CN111799890A - 一种电力智能运维测控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力智能运维测控装置，包括：模拟量输入单元，用于对相电压、相电流信息进行采集并传输至总线；数字量输入单元，用于对操作按钮和动作开关的状态进行采集并传输至总线；数字量输出单元，接收总线的控制信息并对动作开关进行控制；DSP单元，与总线连接对MCU单元的信息进行处理并发送出去；MCU单元，接收总线传输的采集信息并向总线发送控制命令；电源单元，用于提供装置所需的电压信号；显示单元，用于对采集的信息和处理控制信息进行显示；本发明可进行变压器的智能数据采集，装置具备完善的动静态自检功能，在线监视装置各部分工作状况，保证了装置的工作可靠性；高精度元件及工艺保证装置的精确性、可靠性及长久的使用寿命。

Description

一种电力智能运维测控装置
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，尤其涉及一种电力智能运维测控装置。
背景技术
在工业现代化生产中，电力做为工业生产的清洁能源，充担当重要的角色。如何提高能源的使用效益和生产效率，对电力系统至关重要的作用。
当前智能电力系统综合自动化系统迅速发展，10kV固体柜、环网箱，配电室、开闭所、箱式变电站等多回路集中监控应用场合，通信系统配合组成有信道方式的各种环网及非环网的配电自动化系统，无法满足在配电子站、主站实现配电线路的运行状态监视、故障识别、故障隔离和非故障区域恢复供电等一体检测功能设备。
发明内容
针对上述现有技术存在不足，本发明提供一种电力智能运维测控装置，可视化显示本地操作，方便可靠的连接到其它系统进行通信。
本发明采用的技术方案为：
一种电力智能运维测控装置，包括：
模拟量输入单元，用于对相电压、相电流信息进行采集并传输至总线；
数字量输入单元，用于对操作按钮和动作开关的状态进行采集并传输至总线；
数字量输出单元，接收总线的控制信息并对动作开关进行控制；
DSP单元，与总线连接对MCU单元的信息进行处理并发送出去；
MCU单元，接收总线传输的采集信息并向总线发送控制命令；
电源单元，用于提供装置所需的电压信号；
显示单元，用于对采集的信息和处理控制信息进行显示；
所述模拟量输入单元、数字量输入单元的输出端连接总线，所述数字量输出单元、显示单元的输入端连接连接总线，所述MCU单元、DSP单元、与电源单元与总线连接。
作为本发明的进一步技术方案为：所述模拟量输入单元包括电压传感器、电流传感器、滤波器、采样保持器、多路切换器、A/D转换器；所述电压传感器和电流传感器的输出端连接滤波器，所述滤波器的输出端连接采样保持器，所述采样保持器的输出端连接多路切换器，所述多路切换器的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端连接总线。
作为本发明的进一步技术方案为：所述数字量输入单元包括隔离电路和数据缓冲器，所述隔离电路的输入端连接控制开关和操作按钮，所述隔离电路的输出端连接数据缓冲器，所述数据缓冲器的输出端连接总线。
作为本发明的进一步技术方案为：所述数字量输出单元包括控制回路、出口回路、隔离电路，数据缓存器，其中总线输出端连接数据缓存器，所述数据缓存器的输出端连接隔离电路，所述隔离电路的输出端连接出口回路，所述出口回路的输出端连接控制回路。
作为本发明的进一步技术方案为：所述显示单元包括存储器、指示灯组和液晶显示屏，所述存储器为PCA9539型号的寄存器；所述存储器的输入端连接总线，所述存储器的输出端连接液晶显示屏，所述指示灯组与总线连接。
作为本发明的进一步技术方案为：所述数字量输入单元采用TCA8418型号的具有集成ESD保护的I2C控制键盘扫描芯片。
作为本发明的进一步技术方案为：所述总线包括总线收发器和总线接口，所述总线收发器为SN74ABTE16245DL型号的总线收发器；所述总线接口为MCP2551型号的总线接口。
作为本发明的进一步技术方案为：所述MCU单元采用STM32F767IGT632位ARM+DSPM7双核高速控制器。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种电力智能运维测控装置主要适用于10kV变压器，可进行变压器的智能数据采集，采集电流、电压、零序、开关状态、分合位、热诊断、环境、温湿度等，开关温度检测、远程智能控制和通信功能，方便可靠；装置具备完善的动静态自检功能，在线监视装置各部分工作状况，保证了装置的工作可靠性；高精度元件及工艺保证装置的精确性、可靠性及长久的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种电力智能运维测控装置结构图；
图2为本发明提出的一种电力智能运维测控装置连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步的详细说明。应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，为本发明提出的一种电力智能运维测控装置结构图；
如图1所示，一种电力智能运维测控装置，包括：
模拟量输入单元101，用于对相电压、相电流信息进行采集并传输至总线；
数字量输入单元102，用于对操作按钮和动作开关的状态进行采集并传输至总线；
数字量输出单元103，接收总线的控制信息并对动作开关进行控制；
DSP单元104，与总线连接对MCU单元的信息进行处理并发送出去；
MCU单元105，接收总线传输的采集信息并向总线发送控制命令；
电源单元106，用于提供装置所需的电压信号；
显示单元107，用于对采集的信息和处理控制信息进行显示；
所述模拟量输入单元101、数字量输入单元102的输出端连接总线，所述数字量输出单元103、显示单元107的输入端连接连接总线，所述MCU单元105、DSP单元104、与电源单元106与总线连接。
本发明实施例中，智能运维测控装置主要安装于10kV固体柜、环网箱，可进行环网箱柜的智能数据采集，采集电流、电压、零序、开关状态、分合位、热诊断、环境、温湿度等，母线温度检测、远程智能控制和通信功能，也能方便可靠的连接到其它系统进行通信。
本发明实施例中，MCU单元采用STM32F767IGT632位ARM+DSPM7双核高速控制器，配有32M的SDRAM和32M的FLASH，使运行更快更稳定、采用ADI公司的AD7606进行电流、电压、零序电流采集，具有开关状态、分合位、热诊断、环境、温湿度等，母线温度检测、远程智能控制和通信功能。
本发明具有8路保护量采集(2个线电压量、1个零序电压、3个保护电流量，备用一路交流信号)；16路开关信号量输入(开入量输入所用电源为AC220V，开关量采集包括(就地远方、开关合位，储能位，隔离位，高温，超温，烟雾，水位，门磁，SF6气压低，四路备用输入等)；支持无线测温，配合专用传感器可同时监测0-15路温度节点；具有明显的开关位置显示功能和终端状态、通信状态等就地状态指示信号；7寸触摸彩屏，采用图形及中文液晶显示界面，多层菜单显示；先进的无按钮触控屏输入，人机友好界面；装置具备完善的动静态自检功能，在线监视装置各部分工作状况，保证了装置的工作可靠性；高精度元件及工艺保证装置的精确性、可靠性及长久的使用寿命。
参见图2，为本发明提出的一种电力智能运维测控装置连接示意图；
本发明实施例中，模拟量输入单元包括电压传感器、电流传感器、滤波器、采样保持器、多路切换器、A/D转换器；电压传感器和电流传感器的输出端连接滤波器，滤波器的输出端连接采样保持器，采样保持器的输出端连接多路切换器，多路切换器的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端连接总线。模拟量输入单元采用AD7617型号的采集电路，支持16通道双路同步采样。
本发明实施例中，数字量输入单元包括隔离电路和数据缓冲器，隔离电路的输入端连接控制开关和操作按钮，隔离电路的输出端连接数据缓冲器，数据缓冲器的输出端连接总线。其中隔离电路采用ADuM1201是采用1/1通道方向性的双通道数字隔离器。
本发明实施例中，数字量输出单元包括控制回路、出口回路、隔离电路，数据缓存器，其中总线输出端连接数据缓存器，所述数据缓存器的输出端连接隔离电路，所述隔离电路的输出端连接出口回路，所述出口回路的输出端连接控制回路。
本发明实施例中，显示单元包括存储器、指示灯组和液晶显示屏，所述存储器为PCA9539型号的寄存器；所述存储器的输入端连接总线，所述存储器的输出端连接液晶显示屏，所述指示灯组与总线连接。液晶显示屏显示相电压、相电流及零序电流的检测值，显示有功及无功功率值；指示灯组显示就地远方、开关合位、储能位、隔离位、高温、超温、烟雾、水位、门槛、SF6气压低、报警；显示装置有分合闸时间运行时间，弹跳时间以及各功能状态；
通过设置以太网、RS232,、RS485接口对通讯地址修改，进行校对时钟时间，修改通讯密码以及检验装置内部各状态；
本发明实施例可实现遥控操作和手动操作，其中遥控操作在远方就地条件下，执行远方遥控命令，包括开关分、合闸控制；远方遥控开关非合闸、双点遥控，遥控保持时间设置、可采取“基本参数-遥控校时”的方式；手动操作为通过显示屏调出调试操作界面，对继电器进行输出操作。
遥测量可采集7路保护量采集(3个线电压量、1个零序电压、3个保护/测量电流)、功率因数、频率、有功电度、无功电度、有功功率、无功功率和视在功率，可采集3组环境温湿度与15组线缆温度。
16路开关信号量输入(开入量可根据外部电源设为交流或直流，开关量采集包括(就地远方、开关合位，储能位，隔离位，烟雾，门磁，SF6气压低，6路非电量)，可以在“开入配置”界面对16个开入量进行配置、当前开入量状态，可以在主页或“开入界面”读取遥信实时状态。开入量输入采用光耦进行隔离，避免外部干扰的串入。遥信防抖时间，在“基本参数”界面设定。动作阀值：低于30％的额定电压时，遥信可靠不动作，高于70％的额定电压时，遥信可靠动作。
本发明实施例中，数字量输入单元采用TCA8418型号的具有集成ESD保护的I2C控制键盘扫描芯片。通信接口中以太网接口采用W5500芯片，该集成全硬件TCP/IP协议栈的嵌入式以太网控制器，并可做为工业级以太网控制芯片；无线接口可采用ESP-07SWiFi模块；串口接口采用WK2124型号的串口接口，WK2124实现SPI桥接/扩展4个增强功能串口(UART)的功能。其中通信接口还设置隔离电路，采用HR911105A型号的网络隔离变压器。
本发明实施例中，总线包括总线收发器和总线接口，总线收发器为SN74ABTE16245DL型号的总线收发器；所述总线接口为MCP2551型号的总线接口。MCP2551是一个可容错的高速CAN器件，可作为CAN协议控制器和物理总线接口。
本发明实施例提供的装置还具有输出保护功能，当输出保护跳闸/告警信号后，会生成对应的动作报告和序列事件记录。
其中包括功能保括相电流定时保护模块，相电流反时限保护模块，过电压保护模块，零序定时限过流保护模块，过负荷告警、重合闸、低电压告警、PT断线告警、非电量保护、低周减载、涌流闭锁电流控制；
相电流定时保护模块包括定时限速断保护，定时限过流1段和定时限过流Ⅱ段，当电流大于设定值时，经过设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时跳闸信号灯亮。三段保护可以分别选择投入/退出，电流、延时时间参数值可根据用户实际需求合理设置。
相电流反时限保护模块，当电流大于设定值时，装置发出动作信号的时间会随着电流的大小而变短。用户可根据实际情况合理选择反时限倍数，进而主动告警与跳闸保护。反时限曲线选择；有“标准”，“非常”，“极端”，“长反”，“短反”；
共5种反时限曲线。标准反时限：
Figure BDA0002603310650000061
非常反时限：
Figure BDA0002603310650000062
极端反时限：
Figure BDA0002603310650000063
短反时限：
Figure BDA0002603310650000064
长反时限：
Figure BDA0002603310650000065
过电压保护模块，装置检测Uab、Ubc，当有一个或多个线电压大于电压设定值时，经过可设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时点亮跳闸信号灯。保护可以分别选择投入/退出，电压、延时时间参数值可根据用户实际需求合理设置。
零序定时限过流保护模块；通过检测接地电流，用于中性点绝缘或补偿。由于非直接接地系统中零序电流一般比较小，要求装置检测零序电流的精度相对比较高，尤其是长电缆系统中电容电流比较大，因此应权衡比较，合理选择零序电流互感器的变比。
零序定时限过流保护可以选择退出/告警/跳闸。当选择告警时，装置检测到线路零序电流大于设定值并经延时后，装置点亮告警信号灯并记录相应的事件记录；当选择跳闸时，装置检测到线路零序电流大于设定值并经延时后，装置输出跳闸命令，点亮跳闸信号灯并记录相应的事件记录。
零序电压保护，检测三相电压的向量和是否为零，如不为零，则判定发生了单相接地故障，进而发出保护动作指令。
非电量保护，装置检测线缆温度信号，当温度超过保护定值时，经过可整定的延时后，相对应的遥信会检测到合位，装置输出告警/跳闸命令，保护可以分别选择投入(告警、跳闸、双投)/退出，温度、时间定值也可以分别整定。
PT断线报警，接入电压为线电压，自动判别电压回路是否断线。判据如下：
i.没有两段定时限过流保护动作信号；
ii.任一相电流大于0.3A，任一线电压最大值小于20V；
两个条件均满足，则判为PT断线。监测到PT断线后，装置自动发出告警信号。
本发明实施例中，还设置重合闸，重合闸条件如下：
重合闸软压板(定值)投入、重合闸次数不为“0”，范围为0～10；
开关收到故障跳闸信号并发出跳闸指令；
开关在分位。
满足上述条件，经过重合闸设定的延时时间后，重合闸动作。如上述条件中任何一条不满足、故障一直存在或者装置接收到遥控命令，重合闸将立刻停止。
重合闸条件满足后，当开关合闸位置一旦消失装置随即启动重合闸功能，经延时后装置输出合闸命令。
低周减载，装置检测交流电频率信号，当频率低于保护定值时，经过可整定的延时后装置输出跳闸命令，保护可以分别选择投入/退出，频率、时间定值也可以分别整定。
当投入涌流控制后，此时定值中的【涌流时间】起作用，设备将在此时间内闭锁过流保护【速断过流、过流Ⅰ段、过流Ⅱ段、过流反时、过负荷】，其他【过电压、低电压、非电量、零序过流】等不会闭锁。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令系统的制造品，该指令系统实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力智能运维测控装置，其特征在于，包括：
模拟量输入单元，用于对相电压、相电流信息进行采集并传输至总线；
数字量输入单元，用于对操作按钮和动作开关的状态进行采集并传输至总线；
数字量输出单元，接收总线的控制信息并对动作开关进行控制；
DSP单元，与总线连接对MCU单元的信息进行处理并发送出去；
MCU单元，接收总线传输的采集信息并向总线发送控制命令；
电源单元，用于提供装置所需的电压信号；
显示单元，用于对采集的信息和处理控制信息进行显示；
所述模拟量输入单元、数字量输入单元的输出端连接总线，所述数字量输出单元、显示单元的输入端连接连接总线，所述MCU单元、DSP单元、与电源单元与总线连接。
2.根据权利要求1所述的一种电力智能运维测控装置，其特征在于，所述模拟量输入单元包括电压传感器、电流传感器、滤波器、采样保持器、多路切换器、A/D转换器；所述电压传感器和电流传感器的输出端连接滤波器，所述滤波器的输出端连接采样保持器，所述采样保持器的输出端连接多路切换器，所述多路切换器的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端连接总线。
3.根据权利要求1所述的一种电力智能运维测控装置，其特征在于，所述数字量输入单元包括隔离电路和数据缓冲器，所述隔离电路的输入端连接控制开关和操作按钮，所述隔离电路的输出端连接数据缓冲器，所述数据缓冲器的输出端连接总线。
4.根据权利要求1所述的一种电力智能运维测控装置，其特征在于，所述数字量输出单元包括控制回路、出口回路、隔离电路，数据缓存器，其中总线输出端连接数据缓存器，所述数据缓存器的输出端连接隔离电路，所述隔离电路的输出端连接出口回路，所述出口回路的输出端连接控制回路。
5.根据权利要求1所述的一种电力智能运维测控装置，其特征在于，所述显示单元包括存储器、指示灯组和液晶显示屏，所述存储器为PCA9539型号的寄存器；所述存储器的输入端连接总线，所述存储器的输出端连接液晶显示屏，所述指示灯组与总线连接。
6.根据权利要求1所述的一种电力智能运维测控装置，其特征在于，所述数字量输入单元采用TCA8418型号的具有集成ESD保护的I2C控制键盘扫描芯片。
7.根据权利要求1所述的一种电力智能运维测控装置，其特征在于，所述总线包括总线收发器和总线接口，所述总线收发器为SN74ABTE16245DL型号的总线收发器；所述总线接口为MCP2551型号的总线接口。
8.根据权利要求1所述的一种电力智能运维测控装置，其特征在于，所述MCU单元采用STM32F767IGT632位ARM+DSPM7双核高速控制器。
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