CN102590712B - 一种基于快速熔断器的检测定位装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于快速熔断器的检测定位装置及其方法，包括：电源转换模块、快速熔断器节点信号检测模块、逻辑处理单元、快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块和通讯模块，电源转换模块输入外部直流电源，电源转换模块输出连接逻辑处理单元；快速熔断器节点信号检测模块的输入端连接快速熔断器节点信号，节点信号检测模块的输出端连接逻辑处理单元；逻辑处理单元与快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块相连，输出快速熔断器故障报警或跳闸信号；通讯模块与逻辑处理单元相连，与外界进行通讯，传递故障定位信息。本发明具有结构简单，能够采集大功率整流电源内部快速熔断器节点信号，并通过通讯传输实现快速熔断器故障信息定位等诸多优点。

Description

一种基于快速熔断器的检测定位装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种应用于电力电子装置的检测和定位装置及其方法，尤其是涉及一种应用于低压大电流整流电源中的快速熔断器工作状态检测以及定位的装置及其方法。

背景技术

对于大型的电力电子装置，当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏大功率整流电源中的晶闸管或二极管，也有可能烧毁电路或是引起火灾。此时电路中安置的快速熔断器就会在故障电流升高到一定高度的时候自身熔断切断电流，从而起到保护电路运行安全的作用。

在很多大功率电源装置中都要求能够对快速熔断器的工作状态进行检测，并对其故障点能够进行定位处理。而目前并无针对快速熔断器工作状态检测与定位的技术方案。现有技术在大功率特别是低压大电流整流电源中，快速熔断器的工作状态通过其节点信号的采集来进行判断。常规的做法是将多个常开节点并联输入到控制器，但不能精确定位到快速熔断器臂和具体快速熔断器，或者将所有的节点信号采用PLC等工控器件进行采集定位，但成本偏高。

在最接近的现有技术中，由株洲科瑞变流电气有限公司于2010年11月16日申请，并于2011年07月13日公告，公告号为CN201897627U的实用新型专利申请公开了一种快速熔断器检测器，包括：比较单元、报警单元，其中：变流臂内部的多个并联支路的公共输出端通过二极管与比较单元的第一输入端相连，且二极管的阴极性端与比较单元的第一输入端相连，比较单元的第二输入端输入预设参考电压，比较单元的输出端与报警单元相连。当某一支路中的快速熔断器损坏时，输出电压将发生变化，然后，通过比较并联支路中的电压值和预设参考电压，判断快速熔断器的运行状态，当并联输出电压大于预设参考电压时，表明变流臂中有快速熔断器损坏，此时比较器将输出电压信号驱动报警单元发出报警信号，从而实现了对电力变流器中快速熔断器故障情况的检测，维护人员更好的进行快速熔断器维护工作。熔断器的状态输出信号输出至开关量输出单元，开关量输出单元进一步与PLC相连。由于熔断器的状态输出信号是并联接入PLC的，因此只能确定故障熔断器的个数，但无法对快速熔断器的故障进行准确定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于快速熔断器的检测定位装置及其方法，该装置及其方法结构和应用简单合理，能够采集大功率整流电源内部快速熔断器节点信号，并通过通讯传输实现快速熔断器断故障点的快速定位。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种基于快速熔断器的检测定位装置的技术实现方案，一种基于快速熔断器的检测定位装置，包括：电源转换模块、快速熔断器节点信号检测模块、逻辑处理单元、快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块和通讯模块，电源转换模块输入外部直流电源，电源转换模块输出连接逻辑处理单元；快速熔断器节点信号检测模块的输入端连接快速熔断器节点信号，快速熔断器节点信号检测模块的输出端连接逻辑处理单元；逻辑处理单元与快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块相连，输出快速熔断器故障报警或跳闸信号；通讯模块与逻辑处理单元相连，负责与外界进行通讯，传递故障定位信息。

作为本发明一种基于快速熔断器的检测定位装置技术方案的进一步改进，快速熔断器节点信号检测模块包括两组以上的单元电路，每组单元电路的输入端连接整流电源柜中一个快速熔断器的节点信号，每组单元电路的输出端连接至逻辑处理单元的一个中断输入端；当快速熔断器正常工作时，无节点信号输入，第二反相逻辑芯片输出高电平信号，第三发光二极管灭，显示快速熔断器工作在正常状态；当快速熔断器损坏时，有节点信号输入，经过第二反相逻辑芯片输出低电平信号，此时第三发光二极管亮，显示快速熔断器工作在非正常状态。

作为本发明一种基于快速熔断器的检测定位装置技术方案的进一步改进，逻辑处理单元输出的快速熔断器故障报警或跳闸信号经过第四三极管驱动第一继电器输出至上级保护装置，供上级保护装置进行采集和判断。

作为本发明一种基于快速熔断器的检测定位装置技术方案的进一步改进，逻辑处理单元采用基于ATmega128处理器的芯片，快速熔断器节点信号检测模块输出的两路以上的快速熔断器节点信号输出至逻辑处理单元的输入端，经过逻辑处理单元的处理根据故障检测情况输出快速熔断器故障报警或跳闸信号至快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块，同时将快速熔断器故障定位信息通过RS485通信端口输出至通讯模块。

作为本发明一种基于快速熔断器的检测定位装置技术方案的进一步改进，通讯模块采用基于SN75176的通讯芯片，通讯模块的TXD端通过电阻连接电源端，通讯模块的RXD端连接逻辑处理单元的TXD端，通讯模块的RS485端连接逻辑处理单元的RS485端，通讯模块的INT端连接电源端，通讯模块的RSA端和RSB端与外部的通讯端口相连。

本发明还另外具体提供了一种利用上述基于快速熔断器的检测定位装置进行快速熔断器检测定位的方法的技术实现方案，包括以下步骤：

S100：基于快速熔断器的检测定位装置进行程序初始化，并进入系统待机状态；

S101：检测定位装置检测中断端口，如果没有检测到中断信号，则继续进入系统待机状态；

S102：如果检测定位装置检测到中断信号，并且中断信号是通信中断信号，则进入RS485通信数据处理进程；

S103：如果检测定位装置检测到中断信号，并且中断信号是定时器中断信号，则进入快速熔断器节点信号检测进程，检测定位装置每隔n毫秒（ms）（n为根据系统情况可配置的时间参数）检测一次I/O（输入输出端口）；

S104：如果连续N次检测到有快速熔断器节点信号，则输出相应的报警或跳闸信号，并进行状态保存；

S105：如果没有连续N次检测到有快速熔断器节点信号，则进行状态保存。

作为本发明基于快速熔断器的检测定位方法技术方案的进一步改进，在步骤S104中，当检测定位装置连续N次检测到有快速熔断器节点信号时，如果是一个快速熔断器出现故障，则输出报警信号；如果是两个以上的快速熔断器出现故障，则输出相应的跳闸信号；检测定位装置同时将快速熔断器故障定位信息通过RS485通信传送至外部的监控系统。

通过实施上述本发明一种基于快速熔断器的检测定位装置及其方法的技术方案，具有以下技术效果：

本检测和定位装置采集快速熔断器的节点信号，通过一定的逻辑判断快速熔断器的工作状态并对故障点进行精确定位。485通讯线实时上报监控系统，当一个快速熔断器出现故障时，输出报警信号；当两个以上的快速熔断器出现故障时，输出相应跳闸信号，防止事故扩大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于快速熔断器的检测定位装置一种具体实施方式的系统结构框图；

图2是本发明基于快速熔断器的检测定位装置一种具体实施方式电源转换模块的电路原理图；

图3是本发明基于快速熔断器的检测定位装置一种具体实施方式快速熔断器节点信号检测模块一个单元电路的电路原理图；

图4是本发明基于快速熔断器的检测定位装置一种具体实施方式逻辑处理单元的电路原理图；

图5是本发明基于快速熔断器的检测定位装置一种具体实施方式快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块的电路原理图；

图6是本发明基于快速熔断器的检测定位装置一种具体实施方式通讯模块的电路原理图；

图7是本发明基于快速熔断器的检测定位方法一种具体实施方式的程序流程图；

图中：1-电源转换模块，2-快速熔断器节点信号检测模块，3-逻辑处理单元，4-快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块，5-通讯模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图7中所示，给出了本发明一种基于快速熔断器的检测定位装置及其方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示的一种基于快速熔断器的检测定位装置的具体实施方式，包括：电源转换模块1、快速熔断器节点信号检测模块2、逻辑处理单元3、快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块4和通讯模块5，电源转换模块1输入外部直流电源，电源转换模块1输出连接逻辑处理单元3；快速熔断器节点信号检测模块2的输入端连接快速熔断器节点信号，快速熔断器节点信号检测模块2的输出端连接逻辑处理单元3；逻辑处理单元3与快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块4相连，输出快速熔断器故障报警或跳闸信号；通讯模块5与逻辑处理单元3相连，负责与外界进行通讯，传递故障定位信息。如附图2所示的电源转换模块1外部输入DC24V电源，通过MC7805输出+5V，作为逻辑处理单元3内部逻辑回路的供电。

如附图3所示的快速熔断器节点信号检测模块2进一步包括两组以上的单元电路，每组单元电路的输入端连接整流电源柜中一个快速熔断器的节点信号，每组单元电路的输出端连接至逻辑处理单元3的一个中断输入端；当快速熔断器正常工作时，无节点信号输入，第二反相逻辑芯片U2输出高电平信号，第三发光二极管V3灭，显示快速熔断器工作在正常状态；当快速熔断器损坏时，有节点信号输入，经过第二反相逻辑芯片U2输出低电平信号，此时第三发光二极管V3亮，显示快速熔断器工作在非正常状态。

如附图5所示，逻辑处理单元3输出的快速熔断器故障报警或跳闸信号进一步经过第四三极管V4驱动第一继电器KD1输出至上级保护装置，供上级保护装置进行采集和判断。

如附图4所示，逻辑处理单元3进一步采用基于ATmega128处理器的芯片，快速熔断器节点信号检测模块2输出的两路以上的快速熔断器节点信号输出至逻辑处理单元3的输入端，经过逻辑处理单元3的处理根据故障检测情况输出快速熔断器故障报警或跳闸信号至快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块4，同时将快速熔断器故障定位信息通过RS485通信端口输出至通讯模块5。

通讯模块5进一步采用基于SN75176的通讯芯片，通讯模块5的TXD端通过电阻连接电源端，通讯模块5的RXD端连接逻辑处理单元3的TXD端，通讯模块5的RS485端连接逻辑处理单元3的RS485端，通讯模块5的INT端连接电源端，通讯模块5的RSA端和RSB端与外部监控系统的通讯端口相连。

基于快速熔断器的检测定位装置与各个快速熔断器、DC24V电源模块，以及外部的监控系统组成基于快速熔断器的检测定位系统。其中，位于检测定位装置外部的监控系统与检测定位装置的通讯模块5相连，用于接收和处理来自检测定位装置的快速熔断器的精确故障定位信息。

如附图7所示的一种利用上述基于快速熔断器的检测定位装置对快速熔断器进行检测定位的方法，具体包括以下步骤：

S100：基于快速熔断器的检测定位装置进行程序初始化，并进入系统待机状态；

S101：检测定位装置检测中断端口，如果没有检测到中断信号，则继续进入系统待机状态；

S102：如果定位装置检测检测到中断信号，并且中断信号是通信中断信号，则进入RS485通信数据处理进程；

S103：如果定位装置检测检测到中断信号，并且中断信号是定时器中断信号，则进入快速熔断器节点信号检测进程，检测一次I/O；

S104：如果连续N次检测到有快速熔断器节点信号，则输出相应的报警或跳闸信号，并进行状态保存，检测周期n与故障认定次数N可视具体系统的工作周期进行调整；

S105：如果没有连续N次检测到有快速熔断器节点信号，则进行状态保存。

在步骤S104中，当检测定位装置连续N次检测到有快速熔断器节点信号时，如果是一个快速熔断器出现故障，则输出报警信号；如果是两个以上的快速熔断器出现故障，则输出相应的跳闸信号，防止事故扩大；检测定位装置同时将快速熔断器的精确故障定位信息通过RS485通信方式传送至检测定位装置外部的监控系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于快速熔断器的检测定位装置，其特征在于，包括：电源转换模块（1）、快速熔断器节点信号检测模块（2）、逻辑处理单元（3）、快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块（4）和通讯模块（5），电源转换模块（1）输入外部直流电源，电源转换模块（1）输出连接逻辑处理单元（3）；快速熔断器节点信号检测模块（2）的输入端连接快速熔断器节点信号，快速熔断器节点信号检测模块（2）的输出端连接逻辑处理单元（3），所述快速熔断器节点信号检测模块（2）包括两组以上的单元电路，每组单元电路的输入端连接整流电源柜中一个快速熔断器节点信号；逻辑处理单元（3）与快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块（4）相连，输出快速熔断器故障报警或跳闸信号；通讯模块（5）与逻辑处理单元（3）相连，负责与外界进行通讯，传递故障定位信息；当检测定位装置连续N次检测到有快速熔断器节点信号时，如果是一个快速熔断器出现故障，则输出报警信号；如果是两个以上的快速熔断器出现故障，则输出相应的跳闸信号；检测定位装置同时将快速熔断器故障定位信息传送至外部的监控系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于快速熔断器的检测定位装置，其特征在于：所述快速熔断器节点信号检测模块（2）的每组单元电路的输出端连接至逻辑处理单元（3）的一个中断输入端；当快速熔断器正常工作时，无节点信号输入，第二反相逻辑芯片（U2）输出高电平信号，第三发光二极管（V3）灭，显示快速熔断器工作在正常状态；当快速熔断器损坏时，有节点信号输入，经过第二反相逻辑芯片（U2）输出低电平信号，此时第三发光二极管（V3）亮，显示快速熔断器工作在非正常状态。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于快速熔断器的检测定位装置，其特征在于：所述逻辑处理单元（3）输出快速熔断器故障报警或跳闸信号经过第四三极管（V4）驱动第一继电器（KD1）输出至上级保护装置，供上级保护装置进行采集和判断。

4.根据权利要求3所述的一种基于快速熔断器的检测定位装置，其特征在于：所述的逻辑处理单元（3）采用基于ATmega128处理器的芯片，快速熔断器节点信号检测模块（2）输出的两路以上的快速熔断器节点信号输出至逻辑处理单元（3）的输入端，经过逻辑处理单元（3）的处理根据故障检测情况输出快速熔断器故障报警或跳闸信号至快速熔断器故障报警及跳闸信号输出模块（4），同时将快速熔断器故障定位信息通过RS485通信端口输出至通讯模块（5）。

5.根据权利要求4所述的一种基于快速熔断器的检测定位装置，其特征在于：所述通讯模块（5）采用基于SN75176的通讯芯片，通讯模块（5）的TXD端通过电阻连接电源端，通讯模块（5）的RXD端连接逻辑处理单元（3）的TXD端，通讯模块（5）的RS485端连接逻辑处理单元（3）的RS485端，通讯模块（5）的INT端连接电源端，通讯模块（5）的RSA端和RSB端与外部的通讯端口相连。

6.一种利用权利要求1、2、4、5中任一权利要求所述基于快速熔断器的检测定位装置对快速熔断器进行检测定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：基于快速熔断器的检测定位装置进行程序初始化，并进入待机状态；

S101：检测定位装置检测中断端口，如果没有检测到中断信号，则继续进入待机状态；

S102：如果检测定位装置检测到中断信号，并且中断信号是通信中断信号，则进入RS485通信数据处理进程；

S103：如果检测定位装置检测到中断信号，并且中断信号是定时器中断信号，则进入快速熔断器节点信号检测进程，检测定位装置每隔一定的时间检测一次输入/输出端口（I/O）；

S104：如果连续N次检测到有快速熔断器节点信号，则输出相应的报警或跳闸信号，并进行状态保存；

S105：如果没有连续N次检测到有快速熔断器节点信号，则进行状态保存；

在所述步骤S104中，当检测定位装置连续N次检测到有快速熔断器节点信号时，如果是一个快速熔断器出现故障，则输出报警信号；如果是两个以上的快速熔断器出现故障，则输出相应的跳闸信号；检测定位装置同时将快速熔断器故障定位信息传送至外部的监控系统。