CN114217544A - 一种继电保护出口逻辑自检系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种继电保护出口逻辑自检系统和方法，该自检系统包括MCU，MCU与UART模块、GPIO模块连接，UART模块与DB9母头接口连接，GPIO模块与系统指示灯、自检测按钮、多路输入检测端子连接，多路输入检测端子与多路检测端子的指示灯连接。本发明具备逻辑“一键”检验、实际短接检验的双重自检逻辑，为出口逻辑的调试的可靠性打下良好基础；提高了出口检测的效率；可灵活接入分配，提升了现场工作接线的效率。

Description

一种继电保护出口逻辑自检系统和方法

技术领域

本发明涉及继电器保护领域，尤其是一种继电保护出口逻辑自检系统和方法。

背景技术

随着对供电可靠性要求越来越高，继电保护专业在升级保护装置、变更保护定值、小电流装置改造等大部分作业都是不停电开展，这种趋势下使基层班组在作业时遇到以下新问题：

首先，不停电作业中保护跳闸逻辑更改的安全措施常采用拆除出口背板进行，常规研发的多出口测试仪虽然能一次性同时测量多个出口情况，但只适用于停电作业时在压板和端子处不带电测量，无法满足现行需求，而不停电情况下使用万用表逐一测量，每次只能检验一个接点，需反复操作，费时费力，记录麻烦，且保护屏柜前后都需有人调试、测量和监护，一次作业就需4个人，造成人力资源的严重浪费。

其次，不停电检验出口逻辑时，装置背板连接针细小繁多且无序号标记，万用表笔只能靠人工支撑，易与针接触不良或误触其他出口针，导致测量结果有误，造成出口逻辑错误的严重后果，为设备可靠供电埋下重大隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种继电保护出口逻辑自检系统和方法，通过以MCU芯片为核心，配置16路同时接入保护出口板件的接口，1个硬按键作为自检逻辑回路，输入端采用与保护出口板接口一致的灵活接入端子；采用便携式可更换电池和外接适配器两种方式作为供电电源，使用方便；具备逻辑“一键”检验、实际短接检验的双重自检逻辑，为出口逻辑的调试的可靠性打下良好基础；能够一次性快速检测16个回路的出口逻辑，提高了出口检测的效率；出口逻辑采集接入端使用了与现场板件一致的快速接入插件模块，模块可灵活接入分配，提升了现场工作接线的效率。

本发明的技术方案具体如下：

一种继电保护出口逻辑自检系统，包括MCU，MCU与UART模块、GPIO模块连接，UART模块与DB9母头接口连接，GPIO模块与系统指示灯、自检测按钮、多路输入检测端子连接，多路输入检测端子与多路检测端子的指示灯连接；

继保装置的输出信号接到多路输入检测端子，当同一对端子连通时，GPIO模块设为高阻状态，相应的多路检测端子的指示灯中有电流通过，点亮，指示出状态；当同一对端子断开时，指示灯熄灭。

进一步地，多路检测端子的指示灯一端通过限流电阻与VCC电源连接，一端与GPIO模块连接，一端与接线端子的K1触点连接，接线端子的K2触点与接地模块连接。

进一步地，系统还包括电源模块，电源模块与MCU、GPIO模块、UART模块和DC/DC模块。

进一步地，DC/DC模块与12V电源、9V锂电池连接。

进一步地，GPIO模块包括高阻、低电平、高电平三种状态。

进一步地，系统包括外壳，外壳包括上盖和下盖，LED指示灯、按钮、系统指示灯、DC连接器、两孔接线端子、RS232的物理接口位于上盖，电池扣板位于下盖；指示灯包括system指示灯和检测端子指示灯。

进一步地，按钮对应硬件电路图中的自检测按钮，系统指示灯对应硬件电路图中的system指示灯，为绿色指示灯，位于设备的侧边；DC连接器位于侧边，与系统指示灯同一排；12V的电源适配器通过DC连接器与12V电源输入模块连接。

本发明还涉及的一种继电保护出口逻辑自检方法，基于上述的系统，按以下进行：

按下自检测按钮，MCU将GPIO模块设置为低电平状态， LED指示灯中有电流通过，LED指示灯点亮，指示出状态；

通过手动短接接线端子的两个触点，此时LED指示灯亮；

模拟出口逻辑触发，出口逻辑体现为端子的两个触点连通；通过手动短接接线端子的两个触点联通，VCC电源、限流电阻、LED指示灯、接线端子、接地模块形成一个通路，LED指示灯有电流通过，发光点亮。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

1、本发明以MCU芯片为核心，配置16路同时接入保护出口板件的接口，1个硬按键作为自检逻辑回路，输入端采用与保护出口板接口一致的灵活接入端子。

2、本发明采用便携式可更换电池和外接适配器两种方式作为供电电源。

3、本发明具备逻辑“一键”检验、实际短接检验的双重自检逻辑。

4、本发明能够一次性快速检测16个回路的出口逻辑，提高了出口检测的效率。

5、本发明出口逻辑采集接入端使用了与现场板件一致的快速接入插件模块，模块可灵活接入分配。

6、本发明具备与上位机进行通信、配置的能力，可以提前配置测试模板、保存测试记录。

附图说明

图1为本发明的硬件电路框架图；

图2为本发明的检测逻辑核心电路图；

图3为本发明的外观结构示意图；

图4为本发明的左视图；

图5为本发明的右视图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“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。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

如图1所示，本实施例的继电保护出口逻辑自检系统，包括MCU S21，MCU S21与UART模块S14、GPIO模块S20连接，UART模块S14与DB9母头接口S15连接，GPIO模块S20与系统指示灯S16、自检测按钮S17、16路输入检测端子S18连接，16路输入检测端子S18与16路检测端子的指示灯S19连接。电源模块S22与MCU S21、GPIO模块S20、UART模块S14和DC/DC模块S13。DC/DC模块S13与12V电源S11、9V锂电池S12连接。

指示灯S63一端通过限流电阻S62与VCC电源S61连接，一端与GPIO模块S65连接，一端与接线端子S64的K1触点连接，接线端子的K2触点与接地模块S66连接。指示灯S63包括system指示灯S16和16路检测端子的指示灯S19。

本实施例中，硬件电路部分主要由12V电源输入模块S11、9V锂电池模块S12、DC/DC电源转换模块S13、UART模块S14、DB9母头接口S15、system指示灯S16、自检测按钮S17、16路输入检测端子S18、16路检测端子的指示灯S19、GPIO模块S20、MCU模块S21、电源模块S22组成。

12V电源输入模块S11通过外观结构上的圆孔DC连接器与220V转12V的电源适配器相连接，达到给设备外供电的目的。9V锂电池模块S12是通过9V的锂电池给设备供电，与12V电源输入模块S11一样，共同构成设备的2种供电方式。

DC/DC电源转换模块S13，由DC/DC芯片MP1495配合电感，将由12V电源输入模块S11提供的12V电源或者9V锂电池模块S12提供的9V电源装换成3.8V电源，供给MCU模块S21、GPIO模块S20、UART模块S14使用。

UART模块S14将MCU的串口TTL电平转换成RS232电平，并接到DB9母头接口S15上，实现RS232通信。DB9母头接口S15是RS232的物理通信接口，可以提供RS232通信，实现上位机软件对设备的配置以及数据传输，可以提前配置测试模板、保存测试记录。

system指示灯S16由绿色的发光二极管构成，当系统正常运行后，以5秒的间隔频率闪烁。

自检测按钮S17为圆形非自锁式按钮，在使用过程中，按下按钮，可以启动端子排逻辑自检测。

16路输入检测端子S18模块由16个2两孔的端子构成，通过公头接插接入继电保护装置的出口输出信号。16路检测端子的指示灯S19和16路输入检测端子S18一一对应，当每一对端子的两个触点接通时，点亮相应的LED灯，从而指示出继保装置的逻辑状态。

GPIO模块S20是MCU模块S21控制system指示灯S16、自检测按钮S17、16路输入检测端子S18、16路检测端子的指示灯S19的桥梁。电源模块S22完成DC/DC电源转换模块S13输出的3.8V电源的滤波。

如图2所示，本实施例中，逻辑检测核心电路由VCC电源S61、限流电阻S62、LED指示灯S63、接线端子S64、接地模块S66、GPIO模块S65组成。VCC电源S61指3.8V电源。

限流电阻S62为330欧姆的电阻，可以根据LED指示灯S63的亮度适当调节，阻值越大，LED指示灯S63越暗，反之，LED指示灯S63越亮。LED指示灯S63为发光二极管，有电流通过时发光，用于状态指示。接线端子S64包括两个触点K1和K2。接地模块S66与GNDS66相连，是设备逻辑电平的参考点，电压为0V。

GPIO模块S65为MCU的GPIO，有高阻、低电平、高电平三种状态。

继电保护装置的逻辑通过输出端子的连通与断开来指示，使用此设备时，将继保装置的输出信号接到设备的16对端子上（此设备最多能检测16个逻辑信号），当同一对端子连通时，也就是接线端子S64的K1和K2触点连通，将GPIO模块S65设为高阻状态，此时检测逻辑核心电路形成回路，LED指示灯S63中有电流通过，LED指示灯S63点亮，指示出状态；当同一对端子断开时，此时检测逻辑核心电路没有形成回路，LED指示灯S63中没有电流通过，LED指示灯S63熄灭，指示出状态。

逻辑电路自检测的目的是在使用之前检查LED指示灯S63是否能正常亮、灭，是否能正常指示接线端子S64的连通和断开。有两种方式：一种是按下自检测按钮S17，此时MCU模块S21将GPIO模块S65设置为低电平状态，此时检测逻辑核心电路形成回路，LED指示灯S63中有电流通过，LED指示灯S63点亮，指示出状态；另外一种是通过手动短接接线端子S64的两个触点K1和K2，此时检测逻辑核心电路也形成回路，LED指示灯S63点亮。

如图3、4、5所示，本实施例的系统，整体外观结构可以是一个长方体形状，包括外壳S36、LED指示灯S31、按钮S32、系统指示灯S33、DC连接器S34、两孔接线端子S35、RS232的物理接口S41、电池扣板S51。

外壳S36为塑料结构，是整个设备的主体，分为上盖和下盖，上盖和下盖通过4颗螺丝固定。LED指示灯S31、按钮S32、系统指示灯S33、DC连接器S34、两孔接线端子S35、RS232的物理接口S41位于上盖，电池扣板S51位于下盖。

LED指示灯S31对应硬件电路图中的16路检测端子的指示灯S19，为红色指示灯，为整个设备的上面。按钮S32对应硬件电路图中的自检测按钮S17。系统指示灯S33对应硬件电路图中的system指示灯S16，为绿色指示灯，位于设备的侧边。

DC连接器S34位于侧边，与系统指示灯S33同一排。12V的电源适配器通过DC连接器S34与12V电源输入模块S11相连接。两孔接线端子S35对应硬件电路图中的16路输入检测端子S18，位于设备的正面。RS232的物理接口S41对应硬件电路图中的DB9母头接口S15位于设备的侧面。

电池扣板S51位于外壳的下盖，通过卡口与螺丝与下盖规定，打开电池扣板S51，可以更换设备内部的9V锂电池模块S12。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种继电保护出口逻辑自检系统，其特征在于：包括MCU，MCU与UART模块、GPIO模块连接，UART模块与DB9母头接口连接，GPIO模块与系统指示灯、自检测按钮、多路输入检测端子连接，多路输入检测端子与多路检测端子的指示灯连接；

继保装置的输出信号接到多路输入检测端子，当同一对端子连通时，GPIO模块设为高阻状态，相应的多路检测端子的指示灯中有电流通过，点亮，指示出状态；当同一对端子断开时，指示灯熄灭。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：多路检测端子的指示灯一端通过限流电阻与VCC电源连接，一端与GPIO模块连接，一端与接线端子的K1触点连接，接线端子的K2触点与接地模块连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：系统还包括电源模块，电源模块与MCU、GPIO模块、UART模块和DC/DC模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：DC/DC模块与12V电源、9V锂电池连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：GPIO模块包括高阻、低电平、高电平三种状态。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：系统包括外壳，外壳包括上盖和下盖，指示灯、按钮、系统指示灯、DC连接器、两孔接线端子、RS232的物理接口位于上盖，电池扣板位于下盖；指示灯包括system指示灯和检测端子指示灯。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：按钮对应硬件电路图中的自检测按钮，系统指示灯对应硬件电路图中的system指示灯，为绿色指示灯，位于设备的侧边；DC连接器位于侧边，与系统指示灯同一排；12V的电源适配器通过DC连接器与12V电源输入模块连接。

8.一种继电保护出口逻辑自检方法，其特征在于：基于权利要求1-7任一项所述的系统，按以下进行：

按下自检测按钮， MCU将GPIO模块设置为低电平状态， LED指示灯中有电流通过，LED指示灯点亮，指示出状态；

通过手动短接接线端子的K1和K2触点，此时LED指示灯亮；

模拟出口逻辑触发，出口逻辑体现为端子的两个触点连通；通过手动短接接线端子的两个触点联通，VCC电源、限流电阻、LED指示灯、接线端子、接地模块形成一个通路，LED指示灯有电流通过，发光点亮。

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