CN106054048B - 直流240/336v主控装置 - Google Patents

直流240/336v主控装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流240/336V主控装置，电阻投切电路的两个输出端分别与电压转换电路的两个输入端连接，电压转换电路的另外两个输入端采集双路母线电压，电阻投切电路的两个输入端分别与双路母线连接，电压转换电路的输出信号依次经第一A/D模数转换器和光电耦合器后传输至单片机，电源为单片机提供直流电源，电流传感器和漏电流传感器采集的信号分别经第二A/D模数转换器传输至单片机，存储器与单片机连接，输出继电器的输入端与单片机的输出端连接，通信电路与单片机双向通信连接。实现降低成本，并提高绝缘监察性能的优点。

Description

直流240/336V主控装置
技术领域
本发明涉及直流电源领域，具体地，涉及一种直流240/336V主控装置。
背景技术
目前，随着高压直流供电系统在我国通信行业的大力发展，高压直流配电监控类产品的需求越来越大，对性能、功能方面的要求也越来越高。然而，市场上这类产品电压采集大多采用传统的电压传感器，绝缘监察多采用漏电流检测法，如此使得以上功能易于实现，却增加了成本，降低了产品性价比，而且无法全面的监察到系统的绝缘情况。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种直流240/336V主控装置，以实现降低成本，并提高绝缘监察性能的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种直流240/336V主控装置，包括单片机、光电耦合器、第一A/D模数转换器、电压转换电路、电阻投切电路、电源、第二A/D模数转换器、电流传感器、漏电流传感器、存储器、输出继电器和通信电路，
所述电阻投切电路的两个输出端分别与电压转换电路的两个输入端连接，所述电压转换电路的另外两个输入端采集双路母线电压，电阻投切电路的两个输入端分别与双路母线连接，所述电压转换电路的输出信号依次经第一A/D模数转换器和光电耦合器后传输至单片机，所述电源为单片机提供直流电源，所述电流传感器和漏电流传感器采集的信号分别经第二A/D模数转换器传输至单片机，所述存储器与单片机连接，所述输出继电器的输入端与单片机的输出端连接，所述通信电路与单片机双向通信连接。
优选的，所述存储器包括，铁电存储器和内存。
优选的，所述电流传感器为两个，所述漏电流传感器为两个。
优选的，所述通信电路，包括三路RS485通信电路和一路串口转以太网电路。
优选的，所述电阻投切电路，包括光电耦合U15A、光电耦合U15B、运放器U14B和运放器U14A，所述光电耦合U15A的一个输入端上串联电阻R78，光电耦合U15A的一个输出端与运放器U14B的同相输入端之间依次串联电阻R80、电阻R81、电阻R82、电阻R83、电阻R84和电阻R85，所述光电耦合U15A的另一个输出端与地间依次串联电阻R86和电阻R87，所述运放器U14B的同相输入端与地间连接电阻R88，电容C57与电阻R88并联，运放器U14B的反相输入端与运放器U14B的输出端连接，所述运放器U14B的输出端与电阻R79的一端连接，电阻R79的另一端与电容C56串联接地；
所述光电耦合U15B的一个输入端上串联电阻R92，光电耦合U15B的一个输出端与运放器U14A的反相输入端之间依次串联电阻R93、电阻R94、电阻R95、电阻R96、电阻R97和电阻R98，所述光电耦合U15B的另一个输出端与地间依次串联电阻R90和电阻R91，所述运放器U14A的同相输入端与地间连接电阻R100，运放器U14A的反相输入端与运放器U14B的输出端之间串联电阻R89，所述运放器U14A的输出端与电阻R99的一端连接，电阻R99的另一端与电容C59串联接地。
优选的，所述RS485通信电路采用SP3485芯片。
优选的，所述串口转以太网电路，包括隔离变压器和ZLSN2000串口转换芯片，所述隔离变压器的第一输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPIN-端连接，所述隔离变压器的第二输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPIN+端连接，所述隔离变压器的第三输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPOUT-端连接，所述隔离变压器的第四输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPOUT+端连接，所述隔离变压器的第一输出端和隔离变压器的第二输出端之间连接电阻R15，所述ZLSN2000串口转换芯片的LED_S端与地间依次串联二极管LED_S1和电阻R10，所述ZLSN2000串口转换芯片的LED_R端与地间依次串联二极管LED_R1和电阻R5，所述二极管LED_S1的阴极与电阻R10连接，所述二极管LED_R1的阴极与电阻R10连接，所述ZLSN2000串口转换芯片的LINK端与3.3V正极电源端之间依次串联电阻R19和二极管LED_L1，所述二极管LED_L1的阴极与电阻R19连接，所述ZLSN2000串口转换芯片的RST端与3.3V正极电源端之间串联电阻R17，所述ZLSN2000串口转换芯片的RXD端与电阻R16的一端连接，所述ZLSN2000串口转换芯片的TXD端与电阻R13一端连接，所述电阻R16和电阻R13的另一端分别连接至上位机。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案将电量采集、绝缘监察和开关状态监测于一体，采用模拟电路技术在硬件电路上融合了电压采集与绝缘监察功能，绝缘监察采用电阻投切法，可全面地监测到正对地绝缘故障、负对地绝缘故障、正负对地绝缘同时故障等情况，与传统的霍尔电压传感器采集电压和漏电流实现绝缘监察的方法相比，在一定程度上，降低了成本，完善了绝缘监察功能。
独立双路母线系统具有A+B电量采集功能。针对独立双路母线模式的配电系统，增加了A+B电流、功率和电能等重要电参数的采集功能，可以使用户一目了然的监测到整个配电设备的用电情况，极大的方便了机房管理。
具有实时电量本地存储功能。采用大容量闪存技术，本地实时保存设备运行信息，方便历史运行信息查询
同时具有TCP/IP网络通信接口和RS485通信接口。有线通信和无线通信优缺点互补，极大的方便了用户组网通信，实现集中监控。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的直流240/336V主控装置的原理框图；
图2至图30本发明实施例所述的直流240/336V主控装置的电子电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种直流240/336V主控装置，包括单片机、光电耦合器、第一A/D模数转换器、电压转换电路、电阻投切电路、电源、第二A/D模数转换器、电流传感器、漏电流传感器、存储器、输出继电器和通信电路，
电阻投切电路的两个输出端分别与电压转换电路的两个输入端连接，电压转换电路的另外两个输入端采集双路母线电压，电阻投切电路的两个输入端分别与双路母线连接，电压转换电路的输出信号依次经第一A/D模数转换器和光电耦合器后传输至单片机，电源为单片机提供直流电源，电流传感器和漏电流传感器采集的信号分别经第二A/D模数转换器传输至单片机，存储器与单片机连接，输出继电器的输入端与单片机的输出端连接，通信电路与单片机双向通信连接。
其中，存储器包括，铁电存储器和内存。
电流传感器为两个，漏电流传感器为两个。
通信电路，包括三路RS485通信电路和一路串口转以太网电路。
电阻投切电路，如图28所示，包括光电耦合U15A、光电耦合U15B、运放器U14B和运放器U14A，光电耦合U15A的一个输入端上串联电阻R78，光电耦合U15A的一个输出端与运放器U14B的同相输入端之间依次串联电阻R80、电阻R81、电阻R82、电阻R83、电阻R84和电阻R85，光电耦合U15A的另一个输出端与地间依次串联电阻R86和电阻R87，运放器U14B的同相输入端与地间连接电阻R88，电容C57与电阻R88并联，运放器U14B的反相输入端与运放器U14B的输出端连接，运放器U14B的输出端与电阻R79的一端连接，电阻R79的另一端与电容C56串联接地；
光电耦合U15B的一个输入端上串联电阻R92，光电耦合U15B的一个输出端与运放器U14A的反相输入端之间依次串联电阻R93、电阻R94、电阻R95、电阻R96、电阻R97和电阻R98，光电耦合U15B的另一个输出端与地间依次串联电阻R90和电阻R91，运放器U14A的同相输入端与地间连接电阻R100，运放器U14A的反相输入端与运放器U14B的输出端之间串联电阻R89，运放器U14A的输出端与电阻R99的一端连接，电阻R99的另一端与电容C59串联接地。
RS485通信电路采用SP3485芯片。
如图24所示，串口转以太网电路，包括隔离变压器和ZLSN2000串口转换芯片，隔离变压器的第一输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPIN-端连接，隔离变压器的第二输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPIN+端连接，隔离变压器的第三输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPOUT-端连接，隔离变压器的第四输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPOUT+端连接，隔离变压器的第一输出端和隔离变压器的第二输出端之间连接电阻R15，ZLSN2000串口转换芯片的LED_S端与地间依次串联二极管LED_S1和电阻R10，ZLSN2000串口转换芯片的LED_R端与地间依次串联二极管LED_R1和电阻R5，二极管LED_S1的阴极与电阻R10连接，二极管LED_R1的阴极与电阻R10连接，ZLSN2000串口转换芯片的LINK端与3.3V正极电源端之间依次串联电阻R19和二极管LED_L1，二极管LED_L1的阴极与电阻R19连接，ZLSN2000串口转换芯片的RST端与3.3V正极电源端之间串联电阻R17，ZLSN2000串口转换芯片的RXD端与电阻R16的一端连接，ZLSN2000串口转换芯片的TXD端与电阻R13一端连接，电阻R16和电阻R13的另一端分别连接至上位机。
具体的本发明技术方案的直流240/336V主控装置具有如下功能：
1、 融合了电压采集与绝缘监察功能。采用模拟电路技术及电阻投切法融合了电压采集与绝缘监察功能，在不需要母线电压传感器和母线漏电流传感器的情况下可以采集母线电压，全面监察正对地绝缘故障、负对地绝缘故障、正负对地绝缘同时故障等情况，并采用光电隔离的方式隔离强电与弱电信号，保护弱电电路。
2、独立双路母线系统具有A+B电量采集功能。针对独立双路母线模式的配电系统，增加了A+B电流、功率、电能等重要电参数的采集功能，可以使用户一目了然的监测到整个配电设备的用电情况。
3、具有实时电量本地存储功能。采用大容量闪存技术，本地实时保存设备运行信息，方便历史运行信息查询。
4、同时具有TCP/IP网络通信接口和RS485通信接口。有线通信和无线通信优缺点互补，极大的方便了用户组网通信，实现集中监控。
5、具有月度电能与年度电能统计功能，可根据输入起止时间查询5年内任意时间段内电能值。该方法是采用时钟芯片读取日期与存储器地址绑定的方法来实现，首先将时钟年、月、日读出来，根据日期计算出来一个地址，然后将当天的电能值存储到存储器的相应的地址中，该方法极大的方便了历史电能的查询。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种直流240/336V主控装置，其特征在于，包括单片机、光电耦合器、第一A/D模数转换器、电压转换电路、电阻投切电路、电源、第二A/D模数转换器、电流传感器、漏电流传感器、存储器、输出继电器和通信电路，
所述电阻投切电路的两个输出端分别与电压转换电路的两个输入端连接，所述电压转换电路的另外两个输入端采集双路母线电压，电阻投切电路的两个输入端分别与双路母线连接，所述电压转换电路的输出信号依次经第一A/D模数转换器和光电耦合器后传输至单片机，所述电源为单片机提供直流电源，所述电流传感器和漏电流传感器采集的信号分别经第二A/D模数转换器传输至单片机，所述存储器与单片机连接，所述输出继电器的输入端与单片机的输出端连接，所述通信电路与单片机双向通信连接；
所述电阻投切电路，包括光电耦合U15A、光电耦合U15B、运放器U14B和运放器U14A，所述光电耦合U15A的一个输入端上串联电阻R78，光电耦合U15A的一个输出端与运放器U14B的同相输入端之间依次串联电阻R80、电阻R81、电阻R82、电阻R83、电阻R84和电阻R85，所述光电耦合U15A的另一个输出端与地间依次串联电阻R86和电阻R87，所述运放器U14B的同相输入端与地间连接电阻R88，电容C57与电阻R88并联，运放器U14B的反相输入端与运放器U14B的输出端连接，所述运放器U14B的输出端与电阻R79的一端连接，电阻R79的另一端与电容C56串联接地；
所述光电耦合U15B的一个输入端上串联电阻R92，光电耦合U15B的一个输出端与运放器U14A的反相输入端之间依次串联电阻R93、电阻R94、电阻R95、电阻R96、电阻R97和电阻R98，所述光电耦合U15B的另一个输出端与地间依次串联电阻R90和电阻R91，所述运放器U14A的同相输入端与地间连接电阻R100，运放器U14A的反相输入端与运放器U14B的输出端之间串联电阻R89，所述运放器U14A的输出端与电阻R99的一端连接，电阻R99的另一端与电容C59串联接地。
2.根据权利要求1所述的直流240/336V主控装置，其特征在于，所述存储器包括，铁电存储器和内存。
3.根据权利要求1所述的直流240/336V主控装置，其特征在于，所述电流传感器为两个，所述漏电流传感器为两个。
4.根据权利要求1所述的直流240/336V主控装置，其特征在于，所述通信电路，包括三路RS485通信电路和一路串口转以太网电路。
5.根据权利要求4所述的直流240/336V主控装置，其特征在于，所述RS485通信电路采用SP3485芯片。
6.根据权利要求4所述的直流240/336V主控装置，其特征在于，所述串口转以太网电路，包括隔离变压器和ZLSN2000串口转换芯片，所述隔离变压器的第一输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPIN-端连接，所述隔离变压器的第二输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPIN+端连接，所述隔离变压器的第三输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPOUT-端连接，所述隔离变压器的第四输出端与ZLSN2000串口转换芯片的TPOUT+端连接，所述隔离变压器的第一输出端和隔离变压器的第二输出端之间连接电阻R15，所述ZLSN2000串口转换芯片的LED_S端与地间依次串联二极管LED_S1和电阻R10，所述ZLSN2000串口转换芯片的LED_R端与地间依次串联二极管LED_R1和电阻R5，所述二极管LED_S1的阴极与电阻R10连接，所述二极管LED_R1的阴极与电阻R10连接，所述ZLSN2000串口转换芯片的LINK端与3.3V正极电源端之间依次串联电阻R19和二极管LED_L1，所述二极管LED_L1的阴极与电阻R19连接，所述ZLSN2000串口转换芯片的RST端与3.3V正极电源端之间串联电阻R17，所述ZLSN2000串口转换芯片的RXD端与电阻R16的一端连接，所述ZLSN2000串口转换芯片的TXD端与电阻R13一端连接，所述电阻R16和电阻R13的另一端分别连接至上位机。
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