CN104734350A - 监控工厂用电的低压配电系统 - Google Patents

Abstract

监控工厂用电的低压配电系统，包括监控中心服务器、现场工控机、与现场工控机相连的显示屏、多个开关柜；开关柜内安装有数据采集控制模组，数据采集控制模组包括微处理器、PLC模块组，PLC模块组包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、三相电参数测量模块中的至少1种模块，这些模块卡接在一起后卡接在微处理器侧面；微处理器与现场工控机和监控中心服务器相连。本发明提供了一种构建成本低、管理方便的工厂用电监控的低压配电系统，PLC模块组中的各模块采用插接式连接并共用微处理器，可根据需求选择模块进行不同的监控，管理和控制灵活、方便。

Description

监控工厂用电的低压配电系统

技术领域

本发明涉及配电技术领域，具体地，涉及一种监控工厂用电的低压配电系统。

背景技术

低压配电设备作为电力系统的末端环节，其功能和性能直接影响着电能的质量，传统的低压配电设备主要由断路器、隔离开关、互感器、一次回路、二次回路等几个主要部分组装而成。随着智能电网的建设，要求系统监控能提供方便、直观的关于电能质量更为准确的实时信息，实现对配电和监控设备以及智能型元器件的监控、保护和控制通信。

成套系统是指成套电气设备系统。目前，许多重要场所都采用成套低压配电系统进行配电，例如医院的重症监护室、污水处理、风电站水处理、光伏站、制造工厂等需要复杂监控和控制的场所，通过低压配电系统对电能质量各个参数进行监控。

现有技术中的成套系统一般采用PLC模块对开关量、模拟量、三相全电参数进行监测和控制，但对不同的电参数采用不同的采集或控制模块，每个模块单独配置微处理器并与后台监控装置进行单独通信，由于微处理器具有较高的成本，因而配电系统成本较高、管理复杂。而且在工厂中需要监测和控制的参数更多，采用前述现有技术构建配电系统使用的微处理器数量众多，系统成本高，管理困难，此外各个工厂的各个车间、库房、备用电发电都需要监测和控制，成本非常高。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种低成本、易于管理的监控工厂用电的低压配电系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

监控工厂用电的低压配电系统，包括监控中心服务器、开关柜、现场工控机、与现场工控机相连的显示屏；所述开关柜的数量至少为3个；所述开关柜内安装有数据采集控制模组，所述数据采集控制模组包括微处理器、卡接在微处理器正面或背面的PLC模块组，所述PLC模块组包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、三相电参数测量模块中的至少1种模块；所述开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、三相电参数测量模块的外壳的正面设置有卡槽，背面设置有卡板，PLC模块组中的各模块通过卡板和卡槽卡接在一起；所述微处理器的正面或背面设置有插板，该插板卡入PLC模块组中靠近微处理器的模块的卡槽中；所述微处理器与现场工控机和监控中心服务器相连。

作为本发明的进一步改进，所述开关柜的柜体内设置有开关和滑轨，所述数据采集控制模组与开关并排安装在滑轨上。

进一步，所述滑轨为横截面呈矩形状的条形柱，该条形柱在其面向柜体的开口一面上沿其长度方向开设有一条滑槽，所述开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、三相电参数测量模块的底部开设有凹槽，所述凹槽内设置有一个卡块，该卡块上端连接在凹槽底部且卡块能够卡入滑槽中。

优选的，所述滑槽的横截面为长方形，所述卡块的横截面矩形状或梯形状。

进一步，所述插板由一个横板和竖板构成，竖板垂直于横板设置，竖板上端连接在横板上，下端插入PLC模块组中靠近微处理器的模块的卡槽中。

综上，本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种监控工厂用电的低压配电系统，系统在每个车间、库房、备用电发电场所均设置一个用于配电的开关柜，开关柜内安装数据采集控制模组，数据采集控制模组的PLC模块组中的各模块采用插接式连接并与微处理器配合使用，多个模块共用一个微处理器，大幅节省了低压配电系统的构建成本，也便于系统的管理控制；

2、本发明的PLC模块组中的各模块采用插接式连接并与微处理器配合使用，可以根据用户的需求选择不同的数据采集模块和数据控制模块，对不同的场所进行控制，管理和控制灵活、方便，而且大幅节省成本；

3、本发明的安装和拆卸方便灵活。

附图说明

图1是监控工厂用电的低压配电系统的结构示意图；

图2是开关柜的结构示意图

图3是数据采集控制模组的俯视图；

图4是PLC模块组中的模块的结构示意图；

图5是数据采集控制模组的侧视图。

附图中标记及相应的零部件名称：1-微处理器；2-PLC模块组；21-开关量输入模块；22-开关量输出模块；23-模拟量输入模块；24-模拟量输出模块；25-三相电参数测量模块；3-卡槽；31-平板；32-直板；4-卡板；5-插板；6-开关柜； 61-开关； 62-滑轨； 63-滑槽；7-监控中心服务器；8-现场工控机； 9-数据采集控制模组。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，监控工厂用电的低压配电系统，包括监控中心服务器7、开关柜6、现场工控机8、与现场工控机8相连的显示屏；所述开关柜6的数量至少为3个，在工厂的每个车间、库房、备用电发电场或其他需要配电监控的场所各布置一个开关柜6；每个开关柜6内安装有数据采集控制模组9。开关柜6用于给所在的车间或库房或其他场所进行配电，数据采集控制模组9用于采集所在开关柜6配电的车间或库房或其他场所的电力系统的开关量、模拟量、全电参数等数据或输出相应的控制指令。所述监控中心服务器7布设在远程的监控中心，现场工控机8布置在工厂现场，监控中心服务器7与现场工控机8均与开关柜6相连，接收开关柜6的数据采集控制模组9采集的系统参数或向数据采集控制模组9发送控制指令，显示屏与现场工控机8相连，显示现场工控机8接收到的系统实时数据。

如图3和图5所示，所述数据采集控制模组9包括微处理器1、卡接在微处理器1正面或背面的PLC模块组2，所述PLC模块组2包括开关量输入模块21、开关量输出模块22、模拟量输入模块23、模拟量输出模块24、三相电参数测量模块25中的至少1种模块；所述开关量输入模块21、开关量输出模块22、模拟量输入模块23、模拟量输出模块24、三相电参数测量模块25中的至少1种模块的外壳的正面设置有卡槽3，背面设置有卡板4，PLC模块组2中的各模块通过卡板4和卡槽3卡接在一起；所述微处理器1的正面或背面设置有插板5，该插板5可入PLC模块组2中靠近微处理器1的模块的卡槽3中。

所述微处理器1上设置有RJ45接口，微处理器1通过以太网与现场工控机8与监控中心服务器7相连。

本实施例中的微处理器1主要用于对PLC模块组2中各模块进行控制和管理；前述开关量输入模块21用于采集开关量信号；开关量输出模块22用于输出开关量信号；模拟量输入模块23用于采集模拟量信号；模拟量输出模块24用于输出模拟量信号；三相电参数测量模块25用于采集三相电参数例如但不限于三相的电压、电流、功率，这些模块与外部开关、互感器、电能表等的连接方式同现有技术，此处不再赘述。本实施例中的监控中心服务器7、现场工控机8、微处理器1以及PLC模块组2中的各模块所采用的软件和硬件电路均为现有技术，本发明不对软件和电路进行任何改进。

PLC模块组2中5种模块的外壳的前面板（正面）和后面板（背面）还设有数据总线通孔，用于将模块连接数据总线，一般而言，模块壳体内部设置有弹片，该弹片连接相应所在模块的数据输出端，弹片部分伸出数据总线通孔，相邻两个模块插接在一起时，后一个模块的弹片连接前一个模块的弹片，产生电连接，接入数据总线，这些模块通过该数据总线与微处理器1通信。这些模块与微处理器1可以采用EBUS进行通信，EBUS是德国倍福公司使用的LVDS（Low Voltage Differental Signaling）标准定义的数据传输标准。

外壳的顶板上开设有通信线缆通孔，通信线缆用于模块采集外部数据或向外部发送控制指令，即用于模块与外部设备相连，该通信线缆可以但不限于采用CAN总线。

实际应用中，插板5也可设置在微处理器1的正面，使PLC模块组2卡接在微处理器1的正面；PLC模块组2中的5种模块的顺序任意调整。

本实施例中，每个数据采集控制模组9的PLC模块组2中的模块共用一个微处理模块1，减少微处理器模块的数量，节省配电箱的安装空间；而低压配电系统中具有多个开关柜，每个开关柜6数据采集控制模组9采用前述共用微处理器1的结构，整个系统够大幅减小微处理器1的数量，从而大大降低工厂用电监控的低压配电系统的构建成本，也便于系统的管理控制；而且PLC模块组2中的各模块之间的卡接和拆卸也非常方便。

实施例2：

为便于数据采集控制模组9的安装，在实施例1的基础上，本实施例对开关柜6进行进一步改进：

如图2所示，所述开关柜6的柜体内设置有开关61并水平设置有一根滑轨62，所述数据采集控制模组9与开关61并排安装在滑轨62上。

所述滑轨62为横截面呈矩形状的条形柱，该条形柱在其面向柜体的开口一面上沿其长度方向（水平方向）开设有一条滑槽63。

如图4所示，所述开关量输入模块21、开关量输出模块22、模拟量输入模块23、模拟量输出模块24、三相电参数测量模块25的底部开设有凹槽33，滑轨62能够卡入该凹槽33中；所述凹槽33内设置有一个卡块34，该卡块34上端连接在凹槽33底部且卡块34能够卡入滑槽63中。所述滑槽63的横截面为长方形，所述卡块34的横截面矩形状或梯形状。

安装数据采集控制模组9时，可以将PLC模块组2中的各模块逐个安装到滑轨62上，安装时，将滑轨62卡入各模块的凹槽33中，此时各模块的卡块34卡入滑槽63中，凹槽33与滑轨62紧密配合，卡块34与滑槽63紧密配合，将各模块固定在滑轨62上。安装数据采集控制模组9的各模块可以通过前述卡入的方式固定在滑轨62上，拆卸时拔出数据采集控制模组9或各模块即可，安装和拆卸都非常方便。

实施例3：

在实施例1或实施例2的基础上，为了使PLC模块组2中相邻两个模块的插接更加方便，本实施例中对卡板4和卡槽3的结构进行进一步改进：

如图4所示，所述开关量输入模块21、开关量输出模块22、模拟量输入模块23、模拟量输出模块24、三相电参数测量模块25的外壳包括顶板、前面板、后面板和两个侧板,所述前面板的左右两侧均向外延伸构成延伸板，该延伸板末端连接有一个平板31，延伸板垂直于该平板31连接在该平板31的中心线上，该平板31远离后面板的一端还连接有一个直板32，直板32平行于前面板设置，所述直板32、延伸板以及位于直板32和延伸板之间的平板31构成卡槽3，位于直板32和延伸板之间的平板31为卡槽3的槽底；所述后面板的左、右两侧各设置有一个卡板4，2个卡板4与后面板位于同一平面上。采用前述结构，PLC模块组2的相邻两个模块的插接和拆卸更加方便和易于控制。

为了使PLC模块组2与微处理器1的插接更加方便，本实施例中对插板5的结构进行进一步改进：

如图4所示，所述插板5由一个横板和竖板构成，竖板垂直于横板设置，竖板上端连接在横板上，下端插入卡入PLC模块组2中靠近微处理器1的模块的卡槽3中。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.监控工厂用电的低压配电系统，包括监控中心服务器（7）、开关柜（6）、现场工控机（8）、与现场工控机（8）相连的显示屏；其特征在于，所述开关柜（6）的数量至少为3个；

所述开关柜（6）内安装有数据采集控制模组（9），所述数据采集控制模组（9）包括微处理器（1）、卡接在微处理器（1）正面或背面的PLC模块组（2），所述PLC模块组（2）包括开关量输入模块（21）、开关量输出模块（22）、模拟量输入模块（23）、模拟量输出模块（24）、三相电参数测量模块（25）中的至少1种模块；

所述开关量输入模块（21）、开关量输出模块（22）、模拟量输入模块（23）、模拟量输出模块（24）、三相电参数测量模块（25）的外壳的正面设置有卡槽（3），背面设置有卡板（4），PLC模块组（2）中的各模块通过卡板（4）和卡槽（3）卡接在一起；

所述微处理器（1）的正面或背面设置有插板（5），该插板（5）卡入PLC模块组（2）中靠近微处理器（1）的模块的卡槽（3）中；

所述微处理器（1）与现场工控机（8）和监控中心服务器（7）相连。

2.根据权利要求1所述的监控工厂用电的低压配电系统，其特征在于，所述开关柜（6）的柜体内设置有开关（61）和滑轨（62），所述数据采集控制模组（9）与开关（61）并排安装在滑轨（62）上。

3.根据权利要求2所述的监控工厂用电的低压配电系统，其特征在于，所述滑轨（62）为横截面呈矩形状的条形柱，该条形柱在其面向柜体的开口一面上沿其长度方向开设有一条滑槽（63），所述开关量输入模块（21）、开关量输出模块（22）、模拟量输入模块（23）、模拟量输出模块（24）、三相电参数测量模块（25）的底部开设有凹槽（33），所述凹槽（33）内设置有一个卡块（34），该卡块（34）上端连接在凹槽（33）底部且卡块（34）能够卡入滑槽（63）中。

4.根据权利要求3所述的监控工厂用电的低压配电系统，其特征在于，所述滑槽（63）的横截面为长方形，所述卡块（34）的横截面矩形状或梯形状。

5.根据权利要求1至4任一所述的监控工厂用电的低压配电系统，其特征在于，所述插板（5）由一个横板和竖板构成，竖板垂直于横板设置，竖板上端连接在横板上，下端插入PLC模块组（2）中靠近微处理器（1）的模块的卡槽（3）中。