CN114397835B - 一种智能开关控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能开关控制系统,包括：智能开关、主控装置；智能开关包括开关、数据采集模块、第一通信模块；主控装置包括电源模块、人机接口单元、第二通信模块、保护模块；数据采集模块与第一通信模块连接；电源模块分别与人机接口单元、第二通信模块、保护模块、存储模块连接；第二通信模块通过人机接口单元与保护模块连接；开关通过第一通信模块与第二通信模块连接。通过本发明的智能开关控制系统在线路出现故障时能够自动检测故障线路的故障点，并根据检测的结果，控制安装在线路不同位置的智能开关自动合闸或分闸，自动隔离故障点并恢复非故障段线路的用电客户电力供应。

Description

一种智能开关控制系统

技术领域

本发明属于智能控制领域，特别是涉及一种智能开关控制系统。

背景技术

配网自动化是运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及新的高性能的配电设备等技术手段，对配电网进行离线与在线的智能化监控管理，使配电网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态，其最终目的是为了提高供电可靠性和电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电系统运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率。

而安全开关就是配电网中的一种重要的元器件，主要具备温升感应、自动断电、报警、复位、转接、连接等功能，保证配电网不受到大面积损坏，便于进行及时地维修。而一般的高压配电线路发生故障后，故障线路的柱上开关、或室内配电房的环网开关、或更高电压等级的变电站内10kV出线开关跳闸，切断故障线路的电源，故障线路上所接的所有用电客户无论是否存在故障均被迫停电，给非故障的用户造成损失。停电后，只有经过运检人员巡视线路，找出故障点，隔离故障点后，由巡视运行人员根据故障情况设计复电方案，并人工手动恢复非故障段线路的用电客户电力供应。并且传统的安全开关的灵敏度较低，无法做到及时地响应，且在完成断电保护后，自身也会遭到损坏，无法稳定地重复进行使用，且传统的安全开关在开合的过程中，容易发生起弧现象，对开关自身造成损坏。

发明内容

本发明提供一种智能开关控制系统，可以自动检测故障线路的故障点，并根据检测的结果，自动隔离故障点、恢复非故障段线路的供电。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种智能开关控制系统,包括：

智能开关、主控装置；

所述智能开关包括开关、数据采集模块、第一通信模块；

所述主控装置包括电源模块、人机接口单元、第二通信模块、保护模块；

所述数据采集模块与所述第一通信模块连接；

所述电源模块分别与所述人机接口单元、所述第二通信模块、所述保护模块、所述存储模块连接；

所述第二通信模块通过所述人机接口单元与所述保护模块连接；

所述开关通过所述第一通信模块与所述第二通信模块连接。

优选地，所述智能开关至少包括电流型工作模式、电压时间型工作模式、集中式工作模式；

所述电流型工作模式用于分支、分界开关自动切除接地、短路故障；

所述电压时间型工作模式用于分段、联络开关完成故障隔离、非故障段恢复送电；

所述集中式工作模式用于分段、联络开关配合变电站完成故障隔离、非故障段恢复送电。

优选地，所述第一通信模块与所述第二通信模块通过GPRS/GSM通信、光纤通信连接。

优选地，所述数据采集模块至少包括光电隔离、AD转换、AC/DC转换、中央处理单元、内部通信；

所述中央处理单元分别与所述光电隔离、所述AD转换、所述AC/DC转换、所述内部通信连接，所述中央处理单元采用DSP芯片。

优选地，所述保护模块包括微控制器、熔断器；

所述微控制器与所述熔断器连接；

所述微控制器根据所述数据采集模块采集的数据信息控制启动所述熔断器。

优选地，还包括移动终端，所述移动终端通过第三通信模块与所述主控装置连接；

所述第三通信模块至少包括ARM芯片、GPRS模块、串口通信接口、网络通信模块；

所述移动终端至少包括手机、平板电脑、计算机、可穿戴智能设备。

优选地，所述第三通信模块与所述第二通信模块通过所述GPRS模块进行通信时，具有短信收发功能。

优选地，还包括云端服务器，所述云端服务器，通过第四通信模块与所述人机接口单元连接；

所述云端服务器用于存储所述人机接口单元的数据交互信息。

优选地，还包括指示模块，与所述开关连接，用于反映所述智能开关的通断状态；

所述指示模块至少包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯。

优选地，所述第一指示灯亮表示所述智能开关导通，配电线路正常工作；

所述第二指示灯亮表示所述智能开关断开，配电线路停止工作；

所述第三指示灯亮表示所述智能开关故障，配电线路停止工作。

本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的智能开关控制系统，当高压配电线路发生故障后能迅速跳闸切断电源，自动寻找出故障点，并能够按照线路网络的结构自动隔离故障点，在对故障点进行隔离后能够按照网络结构自动恢复隔离后的非故障段线路的电力供应。

本发明提供的智能开关控制系统中，智能开关与控制装置之间通过光纤连接或无线连接，连接方式简单，成本低，无电气连接，杜绝雷击对控制器的伤害；同时还能将故障地点信息通过无线通信模块通过短信发送至维护人员。主控装置可以控制多个智能开关，节约系统成本，降低控制器的维护量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种智能开关控制系统,包括：

智能开关、主控装置；

智能开关包括开关、数据采集模块、第一通信模块；

主控装置包括电源模块、人机接口单元、第二通信模块、保护模块；

数据采集模块与第一通信模块连接；

电源模块分别与人机接口单元、第二通信模块、保护模块、存储模块连接；

第二通信模块通过人机接口单元与保护模块连接；

开关通过第一通信模块与第二通信模块连接。

智能开关有三种工作模式，电流型工作模式、电压时间型工作模式、集中式工作模式。其中，电流型工作模式用于分支和分界开关，可自动切除接地和短路故障，并且用于分支和分界开关时，可以快速切除故障，保护动作时间小于30毫秒；电压时间型工作模式用于分段和联络开关，可就地(不依赖于通信)完成故障隔离和非故障段恢复送电；集中式工作模式用于分段和联络开关配合变电站完成故障隔离和非故障段恢复送电。

智能开关上还设有时钟模块，通信模块发送智能开关的工作状态信息至云端服务器时携带时钟模块上的时间信息；主控模块接收移动终端发送至云端服务器的控制指令时，根据时钟模块录入时间信息。

时钟模块包括时钟复位电路，时钟复位电路包括第一芯片、计数器、处理器；第一芯片通过计数器与处理器连接。

主控装置具体可以为32位微机型的继电保护及监控装置，可扩展以太网通讯接口，能兼容弹操和永磁两种机构，计量功能选配，满足最新的配电自动化通信要求。

主控装置与预付费电能表配合，还可以扩展实现预付费控制功能。在未经授权的情况下，打开计量箱门，强制断电的功能，起到防窃电的功能。

第一通信模块与第二通信模块通过GPRS/GSM通信、光纤通信连接。

数据采集模块至少包括光电隔离、AD转换、AC/DC转换、中央处理单元、内部通信；

中央处理单元分别与光电隔离、AD转换、AC/DC转换、内部通信连接，中央处理单元采用DSP芯片。

保护模块包括微控制器、熔断器；

微控制器与熔断器连接；

微控制器根据数据采集模块采集的数据信息控制启动熔断器。

具体地，微控制器将采集到的智能开关工作状态信息与预设的断路数值比对，若工作状态信息达到断路数值时，微控制器启动熔断器将智能开关断路，微控制器发送断路信息至主控装置，主控装置发送断路信息至云端服务器，云端服务器发送断路信息至智能移动终端。保护模块包括保护控制中心和至少一个熔断器，微控制器发出断路指令给保护中心，保护中心根据断路指令启动熔断器。

还包括移动终端，移动终端通过第三通信模块与主控装置连接；

第三通信模块至少包括ARM芯片、GPRS模块、串口通信接口、网络通信模块；

移动终端至少包括手机、平板电脑、计算机、可穿戴智能设备。

第三通信模块与第二通信模块通过GPRS模块进行通信时，具有短信收发功能，短信可以设置发或不发，使测试更加方便。

还包括云端服务器，云端服务器，通过第四通信模块与人机接口单元连接；

云端服务器用于存储人机接口单元的数据交互信息。

所述云端服务器是远程控制终端远程操作主控模块的桥梁，也是存储数据的大数据库，云端服务器通过通信模块转发远程控制终端至主控模块的请求、主控模块至移动终端平台的响应或主动上传消息至移动终端平台，并且记录保存移动终端平台的操作请求；云端服务器在硬件配置方面，采用了IBMX3950X6服务器硬件，配备英特尔处理器E7-8870v3十八核处理器，模块化计算模组设计，16*16GB TruDDR4内存；在网络接口方面采用双口万兆夹层卡，配备1Gbps专线光纤；软件系统中，采用CentOS服务器操作系统，结合MySql数据库，结合华睿云服务器主程序，最大并发连接数1000000以上，数据可靠性不低于99％，自动宕机迁移，自动快照备份，数据恢复更方便，在安全性方面具备DDoS防护、防暴力破解、用户信息加密传输，可轻松实现多用户对多云端服务器的访问控制。

所述远程控制终端的平台为APP，为用户提供简洁、美观、易操作的人机交互界面，用于用户注册、登录云端服务器，设置、查询智能控制主机及设备属性，遥控、查询智能控制主机及设备状态；在APP方面，本发明的智能开关控制系统有云端服务器提供通信接口，终端APP软件可接入到该系统中，实现查看并控制线路故障，确保非故障用户的用电安全。

终端APP软件的主要特点有：

1、人性化操作界面、简单易用；2、适应WIFI和移动运营商的数据网络(2G/3G/4G)，数据流量极小；3、设备状态实时反馈，方便用户直观地了解设备实时情况；4、用户自定义情景功能，可以一键控制多个设备；5、支持语音控制功能。

本系统还包括指示模块，与开关模块连接，用于反映智能开关的通断状态；

指示模块至少包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯。

第一指示灯亮表示智能开关导通，配电线路正常工作；

第二指示灯亮表示智能开关断开，配电线路停止工作；

第三指示灯亮表示智能开关故障，配电线路停止工作。

本发明提供的智能开关控制系统，当高压配电线路发生故障后能迅速跳闸切断电源，自动寻找出故障点，并能够按照线路网络的结构自动隔离故障点，在对故障点进行隔离后能够按照网络结构自动恢复隔离后的非故障段线路的电力供应。

本发明提供的智能开关控制系统智能开关与控制装置之间通过光纤连接或无线连接，连接方式简单，成本低，无电气连接，杜绝雷击对控制器的伤害；同时还能将故障地点信息通过无线通信模块通过短信发送至维护人员。主控装置可以控制多个智能开关，节约系统成本，降低控制器的维护量。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种智能开关控制系统,其特征在于，包括：

智能开关、主控装置；

所述智能开关包括开关、数据采集模块、第一通信模块；

所述主控装置包括电源模块、人机接口单元、第二通信模块、保护模块；

所述数据采集模块与所述第一通信模块连接；

所述电源模块分别与所述人机接口单元、所述第二通信模块、所述保护模块连接；

所述第二通信模块通过所述人机接口单元与所述保护模块连接；

所述开关通过所述第一通信模块与所述第二通信模块连接；

所述数据采集模块至少包括光电隔离、AD转换、AC/DC转换、中央处理单元、内部通信；

所述中央处理单元分别与所述光电隔离、所述AD转换、所述AC/DC转换、所述内部通信连接，所述中央处理单元采用DSP芯片；

所述保护模块包括微控制器、熔断器；

所述微控制器与所述熔断器连接；

所述微控制器根据所述数据采集模块采集的数据信息控制启动所述熔断器；

还包括移动终端，所述移动终端通过第三通信模块与所述主控装置连接；

所述第三通信模块至少包括ARM芯片、GPRS模块、串口通信接口、网络通信模块；

所述移动终端至少包括手机、平板电脑、计算机、可穿戴智能设备；

所述第三通信模块与所述第二通信模块通过所述GPRS模块进行通信时，具有短信收发功能；

还包括云端服务器，所述云端服务器，通过第四通信模块与所述人机接口单元连接；

所述云端服务器用于存储所述人机接口单元的数据交互信息；

所述智能开关至少包括电流型工作模式、电压时间型工作模式、集中式工作模式；

所述电流型工作模式用于分支、分界开关自动切除接地、短路故障；

所述电压时间型工作模式用于分段、联络开关完成故障隔离、非故障段恢复送电；

所述集中式工作模式用于分段、联络开关配合变电站完成故障隔离、非故障段恢复送电；

所述第一通信模块与所述第二通信模块通过GPRS/GSM通信、光纤通信连接；

还包括指示模块，与所述开关连接，用于反映所述智能开关的通断状态；

所述指示模块至少包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯；

所述第一指示灯亮表示所述智能开关导通，配电线路正常工作；

所述第二指示灯亮表示所述智能开关断开，配电线路停止工作；

所述第三指示灯亮表示所述智能开关故障，配电线路停止工作。