CN205092657U - 一种变电站的交流电源监控装置 - Google Patents

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余伙庆
林丹渠
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Abstract

本实用新型涉及交流电源监控测量技术领域，尤其涉及一种变电站的交流电源监控装置，本实用新型采用如下技术方案：包括装置本体，设置在装置本体内的用于检测开关量变化的开关量输入模块、用于采集模拟量数据的模拟量采集模块、用于显示所述的开关量输入模块和模拟量采集模块的参数数据的显示模块、用于接入上位机的通讯模块、用于控制输出的开关量输出模块：用于对开关量输入模块、模拟量采集模块采集的数据进行处理并控制开关量输出模块进行控制输出的核心处理器，核心处理器分别与开关量输入模块、模拟量采集模块、开关量输出模块、通讯模块、显示模块电连接，本实用新型的优点在于：由于采用了STM32F103VCT6嵌入式微控制器作为核心处理器，可以监测两路电源的状态、母线电源状态、母线电流、30路开关量输入状态、输出16路开关量、3路ATS逻辑控制输出。

Description

一种变电站的交流电源监控装置
技术领域：
本实用新型涉及交流电源监控测量领域，尤其涉及一种变电站的交流电源监控装置。
背景技术：
长期以来，在变电站中，监控系统或变电站管理均为重视高压，对低压（380V系统）并不重视，现有的技术方案是：
1、采用老式的两进线一母联的单母分段供电方式，正常时，两进线各自运行，在一路进线停电或者检修时，需合上母联断路器。该方案采用自动或手动操作，即使采用自动操作，其响应时间多在2~3秒，造成停电时间较长，对变电站的的控制、保护设备会造成一定的影响。
2、目前，较多采用双路电源进线，使用PC级ATS双电源开关作进线切换器件，但使用传统的控制器。使用该方案，切换时间大大降低，可以做到100mS内，但由于采用传统的控制器，一般的控制器只有单一的控制模式，需要在接线时确定主备进线，运行灵活性大大降低，且通讯功能较弱，采集的数据量小。如果需满足数字化变电站的需求，需要增加一台综合电量采集装置、开关量采集装置，设备增多。对于使用IEC61850通讯标准的变电站，该方案需要增加更多的通讯设备来满足要求。
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种变电站的交流电源监控装置，具体的在于提供一种结构简单且具有消毒功能的易更换的纸巾盒。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种变电站的交流电源监控装置，包括装置本体，设置在装置本体内的用于检测开关量变化的开关量输入模块、用于采集模拟量数据的模拟量采集模块、用于显示所述的开关量输入模块和模拟量采集模块的参数数据的显示模块、用于接入上位机的通讯模块、用于控制输出的开关量输出模块，用于对开关量输入模块、模拟量采集模块采集的数据进行处理并控制开关量输出模块进行控制输出的核心处理器，核心处理器分别与开关量输入模块、模拟量采集模块、开关量输出模块、通讯模块、显示模块电连接，核心处理器内设置ATS双电源开关逻辑控制模块。
进一步的，所述的模拟量采集模块包括母线电压采集接点、第一进线电压采集接点、第二进线电压采集接点、母线电流采集接点。
进一步的，所述的模拟量采集模块还包括第一进线温度采集接点、第二进线温度采集接点。
进一步的，所述的开关量输入模块包括第一进线断路器合位接点、第二进线断路器合位接点、闭锁切换接点、外部开入闭锁接点。
进一步的，所述的开关量输出模块包括合第一进线断路器接点、合第二进线断路器接点、分第一进线断路器接点、分第二进线断路器接点、报警接点。
进一步的，所述的核心处理器内设置备自投控制输出模块，处理器内备自投控制输出模块根据处理器监测到的开关量输入模块、模拟量采集模块采集的数据控制开关量输出模块。
本实用新型的优点在于：1、由于变电站电源采用了PC级ATS双电源开关作为主进线，可充分发挥ATS双电源开关自动切换的优势，其最快切换时间为100mS，远小于原有的技术方案。
2、由于采用了STM32F103VCT6嵌入式微控制器作为核心处理器，可以监测两路电源的状态、母线电源状态、母线电流、30路开关量输入状态、输出16路开关量、3路ATS逻辑控制输出，这与普通的双电源控制器相比，具有监控模拟量齐全，控制开关量输入输出数量多，ATS双电源开关控制模式更齐全，可满足各种类型的用户需求。
3、由于采用了STM32F103VCT6嵌入式微控制器作为核心处理器，可以轻松地实现本地显示以及通讯模块，特别是实现数字化变电站中采用IEC61850通讯协议的要求。
附图说明：
附图1为实施例的变电站交流电源监控装置的一次线路图；
附图2为实施例变电站的交流电源监控装置的系统连接图；
附图3为实施例变电站的交流电源监控装置采集电流连接图；
附图4为实施例变电站的交流电源监控装置采集电压连接图；
附图5为实施例变电站的交流电源监控装置采集开关量连接图；
附图6为实施例变电站的交流电源监控装置开关量输出连接图；
附图7为实施例变电站的交流电源监控装置总程序流程图；
附图8为实施例变电站的交流电源监控装置模式一逻辑流程图；
附图9为实施例变电站的交流电源监控装置模式二逻辑流程图；
附图10为实施例变电站的交流电源监控装置模式三逻辑流程图；
附图11为实施例变电站的交流电源监控装置模式四逻辑流程图；
附图12为实施例变电站的交流电源监控装置模式五逻辑流程图；
具体实施方式：
实施例1：参照图1-6，一种变电站的交流电源监控装置，包括装置本体，设置在装置本体内的用于检测开关量变化的开关量输入模块、用于采集模拟量数据的模拟量采集模块、用于显示所述的开关量输入模块和模拟量采集模块的参数数据的显示模块、用于接入上位机的通讯模块、用于控制输出的开关量输出模块，用于对开关量输入模块、模拟量采集模块采集的数据进行处理并控制开关量输出模块进行控制输出的核心处理器，核心处理器分别与开关量输入模块、模拟量采集模块、开关量输出模块、通讯模块、显示模块电连接，核心处理器内设置ATS逻辑控制模块。
具体的，模拟量采集模块包括母线电压采集接点、第一进线电压采集接点、第二进线电压采集接点、母线电流采集接点，模拟量采集模块还包括第一进线温度采集接点、第二进线温度采集接点，开关量输入模块包括第一进线断路器合位接点、第二进线断路器合位接点、闭锁切换接点、外部开入闭锁接点，开关量输出模块包括合第一进线断路器接点、合第二进线断路器接点、分第一进线断路器接点、分第二进线断路器接点、报警接点。
本实施例中，模拟量采集模块通过母线电压采集接点、第一进线电压采集接点、第二进线电压采集接点、母线电流采集接点分别采集母线电压、第一进线电压、第二进线电压、母线电流值。
具体的，模拟量采集模块包括采用LM324为模拟量输入采集元件，可以通过ZMPT107电压互感器分别接入母线电压采集接点、第一进线电压采集接点、第二进线电压采集接点的220V电压转换成0~5V的微电压，使用LM324四运算放大器处理后，反馈至核心处理器进行处理。
通过YTCT102电流互感器分别接入母线电流采集接点将母线电流值5A的电流转换成0-2.5mA的微电流，使用LM324四运算放大器处理后，送至核心处理器进行处理。
具体的，通过模拟量采集模块设置在第一进线电缆、第二进线电缆的温度传感器将采集到的温度值信号线接入第一进线温度采集接点、第二进线温度采集接点进而检测第一进线电缆的温度、第二进线电缆的温度反馈到核心处理器进行处理，具体的使用过程中可以用于当检测到一进线电缆、第二进线电缆的电缆温度超过一定数值的时候闭锁ATS逻辑控制模块。
开关量输入模块采用4个74HC244作为开关量输入采集元件，经过光电隔离器隔离后输入，开关量采集元件通过第一进线断路器合位接点、第二进线断路器合位接点、闭锁切换接点、外部开入闭锁接点、ATS状态位接点、采集第一进线断路器合闸位置、第二进线断路器合闸位置、闭锁切换状态、外部开入闭锁状态、ATS状态位反馈到核心处理器进行处理，还设置自定义输入接点根据需要监测自定义的输入信号。
开关量输出模块采用ULN2803A为开关量输出元件，由ULN2803A开关量输出元件在核心处理器控制下控制输出合第一进线断路器接点、合第二进线断路器接点、分第一进线断路器接点、分第二进线断路器接点、报警接点、母线异常接点、监控故障接点、系统故障接点、馈线跳闸接点、ATS状态位输出接点，还包括自定义输出接点。
参照图7-12具体的，核心处理器将采集模拟量采集模块、开关量输入模块的参数数据以后由ATS逻辑控制模块控制开关量输出模块进行逻辑控制，程序主要是框架的程序，主要功能的完成在子程序中完成，具体的附图8、9中的#1电源表示第一进线、#2电源表示第二进线。
上述的ATS状态位接点包括：ATS-I、ATS-II位分别表示ATS逻辑控制模块合#1电源、合#2电源，ATS-0位起到停电隔离作用。
模式一为固定#1电源供电，预留了在线路错误或其他情况下，自动切换到模式三运行的情况。
模式二为固定#2电源供电，预留了在线路错误或其他情况下，自动切换到模式四运行的情况。
模式三为#1电源主用，第二进线备用的工况。此模式为自投自复，在上电确认工作模式或在远程切换方式下远程选择“一路优先”；执行逻辑：主供电为#1电源，备用供电为#2电源，具备自动切换，自动恢复功能。任何时候，当#1电源正常，ATS开关合I位。只有当#1电源异常，同时#2电源正常时，ATS开关合II位，在#1电源又恢复正常后，ATS开关重新合于I位。模式四、模块五与其类似，模式四执行逻辑：主供电为#2电源，备用供电为#1电源，具备自动切换，自动恢复功能。任何时候，当#2电源正常，ATS开关合II位。只有当第二进线异常，同时#1电源正常时，ATS开关合I位，在#2电源又恢复正常后，ATS开关重新合于II位。模块五为自投不自复的工况，两路电源仅互为备用。
当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种变电站的交流电源监控装置，包括装置本体，设置在装置本体内的用于检测开关量变化的开关量输入模块、用于采集模拟量数据的模拟量采集模块、用于显示所述的开关量输入模块和模拟量采集模块的参数数据的显示模块、用于接入上位机的通讯模块、用于控制输出的开关量输出模块，其特征在于：用于对开关量输入模块、模拟量采集模块采集的数据进行处理并控制开关量输出模块进行控制输出的核心处理器，核心处理器分别与开关量输入模块、模拟量采集模块、开关量输出模块、通讯模块、显示模块电连接，核心处理器内设置ATS逻辑控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种变电站的交流电源监控装置，其特征在于：所述的模拟量采集模块包括母线电压采集接点、第一进线电压采集接点、第二进线电压采集接点、母线电流采集接点。
3.根据权利要求1所述的一种变电站的交流电源监控装置，其特征在于：所述的模拟量采集模块还包括第一进线温度采集接点、第二进线温度采集接点。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种变电站的交流电源监控装置，其特征在于：所述的开关量输入模块包括第一进线断路器合位接点、第二进线断路器合位接点、闭锁切换接点、外部开入闭锁接点。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种变电站的交流电源监控装置，其特征在于：所述的开关量输出模块包括合第一进线断路器接点、合第二进线断路器接点、分第一进线断路器接点、分第二进线断路器接点、报警接点。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种变电站的交流电源监控装置，其特征在于：所述的核心处理器内设置备自投控制输出模块，处理器内备自投控制输出模块根据处理器监测到的开关量输入模块、模拟量采集模块采集的数据控制开关量输出模块。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种变电站的交流电源监控装置，其特征在于：所述的核心处理器采用STM32F103VCT6、模拟量采集模块采用LM324作为模拟量输入采集元件、开关量输入模块采用74HC244作为开关量输入采集元件、开关量输出模块采用ULN2803A作为开关量输出元件。
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