CN205693447U - 一种智能互联开关控制终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能互联开关控制终端，包括主板、微机保护板和供电单元，主板包括断路器状态输入电路、单片机、断路器状态输出电路和通讯模块，断路器状态输入电路用于采集当前断路器的状态信息，断路器状态输出电路用于输出控制断路器动作指令，通讯模块用于与故障指示器及后台主站连接通讯；微机保护板包括采样电路、微处理器和跳闸控制电路，采样电路用于采集断路器中互感器的电流，跳闸控制电路用于对断路器动作进行跳闸保护。本实用新型在实现配电网遥测、遥信和遥控的同时，还可通过微机保护板对断路器动作进行保护，防止断路器越级跳闸或涌流误跳。

Description

一种智能互联开关控制终端

技术领域

本实用新型涉及配电线路智能化监控技术领域，更具体地说是指一种智能互联开关控制终端。

背景技术

进入新世纪以来，我国工业建设不断升级，电力系统作为国家经济民生的命脉，也得到了前所未有的发展，电网数量不断增长，配电网络的自动化及智能化，由于其切换快、准确的特点，逐渐被应用到了整个配电系统中。其中“三遥”系统是配电网自动化的一种，能够有效提升配电网络的监控能力，实现对配电网络的24小时不间断的运营监管，对电力系统中出现的故障也能及时做出准确的判断隔离，以便短时间做出处理。

互联开关控制终端作为“三遥”系统的核心，常与断路器配合应用于配电网自动化中。而配电网发生故障后，线路电压电流突变，断路器在做涌流、过流或速断等动作时，往往需要对其进行微机保护，以防止断路器越级跳闸等误动。现有技术中，互联开关控制终端是不具有对涌流、过流或速断等动作进行保护，断路器通常需要采用内置或外置涌流抑制器等装置进行动作保护，前者导致断路器结构变得更加复杂，后者则需要独立提供电源供给系统和专属的闸门装置，如此，使得配电网自动化结构复杂，制作成本和维护成本高。

发明内容

本实用新型提供一种智能互联开关控制终端，以解决现有互联开关控制终端不能对断路器动作进行保护，导致断路器和配电线自动结构复杂化，制作成本和维护成本高等问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种智能互联开关控制终端，包括主板、微机保护板和供电单元，所述主板包括断路器状态输入电路、单片机、断路器状态输出电路和通讯模块，所述断路器状态输入电路用于采集当前断路器的状态信息，所述断路器状态输出电路用于输出控制断路器动作指令，所述通讯模块用于与故障指示器及后台主站连接通讯，所述单片机分别与断路器状态输入电路、单片机、断路器状态输出电路和通讯模块连接；所述微机保护板包括采样电路、微处理器和跳闸控制电路，所述采样电路用于采集断路器中互感器的电流信息，跳闸控制电路用于对断路器动作进行跳闸保护，微处理器分别与采样电路、跳闸控制电路和单片机连接。

进一步地，所述断路器状态输入电路包括接入端NetIn1、NetIn2、NetIn3、NetIn4、NetIn5和输出端KL_1、KL_2、KL_3、KL_4、KL_5，所述接入端NetIn1、NetIn2、NetIn3、NetIn4、NetIn5均与断路器连接，分别用于采集断路器的分闸状态信息、合闸状态信息、远程状态信息、气压状态信息和蓄能状态信息，输出端KL_1、KL_2、KL_3、KL_4、KL_5均与单片机连接，分别用于向单片机反馈断路器的分闸状态信息、合闸状态信息、远程状态信息、气压状态信息和蓄能状态信息。

进一步地，所述断路器状态输出电路包括分闸控制电路、合闸控制电路和蓄能控制电路，分闸控制电路用于控制断路器分闸动作，合闸控制电路用于控制断路器合闸动作，蓄能控制电路用于控制断路器蓄能动作。

进一步地，所述通讯模块包括GPS模块和GPRS模块，GPS模块用于定位互联开关控制终端位置，GPRS模块用于与故障指示器及后台主站通讯。

进一步地，所述主板还包括用于调试单片机各参数的主板调试接口。

进一步地，所述主板还包括看门狗电路，所述看门狗电路与所述单片机连接。

进一步地，所述主板还包括储存模块和系统时钟模块，所述储存模块和系统时钟模块分别与所述单片机连接。

进一步地，所述供电单元包括太阳能蓄电模块和继电器板，所述太阳能蓄电模块与所述继电器板连接，所述继电器板分别与所述主板和微机保护板连接。

由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型一种智能互联开关控制终端，通过采样电路实时监测线路负荷电流，通过断路器状态输入电路实时监测断路器的分合闸、远程状态、气压状态和蓄能状态等信息，通过断路器状态输出电路控制断路器的分合闸及蓄能动作，由此实现配电网遥测、遥信和遥控功能，实时监控配电网的运行状态，减少故障停电次数和停电时间，自动实现故障定位和隔离，改善供电质量的同时，微机保护板还能够在断路器动作时，根据故障电流变化情况，实现按涌流、过流或速断进行动作保护，有效避免断路器越级跳闸或涌流误跳，从而进一步改善配电网自动化结构，并且大大简化断路器的结构，降低搭建配电网自动化和断路器的制作成本及维护成本。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型主板和微机保护板结构框图；

图3为本实用新型断路器状态输入电路电路图；

图4为本实用新型单片机电路图；

图5为本实用新型断路器状态输出电路电路图；

图6为本实用新型通讯模块电路图；

图7为本实用新型主板调试接口电路图；

图8为本实用新型看门狗电路电路图；

图9为本实用新型储存模块电路图；

图10为本实用新型系统时钟模块电路图；

图11为本实用新型采样电路电路图；

图12为本实用新型微处理器电路图；

图13为本实用新型跳闸控制电路和充电输出电路电路图；

图14为本实用新型保护板调试接口和复位电路电路图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型实施例的具体实施方式。

参照图1和图2，一种智能互联开关控制终端，包括主板1、微机保护板2和供电单元3，主板1用于监测并控制断路器的分合闸状态、远程状态、蓄能状态等信息、采集故障指示器发送的无线信号，对故障进行分析处理并发送数据给后台主站；微机保护板2用于监测断路器中互感器电流，并反馈给主板1，同时根据故障电流变化情况，实现按涌流、过流或速断进行动作保护，防止断路器越级跳闸；供电单元3用于为主板1和微机保护板2作业供电。

参照图2，主板1包括断路器状态输入电路11、单片机12、断路器状态输出电路13、通讯模块14、主板调试接口15、看门狗电路16、储存模块17和系统时钟模块18。单片机12分别与断路器状态输入电路11、断路器状态输出电路13、通讯模块14、主板调试接口15、看门狗电路16、储存模块17和系统时钟模块18连接。

参照图3和图4，断路器状态输入电路11包括接入端NetIn1、NetIn2、NetIn3、NetIn4、NetIn5和输出端KL_1、KL_2、KL_3、KL_4、KL_5，其中接入端NetIn1、NetIn2、NetIn3、NetIn4、NetIn5分别与断路器连接，分别用于采集断路器的分闸状态信息、合闸状态信息、远程状态信息、气压状态信息和蓄能状态信息，输出端KL_1、KL_2、KL_3、KL_4、KL_5分别与单片机12连接，分别用于向单片机12反馈断路器的分闸状态信息、合闸状态信息、远程状态信息、气压状态信息和蓄能状态信息。

参照图4和图5，断路器状态输出电路13分别与单片机12和断路器连接，断路器状态输出电路13包括分闸控制电路131、合闸控制电路132和蓄能控制电路133，分闸控制电路131用于控制断路器分闸动作，合闸控制电路132用于控制断路器合闸动作，蓄能控制电路133用于控制断路器蓄能动作。

参照图4和图6，通讯模块14用于与故障指示器及后台主站连接通讯，包括GPS定位模块141、GPRS通讯模块142，GPS定位模块141用于定位当前互联开关控制终端的位置，GPRS通讯模块142则用于采集故障指示器的无线信号和发送接收后台主站的通讯数据。

参照图7，主板调试接口15与单片机12连接，用于调试编辑单片机12的各参数信息。

参照图8，看门狗电路16用于对单片机12运行状态进行实时监测，防止单片机12在无人状态下连续工作时，因外界电磁干扰等因素造成各种数据混乱，导致单片机12正常运行被打乱，陷入死循环。

参照图9，储存模块17与单片机12连接，用于记录互联开关控制终端的参数、状态和故障分析结果等信息。

参照图10，系统时钟模块18与单片机12连接，使单片机12具有时钟功能，以便于分析处理线路故障，并记录故障时刻等信息。

参照图2、图11、图12、图13和图14，微机保护板2包括采样电路21、微处理器22、跳闸控制电路23、保护板调试接口24和复位电路25，微处理器22分别与采样电路21、跳闸控制电路23、保护板调试接口24、复位电路25和单片机12连接。采样电路21用于采集断路器中互感器的电流，并按比例转换成采样电流反馈给微处理器22；跳闸控制电路23用于对断路器动作进行跳闸保护，防止断路器越级跳闸；保护板调试接口24用于调试编辑微处理器22的各参数信息；复位电路25用于对微处理器22各参数的复位、初始化等。

参照图11和图12，和采样电路21包括A相采样电路211和C相采样电路212，A相采样电路211包括交流端子排JD1、电阻JR1、电阻JR2、电阻JR4、电容JC2和采样电流输出端Ia，交流端子排JD1与断路器的A相互感器CT1连接，用于采样断路器的A相互感器CT1的电流信息（即配电线路A相线路的电流变化），通过电路转换将该电流按200:5、400:5或600:5的比例转换，并通过采样电流输出端Ia反馈给微处理器22；C相采样电路212包括交流端子排JD2、电阻JR6、电阻JR7 、电阻JR8、电容JC8和采样电流输出端Ib，交流端子排JD2与与断路器的C相互感器连接CT2连接，用于采样断路器的C相互感器CT2的电流信息（即配电线路C相线路的电流变化），通过电路转换将该电流按200:5、400:5或600:5的比例转换，并通过采样电流输出端Ib反馈给微处理器22。其中，假设A相互感器CT1的电流是1200A，A相采样电路211按200:5的比例转换输出，则采样电流输出端Ia反馈给微处理器22的电流为30A，若A相采样电路211按600:5的比例转换输出，则采样电流输出端Ia反馈给微处理器22的电流为10A。

参照图12和图13，跳闸控制电路23包括指令输入端KZ和指令输出端K_TZ，指令输入端KZ与微处理器22连接，指令输出端K_TZ和与断路器跳闸开关连接，指令输出端K_TZ上还连接有用于给断路器跳闸动作充电的充电输出电路26。

参照图1，供电单元3包括太阳能蓄电模块31和继电器板32，太阳能蓄电模块31与继电器板32连接，继电器板32分别与主板1和微机保护板2连接。太阳能蓄电池模块包括多个供电电池，继电器板32分别与供电电池连接，当主板1和微机保护板2正常工作时，继电器板32实现供电电池以每个3.3V并联供电；当主板1和微机保护板2需要控制断路器进行动作时，继电器板32实现供电电池以相互形成26V串联供电。

参照图1至图14，下列详细介绍本实用新型主要功能及其工作原理：

本智能互联开关控制终端具有遥测功能，能实时监测线路负荷电流、短路故障电流和接地故障电流，并将信息汇总到后台主站上。具体实现如下：微机保护板2的采样电路21实时对断路器上互感器的电流按比例进行采样，并将采样电流反馈给微处理器22，微处理器22再将采样电流数据上传给单片机12；同时，主板1上GPRS通讯模块142采集指示器发送的无线信息发送给单片机12，单片机12将所有信息进行汇总，并再通过GPRS通讯模块142发送到后台主站，以实现遥测功能。

本智能互联开关控制终端具有遥信功能，能实时动态监测线路上的断路器开关的分合闸、远程状态、气压状态和蓄能状态等，让工作人员一目了然地了解线路中每个断路器的运行状态，方便其判断分析。具体实现如下：断路器状态输入电路11通过接入端NetIn1、NetIn2、NetIn3、NetIn4、NetIn5实时采集断路器的分闸状态信息、合闸状态信息、远程状态信息、气压状态信息和蓄能状态信息，并反馈给单片机12，单片机12将该信息通过GPRS通讯模块142上传给后台主站，以实现遥信功能。

本智能互联开关控制终端具有遥控功能，工作人员可以通过后台主站远程控制配电线路上断路器开关分合闸等动作，对故障区域实现快速隔离，对非故障区域实现快速恢复供电。具体实现如下：工作人员通过后台主站发送控制指令给互联开关控制终端，GPRS通讯模块142接收该指令并发送给单片机12，单片机12接收并通过断路器状态输出电路13控制断路器的分合闸及蓄能动作。

本智能互联开关控制终端具有微机保护功能，能够根据故障电流变化情况，实现按涌流、过流或速断进行动作保护，防止断路器越级跳闸。具体实现如下：当配电线路发生故障，断路器需要进行跳闸动作时，微机保护板2上的采样电路21采集断路器上互感器的电流变化，并发送至微机处理器，微机处理器上传至单片机12，单片机12综合分析处理，当故障电流满足速断条件时，单片机12发送速断指令给微处理器22，微处理器22通过跳闸控制电路23控制断路器，使得断路器可准确的按设置的速断时间动作，快速隔离故障，避免断路器越级跳闸；当故障电流满足过流条件时，单片机12发送过流指令给微处理器22，微处理器22通过跳闸控制电路23控制断路器，使得断路器可准确的按设置的过流时间动作，快速隔离故障，避免断路器越级跳闸；当断路器在合闸时，出现涌流时，单片机12发送涌流指令给微处理器22，微处理器22通过跳闸控制电路23控制断路器，确保断路器不会因涌流误跳闸。

另外，本实用新型具有重合闸功能，当断路器因配电线路故障动作后，单片机12通过断路器状态输出电路13控制断路器在设定时间内重合闸一次，重合闸时，当采样电路21采取的采样电流变化仍是故障电流时，则判断故障为永久性故障，微处理器22通过跳闸控制电路23控制断路器不延时立即跳闸，当采样电流属于正常电流时，则判断故障是瞬间故障，断路器重合闸成功，配电网恢复供电。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种智能互联开关控制终端，包括主板、微机保护板和供电单元，其特征在于：所述主板包括断路器状态输入电路、单片机、断路器状态输出电路和通讯模块，所述断路器状态输入电路用于采集当前断路器的状态信息，所述断路器状态输出电路用于输出控制断路器动作指令，所述通讯模块用于与故障指示器及后台主站连接通讯，所述单片机分别与断路器状态输入电路、单片机、断路器状态输出电路和通讯模块连接；所述微机保护板包括采样电路、微处理器和跳闸控制电路，所述采样电路用于采集断路器中互感器的电流信息，跳闸控制电路用于对断路器动作进行跳闸保护，微处理器分别与采样电路、跳闸控制电路和单片机连接。

2.根据权利要求 1 所述的一种智能互联开关控制终端，其特征在于：所述断路器状态输入电路包括接入端NetIn1、NetIn2、NetIn3、NetIn4、NetIn5和输出端KL_1、KL_2、KL_3、KL_4、KL_5，所述接入端NetIn1、NetIn2、NetIn3、NetIn4、NetIn5均与断路器连接，分别用于采集断路器的分闸状态信息、合闸状态信息、远程状态信息、气压状态信息和蓄能状态信息，输出端KL_1、KL_2、KL_3、KL_4、KL_5均与单片机连接，分别用于向单片机反馈断路器的分闸状态信息、合闸状态信息、远程状态信息、气压状态信息和蓄能状态信息。

3.根据权利要求 1 所述的一种智能互联开关控制终端，其特征在于：所述断路器状态输出电路包括分闸控制电路、合闸控制电路和蓄能控制电路，分闸控制电路用于控制断路器分闸动作，合闸控制电路用于控制断路器合闸动作，蓄能控制电路用于控制断路器蓄能动作。

4.根据权利要求 1 所述的一种智能互联开关控制终端，其特征在于：所述通讯模块包括GPS模块和GPRS模块，GPS模块用于定位互联开关控制终端位置，GPRS模块用于与故障指示器及后台主站通讯。

5.根据权利要求 1 所述的一种智能互联开关控制终端，其特征在于：所述主板还包括用于调试单片机各参数的主板调试接口。

6.根据权利要求 1 所述的一种智能互联开关控制终端，其特征在于：所述主板还包括看门狗电路，所述看门狗电路与所述单片机连接。

7.根据权利要求 1 所述的一种智能互联开关控制终端，其特征在于：所述主板还包括储存模块和系统时钟模块，所述储存模块和系统时钟模块分别与所述单片机连接。

8.根据权利要求 1 所述的一种智能互联开关控制终端，其特征在于：所述供电单元包括太阳能蓄电模块和继电器板，所述太阳能蓄电模块与所述继电器板连接，所述继电器板分别与所述主板和微机保护板连接。