态时，红外光会被反射回来，这时红外接收模块检测到反射光，传送给微处理器，微处理器检查是否为经过调制的红外光，如果是调制光，则认为压板处于闭合状态；如果没有连接片，即压板处于断开状态时，红外光不会被反射回来，这时检测不到反射光，微处理器认为压板处于断开状态；如果接收到的红外光不是经过调制的红外光，也会认为压板处于断开状态，避免干扰。
根据状态检测装置的不同，信息收集装置采用不同的通信方式：如果是有线状态检测装置的话，可以采用局域网或RS485通信或者I2C总线方式进行数据通信，如果是无线状态检测装置的话，可以采用2.4G无线通信网的方式进行数据通信。
(3)主站服务器对状态检测装置ID标识及压板状态进行处理。
在本步骤中，主站服务器将接收到的数据自动保存到数据库中，监控人员可从数据库读取数据库数据或者直接接收信息收集装置发送的检测结果及唯一ID标识，进行可视化电力系统保护回路物理开断状态的直观的显示。
为了更清楚地说明电力保护回路物理开断状态检测方法，下面以红外检测方法为例对非接触检测方法进行说明，如图5所示，该处理过程是状态检测装置通过检查红外发射光是否反射回来的方法采集压板的是否在位来检查压板的开断状态，具体处理步骤如下：
S1：系统上电，各状态检测装置及信息收集装置初始化及自检，如果有错误发送错误信息到主站服务器，如果自检正确，发送正确信息给主站服务器；记录状态检测装置ID标识；
S2：状态检测装置经过自检正确后进入S2状态，此时进入系统正常运行状态，由微处理器驱动红外调制电路，发射经过调制的红外光，照射到压板连接片上。
S3：如果有红外光经过红外接收管，信号经过放大电路放大后，由微处理器检测是否接收到红外光，如果接收到了红外光，检测是否为发射的调制光；或者直接在放大电路中使用带通放大器件，直接在带通放大器中过滤，能通过放大器的光信号发送给微处理器；
S4：状态检测装置经过S3检测红外光之后进入S4状态，在微处理器中记录S3状态的检测结果
S5：状态检测装置向信息收集装置发送S4状态下保存的检测结果，连同状态检测装置ID标识一同发送，发送方式可以为有线或者无线网络；
S6：信息收集装置接收S5状态下发送的检测结果与状态检测装置ID标识，一个信息收集装置可以收集一个或者多个状态检测装置发送的数据；
S7：信息收集装置把收集到的数据发送到主站服务器，主站服务器将接收到的数据保存到数据库；
S8：监控人员可以通过人机交互界面，从数据库读取或者直接接收信息收集装置发送的检测结果与唯一ID标识，进行可视化电力系统保护回路物理开断状态的直观显示。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电力保护回路物理开断状态检测系统，其特征在于：包括状态检测装置、信息收集装置和主站服务器，状态检测装置非接触地安装在压板下方，该状态检测装置通过有线网络或无线网络与信息收集装置相连接并将状态检测装置ID标识及压板状态传输到信息收集装置，信息收集装置通过局域网与主站服务器相连接并将所收集的状态检测装置ID标识及压板状态传输给主站服务器。
2.根据权利要求1所述的一种电力保护回路物理开断状态检测系统，其特征在于：所述的状态检测装置包括微处理器、线性稳压器、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路，有线网络中的电源及地线与线性稳压器相连接，线性稳压器输出的稳压电源为各部分电路供电，有线网络中的数据线及控制线与微处理器相连接，微处理器还通过I/O接口分别与ID芯片、红外发射电路和红外接收电路相连接。
3.根据权利要求1所述的一种电力保护回路物理开断状态检测系统，其特征在于：所述的状态检测装置包括微处理器、电池、电源管理模块、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路，电源管理模块与电池相连接为各部分电路供电，处理器还通过I/O接口分别与2.4G无线通信模块、ID芯片、红外发射电路和红外接收电路相连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种电力保护回路物理开断状态检测系统，其特征在于：所述红外发射电路由红外调制模块和红外发射管连接构成，所述的红外接收电路由红外接收管和有源带通滤波器检波放大电路连接构成。
5.根据权利要求1所述的一种电力保护回路物理开断状态检测系统，其特征在于：所述的状态检测装置与压板的安装关系为：所述的状态检测装置贴装在压板下方的面板的表面上，该状态检测装置与压板为非接触关系。
6.根据权利要求1所述的一种电力保护回路物理开断状态检测系统，其特征在于：所述的有线网络为局域网或RS485通信网络或I2C总线通信网络，所述的无线网络为2.4G无线网络。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电力系统保护回路物理开断状态的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)状态检测装置及信息收集装置初始化及自检；
(2)状态检测装置检测压板状态，并通过信息收集装置向主站服务器发送该状态检测装置ID标识及压板状态；
(3)主站服务器对状态检测装置ID标识及压板状态进行处理。
8.根据权利要求7所述的一种检测电力系统保护回路物理开断状态的检测方法，其特征在于：所述状态检测装置与信息收集装置之间采用局域网通信方式、RS485通信方式、I2C通信方式或2.4G无线通信方式进行数据交换。
9.根据权利要求8所述的一种检测电力系统保护回路物理开断状态的检测方法，其特征在于：所述的状态检测装置检测压板状态采用红外检测方法、RFID检测方法、电磁检测方法或者永磁检测方法进行。
10.根据权利要求7所述的一种检测电力系统保护回路物理开断状态的检测方法，其特征在于：主站服务器对状态检测装置ID标识及压板状态进行处理包括：状态检测装置ID标识及压板状态的存储和显示。
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