CN102801209A - 智能型双电源开关控制器 - Google Patents

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龙迎春
刘颜明
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Abstract

本发明公开一种智能型双电源开关控制器，包括主CPU控制芯片、A/B电源输入模块、A/B电源三相电压信号输入模块、A/B电源低压或高压故障信号采集模块、A/B电源失电信号采集模块、A/B电源合闸/分闸控制模块、按键面板连接座、软件下载座、指示灯电路、动作延时时间调节电路、485通讯电路、外部接线端子以及过压保护器件。具备485通讯接口和标准通讯的现场总线通讯协议，可根据需要切换任何开关，从而使得双电源开关集中监视和控制管理成为可能，可以有效纳入国家电网监控系统或楼宇智能监控系统。在用电高峰时期通过国家电网监控平台，通过远程预约方式分时段、分片区的对农工用电进行切换，将三相电变为单相电，限制动力用电。

Description

智能型双电源开关控制器
技术领域
本发明涉及双电源切换控制设备，具体涉及一种智能型的双电源开关控制器。
背景技术
随着科学技术的进步，各行业对供电可靠性的要求越来越高，很多场合必须采用两路电源来保证供电的可靠性。双电源开关控制器就是一种能在两路电源之间进行可靠切换双电源的装置，不会出现误操作而引起事故，可满足高可靠性要求。
现有的双电源开关控制器具有以下缺陷：一、双电源开关控制器分散分布于各个用电分区的变压器下方，由于双电源开关控制器分散分布，管理十分不便，难以满足集中监控和调试的需求；二、现有的双电源开关控制器不具备农工配电转换的功能，在夏季或者冬季用电高峰时，无法分区停止工业用电而转换为农业用电，从而完成用电分配。
发明内容
针对现有双电源开关控制器的上述缺点，申请人经过研究改进，现提供另一种智能型双电源开关控制器。
本发明的技术方案如下：
一种智能型双电源开关控制器，包括主CPU控制芯片、A/B电源输入模块、A/B电源三相电压信号输入模块、A/B电源低压或高压故障信号采集模块、A/B电源失电信号采集模块、A/B电源合闸/分闸控制模块、按键面板连接座、软件下载座、指示灯电路、动作延时时间调节电路、485通讯电路、外部接线端子以及过压保护器件；
所述A/B电源低压或高压故障信号采集模块、A/B电源失电信号采集模块分别实时采集由A/B电源三相电压信号输入模块、A/B电源输入模块发来的电源状态信息，把收集到的电源状态信息经主CPU控制芯片数字化处理后，由主CPU控制芯片发出指令通过A/B电源合闸/分闸控制模块控制双电源开关的投切状态；
所述主CPU控制芯片分别与按键面板连接座、软件下载座、指示灯电路、动作延时时间调节电路以及485通讯电路相连接，对所有输入、输出信号进行管理控制；所述按键面板连接座用于设置双电源开关控制器的参数和工作模式，所述软件下载座用于向主CPU控制芯片输入控制程序；所述主CPU控制芯片发出指令控制指示灯电路显示电源的欠压、过压、缺相故障，动态显示双电源开关投切状态；所述主CPU控制芯片发出指令控制动作延时时间调节电路设置双电源开关的动作延时时间；所述485通讯电路完成主CPU控制芯片与后台监控系统的通讯。
本发明的有益技术效果是：
1）本发明可对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时检测，当任一相发生过压、欠压、缺相，均能自动从异常电源切换到正常电源，性能完善、安全可靠、操作方便、智能化程度高、使用范围广泛。
2）本发明对供电电源状态及双电源开关工作状态采用动态显示的方式进行信息输出，使得现场人员对开关的投放状态、供电电源的过电压、低电压、缺相等参数信息有非常明确的感官认识，并根据情况及时采取措施。
3）本发明可以灵活的设置、修改控制器的参数和工作模式并能停电记忆，极大的提高了产品适用范围和现场适用性。
4）本发明具备485通讯接口和标准通讯的现场总线通讯协议，可根据需要切换任何开关，从而使得双电源开关集中监视和控制管理成为可能，可以有效纳入国家电网监控系统或楼宇智能监控系统。
5）本发明在用电高峰时期通过国家电网监控平台，通过远程预约方式分时段、分片区的对农工用电进行切换，将三相电变为单相电，限制动力用电。
本发明附加的方面和优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是外部接线端子和过压保护器件的电路原理图。
图3是A/B电源输入模块的电路原理图。
图4是A/B电源三相电压信号输入模块的电路原理图。
图5是A/B电源低压或高压故障信号采集模块的电路原理图。
图6是A/B电源失电信号采集模块的电路原理图。
图7是A/B电源合闸/分闸控制模块的电路原理图。
图8是按键面板连接座和软件下载座的电路原理图。
图9是指示灯电路和动作延时时间调节电路的原理图。
图10是485通讯电路的原理图。
图11是主CPU控制芯片的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，本发明包括主CPU控制芯片、A电源输入模块、B电源输入模块、A电源三相电压信号输入模块、B电源三相电压信号输入模块、A电源低压或高压故障信号采集模块、B电源低压或高压故障信号采集模块、A电源失电信号采集模块、B电源失电信号采集模块、A电源合闸控制模块、A电源分闸控制模块、B电源合闸控制模块、B电源分闸控制模块、按键面板连接座、软件下载座、指示灯电路、动作延时时间调节电路、485通讯电路、外部接线端子以及过压保护器件。
图2是外部接线端子和过压保护器件的电路原理图。外部接线端子J1在本发明的电路板装配于控制器面盖上，盖上后盖后，露出在后盖壳体外，所有电压信号、开关状态输入信号、开关控制输出信号、通讯信号等均通过外部接线端子接入控制器内。过压保护器件包括热敏电阻PM1～PM6，热敏电阻串接在电路中，正常情况下呈低阻状态，保证电路正常工作；当电路发生短路或窜入异常大电流时，热敏电阻的自热使其阻抗增加把电流限制到足够小，起到过电流保护作用。
图3是A/B电源输入模块的电路原理图。A电源输入模块和B电源输入模块将输入电压A1和输入电压B1经数字化处理转换为12V-A和12V-B，提供给A电源失电信号采集模块和B电源失电信号采集模块，以及A电源合闸控制模块、A电源分闸控制模块、B电源合闸控制模块和B电源分闸控制模块。A电源输入模块和B电源输入模块均连接有稳压电路。
图4是A/B电源三相电压信号输入模块的电路原理图。A电源三相电压信号输入模块将输入电压A1、B1、C1经数字化处理转换为IC2-10、D1-2、D3-2、D2-2；B电源三相电压信号输入模块将输入电压A2、B2、C2经数字化处理转换为IC3-4、D4-2、D5-2、D6-2。分别提供给A电源低压或高压故障信号采集模块和B电源低压或高压故障信号采集模块。
图5是A/B电源低压或高压故障信号采集模块的电路原理图。A电源低压或高压故障信号采集模块、B电源低压或高压故障信号采集模块分别实时采集A电源三相电压信号输入模块和B电源三相电压信号输入模块发来的电源状态信息，经数字化处理转换为信号Apower_Er、Bpower_Er，提供给主CPU控制芯片进行处理。
图6是A/B电源失电信号采集模块的电路原理图。A电源失电信号采集模块、B电源失电信号采集模块分别实时采集A电源输入模块和B电源输入模块发来的电源状态信息，经数字化处理转换为信号Apower_Dt、Bpower_Dt，提供给主CPU控制芯片进行处理。
图7是A/B电源合闸/分闸控制模块的电路原理图。A电源合闸控制模块、A电源分闸控制模块、B电源合闸控制模块、B电源分闸控制模块，根据主CPU控制芯片发出的控制指令A on、B on、A off、B off，以及A电源输入模块和B电源输入模块的12V-A和12V-B驱动电压，输出A/B电源合闸/分闸控制信号，控制双电源开关的投切状态。
图8是按键面板连接座和软件下载座的电路原理图。按键面板连接座J2和软件下载座JP1在电路板嵌入式装配在的本发明的塑壳内后，露出在控制器表面。按键面板连接座连接3个操作按钮：“就地/远程”控制按钮、A电源手动、B电源手动控制按钮，用于设置双电源开关控制器的参数和工作模式。软件下载座提供一个烧录接口，用于向主CPU控制芯片输入控制程序。
图9是指示灯电路和动作延时时间调节电路的原理图。指示灯电路包括指示灯LED5～LED8。2个延时指示灯，对开关投切的延时过程进行指示；1个自动指示灯、1个手动指示灯，分别对控制器的手动或自动状态进行指示。动作延时时间调节电路具有2个延时调节旋钮VR1、VR2，用于自动状态下投切延时时间的调节。
图10是485通讯电路的原理图。485通讯电路U5是主CPU控制芯片与外部沟通的渠道，藉此完成后台监控系统的远程状态监视与控制功能。
图11是主CPU控制芯片的电路原理图。主CPU控制芯片IC1为高性能的单片机处理器，为整个控制器的核心单元，对所有输入、输出信号进行管理控制。
以上所述元器件均为市售商品。
基于上述结构，本发明采用表面嵌入式安装结构，将众多的功能集成在一个嵌入式装配的塑壳内。电路上在原有双电源开关控制器的技术基础上增加485通讯接口，软件上增加标准的MODBUS通讯规约，使得该控制器具备与智能楼宇控制系统或其他后台监控系统并网监控的功能；在控制方式上增加“远程控制”功能，控制器设定为“远程”控制模式后可通过通讯方式接受监控后台的远程预约控制命令，达到定时、远程控制的目的。
本发明可实现农工配电转换，春秋季节一直处于工业用电侧，使用三相电A、B、C；当夏天或者冬天用电高峰来临时，就分区停止工业用电，使用单相的农业用电A、A、A或B、B、B或C、C、C。可以设置为自动或远程控制，但自动功能（就是故障切换功能）基本不用；自动功能改为就地功能。例如，工业用电要三相，农用电是单相，就把A1、B1、C1和A2、B2、C2改为：A、B、C和A、A、A；或者A、B、C和B、B、B；或者A、B、C和C、C、C。实际上，另外一侧供电是由三相A2、B2、C2短路后接A或B或C即可。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种智能型双电源开关控制器，其特征在于：包括主CPU控制芯片、A/B电源输入模块、A/B电源三相电压信号输入模块、A/B电源低压或高压故障信号采集模块、A/B电源失电信号采集模块、A/B电源合闸/分闸控制模块、按键面板连接座、软件下载座、指示灯电路、动作延时时间调节电路、485通讯电路、外部接线端子以及过压保护器件；
所述A/B电源低压或高压故障信号采集模块、A/B电源失电信号采集模块分别实时采集由A/B电源三相电压信号输入模块、A/B电源输入模块发来的电源状态信息，把收集到的电源状态信息经主CPU控制芯片数字化处理后，由主CPU控制芯片发出指令通过A/B电源合闸/分闸控制模块控制双电源开关的投切状态；
所述主CPU控制芯片分别与按键面板连接座、软件下载座、指示灯电路、动作延时时间调节电路以及485通讯电路相连接，对所有输入、输出信号进行管理控制；所述按键面板连接座用于设置双电源开关控制器的参数和工作模式，所述软件下载座用于向主CPU控制芯片输入控制程序；所述主CPU控制芯片发出指令控制指示灯电路显示电源的欠压、过压、缺相故障，动态显示双电源开关投切状态；所述主CPU控制芯片发出指令控制动作延时时间调节电路设置双电源开关的动作延时时间；所述485通讯电路完成主CPU控制芯片与后台监控系统的通讯。
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