CN103631180B - 隔离开关智能控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隔离开关智能控制器，包括CPU芯片、数据存储芯片、实时时钟芯片、带模选开关的实时多路检测电路、面板开关控制电路、LED指示灯驱动和控制电路、电机驱动与控制电路、通信电路、温度检测芯片，上述所有电路均连接CPU芯片并由CPU控制，通过采用该隔离开关智能控制器，可以实时检测输入、输出三相电压、三相输出电流，通过智能芯片控制电机驱动并记录工作时间和参数。做到智能判断、非灾难性故障排除、决策和控制，以最大的可能性使智能控制器执行控制。故障记录可以为专家提供现场的第一手数据，为产品的可靠持续发展提供依据。

Description

隔离开关智能控制器

技术领域

本发明涉及一种电气控制装置，更具体地说，涉及一种隔离开关智能控制器。

背景技术

传统的隔离开关操作机构只具备基本的分、合闸，远控、近控切换操作，电机过流、缺相保护功能，随着国家对智能电网建设的推动，要求使用者能够实时地监控操作机构的详细工况，并能将实时信息传输至变电站中控系统，对可能发生的故障做出预判并采取及时有效地措施，避免造成电力事故。对于制造商来说，传统的操作机构缺乏历史工况数据的有效记录，当操作机构出现故障后，技术人员不能迅速有效地发现问题的根源，从而延误了维修周期，给电网造成不必要的损失。

发明内容

为了克服现有技术的不足，满足智能电网建设的需求，发明了一种隔离开关智能控制器。

本发明的技术方案如下：一种隔离开关智能控制器，包括CPU芯片，用于数据的处理和各电路的控制，数据存储芯片，用于控制程序和所有数据的存储，实时时钟芯片，用于产生实时时间，其特征在于，还包括：

带模选开关的实时多路检测电路，由电源信号接入电路，电压与电流检测模选芯片，电压与电流检测芯片组成，所述电源信号接入电路用于接入电源的电压或电流信号，将其转换成与实际波形对应的比例信号，并对该比例信号进行阻抗匹配和滤波处理，所述电压与电流检测模选芯片，用于切换电压和电流检测信号，所述电压与电流检测芯片，用于对输入信号采样、放大、抗混叠滤波、A/D转换、基波和谐波计算，得到所测电源电压或电流的实际值，其中，电源电压或电流信号依次流经电源信号接入电路，电压与电流检测模选芯片，电压与电流检测芯片；

面板开关控制电路，用于控制隔离开关面板上开关的闭合，并将隔离开关操作状态和操作方式信号输送到CPU;LED指示灯驱动和控制电路,用于驱动和控制隔离开关LED指示灯的亮灭;电机驱动与控制电路，用于驱动和控制隔离开关执行机构的电机；通信电路，用于该隔离开关智能控制器与其他设备和计算机的数据通信；温度检测芯片，用于检测环境温度。

上述数据存储芯片、实时时钟芯片、带模选开关的实时多路检测电路、面板开关控制电路、LED指示灯驱动和控制电路、电机驱动与控制电路、通信电路、温度检测芯片均与CPU芯片连接，其中，电信号的传递关系如下，电源电压或电流信号首先进入带模选开关的实时多路检测电路，由该电路计算出电源电压或电流的实际值，该值通过SPI方式进入CPU芯片，隔离开关操作状态和操作方式信号以开关接通和关断方式由面板开关控制电路输送到CPU中，环境温度由温度检测芯片检测并传送到CPU中，实时时间由时钟芯片传送给CPU，所有数据由CPU处理后再存储到数据存储芯片中，对电机的正反转控制是由CPU经电机驱动与控制电路来驱动电机转动，数据输入输出由CPU经通信电路与其他设备和计算机进行连接传输，工作方式显示和故障显示是由CPU经LED指示灯驱动与控制电路来驱动面板的LED灯进行显示，面板开关的通断是由CPU经面板开关控制电路来控制隔离开关面板上开关的闭合与断开。

所述的电机驱动与控制电路由三极管放大电路，限位开关，固态继电器组成，所述三极管放大电路用于放大CPU输出的控制信号，限位开关通过隔离开关执行机构的行程来控制电机的转动时间，固态继电器用于驱动电机转动。

所述通信电路由USB通信芯片和RS485通信芯片组成，用与和其他设备的USB接口及RS485接口进行数据通信。

通过采用该隔离开关智能控制器，可以实时检测输入、输出三相电压、三相输出电流，通过智能芯片控制电机驱动并记录工作时间和参数。做到智能判断、非灾难性故障排除、决策和控制，以最大的可能性使智能控制器执行控制。故障记录可以为专家提供现场的第一手数据，为产品的可靠持续发展提供依据。

附图说明

图1为隔离开关智能控制器硬件结构图。

图2为隔离开关智能控制器控制流程图。

具体实施说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为隔离开关智能控制器硬件结构图，包括CPU芯片1、数据存储芯片2、实时时钟芯片3、带模选开关的实时多路检测电路4、面板开关控制电路5、LED指示灯驱动和控制电路6、电机驱动与控制电路7、通信电路8、温度检测芯片9，其中，所述带模选开关的实时多路检测电路4由电源信号接入电路10，电压与电流检测模选芯片11，电压与电流检测芯片12组成，所述的电机驱动与控制电路7由三极管放大电路15，限位开关16，固态继电器17组成，所述通信电路8由USB通信芯片13和RS485通信芯片14组成。

上述数据存储芯片2、实时时钟芯片3、带模选开关的实时多路检测电路3、面板开关控制电路5、LED指示灯驱动和控制电路6、电机驱动与控制电路7、通信电路7、温度检测芯片9均与CPU芯片1连接。

图2为隔离开关智能控制器控制流程图。打开智能控制器开关，控制器开始工作。系统首先自检内存空间，以保证系统正常运行。若内存空间不足，则CPU芯片1通过LED指示灯驱动和控制电路6来驱动面板LED灯进行光报警。若自检正常，CPU芯片则从从实时时钟芯片3调入现在时间，并通过带模选开关的实时多路检测电路4检测三相输入电压，检测过程如下:

电源信号接入电路10接入输入电压信号，将其转换成与实际波形对应的比例信号，并对该比例信号进行阻抗匹配和滤波处理，其输出端连接电压与电流检测模选芯片11，用于切换电压和电流检测信号，其输出端连接电压与电流检测芯片12，对输入信号采样、放大、抗混叠滤波、A/D转换、基波和谐波计算，得到所测电源电压或电流的实际值，计算结果通过SPI方式传入CPU芯片1.

输入电压检测完毕，与预设值的上限和下限进行比较，若无问题，则将开机时间和电压数值存入数据存储芯片2。

之后检测开关状态，隔离开关操作状态和操作方式信号以开关接通和关断方式由面板开关控制电路5输送到CPU芯片1中。开关状态有3种，合闸、分闸、停止，各状态下的控制流程如下:

若检测到开关状态为合闸，则重复上述输入电压检测过程，输入电压若正常，则通过电机驱动与控制电路7来驱动执行机构的电机正转，进行合闸操作，合闸后通过带模选开关的实时多路检测电路4检测输出电压和输出电流，并将检测值和预设的上限值及下限值进行比较，若数值正常，系统则不采取任何操作，循环检测输出电压和电流值，一旦检测数值出现异常，则进入故障处理流程。

故障处理流程如下，发生故障时，由CPU芯片1将故障标记，发生故障的时间，故障时的输入电压、输出电压、输出电流值，环境温度值存储至数据存储芯片2，并通过LED指示灯驱动和控制电路6来驱动面板LED灯进行报警，同时通过通信电路向上位机发送报警信号及故障信息，直到故障解除。

若检测到开关状态为分闸，则通过带模选开关的实时多路检测电路4检测三项输入电压，输入电压若正常，则通过电机驱动与控制电路7来驱动执行机构的电机反转，进行分闸操作。

若检测到开关为停止状态，则检测是否有外部输入的控制信号，若有外部控制信号，则根据信号的类型进行相应的合闸、分闸操作，若为检测到外部控制信号，则停止输出，等待控制信号。

Claims (3)

1.一种隔离开关智能控制器，包括CPU芯片，用于数据的处理和各电路的控制，数据存储芯片，用于控制程序和所有数据的存储，实时时钟芯片，用于产生实时时间，其特征在于，还包括：

带模选开关的实时多路检测电路，由电源信号接入电路，电压与电流检测模选芯片，电压与电流检测芯片组成，所述电源信号接入电路用于接入电源的电压或电流信号，将其转换成与实际波形对应的比例信号，并对该比例信号进行阻抗匹配和滤波处理，所述电压与电流检测模选芯片，用于切换电压和电流检测信号，所述电压与电流检测芯片，用于对输入信号采样、放大、抗混叠滤波、A/D转换、基波和谐波计算，得到所测电源电压或电流的实际值，其中，电源电压或电流信号依次流经电源信号接入电路，电压与电流检测模选芯片，电压与电流检测芯片；

面板开关控制电路，用于控制隔离开关面板上开关的闭合，并将隔离开关操作状态和操作方式信号输送到CPU;LED指示灯驱动和控制电路,用于驱动和控制隔离开关LED指示灯的亮灭;电机驱动与控制电路，用于驱动和控制隔离开关执行机构的电机；通信电路，用于该隔离开关智能控制器与其他设备的数据通信；温度检测芯片，用于检测环境温度；

上述数据存储芯片、实时时钟芯片、带模选开关的实时多路检测电路、面板开关控制电路、LED指示灯驱动和控制电路、电机驱动与控制电路、通信电路、温度检测芯片均与CPU芯片连接，其中，电信号的传递关系如下,电源电压或电流信号首先进入带模选开关的实时多路检测电路，由该实时多路检测电路计算出电源电压或电流的实际值，该值通过SPI方式进入CPU芯片，隔离开关操作状态和操作方式信号以开关接通和关断方式由面板开关控制电路输送到CPU中，环境温度由温度检测芯片检测并传送到CPU中，实时时间由时钟芯片传送给CPU，所有数据由CPU处理后再存储到数据存储芯片中，对电机的正反转控制是由CPU经电机驱动与控制电路来驱动电机转动，数据输入输出由CPU经通信电路与其他设备和计算机进行连接传输，工作方式显示和故障显示是由CPU经LED指示灯驱动与控制电路来驱动面板的LED灯进行显示，面板开关的通断是由CPU经面板开关控制电路来控制隔离开关面板上开关的闭合与断开。

2.根据权利要求1所述的隔离开关智能控制器，其特征在于：所述的电机驱动与控制电路由三极管放大电路，限位开关，固态继电器组成，所述三极管放大电路用于放大CPU输出的控制信号，限位开关通过隔离开关执行机构的行程来控制电机的转动时间，固态继电器用于驱动电机转动。

3.根据权利要求1所述的隔离开关智能控制器，其特征在于：所述通信电路由USB通信芯片和RS485通信芯片组成，用与和其他设备的USB接口及RS485接口进行数据通信。