CN111355235A - 基于可视化操作的移动式配电自动投切装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，该装置主要用于箱式变电设备配电投切控制。本装置包括控制模块、检测模块、通信模块、显示模块，采用模块化设计，体积小，易携带，装置带有高、低压控制回路，可同时实现高、低压配电回路的自动投切控制，根据实际需求装置可进行一定控制端口扩展，能同时实现多条回路的自动投切控制。本发明控制性能强、可靠性高、安全性好且使用简便，能大规模应用于输配电设备特别是箱式变电设备的配电投切控制，具有良好的应用价值。

Description

基于可视化操作的移动式配电自动投切装置

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种基于可视化操作的移动式配电自动投切装置。

背景技术

为了建设智能化配电网，进一步降低配网设备计划停运率，持续提升供电可靠性和优质服务水平，大力发展和全面推广配网不停电作业势在必行，配网不停电作业包括综合利用“带电作业、旁路作业和临时供电”所进行的各类不停电作业，最终满足取消配网计划停电检修的需要，实现配网完全不停电。自动投切装置主要利用传感器、嵌入式处理器和控制模块之间的配合，根据配电线路的状态和调度需求自动完成配电回路的投切操作，同时可实现装置与箱变设备配电状况的实时显示。

现阶段，电路检修、临时供电所涉及的输配电设备仍采用手工完成配电投切操作，工作效率低下且对供电回路的可靠连接和操作人员的人身安全均存在很大的安全隐患，故可对配电设备的投切装置进行有效改进。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能够兼容高、低压线路配电自动投切，提高搭建供电回路安全可靠性和效率的基于可视化操作的移动式配电自动投切装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，该装置主要应用于移动箱式变电设备和非移动箱式变电设备，所述自动投切装置包括控制模块、检测模块、通信模块、显示模块；

所述控制模块包括高压自动投切控制模块和低压自动投切控制模块；所述高压、低压自动投切控制模块集成到一个装置内；

进一步的，所述高压自动投切控制模块，包括硬件控制单元、一个控制面板、一组高压继电器和一个合闸电机。

所述硬件控制单元采用嵌入式微控制器或PLC实现，可兼容实现高、低电压配电回路的自动投切控制；

所述自动投切装置的控制面板，其特征在于可人工进行开、合闸操作和处理装置误操作；

进一步的，所述开、合闸操作，可由装置控制高压继电器和合闸电机自动动作或通过控制面板进行人工操作；

所述低压自动投切控制模块，包括硬件控制单元、一个控制面板和一组低压继电器。

进一步的，所述开、合闸操作，可由装置控制低压继电器自动动作或通过控制面板进行人工操作；

所述检测模块包括至少两个高电压传感器和至少三个低电压传感器；其中，

进一步的，所述高压传感器安装在箱变设备一侧，分别监测高压电源线路进线处电压和高压电源线路出线1处的电压；

进一步的，所述低电压传感器，其中两个分别安装在箱变设备一侧的母线进线处和出线处，监测箱变设备电源电压，另一个传感器监测用电设备母线进线处电压。

所述通信模块的通信方式包括有线RS485协议和无线NB－IOT网络，分别用于实现装置数据的上位机读取和手持终端实时监控；

所述显示模块包括显示屏和带电显示器，用于实时显示装置各传感器采集数据、装置开合闸状态、配电回路的通断情况以及回路各节点电压情况。

进一步的，所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置采用模块化设计，体积小，携带方便、可简便安装、拆卸。

上述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置的自动投切控制方法如下：

第一步：按照附图1所绘位置安装设备；

第二步：检测模块实时采集回路各节点处电压通断情况、继电器开合状况及合闸电机工作状况；

第三步：根据高、低电压配电回路中各传感器采集的数据、各节点通断情况、动作先后顺序，判断装置能否进行投切操作，并对配电回路的投切状态进行评估，判断装置是否发生误操作；

第四步：将采集到的数据、投切状态和报警信息发送到上位机和手持终端，并对配电回路的投切状态，各点通断情况，装置预警信息、错误报警信息等实时显示，拓展装置的兼容性和远程监控能力；

第五步：提供技术支持，辅助解决装置故障投切问题，并对装置的采集数据、投切状态信息进行分析、存储；

综上所述，本发明的有益效果是：

本发明主要应用于箱式变电设备，经过一定改造后也可应用于普通配电设备，本装置不但可以应用于高电压回路的配电自动投切控制，也可以应用于低电压回路的配电自动投切控制，可以自主、快速完成配电回路的投切操作、回路运行状况进行实时监控并完成故障判断、报警及信息上传、储存，基本不需要人员操控。

本发明的兼容性强、自动化程度高、可靠性好，可提高工作效率、提升作业安全性、节省人力成本，有很好的应用价值。

附图说明

图1为本发明的装置示意图

图2为本发明的高电压回路结构示意图

图3为本发明的低电压回路结构示意图

图4为本发明的工作流程图

图中标记：

图1：1-控制单元，2-传感器模块，3-带电显示器，4-低压传感器1，5-低压传感器2，6-状态信号，7-状态信号，8-低压电源进线，9-低压电源出线，10-输出控制模块，11-控制面板，12-显示屏，13-手持终端；

2-1-高压传感器1，2-2-高压传感器2，2-3-低压传感器3，3-1-带电显示器显示1，3-2-带点显示器显示2，10-1-高压继电器，10-2-合闸开关，10-3-低压继电器。

图2：1-电源进线，2-电源出线1，3-电源出线2，4-干式变压器，5-负载备用进线，6-负载进线，7-负载出线，8-负载，9-电源母线，10-负载母线。

图3：1-电源进线，2-电源出线1，3-电源出线2，4-配变进线，5-配变备用出线1，6-配变出线2。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1所示，所述自动投切装置包括控制模块、检测模块、通信模块、显示模块；

所述箱变设备包括移动箱式变电设备和非移动箱式变电设备，其既可用于环网，又可用于终端；

所述控制模块包括控制单元、信号采集单元、信号处理单元、输出控制单元；

所述控制单元采用嵌入式微控制器或PLC实现，本例采用STM32L151处理器实现，可靠性好、精度高，可根据实际需求灵活选用不同处理器；

所述信号采集单元为嵌入式微控制器或PLC单元的信号传输端口和AD模块，本例中使用了STM32L151处理器的5路ADC通道和2路USART端口，分别用于传感器信息采集和通信传输；

所述信号处理模块用于采集信号的分析运算、逻辑判断，本例中主要用于实现AD转换、数据处理及逻辑判断；

所述输出控制单元包括高、低压继电器、合闸电机，本例采用10KV高压继电器、低压干簧管继电器和断路器专用合闸电动机，输出控制单元可根据处理器发出的逻辑指令进行配电回路的快速准确投切。

所述检测模块包含至少五个电压传感器与相应的滤波放大电路；

如图1和图2所示，高电压传感器安装在箱变设备电源一侧，分别监测高压电源线路进线处电压和高压电源线路出线1处的电压，当两个高电压传感器数值达到一定设定值时，高压继电器和合闸电机动作，高压配电回路实现快速自动合闸投入，当传感器到达一定限值后，配电回路快速开闸切出；

如图1和图3所示，其中两个低电压传感器安装在箱变设备一侧的母线进线处和出线处，监测箱变设备电源电压，另一个传感器监测用电设备母线进线处电压，当电源侧传感器数据达到一定数值且负载侧传感器无数据时，低压回路实现自动合闸投入，当传感器数值达到限值时或接收到控制面板和手持终端信号时，自动开闸切出。

所述控制面板为工控屏，可用于人工完成配电回路开、合闸操作，装置误操作更正；所述显示模块包括显示屏和带电显示器；

所述通信模块包括有线通信和无线通信方式；

所述有线通信方式采用RS485协议，可进行较长距离有线传输，主要实现回路状态信息与上位机之间互通，所述上位机包括控制面板和电脑终端；

所述无线通信方式采用NB－IOT，可实现无线通信组网，主要用于装置与手持终端之间的信息互通，可实现单个手持终端控制多台箱变设备自动投切装置；

所述显示模块包括显示屏和带电显示器；

所述显示屏采用普通串口显示屏，用于装置各传感器数据、继电器状态、合闸电机状态的实时显示，同时可用于配电回路预警信息的显示；

所述带电显示器，用于辅助判断、状态预警，该带电显示器实时监测配电设备电源母线进线处电压和出线处电压，实时显示回路带电情况，同时配合高压传感器进行回路投切判断。

上述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置的配电自动投切控制方法如下：

第一步：按照附图1、图2、图3所绘结构安装设备；

第二步：构建箱变配电设备与负载之间线路连接，传感器实时监测回路各节点电压情况；

第三步：判断回路是否满足合闸或开闸条件，并进行相应投切操作；

第四步：结合投切前后回路内传感器数值变换、投切操作的时效性，判断投切装置的控制可靠性及有无误操作产生；

第五步：将预警、报警信息发送至显示模块及手持终端并对数据进行储存，便于故障统计分析；

第六步：工作人员根据需要、报警信息通过控制面板和手持终端进行投切控制及故障排除。

Claims (8)

1.一种基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，该装置应用于箱变等输配电设备的自动投切控制，所述自动投切装置包括控制模块、检测模块、通信模块、显示模块；

所述输配电设备主要包括箱式变电设备，其又可分为移动式箱变和非移动式箱变，其既可用于环网，又可用于终端；

所述自动投切装置可根据检测模块采集到的各传感器电位、带电显示器状态，自动完成开、合闸操作。

2.如权利要求1所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，所述控制模块包括控制单元、信号采集单元、信号处理单元、输出控制单元；

所述控制单元采用嵌入式微控制器或PLC实现；

所述信号采集单元为嵌入式微控制器或PLC单元的信号传输端口和AD模块；

所述信号处理模块用于采集信号的运算分析、逻辑判断；

所述输出控制单元包括高、低压继电器、合闸电机。

3.如权利要求1所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，所述检测模块包含至少五个电压传感器与相应的滤波放大电路；

所述电压传感器包括两个高电压回路电压传感器和三个低电压回路电压传感器，分别用于高、低电压回路电压的实时监测。

4.如权利要求1所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，所述通信模块包括有线通信与无线通信方式，有线通信方式采用RS485协议，无线通信方式采用NB－IOT，分别实现数据的上位机交换、手持终端实时监控。

5.如权利要求1所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，所述显示模块包括显示屏和带电显示器，实时显示配电回路各传感器采集数据、投切状态、带电情况、预警信息；

所述投切状态为配电回路内继电器与合闸电机工作状态；

所述预警信息指装置对继电器动作速度、电机工作状态进行分析判断，根据迟滞时间进行预警，出现误操作时报警，报警方式包括装置声光报警和手持终端提示。

6.如权利要求4所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，所述手持终端可用于配电回路工作状况实时监控、配电回路人工投切控制及误操作故障排除。

7.如权利要求1~6任意一项所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，可同时实现高、低电压配电回路的监测与自动投切控制。

8.如权利要求1~7任意一项所述基于可视化操作的移动式配电自动投切装置，其特征在于，装置采用模块化设计，体积小，可简便安装、拆卸；

所述模块化设计包括传感器模块、控制模块、处理器模块和显示模块等四部分组成，应用时可根据现场需求拓展相应模块数量即可实现装置的灵活使用。

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