CN112083672A - 一种分布式电源远程集中控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式电源远程集中控制系统和方法，属于电力电子技术领域，该系统包括远程控制室和至少一组三相电源电路系统，所述三相电源电路系统包括控制器和控制电路断合的固态继电器；所述远程控制室与所述控制器通信连接，且通过所述控制器控制所述固态继电器的断开或闭合。本发明提供的控制系统可同时监控多个电源的工作状态，实现远程集中控制，加强了管控力度，降低了作业安全风险以及有效避免了电能浪费。

Description

一种分布式电源远程集中控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种分布式电源远程集中控制系统和方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

目前，焊接是通过加热或加压，或两者并用等方式，以及采用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接是金属加工的主要方法之一，因其具有操作灵活，设备简单，使用方便，生产效率高以及应用范围广等特点，所以在施工现场必不可少。

而在焊接过程中，除了用到焊机，更重要的是要用到焊机电源。由于现场施工过程复杂多变，焊工水平参差不齐，增大了施工过程中动态管理的困难，一旦稍有不慎，极易发生触电、火灾、爆炸、坠落、灼伤等事故。另外，焊工在长时间不工作或下班时，经常会忘记关断电源，而造成焊机电源在无人操作时却连续运转几天几夜的情况，从而带来电能浪费等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种分布式电源远程集中控制系统和方法，能够通过远程控制室集中控制多个电源，实现远程集中控制，加强了管控力度，降低了作业安全风险以及有效避免了电能浪费。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种分布式电源远程集中控制系统，包括远程控制室和至少一组电源电路系统，所述电源电路系统包括控制器、连接三相交流电与用电设备的电源电路、控制电源电路断合的固态继电器；所述远程控制室与所述控制器通信连接，且通过所述控制器控制所述固态继电器的接通或关断。

进一步的，所述电源电路系统还包括稳压电源和中继器；

所述稳压电源的输入端与三相交流电连接，所述稳压电源的输出端与控制器的电源输入端电连接；所述中继器的控制线圈与所述控制器的信号输出端电连接；所述中继器的触点串联于所述稳压电源输出端与固态继电器控制端之间。

进一步的，所述电源电路系统还包括交流电压传感器和交流电流传感器；

所述交流电压传感器，用于采集所述电源电路的交流电压值信号，并传送给所述控制器；

所述交流电流传感器，用于采集所述电源电路的交流电流值信号，并传送给所述控制器。

进一步的，所述控制器包括主控器、模拟量采集模块、继电器和控制器远程通信模块；

所述主控器，能够控制和获取继电器的开关状态，并通过所述控制器远程通信模块与所述远程控制室通信连接；

所述继电器与所述中继器的控制线圈电连接，用于控制中继器的触点的接通或关断；

所述模拟量采集模块，用于采集所述交流电压传感器传送的电压信号和交流电流传感器传送的电流信号，并传送给所述主控器。

进一步的，所述电源电路包括空气开关、漏保开关和二次保护器；

所述空气开关与漏保开关串联于三相交流电和固态继电器的触点之间，所述二次保护器串联于固态继电器的触点和用电设备之间。

进一步的，所述远程控制室包括集中控制计算机和集中远程通信模块，所述集中控制计算机通过所述集中远程通信模块与所述控制器通信连接；

所述集中控制计算机，用于获取电源电路系统的作业时间，响应于电源作业时间超出预设时间范围时通过集中远程通信模块向控制器发送断开电源指令信号。

另一方面，本发明提供了一种分布式电源远程集中控制系统的控制方法，所述分布式电源远程集中控制系统包括远程控制室和至少一组电源电路系统，所述电源电路系统包括控制器、连接三相交流电与用电设备的电源电路、控制电源电路断合的固态继电器，所述方法包括如下步骤：

控制器接收远程控制室传送的接通或关断指令信号；

控制器根据所述指令信号，控制固态继电器接通或关断电源电路。

进一步的，所述控制器包括主控器和控制器远程通信模块，所述远程控制室包括集中远程通信模块；所述控制器接收指令信号的方法包括：

所述主控器通过控制器远程通信模块接收经集中远程通信模块传送的指令信号。

进一步的，所述电源电路系统还包括中继器,所述控制器还包括继电器；所述继电器串联于中继器的控制线圈的供电回路中，所述中继器的触点串联于固态继电器控制端的供电回路中，所述固态继电器的触点串联于电源电路中，用于控制电源电路断合；

控制固态继电器接通或关断电源电路的方法包括如下步骤：

主控器通过控制所述继电器的接通或断开，使中继器的控制线圈得电或失电，进而控制中继器的触点的接通或断开；

通过控制中继器的接通或断开，进而控制所述固态继电器控制端的得电与失电，从而控制固态继电器的触点的接通或断开，实现电源电路的接通或断开。

进一步的，所述指令信号的生成方法包括如下步骤：

主控器采集电源电路的电压信号和电流信号；

主控器获取继电器的开关状态信号；

主控器将电压信号、电流信号和开关状态信号发送给远程控制室，以使远程控制室根据电压信号、电流信号和开关状态信号生成指令信号。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

采用远程控制室同时监控多个电源的工作状态，实现远程集中控制，加强了管控力度，降低了作业安全风险以及有效避免了电能浪费；控制器通过交流电流传感器和交流电压传感器实时采集电流信号和电压信号，对电源工作状态进行实时监控；主控器通过控制继电器来实现对中继器、固态继电器的开关状态的进一步控制，实现开关控制的智能化，避免人工误操作；通过集中控制计算机的预设时间控制，避免了因疏忽造成的设备长时间空转的情况。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种分布式电源远程集中控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电源电路系统的拓扑结构；

图3是本发明实施例提供的一种控制器的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种分布式电源远程集中控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供的一种分布式电源远程集中控制系统，可应用于焊机等领域，其包括多个电源电路系统和远程控制室。电源电路系统包括控制器、连接三相交流电与用电设备的电源电路、控制电源电路断合的固态继电器，远程控制室与控制器通信连接，且通过控制器控制固态继电器的接通或关断，从而实现对电源电路的远程控制，其中，远程控制室可以同时控制多个电源电路系统，并同时监控各个电源电路的工作状态，实现对多个电源电路的远程集中控制。

本发明实施例以应用于焊机为例，对本发明控制系统及其电源电路系统进行说明，但其应用不局限于焊机。如图2所示，焊机电源电路包括主电路和辅助电路，其中，主电路包括空气开关、漏保开关、固态继电器、二次保护器，焊机电源输出的三相交流电依次经过空气开关、漏保开关、固态继电器、二次保护器后接入电焊机。而辅助电路包括稳压电源、控制器、中继器、交流电压传感器和交流电流传感器。

三相交流电的L1~L3三根火线经过空气开关、漏保开关后，接入固态继电器的触点、二次保护器，最后接入电焊机。三相交流电的零线N接入漏保开关，火线L3和零线N出漏保开关后共同接入稳压电源，稳压电源输出的直流电源一方面经过中继器的触点接入固态继电器控制端；同时，稳压电源输出的直流电源另一方面接入控制器的输入端，并经控制器输出的直流电接入中继器控制线圈。

具体地，如图2所示，作为本发明的一种实施例，地线PE接稳压电源及用电设备（如电焊机等）的外壳。

具体地，如图2所示，作为本发明的一种实施例，出漏保开关后的火线L3线上安装一个交流电流传感器，该交流电流传感器将采集的电流信号传送入控制器；出漏保开关后的火线L2和火线L3线上分别引出一根导线接入一个交流电压传感器，该交流电压传感器将采集的电压信号传送入控制器。

如图3所示，控制器包括主控器、模拟量采集模块、继电器和控制器远程通信模块。稳压电源输出端输出的直流电源接入控制器的输入端，分别接入主控器、模拟量采集模块、继电器和远程通信模块，并为上述元器件供电。其中，模拟量采集模块用于获取交流电压传感器传送的电压信号和交流电流传感器传送的电流信号，并将这些信号经过A/D转换为数字量信号后送入主控器。

如图1和图2所示，远程控制室主要由一台安装有监控软件的集中控制计算机和集中远程通信模块组成，两者经过通信连接。集中控制计算机通过集中远程通信模块与控制器通信连接。

远程控制室的集中控制计算机发出继电器接通或关断的命令，经过通信电缆或无线通信等方式送入远程控制室的集中远程通信模块，远程控制室的集中远程通信模块经过远程通信将该命令发送给控制器的控制器远程通信模块。控制器的控制器远程通信模块接收到远程控制室发来的命令后，经过通信电缆将该命令发送给主控器，主控器根据接收的命令控制继电器的接通或关断，而同时继电器又将自己的开关状态发给主控器。同时，主控器采集交流电压值和交流电流值，并将获取的继电器开光状态、交流电压值和交流电流值三个数值经过通信电缆送入控制器远程通信模块，控制器远程通信模块经过远程通信将上述信息发送给远程控制室的集中远程通信模块，远程控制室的集中远程通信模块经过通信电缆或无线通信将接收到的上述信息发给集中控制计算机，集中控制计算机将这些信息处理后，显示在软件的图形用户界面上，便于操作员实时掌握各个焊机电源的电压、电流及开关状态等运行信息。

作为本发明的一种实施例，集中控制计算机，还用于获取电源电路系统的作业时间，并根据作业时间，判定响应当作业时间达到预设时间时，集中控制计算机自动通过集中远程通信模块向控制器发送断开电源指令信号。

结合图2对本发明实施例提供的分布式电源远程集中控制系统的工作原理：合上空气开关和漏保开关后，三相交流电引入固态继电器输入端，单相交流电引入稳压电源输入端，稳压电源输出直流电源至控制器输入端和中继器的静触点。当控制器收到接通命令后，将直流电输出至中继器控制线圈，中继器控制线圈得电后，静触点闭合，直流电经中继器动触点输出至固态继电器控制端。固态继电器控制端得电后输出三相交流电至二次保护器，焊机的二次保护器输入端得电后经由其输出端输出三相交流电至电焊机，此时，控制程序完成，焊机得电工作。

实施例二：

如图4所示，本发明实施例提供了一种分布式电源远程集中控制方法，其中，分布式电源远程集中控制系统包括远程控制室和至少一组电源电路系统，电源电路系统包括控制器、连接三相交流电与用电设备的电源电路、控制电源电路断合的固态继电器，包括如下步骤：

控制器接收远程控制室传送的接通或关断指令信号；

根据所述指令信号，控制固态继电器接通或关断电源电路。

具体地，控制器包括主控器和控制器远程通信模块，远程控制室包括集中远程通信模块；其中，主控器通过控制器远程通信模块接收经集中远程通信模块传送的指令信号。

具体地，电源电路系统还包括中继器,控制器还包括继电器；继电器串联于中继器的控制线圈的供电回路中，中继器的触点串联于固态继电器控制端的供电回路中，固态继电器的触点串联于电源电路中，用于控制电源电路断合；其中，控制固态继电器断开或闭合电路的方法包括如下步骤：

主控器通过控制所述继电器的接通或断开，使中继器的控制线圈得电或失电，进而控制中继器的触点的接通或断开；

通过控制中继器的接通或断开，进而控制所述固态继电器控制端的得电与失电，从而控制固态继电器的触点的接通或断开，实现电源电路的接通或断开。

具体地，分布式电源远程集中控制系统的控制方法中指令信号的生成方法包括如下步骤：

主控器采集电源电路的电压信号和电流信号；

主控器获取继电器的开关状态信号；

主控器将电压信号、电流信号和开关状态信号发送给远程控制室，以使远程控制室根据电压信号、电流信号和开关状态信号生成指令信号。

下面结合实际焊机作业情况，对本发明实施例提供的分布式电源远程集中控制系统及其方法进行说明，具体过程描述如下：

以1号电源为例，开动火证的同时，在远程控制室的集中控制计算机上的软件中输入施工班组名称、施工内容、作业人员的姓名、证件号码、项目名称、作业部位、作业时间，施工班组负责人联系方式、作业人员、项目安全负责人、联系方式等信息。

当施工班组到达焊机电源位置合上空气开关后，远程控制室内的操作人员在软件中点击1号焊机接通按钮，这个接通命令会通过远程通信发送给1号焊机电源中的控制器，控制器会接通1号焊机电源。

在远程控制室的集中控制计算机上可通过图形用户界面实时监控每台焊机电源的工作情况，远程控制室人员可以灵活操控每一台焊机电源。

另外，该系统同时具备限时断电和人工断电双重功能，集中控制计算机从作业开始时记录作业时间，并判断作业时间是否达到预设时间，并根据判断结果有如下操作：

在达到预设时间时未完成任务，集中控制计算机会自动向1号焊机电源发送断开的命令，这个断开命令会通过远程通信发送给1号焊机电源中的控制器，控制器会断开1号焊机电源；

在规定时间以内完成任务，工人回到远程控制室上交动火证时，远程控制室人员在集中控制计算机上人工发送断开命令，这个断开命令会通过远程通信发送给1号焊机电源中的控制器，控制器会断开1号焊机电源。

通过集中控制计算机，操控人员可随时查看焊机作业人员身份信息和动火部位，对使用信息可追溯，并能实现远程集中控制，避免误操作，确保作业安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式电源远程集中控制系统，其特征在于，包括远程控制室和至少一组电源电路系统，所述电源电路系统包括控制器、连接三相交流电与用电设备的电源电路、控制电源电路断合的固态继电器，所述远程控制室与所述控制器通信连接，且通过所述控制器控制所述固态继电器的接通或关断。

2.根据权利要求1所述的分布式电源远程集中控制系统，其特征在于，所述电源电路系统还包括稳压电源和中继器；

所述稳压电源的输入端与三相交流电连接，所述稳压电源的输出端与控制器的电源输入端电连接；所述中继器的控制线圈与所述控制器的信号输出端电连接；所述中继器的触点串联于所述稳压电源输出端与固态继电器控制端之间。

3.根据权利要求1所述的分布式电源远程集中控制系统，其特征在于，所述电源电路系统还包括交流电压传感器和交流电流传感器；

所述交流电压传感器，用于采集所述电源电路的交流电压值信号，并传送给所述控制器；

所述交流电流传感器，用于采集所述电源电路的交流电流值信号，并传送给所述控制器。

4.根据权利要求3所述的分布式电源远程集中控制系统，其特征在于，所述控制器包括主控器、模拟量采集模块、继电器和控制器远程通信模块；

所述主控器，能够控制和获取继电器的开关状态，并通过所述控制器远程通信模块与所述远程控制室通信连接；

所述继电器与所述中继器的控制线圈电连接，用于控制中继器的触点的接通或关断；

所述模拟量采集模块，用于采集所述交流电压传感器传送的电压信号和交流电流传感器传送的电流信号，并传送给所述主控器。

5.根据权利要求1所述的分布式电源远程集中控制系统，其特征在于，所述电源电路包括空气开关、漏保开关和二次保护器；

所述空气开关与漏保开关串联于三相交流电和固态继电器的触点之间，所述二次保护器串联于固态继电器的触点和用电设备之间。

6.根据权利要求1所述的分布式电源远程集中控制系统，其特征在于，所述远程控制室包括集中控制计算机和集中远程通信模块，所述集中控制计算机通过所述集中远程通信模块与所述控制器通信连接；

所述集中控制计算机，用于获取电源电路系统的作业时间，响应于电源作业时间超出预设时间范围时通过集中远程通信模块向控制器发送断开电源指令信号。

7.一种分布式电源远程集中控制系统的控制方法，其特征在于，所述分布式电源远程集中控制系统包括远程控制室和至少一组电源电路系统，所述电源电路系统包括控制器、连接三相交流电与用电设备的电源电路、控制电源电路断合的固态继电器，所述方法包括如下步骤：

控制器接收远程控制室传送的接通或关断指令信号；

控制器根据所述指令信号，控制固态继电器接通或关断电源电路。

8.根据权利要求7所述的分布式电源远程集中控制方法，其特征在于，所述控制器包括主控器和控制器远程通信模块，所述远程控制室包括集中远程通信模块；所述控制器接收指令信号的方法包括：

所述主控器通过控制器远程通信模块接收经集中远程通信模块传送的指令信号。

9.根据权利要求8所述的分布式电源远程集中控制方法，其特征在于，所述电源电路系统还包括中继器,所述控制器还包括继电器；所述继电器串联于中继器的控制线圈的供电回路中，所述中继器的触点串联于固态继电器控制端的供电回路中，所述固态继电器的触点串联于电源电路中，用于控制电源电路断合；

控制固态继电器接通或关断电源电路的方法包括如下步骤：

主控器通过控制所述继电器的接通或断开，使中继器的控制线圈得电或失电，进而控制中继器的触点的接通或断开；

通过控制中继器的接通或断开，进而控制所述固态继电器控制端的得电与失电，从而控制固态继电器的触点的接通或断开，实现电源电路的接通或断开。

10.根据权利要求9所述的分布式电源远程集中控制方法，其特征在于，所述指令信号的生成方法包括如下步骤：

主控器采集电源电路的电压信号和电流信号；

主控器获取继电器的开关状态信号；

主控器将电压信号、电流信号和开关状态信号发送给远程控制室，以使远程控制室根据电压信号、电流信号和开关状态信号生成指令信号。

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