CN204131209U - 一种具有智能控制装置的多回路负荷中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有智能控制装置的多回路负荷中心，包括法兰连接的高压开关、干式变压器和组合开关，还包括智能控制装置；所述智能控制装置包括主控制器、控制变压器、转换开关和备用电源控制器。本实用新型设计的负荷中心实现三种等级电压同时输出，组合开关三种电压同一壳体设计与干式变压器配接后同时输出为设备供电；将工作面多台组合开关多种电压多回路设计在同一壳体，不同电压等级的电路分布在不同的腔体内，能有多种电压输出给工作面为不同种电压等级的设备供电，节约电缆线，减少由电缆线引发事故发生的几率且占地面积小。

Description

一种具有智能控制装置的多回路负荷中心

技术领域

本实用新型属于供配电领域，尤其是涉及一种能提供不同等级的工作电压并控制交流电动机的起动和停止，双速、顺控及联控等逻辑控制的具有智能控制装置的多回路负荷中心。

背景技术

煤矿井下采用负荷中心对自动化综合开采工作面的采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机及泵站等设备进行供配电及逻辑控制。负荷中心是及高压开关、干式变压器、组合开关为一体的多电压大型综合设备，能为工作面不同的设备供电。综采工作面设备所需电压等级一般有三种，采煤机、刮板输送机功率大多3300V供电，乳化泵、破碎机、转载机采用1140V或660V供电，喷雾泵、水泵大都是660V供电。

目前，负荷中心用的组合开关有单电压输出，还有双电压同时输出。为满足工作面设备正常运行，需用多台不同电压等级的负荷中心来为设备供电。这样来配置占地面积会很大。

负荷中心显示信息由各部分液晶屏完成，显示信息不集中，想看全部信息得查看多屏幕。

当出现故障时，负荷中心会自动保护并跳闸。此时，负荷中心掉电。不在有任何故障等信息显示，数据上传等功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种具有智能控制装置的多回路负荷中心，根据煤矿综采工作面设备使用情况将负荷中心的干式变压器设计为三种等级电压同时输出，组合开关三种电压同一壳体设计与干式变压器配接后同时输出为设备供电。解决了由多台负荷中心或组合开关为设备供电占地面积大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种具有智能控制装置的多回路负荷中心，包括法兰连接的高压开关、干式变压器和组合开关，还包括智能控制装置；所述智能控制装置包括主控制器、控制变压器、转换开关和备用电源控制器；

主控制器，用于实现各回路的漏电闭锁、过流或短路的保护；

控制变压器，其一次侧连接组合开关主回路；二次侧接主控制器；

转换开关，用于实现主控制器供电切换；

备用电源，用于主电源断电后继续为主控制器供电；

备用电源控制器，用于备用电源的自动充电与停充；

机电闭锁装置，其机械端与门体相连，控制端与转换开关及主控制器相连。

进一步，还包括一显示屏，其输入端接主控制器。

进一步，所述干式变压器有3300V、1140V和660V三种电压输出。

进一步，所述组合开关是具有3300V、1140V和660V三种电压等级的多回路组合开关，三种电压设计在同一壳体上，将不同电压等级的电路分置在不同的腔体内且三个腔体构成了一个整体。

进一步，所述转换开关包括光耦U1、电压比较器U2、三极管Q1和继电器K；光耦U1的发光源部分串联在控制变压器的二次侧；光耦U1的受光源部分的集电极接电源、发射极串联电阻R3后接地；电压比较器U2的反向输入端分别串联电阻R4后接电源以及串联电阻R5后接地，同相输入端分别接主控制器以及串联电阻R3，电阻R7和R8与电阻R3并联；其输出端串联电阻R6后分两条支路，一路接三极管Q1的基极，另一路串联R8后接地；三极管Q1的集电极串联继电器K后接电源，二极管D2与继电器K并联；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极与发射极之间串联电解电容C。

进一步，备用电源控制器包括处理器、充电模块和DC/AC模块；所述处理器检测电池的电压，控制充电模块对蓄电池充电或停止充电；转换开关将电网断电的信号发送给处理器，处理器将蓄电池的电压经过DC/AC模块转换后输出交流电流，并经转换开关向后级供电。

进一步，机电闭锁装置包括手柄、孔、支撑块、门体卡块和闭锁杆；负荷中心本体内部设有一与手柄同轴的开关；手柄的轴上设有一孔，孔径不小于闭锁杆的外径；支撑块设在负荷中心壳体上，门体卡块设于门体上；闭锁杆依次穿过门体卡块、支撑块和手柄的轴。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型设计的负荷中心实现三种等级电压同时输出，组合开关三种电压同一壳体设计与干式变压器配接后同时输出为设备供电；将工作面多台组合开关多种电压多回路设计在同一壳体，不同电压等级的电路分布在不同的腔体内，能有多种电压输出给工作面为不同种电压等级的设备供电，节约电缆线，减少由电缆线引发事故发生的几率且占地面积小；本负荷中心作为整体将各部件信息在大屏幕集中显示，解决上述观察设备运行信息不便的问题，便于查看及操作。本负荷中心增加智能控制装置。智能控制装置专为主控供电，主电源断电后，智能控制装置还能继续供给部分电路供电，保证能显示故障信息方便检查和维修，另外通过CAN或485还能继续上传状态、故障等数据，此外主控制器漏电闭锁等部分功能还能正常工作。

附图说明

图1是具有智能控制装置的多回路负荷中心结构示意图；

图2是智能控制装置组成图；

图3是转换开关原理图；

图4是机电闭锁装置的示意图。

图中：

1、手柄        2、孔              3、支撑块

4、门体卡块    5、闭锁杆

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

如图1本实用新型具有智能控制装置的多回路负荷中心能为工作面提供多种等级的电源，集中智能控制。由高压开关、干式变压器、组合开关三部分组成。高压开关输入电压等级6～10KV经过干式变压器输出660V、1140V、3300V然后输出到组合开关。

三部分在机械连接上采用法兰面对接。通过法兰连接后组成一个整体安装在设备列车上。不同种电压设计在不同的腔体内，各腔体中的控制线通过穿墙端子来连接，实现集中控制及显示在一个液晶显示屏上。在机械、电器的连接上，能满足煤矿井下工作面设备的正常工作，同时还减少了设备的占地面积。三部分在电器上连接，除控制线外主电路采用快插接，组合开关集成后连接上节约了部分电缆线，也减少因电缆线引发的事故。

干式变压器输出端的三种电压分别与组合开关的输入端对应连接。组合开关输出端有3300V两回路、1140V四回路、660V两回路共八回路来为工作面设备供电。组合开关输出端回路数仅为本实施方式举例，并不限于其他回路数。

所述组合开关对各回路有漏电闭锁、过流、短路等保护功能。所有保护功能都是通过主控制器来实现的。当电网断电后主控制器由智能控制装置继续供电。智能控制装置工作原理如图2各模块具体功能如下：

控制变压器：一次侧与组合开关主回路连接上电后二次侧能为控制回路、主控制器等供电。

转换开关：光耦U1的发光源部分串联在控制变压器的二次侧；光耦U1的受光源部分的集电极接电源、发射极串联电阻R3后接地；电压比较器U2的反向输入端分别串联电阻R4后接电源以及串联电阻R5后接地，同相输入端分别接主控制器以及串联电阻R3，电阻R7和R8与电阻R3并联；其输出端串联电阻R6后分两条支路，一路接三极管Q1的基极，另一路串联R8后接地；三极管Q1的集电极串联继电器K后接电源，二极管D2与继电器K并联；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极与发射极之间串联电解电容C。主要功能是主控制器供电切换。原理如图3所示，当组合开关正常工作时控制变压器有输出光耦U1得电,光耦工作后其中一路信号去主控制器的反馈工作状态，采样处理后在液晶显示上显示相关信息。另一路信号送往电压比较器U2，使之输出高电平，三极管Q1导通，继电器K工作，辅助触点闭合经机电闭锁装置向主控制器供电。当电网断电后光耦U1停止工作，电压比较器U2输出低电平。继电器失电，常闭触点闭合，此时主控制器电源是由控制变压器被切换至蓄电池通过备用电源控制器来供电，使得主控制器继续工作。

机电闭锁装置：需要打开门体时得先解锁，解锁的机构与转换开关及主控制器连接，也就是说在解锁的时候就切断转换开关向主控制器的供电，来实现开盖断电功能。

如图4所示，机电闭锁装置保障设备必须断电后才能打开门且在门未关闭到位时设备不能上电，即开门前断电，断电后闭锁。其原理是当设备正常运行时，如图，手柄1在运行位置，受手柄1的轴限制，闭锁杆1不后退，此时闭锁杆5已经在门体卡块4内，使得门体无法打开。将手柄1拉到停止位置时，在负荷中心本体内部与手柄同轴的开关动作，使转换开关与主控器的电源设备断电。手柄1拉到停止位置同时手柄1的轴转动一个角度刚好轴上的孔2转到闭锁杆5的后面，闭锁杆5可以后退一部分进入孔2，闭锁杆5在后退时脱离了门体卡块4，门体可以向右侧移，然后打开。此时由于闭锁杆5的一部分在孔2里面，手柄1就不能转动到运行位置，可见本体内与轴连接的开关也就不能动，设备不能上电。因此实现了开门前断电，断电后闭锁。

主控制器：组合开关中不同电压等级不同回路的集中控制。包括各回路的过流、短路、漏电等保护，对负载电机的逻辑起、停、双速、联控等操作。

备用电源控制器：检测蓄电池电压，电压过低时自动充电，充满电后，自动停止充电。能将蓄电池直流电压变换为交流输出为主控供电。通过监控蓄电池电压值，来控制对蓄电池充电和停充状态；备用电源控制器接受转换开关发送的电网掉电信号后会输出交流电，当电网恢复正常或蓄电池电压过低时控制器停止对外输出交流电。备用电源控制器主要包括充电模块、处理器、DC/AC模块如图2备用电源控制器部分。处理器检测电池的电压过低时，控制充电模块对蓄电池进行充电。当蓄电池电量饱和时，处理器自动关闭充电模块，蓄电池停止充电。当收到转换开关发来电网断电的信号后，处理器会自动将蓄电池的电压经过DC/AC模块转换后输出交流电流，并经转换开关向后级供电，当电网恢复正常时，DC/AC模块停止对外输出交流电；另外处理器检测到蓄电池电压过低时，DC/AC模块停止对外输出交流电，防止蓄电池因过度放电而损坏。

液晶显示：显示信息丰富，除显示各回路状态等信息。还显示蓄电池工作，正充电，剩余电量等。

智能控制装置工作原理：当控制变压器得电后备用电源控制器会自动检测蓄电池的电量，来判断是否进行充电。当充满电后会自动停止充电。充电状态会在液晶显示上有提示。转换开关检测到控制变压器无输出时转换开关动作，向备用电源控制器发出起动信号，蓄电池输出的直流电源经DC/AC模块输出交流电源依次经过转换开关和机电闭锁装置后向主控制器供电。当电网工作正常时转换开关会自动关断备用电源控制器的电源，停止输出。同时将主控制器的电源由蓄电池切换至控制变压器。整机恢复正常工作。

主控制器不断电的工作就会将各回路的信息都在液晶屏上进行显示，维修时方便查信息判断故障。此外主控制器还会通过CAN线或485将所有的信息发送到上位机或调度中心。另外主控制器部分保护功能电路也会正常检测及保护，比如漏电闭锁功能，检测是用附加直流来实现的，而直流电源是控制器提供。因此智能控制装置在负荷中心设备上具有重要的意义。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种具有智能控制装置的多回路负荷中心，其特征在于：包括法兰连接的高压开关、干式变压器和组合开关，还包括智能控制装置；所述智能控制装置包括主控制器、控制变压器、转换开关和备用电源控制器；

主控制器，用于实现各回路的漏电闭锁、过流或短路的保护；

控制变压器，其一次侧连接组合开关主回路；二次侧接主控制器；

转换开关，用于实现主控制器供电切换；

备用电源，用于主电源断电后继续为主控制器供电；

备用电源控制器，用于备用电源的自动充电与停充；

机电闭锁装置，其机械端与门体相连，控制端与转换开关及主控制器相连。

2.根据权利要求1所述的具有智能控制装置的多回路负荷中心，其特征在于：还包括一显示屏，其输入端接主控制器。

3.根据权利要求1所述的具有智能控制装置的多回路负荷中心，其特征在于：所述干式变压器有3300V、1140V和660V三种电压输出。

4.根据权利要求1所述的具有智能控制装置的多回路负荷中心，其特征在于：所述组合开关是具有3300V、1140V和660V三种电压等级的多回路组合开关，三种电压设计在同一壳体上，将不同电压等级的电路分置在不同的腔体内且三个腔体构成了一个整体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的具有智能控制装置的多回路负荷中心，其特征在于：所述转换开关包括光耦U1、电压比较器U2、三极管Q1和继电器K；光耦U1的发光源部分串联在控制变压器的二次侧；光耦U1的受光源部分的集电极接电源、发射极串联电阻R3后接地；电压比较器U2的反向输入端分别串联电阻R4后接电源以及串联电阻R5后接地，同相输入端分别接主控制器以及串联电阻R3，电阻R7和R8与电阻R3并联；其输出端串联电阻R6后分两条支路，一路接三极管Q1的基极，另一路串联R8后接地；三极管Q1的集电极串联继电器K后接电源，二极管D2与继电器K并联；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极与发射极之间串联电解电容C。

6.根据权利要求1所述的具有智能控制装置的多回路负荷中心，其特征在于：备用电源控制器包括处理器、充电模块和DC/AC模块；所述处理器检测电池的电压，控制充电模块对蓄电池充电或停止充电；转换开关将电网断电的信号发送给处理器，处理器将蓄电池的电压经过DC/AC模块转换后输出交流电流，并经转换开关向后级供电。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的具有智能控制装置的多回路负荷中心，其特征在于：机电闭锁装置包括手柄、孔、支撑块、门体卡块和闭锁杆；负荷中心本体内部设有一与手柄同轴的开关；手柄的轴上设有一孔，孔径不小于闭锁杆的外径；支撑块设在负荷中心壳体上，门体卡块设于门体上；闭锁杆依次穿过门体卡块、支撑块和手柄的轴。