CN104158296A - 基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统 - Google Patents

基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统，它由测试仪、控制中心、GPRS通信组件、485通信电路、红外通信电路、红外读写器构成；其特点是：测试仪的输入端与485通信电路连接，其输出端与剩余电流保护装置连接，测试仪通过红外通信电路与红外读写器连接；红外读写器与电脑连接，电脑安装自主运行软件；485通信电路通过GPRS通信组件与控制中心无线连接；485通信电路和GPRS通信组件执行《湖北电网电能表通讯规约V1.0》的通信协议。无需人工攀爬变压器，即可远程定时检测校验剩余电流保护装置的参数，方便时时测试动作电流和动作时间，及时发现故障隐患，保证剩余电流保护装置运行的稳定性、可靠性。

Description

基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统
技术领域
本发明涉及一种基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统，属电力安全生产检测设备技术领域。
背景技术
安全就是生命，安全就是效益。对于配电系统来说，安全用电、安全供电是涉及千家万户生命和财产安全的大事。剩余电流保护装置是保证用电网安全非常关键和十分重要的第一道防线。国家电网公司规定，必须每月校验一次剩余电流保护装置，确保其安全可靠地运行。长期以来，工作人员必需攀爬到一个个变压器台架上，通过试验按扭才能对剩余电流保护装置进行测试，且不能测试动作电流和动作时间，劳动强度大，工作效率低，尤其是农村电网，电力工作人员配置严重不足，同时人身安全很难保证，对农村电网的安全、高效、可靠供电运行非常不利。
发明内容
本发明的目的是，提供一种安装在剩余电流保护装置旁，无需人工攀爬变压器，即可实现远程操控、集中管理剩余电流保护装置，方便时时测试动作电流和动作时间，工作稳定可靠，工作效率高，特别是对于农村电网，无需配置大量专职检测人员，彻底避免人身伤害事故发生，使用安全；解决现有人工检测方式，需一个个攀爬变压器，劳动强度大，工作效率低；农村电网需耗大量检测人员，存在严重人身安全隐患，非常不利于农村电网安全、高效、可靠供电运行问题的基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的
该基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统由测试仪、控制中心、GPRS通信组件、485通信电路、红外通信电路、红外读写器构成；其特征在于：测试仪的输入端与485通信电路连接，测试仪的输出端与剩余电流保护装置连接，测试仪通过红外通信电路与红外读写器连接；红外读写器与电脑连接，电脑安装自主运行软件；485通信电路通过GPRS通信组件与控制中心无线连接；
所述GPRS通信组件、485通信电路按照《湖北电网电能表通讯规约V1.0》的通信协议与电网融接，执行远程管理；
红外读写器包括型号为PIC18F45K22的内置CPU芯片、型号为FT232的串口转USB电路、型号为TFBS4711的红外发射/接收电路；
测试仪包括CPU控制电路、仿真电流发生和温度管理电路、基准电流发生电路、电流测试电路；
CPU控制电路的⑤端连接仿真电流发生和温度管理电路的⑤端，输出PWM脉冲信号；仿真电流发生和温度管理电路的⑧端与基准电流发生电路的切换开关⑧连接，基准电流发生电路的⑨端与电流测试电路的输入⑨端连接，电流测试电路的输出⑥端与CPU控制电路的输入⑥端连接，测试数据输入CPU控制电路；
CPU控制电路的①端与485通信电路连接，485通信电路的                                                和端与485通信总线连接；CPU控制电路的端与基准电流发生电路的切换开关⑧连接，控制基准电流发生电路⑨端输出电流至电流测试电路； 
红外读写器与电脑连接，同时，红外读写器通过红外通信电路的②端与CPU控制电路的通信②端连接；通过电脑对测试仪进行设置；
CPU控制电路的端与仿真电流发生和温度管理电路的⑧端连接，高低电平转换。
本发明与现有技术相比的有益效果在于
该基于网络技术的剩余电流保护装置填补国内在线远程免拆校验剩余电流保护装置的技术空白。无需人工攀爬变压器，即可远程定时检测校验剩余电流保护装置的参数，方便时时测试动作电流和动作时间，及时发现故障隐患，保证剩余电流保护装置运行的稳定性、可靠性。尤其对于农村电网，大大节省了人力资源，有效减少了因拆装校验引起的停电损失，极大地降低了维护成本，杜绝人身伤害事故发生，工作效率高，使用安全可靠。彻底解决了现有人工检测方式，需一个个攀爬变压器，劳动强度大，工作效率低；农村电网需耗大量检测人员，存在严重人身安全隐患，非常不利于农村电网安全、高效、可靠供电运行的问题。
附图说明
附图1为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的整体工作原理示意图；
附图2为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的CPU控制电路的工作原理示意图；
附图3为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的仿真电流发生和温度管理电路的工作原理示意图；
附图4为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的电流测试电路的工作原理示意图；
附图5为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的基准电流发生电路的工作原理示意图；
附图6为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的485通信电路的工作原理示意图；
附图7为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的红外通信电路的工作原理示意图；
附图8为基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的红外读写器的工作原理示意图。
图中：1、测试仪，2、485通信电路，3、红外通信电路，4、红外读写器，5、电脑，6、485通信总线，7、GPRS通信组件，101、CPU控制电路，102、仿真电流发生和温度管理电路，103、基准电流发生电路，104、电流测试电路。
具体实施方式
下面结合附图对该基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统做进一步详细描述：
该基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统由测试仪1、控制中心、GPRS通信组件7、485通信电路2、红外通信电路3、红外读写器4构成；测试仪1的输入端与485通信电路2连接，测试仪1的输出端与剩余电流保护装置连接，测试仪1通过红外通信电路3与红外读写器4连接；红外读写器4与电脑5连接，电脑5安装自主运行软件；485通信电路2通过GPRS通信组件7与控制中心无线连接；
所述GPRS通信组件7、485通信电路2按照《湖北电网电能表通讯规约V1.0》的通信协议与电网融接，执行远程管理；
红外读写器4包括型号为PIC18F45K22的内置CPU芯片、型号为FT232的串口转USB电路、型号为TFBS4711的红外发射/接收电路；
测试仪1包括CPU控制电路101、仿真电流发生和温度管理电路102、基准电流发生电路103、电流测试电路104；
CPU控制电路101的⑤端连接仿真电流发生和温度管理电路102的端，输出PWM脉冲信号；仿真电流发生和温度管理电路102的⑧端与基准电流发生电路103的切换开关⑧连接，基准电流发生电路103的⑨端与电流测试电路104的输入⑨端连接，电流测试电路104的输出⑥端与CPU控制电路101的输入⑥端连接，将测试数据输入CPU控制电路；
CPU控制电路101的①端与485通信电路2连接，485通信电路2的和端与485通信总线6连接；CPU控制电路101的端与基准电流发生电路103的切换开关⑧连接，控制基准电流发生电路103⑨端输出电流至电流测试电路104； 
红外读写器4与电脑5连接，同时，红外读写器4通过红外通信电路3的端与CPU控制电路101的通信端连接；通过电脑5对测试仪1进行设置。（参见附图1-8）
该基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统的具体工作过程如下：
测试仪1的CPU控制电路101通过其IO口⑤控制仿真电流发生和温度管理电路102中CPU的IO口，通过该CPU的IO口⑤输出PWM脉冲控制Q1至Q10场效应管导通，Q1至Q10每一个场效应管连接一个负载电阻，每一个场效应管的导通从1/200脉宽开始，电流逐步增为1mA，每一个场效应管完全导通的电流为200mA，全部导通后，流过十个电阻的电流为2A。所以仿真电流为1mA-2A。CPU控制电路101通过自身检测IO口④检测仿真电流的起始点和跳闸点时间，当接通仿真电流发生和温度管理电路102时，IO口④为高电平，当保护装置动作时，仿真电流发生和温度管理电路102断开，IO口④变低电平。（参见附图1、附图2、附图3）
当仿真电流流过仿真电流发生和温度管理电路102中的R1至R10负载电阻时，会引起负载电阻发热升温。因此，在每一个负载电阻上均安装有NTC温度传感器，仿真电流发生和温度管理电路102中的CPU通过AD转换功能采集每一个负载电阻上的温度，仿真电流发生和温度管理电路102的CPU根据各电阻的温升，切换各负载电阻的连接或断开，以防止某一个负载电阻的温升过高损坏电路。达到热平衡管理和温升保护的目的。（参见附图3）
通过仿真电流发生和温度管理电路102的输出⑧端输出的电流经过基准电流发生电路103转换开关的常闭点⑧，经由基准电流发生电路103的输出⑨端流入到电流测试电路104的输入⑨端；测试的电流数据通过电流测试电路104的⑥端输出到CPU控制电路101的IO口⑥，由CPU控制电路101读取、处理测试结果。（参见附图3、附图4、附图2）
CPU控制电路101把测试出来的数据通过自身IO口①输送到485通信电路2的①端，通过485通信电路2的和输出至485通信总线6。（参见附图2、附图6）
当在线进行测试仪1的电流校准时，通过CPU控制电路101的IO口控制切换开关，使基准电流发生器电路103通过⑨端流入电流测试电路104中，CPU控制电路101根据标准电流值进行自动校准，并自动设置补偿曲线。（参见附图2、附图5）
红外读写器4与电脑5连接，运行相应的软件，通过红外通信电路3的端与CPU控制电路的IO口通信连接，对测试仪进行设置。红外读写器8由单片机PIC18F45K22控制FT232通过USB跟电脑连接通信，再通过TFBS4711发射接收红外信号。（参见附图1、附图7、附图8）
该基于网络技术的剩余电流保护装置测试系统，填补了国内在线远程免拆校验剩余电流保护装置的技术空白。采用485通信电路2和GPRS通信组件7， 按照《湖北电网电能表通讯规约V1.0》的通信协议，融入电网远程抄表管理系统。实现对剩余电流保护装置的远程集中管理和检测。
通过485通信电路2和GPRS通信组件7与控制中心保持联系，实时监控或定时测试剩余电流保护装置的运行状态。通过PIC单片机控制仿真电流发生和温度管理电路102，仿真电流以1mA每步开始递增，每一步时间为50mS，直到最大仿真电流2000mA。仿真电流以连续加脉宽调制方式扫描递增，这样可大大减小仿真电流的纹波。仿真电流从1mA~2000mA量程自动切换，各量程冗余相互备用。动作点电流就是所测得的剩余电流保护装置的跳闸电流，从通过该电流值开始计时到断开就是保护动作时间。测试后引起的保护装置动作，可以远程手动或自动合闸。如果动作电流不符合整定值，将发出报警，由人工处理合闸或维修。
测试仪1中包含有稳定的基准电压发生器电路，使测试仪1可定时或在测试前自动校准，避免测试仪1终端的拆装校验。测试仪1终端安装在剩余电流保护装置附近，可以接入电表的485通信，也可以接入各相相线和各相中线的电流信号，可以通过单片机实时监测线路的漏电流值。测试仪具有故障自诊断和遇故障自断电功能，方便维护；同时可通过上传数据报警，以保证测试仪自身的安全。通过红外读写器的通信端口采用PC机配置的软件对设备进行设备通信地址分配和软件升级、读取测试仪的各项参数信息。温度管理电路具有热动态自管理功能，当某一负载电阻温升过高时，将自动切换到最低温度的负载电阻，或进入高温保护状态，保证测试仪的安全可靠。
剩余电流保护装置在湖北荆州供区安装了三万多台，长期以来，工作人员需要攀爬到变压器台架上通过试验按扭才能进行测试，而且不能测试动作电流和动作时间，无法满足湖北省电力公司文件规定的检测指标要求，且劳动强度大，效率低，存在许多安全隐患；通过申请人研制的基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统，嵌入现有电网远程抄表系统网络管理平台后，可实时对剩余电流保护装置进行远程监控、远程测量和远程操作。安装该基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统后，无需人工现场操作，整个测试过程即可由主站控制中心定时控制完成，工作人员人身安全风险降为零。同时也有效解决了各基层单位工作人员配置严重不足的实际问题，对农网台区的安全、高效、可靠供电运行提供了切实保证。国家电网公司2014-02-25发布的“小型用户光伏发电系统并网技术规定”：小型用户光伏发电系统并网前必须安装剩余电流保护装置，因此，该基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统具有很高的应用价值和广阔的市场前景，经济回报丰厚。
以上所述只是该发明的具体实施方式，上述举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后可以对上述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (1)

1.一种基于网络技术的剩余电流保护装置远方管理系统，它由测试仪（1）、控制中心、GPRS通信组件（7）、485通信电路（2）、红外通信电路（3）、红外读写器（4）构成；其特征在于：测试仪（1）的输入端与485通信电路（2）连接，测试仪（1）的输出端与剩余电流保护装置连接，测试仪（1）通过红外通信电路（3）与红外读写器（4）连接；红外读写器（4）与电脑（5）连接，电脑（5）安装有自主运行软件；485通信电路（2）通过GPRS通信组件（7）与控制中心无线连接；
所述GPRS通信组件（7）、485通信电路（2）按照《湖北电网电能表通讯规约V1.0》的通信协议与电网融接，执行远程管理；
红外读写器（4）包括型号为PIC18F45K22的内置CPU芯片、型号为FT232的串口转USB电路、型号为TFBS4711的红外发射/接收电路；
测试仪（1）包括CPU控制电路（101）、仿真电流发生和温度管理电路（102）、基准电流发生电路（103）、电流测试电路（104）；
CPU控制电路（101）的⑤端连接仿真电流发生和温度管理电路（102）的                                               端，输出PWM脉冲信号；仿真电流发生和温度管理电路（102）的⑧端与基准电流发生电路（103）的切换开关⑧连接，基准电流发生电路（103）的⑨端与电流测试电路（104）的输入⑨端连接，电流测试电路（104）的输出⑥端与CPU控制电路（101）的输入⑥端连接，测试数据输入CPU控制电路（101）；
CPU控制电路（101）的①端与485通信电路（2）连接，485通信电路（2）的和端与485通信总线（6）连接；CPU控制电路（101）的端与基准电流发生电路（103）的切换开关⑧连接，控制基准电流发生电路（103）⑨端输出电流至电流测试电路（104）； 
红外读写器（4）与电脑（5）连接，电脑（5）烧入自主软件；红外读写器（4）通过红外通信电路（3）的端与CPU控制电路（101）的通信端连接；通过电脑（5）对测试仪（1）进行设置；
CPU控制电路（101）的端与仿真电流发生和温度管理电路（102）的⑧端连接，作高低电平转换。
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Inventor after: Chen Zhengzhi

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Inventor after: Zhang Xiaodong

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Inventor after: Zhao Guoyin

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Inventor after: Sun Ming

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