CN1313667A - 一种智能配电监控模块系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是在0.4KV低压电力系统使用的一种智能配电监控模块系统,它主要包括主监控模块、电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块组成;电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块的通信线路接口并接在与上位机通信线路上;与上位机通信线路上连接有主监控模块。在与上位机通信线路上还可以同时并接有联络柜监控模块;联络柜监控模块可以与主控模块的电路结构相同。它具有安装维修方便,故障判断容易,投资小的特点。
Description
本发明涉及电力系统所使用的智能配电监控模块，特别是在0.4KV的低压电力系统使用的一种智能配电监控模块系统。
目前我国配电自动化主要集中在35KV及其以上的配电系统，而且主要集中在变电站自动化、用户自动化部分。而配电管理自动化和馈线自动化还处于起步阶段，10KV-35KV也只是集中在用户自动化阶段，而400V及其以下则还处于探索阶段。我国针对10KV及其以上的配电系统自动化的研究也有近十年时间，先后引进和开发出一些具有使用价值的监控系统。例如许继电器集团从日本东芝公司引进的DASU-2000和DA-2000配电自动化系统，许继集团还有DANS-298电网调度自动化系统、XWJK-3100变电站综合自动化系统、CSC-2000变电站综合自动化系统等，我国自行开发研制的电力配电监控系统是清华紫光SM-1电力监控系统，已通过部级鉴定，该系统已成功运行了近10年之久。0.4KV低压系统配电自动化，在业内也有相应产品被研制出来，但大多采用多个器件完成遥测、遥信、遥控功能，有的终端产品具有遥测、遥信功能，却无遥控功能。有的用户将10KV及其以上的远程终端模块应用于400V低压配电，但存在着很大的缺陷，比如安装维修不方便，故障难以判断，不好管理，投资大等缺点。
本发明的目的是设计一种具有遥测、遥信、遥控功能的0.4KV低压智能配电监控模块，它具有安装维修方便，故障判断容易，便于管理，投资小的特点。
本发明的技术方案是；设计一种智能配电监控模块系统，其特征是：它主要包括主监控模块、电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块组成；电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块的通信线路接口并接在与上位机通信线路上；与上位机通信线路上连接有主监控模块。
所述的与上位机通信线路上还可以同时并接有联络柜监控模块；联络柜监控模块可以与主控模块的电路结构相同。
所述的主监控模块：主监控模块以总线方式串接在通讯线上，用于对进线柜的检测和控制，通过通信线路接收其它模块的数据，并将包括进线柜在内的所有模块接收的数据发送到上位机，同时接受上位机监控命令，将上位机监控命令通过通信线路发送给相应的模块，实现上位机对其它模块进行远程检测和控制；主监控模块做为一般模块使用时，所有模块的通信线路接口并接在与上位机通信线路的接口上；此时主监控模块只对进线柜的电压电流、母线温度、环境温度，告警信息进行监测，并可对断路器进行远程或手动分合闸控制；主监控模块做为一般模块使用时，可作为联络柜模块使用；
所述的电容柜监控模块：用于完成对电容柜电压、电流、功率因数、温度、有功功率的检测，通过功率因数的大小可自动或手动控制电容的投切，实现功率因数的自动补偿，实时显示电压、电流、功率因数、有功功率及温度值，并通过通信线路将该模块检测的全部数据发送主监控模块或上位机，以实现主监控模块或上位机对它的监测；
所述的馈电柜监控模块：用于完成对馈电柜电压、电流及母线温度控制、开关或断路器进行状态的检测，实时显示电压、电流及温度值，可远程或手动控制8路开关或断路器的合闸或分闸，并通过通信线路将该模块的全部数据发送到主监控模块或上位机，以实现主监控模块或上位机对它的检测和控制；
所述的切换柜监控模块：用于完成对切换柜市电电压、电流、油机1电压、油机2电压及母线温度的检测，实时显示工作回路、电压、电流及温母线度值，可远程或手动控制切换柜开关或断路器进行市电-油机、油机-市电之间的切换；同时给出启动、停止油机的工作命令；并通过通信线路将模块的全部数据发送到主监控模块或上位机，以实现主监控模块对它的检测和控制；
所述的联络柜监控模块：用于完成对联络柜电压、电流及母线温度、断路器的运行状态的检测，实时显示电压、电流及温度值，可远程或手动控制联络柜开关或断路器的合闸或分闸，实现系统1停电时，联络系统2进行供电，或反之；同时通过通信将模块的所有数据送主监控模块或上位机，以实现主监控模块或上位机对它的检测和控制。
所述的主监控模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与其它模块的通信和上位机的通信；所述的I/O扩展电路由74LS573、16V8T和8255构成，8255的数据总线、地址总线、和控制总线与单片机1相连接，由8255的I/O口提供8位数字量输入口，两位输出口，输出口用于控制两个继电器控制端。
所述的多个模拟量输入通道连接电压互感器、电流互感器、温度传感器，电压互感器用于测量三相输入交流电压，电流互感器用于测量三相母线输入电流，它们的信号经运算放大器(LM324)放大，温度传感器采用AD590，经运算放大器(OP07)放大，放大的信号经A/D器TLC1543转换，由单片机微处理器1(89C52)进行计算处理，作为LCD显示、告警及遥控测信息；I/O扩展电路上还连接有8250用于扩展上位机通信接口，DS12887为时钟，27256为外部扩展ROM、62256为读写存储器，LCD240128为汉字显示器，通信接口采用RS485、RS232通信。
所述的主监控模块采用LCD240128为汉字显示器，它通过单片机2构成的键盘电路进行管理，设三级菜单‘操作菜单，工厂菜单，用户信息菜单’，工厂菜单和工厂菜单使用密码进入。‘操作菜单密码可在操作菜单更改，工厂菜单密码可在工厂菜单更改’。
所述的电容柜监控模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；电容柜监控模块的I/O扩展电路提供12位数字量输入口和12位数字量输出口。
所述的馈电柜监控模块模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；馈电柜监控模块的I/O扩展电路提供16位数字量输入口和16位数字量输出口。
所述的馈电柜监控模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；馈电柜监控模块的I/O扩展电路提供10位数字量输入口和4位数字量输出口。
所述的切换柜监控—2模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；馈电柜监控模块的I/O扩展电路提供10位数字量输入口和10位数字量输出口。
本发明与已知技术相比的特点是：
国内如邮政、电信、移动等要求低压电力集中监控和调度的行业，主要利用如下几种方法建立低压配电监控系统：1、采用PLC可编程序控制器为远端单元、PC机为数据集中器组成系统，但存在着编程量大、二次变换元件多，可靠性相对较差等缺点。2、利用ABB、SCHNIDLER公司低压开关设备自带智能单元、数据集中器和PC机组成系统，但存在着投资巨大的缺点。3、利用具备数据运算功能和数字开关量输出功能的模块组成系统，但不利于系统扩展和数据集中。在我国首次成功的将低压400V配电监控系统运用于实际的是北京西客站低压配电监控系统，该监控系统的系统结构、硬件设计、通讯采集应用于九十年代先进的PROFIBUS现场总线技术，SCADA软件采用的是组太王，但其远程智能监控模块，采用台湾研华产品、人机交互性能差。
本发明采用的是一种智能配电监控模块系统，它由主监控模块、电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块、联络柜监控模块等多模块组成，这种系列化、模块化组成方式便于安装和管理，扩展性能好；电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块、联络柜监控模块的通信线路接口可并接在与上位机通信线路上，或与上位机通信线路上连接有主监控模块，所以它具有如下特点：
1、利用智能配电监控模块可用多种方法组成0.4KV低压配电监控系统，实现对低压配电系统进行遥测、遥信、遥控，实时监测低压配电和设备的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障，通知人员处理，从而实现低压配电站的少人或无人职守。
2、可替代传统低压成套开关设备的电工仪表、主令开关、信号灯、报警器等，使盘面整体化。
3、智能配电监控模块采用大屏幕LCD全中文显示、LED及键盘构成人机界面，人机交互性能良好。对通信中断、断路器等故障以及电参数越限告警时伴有声光听觉视觉信号，并记录故障原因和时间，故障记录可查阅。
4、模块的安装不影响被监控设备的正常工作和原有功能，也不影响被监控设备的接地系统。
5、模块使用在0.4KV电力系统中，其输入输出不需要外接二次变换元件和隔离元器件，故障点少；同时模块的功能与低压成套开关设备的功能有一致性，容易判断故障，维修方便。
6、模块具有自诊断功能，对数据紊乱、通信及电磁等干扰可自动恢复。
7、模块的单位成本不及3000元人民币，具有系统投资小的特点。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明：
图1是实施例1通讯接口图。
图2是主监控模块电路示意图。
图3是电容柜监控模块电路示意图。
图4是馈电柜监控模块FRTU-8电路示意图。
图5是馈电柜监控模块FRTU-2电路示意图。
图6是电源切换柜监控模块电路示意图。
图7是联络柜监控模块电路示意图。
图8是实施例2通讯接口图。
如图1所示：在实施例1中由主监控柜模块MPMU、馈电柜模块FRTU、电源切换柜模块ARTU、电容补偿柜模块CRTU、联络柜模块LRTU五类共六种模块连接组成，主监控模块MPMU以总线方式同FRTU、ARTU、CRTU以及LRTU组成低压配电监控单元，在单元总线上，一块MPMU最多可挂十四块下级模块：FRTU十块、CRTU两块以及ARTU、LRTU各一块。它可实现：
1、遥测：智能配电监控模块支持远程监测低压配电系统的三相电压、三相电流、有功功率、功率因数、配电柜母线温度和工作环境温度等电参量。
2、遥信：智能配电监控模块支持远程监视低压配电系统各断路器的运行状态，对系统的欠压、过压，断路器过流、跳闸以及功率因数、工作环境温度、母排温度越限报警进行声光报警，并记录报警原因、故障时间及故障点。
3、遥控：智能配电监控模块支持远程对低压配电系统各断路器进行分、合闸操作控制。
图2中，主监控模块MPMU主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与其它模块的通信和上位机的通信；所述的I/O扩展电路由74LS573、16V8T和8255构成，8255的数据总线、地址总线、和控制总线与单片机1相连接，由8255的I/O口提供8位数字量输入口，两位输出口，输出口用于控制两个继电器控制端。
所述的多个模拟量输入通道连接电压互感器、电流互感器、温度传感器，电压互感器用于测量三相输入交流电压，电流互感器用于测量三相母线输入电流，它们的信号经运算放大器(LM324)放大，温度传感器采用AD590，经运算放大器(OP07)放大，放大的信号经A/D器TLC1543转换，由单片机微处理器1(89C52)进行计算处理，作为LCD显示、告警及遥控测信息。此外I/O扩展电路上还连接有8250用于扩展上位机通信接口，DS12887为时钟，27256为外部扩展ROM、62256为读写存储器，LCD240128为汉字显示器，通信接口采用RS485、RS232通信。输入交流量(交流电压、交流电流)的采集通过相应电压、电流互感器获得信号，经运算放大器(LM324)放大和有原率波得到A/D转换输入电压。温度的采集是通过集成温度传感器(AD590)，经运算放大器(OP07)放大和校准获得A/D转换输入电压。A/D转换器(TLC1543)将输入的模拟量转换成数字量，由单片机微处理器1(89C52)进行计算处理，作为LCD显示、告警及遥控测信息。数字量(开关信号)由输入输出并行接口(8255)将开关信号直接读入。通过单片机微处理器1(89C52)分析处理，作为开关状态的显示信息和控制开关(断路器)动作的信息条件。开关的合闸、分闸采用继电器控制响应的电机实现。此外8250用于扩展上位机通信接口，DS12887为时钟，27256为外部扩展ROM、62256为读写存储器，LCD240128为汉字显示器。电源采用开关电源，具有体积小，稳压范围宽等特点。对不同的电路采用了相应的保护电路；并采用了相应的防干扰措施。提高了模块工作的准确性、可靠性和稳定性。
软件(程序)的设计主要根据模块的功能要求，结合硬件电路采用汇编语言进行编程。分为工作主程序、显示程序和通信程序三大部分。
MPMU主控模块是整个系统的主控模块，除了完成对进线柜的检测和控制外，一方面通过通信完成的对其它模块数据收集以及遥控，另一方面还要把包括进线柜在内的所有模块的数据送上位机，并接受上位机监控命令，以实现上位机对各模块的检测和控制。
输入输出技术要求：
使用电源：交流：220V-10％～-15％50Hz。
模块输入量：
三相输入交流电压测量：UA,UB,UC:0-300Vac-10％～-15％，精度±0.5％。
三相母线输入电流(电流互感器输出)：IA,IB,IC:0～5A，精度±0.5％。
母排温度测试范围：-10-80℃
环境温度测试范围：-10～80℃
8路数字量输入：无源开关量
模块控制输出量：两路继电器开关，触点容量：电压220VAC-10％～-15％，电流：8A。
通讯接口：
RS485用于同上位机通信，MB协议，传输速率2.4～19.2K，使双胶线。
RS485用于同RTU模块通信，MB协议，传输速率2.4K，使用双胶线。
本发明中主监控模块具有如下功能：
(1)中文背光LCD液晶显示，背光常态灭，按键或事件发生时背光点亮。
(2)带LED绿色工作指示灯，红色告警指示灯和黄色电源指示灯。
(3)带声响告警，告警事件发生时有相应的信息显示。
(4)设三级菜单‘操作菜单，工厂菜单，用户信息菜单’，工厂菜单和工厂菜单使用密码进入。操作菜单密码可在操作菜单更改，工厂菜单密码可在工厂菜单更改。
(5)正常工作时液晶显示内容：电压、电流、母线温度，当出现告警时，可显示告警内容和告警开始时间。
(6)当市电停电时，可将联络柜第Ⅱ路市电切换至配电柜。
(7)RS232和RS485通信接口与系统有效隔离。
(8)告警主要内容：市电过压、市电欠压、缺相告警、过载、短路、环境温度及母线温度越限。
(9)输入输出信号接口RS232除外，采用PHOENZX公司产的MST2、5-ST5、08插头和MSTBU2、5-G5、08插座。
(10)用户信息菜单：A、告警、告警复位及更改设置操作的记录。B、显示各配电柜回路的电压、电流、温度、开关及告警等信息。C、记忆体可存放告警，告警复位及更改设置等信息128条。
(11)操作菜单：A、设置修改操作密码。B、设置手动/自动操作方式。C、设置远程/就地控制方式。D、对各配电柜开关进行控制。
(12)工厂菜单A、设置修改工厂密码。B、设置配电柜的种类、数量；C、设置RTU的地址；D、显示各相市电电压、电流、母线温度，状态。E、设置电流量程及告警门限。F、校准。
图3中，电容柜监控模CRTU块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、多路数字量输入输出电路组成；其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；所述的I/O扩展电路由74LS573、16V8T构成，在I/O扩展电路上连接有8255、74HC573、LCD显示器，由8255提供12路开关量输出并通过UNL2803驱动继电器、控制电容柜接触器工作，以实现电容的投入或退出，由74HC573提供12路数字量输入。
所述的多个模拟量输入通道连接电压互感器、电流互感器、温度传感器，电压互感器用于测量三相输入交流电压，电流互感器用于测量三相母线输入电流，它们的信号经运算放大器(LM324)放大，温度传感器采用AD590，经运算放大器(OP07)放大，放大的信号经A/D器TLC1543转换，由单片机1(89C52)进行计算处理，作为LCD显示、告警及遥控测信息。
电容柜监控模块的通信接口由单片机1(89C52)连接一RS485实现与主监控模块的通信。输入交流量(交流电压、交流电流)的采集通过相应电压、电流互感器获得信号，经运算放大器(OP07)放大和采样保持电路得到A/D转换输入交流电压。温度的采集是通过集成温度传感器(AD590)，经运算放大器(OP07)放大和校准获得A/D转换输入电压。A/D转换器(TLC1543)将输入的模拟量转换成数字量，由单片机微处理器1(89C52)进行计算处理，作为LCD显示、告警及遥控测信息。数字量(开关信号)由地址锁存器(74HC573)将开关信号直接读入。通过单片机微处理器1(89C52)分析处理，作为开关状态的显示信息。输出由8255输出口及UNL2803驱动继电器、控制电容柜接触器工作，以实现电容的投入或退出。键盘操作和管理由单片机微处理器2(89C2051)实现。
软件(程序)的设计主要根据模块的功能要求，结合硬件电路采用汇编语言进行编程。分为工作主程序、显示程序和通迅程序三大部分。
CRTU模块完成对电容柜电压、电流、功率因数、有功功效的检测，通过功率因数的大小可自动(或手动)控制电容的投切，实现功率因数的自动补偿，时实显示电压、电流、功率因数、有功功率及温度值，并通过通信将模块的全部数据送MPMU模块或上位机，以实现MPMU模块或上位机对它的检测。
输入输出技术要求：
使用电源：交流：220V-10％～-15％50Hz。
模块输入量：
三相输入交流电压测量：UAB、UCB:0-300 VAC-10％～-15％，精度±0.5％。
两相母线输入电流(电流互感器输出)：IA,IC:0～5A，精度±0.5％。
母排温度测试范围：-10～80℃
12路数字量输入(接触器开关量)模块控制输出量：12路继电器开关，触点电压220VAC-10％～-15％，电流：8A。
通讯接口：RS485用于MPMU模块或上位机之间的通信，MB协议，传输速率2.4～19.2K，使用双绞线。
主要功能要求：
(1)中文背光LCD液晶显示，背光常态灭，按键或事件发生时背光点亮。
(2)带LED绿色工作指示灯，红色告警指示灯和黄色电源指示灯。
(3)带声响告警，告警事件发生时有相应的信息显示。
(4)设三级菜单‘操作菜单，工厂菜单，用户信息菜单’，工厂菜单和工厂菜单使用密码进入。操作菜单密码可在操作菜单更改，工厂菜单密码可在工厂菜单更改。
(3)正常工作时液晶显示内容、电压、电流、功率因数、有功功率、母线温度，当出现告警时，可显示告警内容。
(4)操作菜单
设置修改操作密码。A、设置手动/自动操作方式。B、手动控制。
(7)工厂菜单A、设置修改工厂密码。B、设置自动补偿功率因数；C、设置电流量程及告警门限。D、校准。
图4中，馈电柜监控模块FRTU-8与图2中的电容柜监控模块具有类似结构，在I/O扩展电路上连接有8255、74HC573、LCD显示器、74HC238，由8255提供16路开关量输入，16路开关量输出由74HC238提供，74HC238输出通过UNL2803驱动继电器，实现开关的合与分。输入交流量(交流电压、交流电流)的采集通过相应电压、电流互感器获得信号，经运算放大器(LM324)放大和有源滤波得到A/D转换输入电压。温度的采集是通过集成温度传感器(AD590)，经运算放大器(OP07)放大和校准获得A/D转换输入电压。A/D转换器(TLC1543)将输入的模拟量转换成数字量，由单片机微处理器1(89C52)进行计算处理，作为LCD显示、告警及遥控测信息。数字量(开关信号)并行输入输出接口(8255)将开关信号直接读入。通过单片机微处理器1(89C52)分析处理，作为开关状态的显示信息和控制开关动作的依据。输出由8255输出口及UNL2803驱动继电器、控制电容柜接触器工作，以实现电容的投入或退出。键盘操作和管理由单片机微处理器2(89C2051)实现。输出由74H238三-八译码锁存器及UNL2803驱动继电器、控制器工作，以实现开关的合闸或分闸。
软件(程序)的设计主要根据模块的功能要求，结合硬件电路采用汇编语言进行编程。分为工作主程序、显示程序和通信程序三大部分。
FRTU-8模块设计要求：
FRTU-8模块完成对馈电柜电压，电流及母线温度的检测，时实显示电压、电流及温度值，可远程(或手动)控制8路开关(断路器)的合闸或分闸，并通过通信将模块的全部数据送MPMU模块或上位机，以实现MPMU模块或上位机对它的检测和控制。
输入输出技术要求：
使用电源：交流：220V-10％～-15％50Hz。模块输入量：
三相输入交流电压测量：UA,UB,UC:0～300V-10％～-15％，精度±0.5％。
三相8路(24路)电流(电流互感器输出)：IA×8、IB×8、IC×8:0-5A，精度±0.5％。
母排温度测试范围：-10～80℃
16路数字量输入(断路器开关量)
模块控制输出量：16路继电器开关，触点电压220VAC-10％～-15％50Hz，电流：8A。
通讯接口：RS485用与MPMU模块或上位机之间的通信，MB协议，传输速率2.4～19.2K，使用双绞线。
主要功能要求：
(1)中文背光LCD液晶显示，背光常态灭，按键或事件发生时背光点亮。
(2)带LED绿色电源指示灯，红色告警指示灯。
(3)带声响告警，告警事件发生时有相应的信息显示。
(4)设三级菜单‘操作菜单，工厂菜单，用户信息菜单’，工厂菜单和工厂菜单使用密码进入。操作菜单密码可在操作菜单更改，工厂菜单密码可在工厂菜单更改。
(5)正常工作时液晶显示内容、电压、电流、母线温度，当出现告警时，可显示告警内容。
(6)操作菜单
A、设置修改操作密码。
B、设置手动/自动操作方式。
C、手动控制。(7)工厂菜单
A、设置修改工厂密码。
B、设置回路有/无；
C、设置电流量程及告警门限。
D、设置重要回路
E、校准。
图5与图4结构基本相同，在图5中，I/O扩展电路上连接有74HC573、LCD显示器、74HC238，由74HC573提供10路开关量输入，4路开关量输出由74HC238提供，74HC238输出通过UNL2803驱动继电器。
馈电柜监控模块FRTU-2的功能与FRTU-8相同，只是可远程(或手动)控制2路开关(断路器)的合闸或分闸。通讯接口：RS485用于同MPMU模块或上位机之间的通信，MB协议，传输速率2.4～19.2K，使用双绞线。
图6与图5电路也是基本相同，在图6中，只是由74HC573提供10路开关量输入的同时，同时它连接有市UA、油U1-2-光耦521用于监测供电电压是否正常，电源切换柜监控ARTU模块完成对切换柜市电电压、电流、油机1电压、油机2电压及母线温度的检测，实时显示工作电压回路、电压、电流及母线温度值，可远程(或手动)控制切换柜开关(断路器)进行市电-油机、油机-市电之间的切换；同时给出启动、停止油机的工作命令；并通过通信将模块的全部数据送MPMU模块或上位机，以实现MPMU模块或上位机对它的检测和控制。
输入输出技术要求：
使用电源：交流220V-10％～-15％50Hz。
模块输入量：
三相输入交流电压测量：UA、UB、UC:220V-10％～-15％，精度±0.5％。
三相母线电流(电流互感器输出)：IA、IB、IC:0～5A，精度±0.5％。
市电UA、油机1UA、油机2UA(220V变换为路数字量输入)
母排温度测试范围：-10～80℃
10路数字量输入(无源开关量)
模块控制输出量：10路继电器开关，触电电压220V+10％-15％50Hz，电流：8A。
通信接口：RS485用于同MPMU模块或上位机之间的通信，MB协议，传输速率2.4～19.2K，使用双绞线。
图7是联络柜监控模块电路示意图，在图7中，I/O扩展电路上连接有74HC573、LCD显示器、74HC238，由74HC573提供5路开关量输入，由74HC2384提供4路开关量输出，74HC2384提供的4路开关量输出由集成电路UNL2803驱动4个继电器。
联络柜监控模块还可以用主监控模块MPMU代替，但此时主监控模块的程序将改变，只是硬件不变。
联络柜监控模块完成对联络柜电压、电流及母线温度的检测，实时显示电压、电流及温度值，可自动(或手动)控制联络柜开关(断路器)的合闸或分闸，实现系统1停电时，自动联络系统2进行供电、或反之。并通过通信将模块的开关数据送MPMU模块，以实现MPMU模块对它的检测和控制。
输入输出技术要求：
使用电源：交流：220V+10％-15％。
模块输入量
系统1、系统2三相交流电压测量：UA,UB,UC:220VAC+10％-15％，精度1％。
母排温度测试范围：-10-80℃
5路数字量输入(接触器开关量)模块控制输出量：2路继电器开关，触电电压220V+10％-15％，电流：8A。
通讯接口：采用简单数据比较方式与MPMU1和MPMU2模块建立通信。主要功能要求同FRTU-8相同。
图8是利用构成的监控单元智能配电监控模块组成低压配电监控单元的另一种方式：这时MPMU模块作为一般模块使用，所有模块均挂接在总线上，模块数量原则上不受限制，扩展性能好。而且每个模块均可单独使用。
Claims (10)
1、一种智能配电监控模块系统，其特征是：它主要包括主监控模块、电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块组成：电容柜监控模块、馈电柜监控模块、切换柜监控模块的通信线路接口并接在与上位机通信线路上；与上位机通信线路上连接有主监控模块。
2、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：在与上位机通信线路上还可以同时并接有联络柜监控模块；联络柜监控模块可以与主控模块的电路结构相同。
3、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：
所述的主监控模块：主监控模块以总线方式串接在通讯线上，用于对进线柜的检测和控制，通过通信线路接收其它模块的数据，并将包括进线柜在内的所有模块接收的数据发送到上位机，同时接受上位机监控命令，将上位机监控命令通过通信线路发送给相应的模块，实现上位机对其它模块进行远程检测和控制；主监控模块做为一般模块使用时，所有模块的通信线路接口并接在与上位机通信线路的接口上；此时主监控模块只对进线柜的电压电流、母线温度、环境温度，告警信息进行监测，并可对断路器进行远程或手动分合闸控制；主监控模块做为一般模块使用时，可作为联络柜模块使用；
所述的电容柜监控模块：用于完成对电容柜电压、电流、功率因数、温度、有功功率的检测，通过功率因数的大小可自动或手动控制电容的投切，实现功率因数的自动补偿，实时显示电压、电流、功率因数、有功功率及温度值，并通过通信线路将该模块检测的全部数据发送主监控模块或上位机，以实现主监控模块或上位机对它的监测；
所述的馈电柜监控模块：用于完成对馈电柜电压、电流及母线温度控制、开关或断路器进行状态的检测，实时显示电压、电流及温度值，可远程或手动控制8路开关或断路器的合闸或分闸，并通过通信线路将该模块的全部数据发送到主监控模块或上位机，以实现主监控模块或上位机对它的检测和控制；
所述的切换柜监控模块：用于完成对切换柜市电电压、电流、油机1电压、油机2电压及母线温度的检测，实时显示工作回路、电压、电流及温母线度值，可远程或手动控制切换柜开关或断路器进行市电-油机、油机-市电之间的切换；同时给出启动、停止油机的工作命令；并通过通信线路将模块的全部数据发送到主监控模块或上位机，以实现主监控模块对它的检测和控制；
所述的联络柜监控模块：用于完成对联络柜电压、电流及母线温度、断路器的运行状态的检测，实时显示电压、电流及温度值，可远程或手动控制联络柜开关或断路器的合闸或分闸，实现系统1停电时，联络系统2进行供电，或反之；同时通过通信将模块的所有数据送主监控模块或上位机，以实现主监控模块或上位机对它的检测和控制。
4、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：所述的主监控模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与其它模块的通信和上位机的通信；所述的I/O扩展电路由74LS573、16V8T和8255构成，8255的数据总线、地址总线、和控制总线与单片机1相连接，由8255的I/O口提供8位数字量输入口，两位输出口，输出口用于控制两个继电器控制端。
5、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：所述的多个模拟量输入通道连接电压互感器、电流互感器、温度传感器，电压互感器用于测量三相输入交流电压，电流互感器用于测量三相母线输入电流，它们的信号经运算放大器(LM324)放大，温度传感器采用AD590，经运算放大器(OP07)放大，放大的信号经A/D器TLC1543转换，由单片机微处理器1(89C52)进行计算处理，作为LCD显示、告警及遥控测信息；I/O扩展电路上还连接有8250用于扩展上位机通信接口，DS12887为时钟，27256为外部扩展ROM、62256为读写存储器，LCD240128为汉字显示器，通信接口采用RS485、RS232通信。
6、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：所述的主监控模块采用LCD240128为汉字显示器，它通过单片机2构成的键盘电路进行管理，设三级菜单‘操作菜单，工厂菜单，用户信息菜单’，工厂菜单和工厂菜单使用密码进入。‘操作菜单密码可在操作菜单更改，工厂菜单密码可在工厂菜单更改’。
7、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：所述的电容柜监控模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；电容柜监控模块的I/O扩展电路提供12位数字量输入口和12位数字量输出口。
8、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：所述的馈电柜监控模块模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；馈电柜监控模块的I/O扩展电路提供16位数字量输入口和16位数字量输出口。
9、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：所述的馈电柜监控模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；馈电柜监控模块的I/O扩展电路提供10位数字量输入口和4位数字量输出口。
10、根据权利要求1所述的一种智能配电监控模块系统，其特征是：所述的切换柜监控—2模块主要包括单片机1构成的主处理电路、单片机2构成的键盘电路、多个模拟量输入通道、运算放大器、A/D转换器、I/O扩展电路、通信线路、显示电路、时钟电路、多路数字量输入输出电路、存贮电路组成；其特征在于：其中所述的单片机1构成的主处理电路用于控制多个模拟量输入通道中不同的模拟量输入分时经过运算放大器放大并经A/D转换器转换成数字量，这些转换的数字信息由单片机1构成的主处理电路进行读取并存贮在存贮电路中；用于通过I/O扩展电路读取多路数字量输入电路的信号，根据数字量输入电路的信号完成不同的操作；用于通过I/O扩展电路控制显示电路显示各种模拟量测量显示；用于读取单片机2构成的键盘电路信息；用于通过通信线路实现与主监控模块的通信；馈电柜监控模块的I/O扩展电路提供10位数字量输入口和10位数字量输出口。
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