CN102340176A - 10～20kV楼宇供电远方智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明10～20kV楼宇供电远方智能控制装置，包括该装置包括信号数据采集电路，信号数据计算判断电路，设备操作电路，控制、报警通信电路；所述信号数据采集电路从楼宇供电设备系统采集到信号数据，输出一端头连接信号数据计算判断电路、另一端头连接所述控制、报警通信电路，所述信号数据计算判断电路输出一端头连接所述设备操作电路，另一端头连接所述控制、报警通信电路，所述控制、报警通信电路分别连接设备操作电路、配电网智能控制中心；本发明利用现代计算机、监测、控制、通信技术，开发一种用于楼宇供电设备的实时状态、数据检测、保护、远程控制系统，对于发展配电智能化技术起到积极促进作用。

Description

10～20kV楼宇供电远方智能控制装置

技术领域

本发明涉及一种10～20kV楼宇供电远方智能控制技术，具体的说，是一种应用10～20kV楼宇供电远方智能控制装置。

背景技术

目前电力系统全面开展智能电网建设，对全电网实行智能控制，智能管理，智能分析。配网智能化建设仅仅刚开始起步，由于各种原因一直未能全面得到普及应用，对于楼宇供电远方智能控制技术研究，也是配网智能化的普及应用一部分，主要针对配电变压器、负荷开关、及以下的400V配电系统，实行智能控制，智能管理，智能分析。

楼宇供电远方智能控制技术研究建设，将对配电系统设备安全经济运行起到极大推动，目前在运行的配电变压器、负荷开关、及以下的400V配电系统，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，如能全面推广应用楼宇供电远方智能控制技术，将对配电系统智能化技术发展起到至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是通过下面的技术方案来实现的：该装置包括信号数据采集电路，信号数据计算判断电路，设备操作电路，控制、报警通信电路；所述信号数据采集电路输出有二端头，分别为A、B，所述信号数据计算判断电路输出有二端头，分别为S、X；

其中，所述信号数据采集电路从楼宇供电设备系统采集到信号数据输出端头A连接所述信号数据计算判断电路，B端头连接所述控制、报警通信电路，所述信号数据计算判断电路输出端头S连接所述设备操作电路，X端头连接所述控制、报警通信电路，所述控制、报警通信电路分别连接设备操作电路、配电网智能控制中心。

信号数据采集电路包括高压开关位置信号采集电路、低压开关位置信号采集电路、变压器温度信号采集电路、电缆温度信号采集电路、低压电流信号采集电路、高压电流信号采集电路、功率因数信号采集电路、零线电流信号采集电路、低压相线接地信号采集电路、零线断线信号采集电路、火灾信号采集电路、视频信号采集电路；

其中，所述高压开关位置信号采集电路，是从所述高压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接于控制、报警通信电路；

所述低压开关位置信号采集电路，是从所述低压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接于所述控制、报警通信电路；

所述变压器温度信号采集电路，是从变压器温度检测元件数字温度传感器处采集温度数据信号，连接于所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述电缆温度信号采集电路，是将温度检测元件数字温度传感器连接于所述电缆头某一位置，从温度检测元件处采集电缆温度数据信号，连接于所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的低压电流信号采集电路，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的高压电流信号采集电路，是将高压一相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的功率因数信号采集电路，从有功电能表、无功电能表采集有功、无功电能信号接入所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的零线断线信号采集电路，从零线断线保护器采集零线断线信号，接入所述控制、报警通信电路；

所述的低压相线接地信号采集电路，从剩余电流保护器采集相线接地信号，接入所述控制、报警通信电路；

所述的火灾信号采集电路，从烟火报警器采集火灾信号，接入所述控制、报警通信电路；

所述的视频信号采集电路，从视频控制器采集视频信号，接入所述控制、报警通信电路。

信号数据计算判断电路包括A/D变换电路、计算判断电路、执行元件；所述的A/D变换电路输入连接所述的信号数据采集电路输出端头A，A/D变换电路输出连接所述的数据计算判断电路，数据计算判断电路输出连接所述的执行元件；所述执行元件输出有二端头，分别为S、X，S端头连接所述的设备操作电路，X端头连接所述的所述控制、报警通信电路。

设备操作电路包括高压开关电动机构的分合闸控制电路、低压开关电动机构的分合闸控制电路、备用电源自动投切装置的控制电路、变压器并联经济运行自动投切装置的控制电路、无功补偿设备自动投切装置的控制电路、自动灭火装置的控制电路；设备操作电路输入信号分别来自信号数据计算判断电路S、控制、报警通信电路输出端头。

控制、报警通信电路为光端机电路包括光纤通信电缆、光接收电路、光发射电路；所述的光接收电路一端连接光纤电缆，是接收从配电网供电智能控制中心传来的信号，将光信号转变为电信号传送给楼宇供电智能控制装置；另一端连接光发射电路，将楼宇供电远方智能控制装置的电信号转变为光信号通过光纤电缆发射给配电网智能控制中心。

控制、报警通信电路为无线通信电路，无线通信电路包括无线发射电路、无线接收电路；所述的无线发射电路包括信号输入电路、编码电路、发射电路；所述的信号输入电路分别与所述的信号数据采集电路、数据计算判断电路连接，所述的信号输入电路输出连接所述编码电路，编码电路连接所述发射电路；是将楼宇供电智能控制装置的信号发射给配电网智能控制中心或电工手机上；

所述无线接收电路包括信号接收电路、译码电路、执行电路；所述信号接收电路连接所述译码电路，译码电路连接所述执行电路，执行电路输出连接所述设备操作电路、信号数据采集电路；是接收从配电网智能控制中心传来的信号，对楼宇供电设备进行控制操作或查看。

该楼宇供电远方智能控制装置利用先进的计算机技术，监测技术，控制技术，通信技术，从而开发一种用于配电变压器、负荷开关，400V配电系统的远程控制、实时状态、数据检测智能监控装置。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步性，具体的说，该楼宇供电远方智能控制装置技术进步，设计合理，实现楼宇供电智能控制，智能管理，智能分析理想的装置，对于发展电网配电系统智能控制，将会起到积极的促进作用，该楼宇供电智能化系统具体优点：

1、该楼宇供电远方智能控制装置随时监控楼宇供用电系统安全经济运行情况，具有各种保护功能，及自动装置，根据设定可自动投切备用电源、无功电源、灭火装置，操作人员不到设备现场，减少误操作因素，提高供电可靠性。

2、该楼宇供电远方智能控制装置随时监控楼宇供电设备运行技术数据，通过遥测、遥信随时可以看到变压器、配电装置的电压、电流、温度以及供电设备现场状态。

3、该楼宇供电远方智能控制装置具有远方遥控操作备用电源、变压器、无功电源功能，根据设备现场运行状态需要随时投切的，可进行远方操作，缩短操作设备时间，减少不应有损失。

附图说明

图1是本发明所述10～20kV楼宇供电远方智能控制装置组成框图；

图2是本发明所述信号数据采集电路框图；

图3是本发明所述信号数据计算判断电路框图；

图4是本发明所述设备操作电路框图；

图5是本发明所述光端机电路组成框图；

图6A是本发明所述无线报警发射电路组成框图；

图6B是本发明所述无线接收电路方框图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明：

如图1所示，为本发明所述10～20kV楼字供电远方智能控制装置组成框图，该系统包括楼宇供电设备系统1，信号数据采集电路2，信号数据计算判断电路3，设备操作电路4，控制、报警通信电路5；所述信号数据采集电路输出有二端头，分别为A、B，所述信号数据计算判断电路输出有二端头，分别为S、X；

其中，所述信号数据采集电路从楼宇供电系统采集到信号数据，输出端头A连接信号数据计算判断电路、B端头连接无线报警发射电路，所述信号数据计算判断电路输出端头S连接所述设备操作电路、X端头连接控制、报警通信电路，X端头连接控制、报警通信电路，所述控制、报警通信电路连接配电网智能控制中心。

从楼宇供电设备系统采集到实时状态与数据信号，分别传输到数据计算判断处理电路，控制、报警通信电路，各种信号数据通过数据计算判断处理电路进行比较，判断出系统设备状态，若是系统设备发生故障启动保护，动作信号传输到设备操作电路进行跳闸，将系统设备发生的故障报警，当系统设备发生异常状态后，将系统设备状态变化后情况告知电工。当系统设备需要改变状态时，通过远方进行操作，电工不需到设备现场。

图2是本发明所述信号数据采集电路方框图，信号数据采集电路包括高压开关位置信号采集电路2A、低压开关位置信号采集电路2B、变压器温度信号采集电路2C、电缆温度信号采集电路2D、低压电流信号采集电路2E、高压电流信号采集电路2F、功率因数信号采集电路2G、零线电流信号采集电路2H、低压相线接地信号采集电路2I、零线断线信号采集电路2J、火灾信号采集电路2K、视频信号采集电路2M。

所述高压开关位置信号采集电路，是从所述高压开关电动操作机构辅助接点处采集高压开关位置信号，连接于控制、报警通信电路；当系统设备发生故障时，信号数据计算判断电路发出保护跳闸信号，当高压开关发生变位，就发出报警信号。

所述低压开关位置信号采集电路，是从所述低压开关电动操作机构辅助接点处采集开关位置信号，连接于控制、报警通信电路；当低压系统设备发生故障时，信号数据计算判断电路发出保护跳闸信号，低压开关发生变位，就发出报警信号。

所述变压器温度信号采集电路，是从变压器温度检测元件数字温度传感器处采集温度数据，连接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；当采集温度数据通过数据计算判断比较高出规定值，发出报警信号。

所述电缆温度信号采集电路，是将温度检测元件数字温度传感器连接于所述电缆头某一位置，从温度检测元件处采集电缆温度数据，连接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；当采集温度数据通过计算比较高出规定值，发出报警信号。

所述的低压电流信号采集电路，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻输出适合要求的电流信号，输出接入信号数据计算判断电路；当系统参数发生变化，由微机进行计算出过电流参数超规定植，发出过电流报警信号，或跳闸信号。

所述的高压电流信号采集电路，是将高压一相电流经电流互感器和负载电阻输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路；当系统电力负荷发生变化，由微机进行计算出电流大小参数，根据电流大小参数自动投切一台变压器运行，减少电网损耗。或变压器内部发生故障，保护动作跳闸。

所述的功率因数信号采集电路，从有功电能表、无功电能表采集有功、无功电能信号接入信号数据计算判断电路，由微机计算功率因数进行比较；根据功率因数大小进行自动投切无功设备。

所述的零线电流信号采集电路、从零序电流互感器二次经一定负载电阻输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路；当采集零线电流信号数据通过比较高出规定值，就发出报警信号。

所述的相线接地信号采集电路，从剩余电流保护器采集相线接地信号，接入控制、报警通信电路；当系统发生相线接地后发出报警信号。

所述的零线断线信号采集电路，从零线断线保护器采集零线断线信号，接入控制、报警通信电路，发出报警信号。

所述的火灾信号采集电路，从烟火报警器采集火灾信号，接入控制、报警通信电路；当系统发生火灾时启动自动灭火装置进行灭火，同时发出报警信号。

所述的视频信号采集电路，从视频控制器采集视频信号，接入控制、报警通信电路。通过视频电路查看变压器、配电装置现场具体情况及各种参数。

图3是本发明所述信号数据计算判断电路方框图，信号数据计算判断电路包括：A/D变换电路31、计算判断电路32、执行元件33；所述执行元件输出有二端头，分别为S、X，S端头连接所述的设备操作电路，X端头连接所述的控制、报警通信电路。

所述的A/D变换电路31输入连接所述的信号数据采集电路输出端头A，A/D变换电路输出连接所述的计算判断电路32，计算判断电路连接所述的执行元件33，执行元件输出S端头连接所述的设备操作电路，X端头连接所述的控制、报警通信电路。

当所述数据计算判断电路从信号采集电路获得各种信号数据后，信号数据进行A/D变换成适合要求后，输入计算判断电路，进行计算比较，比较结果输出给执行元件，进行投切设备或报警。

图4是本发明所述设备操作电路方框示意图，设备操作电路包括高压开关电动机构的分合闸控制电路41、低压开关电动机构的分合闸控制电路42、备用电源自动投切装置的控制电路43、变压器并联经济运行自动投切装置的控制电路44、无功补偿设备自动投切装置的控制电路45、自动灭火装置的控制电路46；设备操作信号分别来自信号数据计算判断电路输出端头S、控制、报警通信电路；

所述高压开关分、合闸控制电路41，是所述操作的高压开关电动机构分、合闸回路；当高压开关获得分、合闸信号后，高压开关进行自动分、合闸操作，高压开关状态改变后进行报警。

所述低压开关分、合闸控制电路42，是所述操作的低压开关电动机构分、合闸回路；当低压开关获得开关分、合闸信号后，低压开关进行自动分、合闸操作，低压开关状态改变后报警。

所述的备用电源自动投切控制电路43，是所述备用电源自动投切装置的自动操作投切回路，当备用电源获得投切信号后，备用电源自动投切装置自动进行操作，备用电源投切状态改变后报警。

所述的变压器并联经济运行自动投切装置的控制电路44、是所述变压器并联经济运行自动投切装置的自动操作投切回路；当变压器并联经济运行自动投切装置获得自动投切信号后，变压器并联经济运行自动投切装置自动进行投切操作，变压器并联经济运行自动投切装置状态改变后报警。

所述的无功补偿设备自动投切装置的控制电路45、是所述无功补偿设备自动投切装置的自动操作投切回路；当获得功率因素大小信号后，无功补偿设备自动投切装置自动进行投切操作，无功补偿设备自动投切装置状态改变后报警。

所述的自动灭火控制电路46，是所述自动灭火装置自动操作投切回路。当获得灭火信号后，自动灭火装置自动进行灭火操作，自动灭火装置状态改变后报警。

图5是本发明所述光纤通信电路，包括光端机发射电路51，光端机接收电路52、光纤通信电缆53；所述的光接收电路一端连接光纤电缆，是接收从配电网供电智能控制中心传来的信号，将光信号转变为电信号传送给楼宇供电智能控制装置；另一端连接光发射电路，将楼宇供电远方智能控制装置的电信号转变为光信号通过光纤电缆发射给配电网智能控制中心。

当向外发射信号时，按规定进行编码，编码后进行向外发射信号；当接收某种信号后，按规定进行解码传输给执行电路。

图6A是本发明所述无线通信发射电路组成方框图；无线通信电路包括无线发射电路、无线接收电路；所述的无线发射电路包括信号输入电路61、编码电路62、发射电路63；所述的信号输入电路分别与所述的信号数据采集电路、数据计算判断电路连接，所述的信号输入电路输出连接所述编码电路，编码电路连接所述发射电路；是将楼宇供电智能控制装置的信号发射给配电网智能控制中心或电工手机上；当获得系统设备状态发生异常变化后的信号，立即传递到信号输入电路，就将信号进行编码发射给值班人员报警。

图6B是本发明所述无线通信接收电路组成方框图；所述无线接收电路包括信号接收电路65、译码电路66、执行电路67；所述信号接收电路连接所述译码电路，译码电路连接所述执行电路，执行电路输出连接所述设备操作电路、信号数据采集电路；是接收从配电网智能控制中心传来的信号，对楼宇供电设备进行控制操作或查看。

当值班人员对系统设备需要进行远方及时操作时，可通过无线接收电路完成，这样可以缩短很多时间，并提高安全可靠性。

无线通信电路可采用手机模块，互联网。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明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；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种10～20kV楼宇供电远方智能控制装置，其特征在于：该装置包括信号数据采集电路，信号数据计算判断电路，设备操作电路，控制、报警通信电路；所述信号数据采集电路输出有二端头，分别为A、B，所述信号数据计算判断电路输出有二端头，分别为S、X；

其中，所述信号数据采集电路从楼宇供电设备系统采集到信号数据输出端头A连接所述信号数据计算判断电路，B端头连接所述控制、报警通信电路，所述信号数据计算判断电路输出端头S连接所述设备操作电路、X端头连接所述控制、报警通信电路，所述控制、报警通信电路分别连接设备操作电路、配电网智能控制中心。

2.根据权利要求1所述的10～20kV楼宇供电远方智能控制装置，其特征在于：信号数据采集电路包括高压开关位置信号采集电路、低压开关位置信号采集电路、变压器温度信号采集电路、电缆温度信号采集电路、低压电流信号采集电路、高压电流信号采集电路、功率因数信号采集电路、零线电流信号采集电路、低压相线接地信号采集电路、零线断线信号采集电路、火灾信号采集电路、视频信号采集电路；

其中，所述高压开关位置信号采集电路，是从所述高压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接于控制、报警通信电路；

所述低压开关位置信号采集电路，是从所述低压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接于所述控制、报警通信电路；

所述变压器温度信号采集电路，是从变压器温度检测元件数字温度传感器处采集温度数据信号，连接于所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述电缆温度信号采集电路，是将温度检测元件数字温度传感器连接于所述电缆头某一位置，从温度检测元件处采集电缆温度数据信号，连接于所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的低压电流信号采集电路，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的高压电流信号采集电路，是将高压一相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的功率因数信号采集电路，从有功电能表、无功电能表采集有功、无功电能信号接入所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的零线断线信号采集电路，从零线断线保护器采集零线断线信号，接入所述控制、报警通信电路；

所述的低压相线接地信号采集电路，从剩余电流保护器采集相线接地信号，接入所述控制、报警通信电路；

所述的火灾信号采集电路，从烟火报警器采集火灾信号，接入所述控制、报警通信电路；

所述的视频信号采集电路，从视频控制器采集视频信号，接入所述控制、报警通信电路。

3.根据权利要求1所述的10～20kV楼宇供电远方智能控制装置，其特征在于：信号数据计算判断电路包括A/D变换电路、计算判断电路、执行元件；所述的A/D变换电路输入连接所述的信号数据采集电路输出端头A，A/D变换电路输出连接所述的数据计算判断电路，数据计算判断电路输出连接所述的执行元件；所述执行元件输出有二端头，分别为S、X，S端头连接所述的设备操作电路，X端头连接所述的所述控制、报警通信电路。

4.根据权利要求1所述的10～20kV楼宇供电远方智能控制装置，其特征在于：设备操作电路包括高压开关电动机构的分合闸控制电路、低压开关电动机构的分合闸控制电路、备用电源自动投切装置的控制电路、变压器并联经济运行自动投切装置的控制电路、无功补偿设备自动投切装置的控制电路、自动灭火装置的控制电路；设备操作电路输入信号分别来自信号数据计算判断电路S，控制、报警通信电路输出端头。

5.根据权利要求1所述的10～20kV楼宇供电远方智能控制装置，其特征在于：控制、报警通信电路为光端机电路包括光纤通信电缆、光接收电路、光发射电路；所述的光接收电路一端连接光纤电缆，是接收从配网供电智能控制中心传来的信号，将光信号转变为电信号传送给楼宇供电智能控制装置；另一端连接光发射电路，将楼宇供电远方智能控制装置的电信号转变为光信号通过光纤电缆发射给配电网智能控制中心。

6.根据权利要求1所述的10～20kV楼宇供电远方智能控制装置，其特征在于：控制、报警通信电路为无线通信电路，无线通信电路包括无线发射电路、无线接收电路；所述的无线发射电路包括信号输入电路、编码电路、发射电路；所述的信号输入电路分别与所述的信号数据采集电路、数据计算判断电路连接，所述的信号输入电路输出连接所述编码电路，编码电路连接所述发射电路；是将楼宇供电智能控制装置的信号发射给配电网智能控制中心或电工手机上；

所述无线接收电路包括信号接收电路、译码电路、执行电路；所述信号接收电路连接所述译码电路，译码电路连接所述执行电路，执行电路输出连接所述设备操作电路、信号数据采集电路；是接收从配网智能控制中心传来的信号，对楼宇供电设备进行控制操作或查看。

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