CN206117112U - 便携式临时保护集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及便携式临时保护集成装置，包括：与所述处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接且用于供电的电源模块，所述电源模块包括：从电力线获取交流电流的监视模块，把所述交流电流转换为直流电流的充电模块，与所述充电模块连接并接受所述直流电流充电的电池模块，所述电池模块通过升压模块与所述处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接。如此，提升便携性，解决了常规保护必须要安装到机柜的问题，可以作为一个检修工具方便携带，有效提高利用率和利用场合。

Description

便携式临时保护集成装置

【技术领域】

本实用新型涉及电力设备领域，尤其是一种便携式临时保护集成装置。

【背景技术】

在电力系统发生故障时或发生其他危及安全运行的异常工况时继电保护装置能够在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减少或避免对其他设备的损坏和对相邻地区供电的影响。在国内220kV及以上电压等级线路和重要110kV联络线路上，一般都配置利用两端电气量的纵联保护和利用单端电气量的后备保护，其中后备保护包括线路距离保护和零序电流方向保护。这三种保护在新投运时，需要带负荷测相位正确后，方可投入运行。在投入运行前，若不加装临时保护装置，高压设备将失去保护，最终导致如果出现事故后，将扩大事故范围，影响电网稳定性和安全性。

新设备投产前虽然做过包括耐压试验在内的一系列检测，但仍有可能在投产过程中发生故障；新安装的保护装置在一次设备带电前通常未做过相量检查，不能100％的保证其交流输入回路的完好正确。因此，为保证一旦新设备在投产过程中发生故障能够可靠将其切除，在投产前应做好事故预想，合理安排启动时的运行方式，一旦新投产设备的保护拒动，则应通过与新投产设备串联或相邻设备的保护将故障与运行系统隔离，以保证系统可靠运行。

而现有的设备中，其保护装置皆不可移动，对于临时需要该类型设备的场景，无法起到保护作用。

【实用新型内容】

为解决前述问题，本实用新型提出一种因设有蓄电池而可以移动的便携式临时保护集成装置。

为达到前述目的，本实用新型采用如下技术方案：便携式临时保护集成装置，其特征在于，包括：

监控柜及设于所述监控柜上部的储物柜；所述监控柜内设有与电力线连接并采集电力信号的采样模块，所述监控柜内还设有用于采集温度信号的温度模块；

与所述采样模块及温度模块连接的处理器，用于接收所述电力信号及温度信号；与所述处理器连接的存储模块，用于存储所述电力信号及温度信号；与所述处理器连接的执行机构，用于执行开关的开启或关闭；与所述处理器连接的显示模块，用于显示所述电力信号及温度信号；

与所述处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接且用于供电的电源模块，所述电源模块包括：从电力线获取交流电流的监视模块，把所述交流电流转换为直流电流的充电模块，与所述充电模块连接并接受所述直流电流充电的电池模块，所述电池模块通过升压模块与所述处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接。

可选的：所述电池模块包括18650松下电芯电池。

可选的：所述处理器包括ARM7高速处理芯片。

可选的：所述采样模块包括AD7656高精度高速模拟数字转换芯片。

可选的：所述显示模块包括320*240高分辨率全彩屏幕。

基于前述方案，本申请具有以下技术效果：1便携性，解决了常规保护必须要安装到机柜的问题，可以作为一个检修工具方便携带，有效提高利用率和利用场合。2.自带电池组可停电工作，本装置有效解决了在保护调试或检修阶段无直流屏供电，或者直流屏供电不稳定的问题，装置本事携带高性能锂电池组，可高负荷工作三个多小时，极大的提高工作效率，保障调试工作顺利进行。

本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。本实用新型最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本实用新型技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例1的便携式临时保护集成装置的系统框图。

图2为本实用新型实施例1的电源模块的模块图。

【具体实施方式】

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。

需要说明的是，本实用新型中虽然在附图中表示出各模块的连接方式，但是该连接方式仅是一个功能说明，而非具体的连接方式，在具体的应用场景中，基于本申请的实用新型构思，本领域技术人员很容易想到在本申请实用新型构思内的变化，也在本申请保护范围内。

在本说明书所附的附图中示出的处理步骤是由包括硬件(例如电路、专用逻辑单元等)、固件(诸如在通用计算装置或专用机器上运行)或这二者的组合的处理逻辑执行的。尽管以下各个实施例是依据一些顺序操作描述了处理，但应该理解的是，某些描述的步骤操作可按不同次序执行。此外，一些步骤操作可被并行地执行而非顺序地执行。

实施例1。

参看图1，便携式临时保护集成装置，包括：监控柜及设于监控柜上部的储物柜；监控柜内设有与电力线连接并采集电力信号的采样模块，监控柜内还设有用于采集温度信号的温度模块。

前述便携式临时保护集成装置，还包括：与采样模块及温度模块连接的处理器，用于接收电力信号及温度信号；与处理器连接的存储模块，用于存储电力信号及温度信号；与处理器连接的执行机构，用于执行开关的开启或关闭；与处理器连接的显示模块，用于显示电力信号及温度信号。

前述便携式临时保护集成装置，还包括与处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接且用于供电的电源模块，电源模块包括：从电力线获取交流电流的监视模块，把交流电流转换为直流电流的充电模块，与充电模块连接并接受直流电流充电的电池模块，电池模块通过升压模块与处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接。

便携式临时保护集成装置整合了一套高压综合保护装置，具有其全部功能和接口；内部独特设计便携接口，方便整合保护的插拔和更换，极大的提高了可移植性和功能性；整体装置陪伴了全进口锂电池组，并通过高性能进口模块对整个系统的电流、电压、温度等进行实时监控，一旦发现异常即会自动采取处理措施，并进行声光图文报警；仪器上部为人性化设计的储物格，可以放置各自工具和试验配套的连接线，物各其位，不宜遗失。

电池模块主要由原装进口18650松下电芯电池和保护板两个部分组成。电池部分：18650原装进口松下电池采用日本技术生产而成的锂离子电池，由于其重量轻、容量大、无记忆效应等优点广泛应用于数码设备、笔记本、电动汽车等领域，具有广泛而成熟的应用。

18650松下电池单节电压为3.7V，容量为3400mAh,这里采用电池模块输出电压为12V，由于设备的正常功耗为40W，所以电池总容量的计算方法如下：

电池总容量＝(40W/12V)*6h＝3.3Ah*6h＝20Ah

采用三串六并的方式将18650电池进行组合,这样总容量就为20.4Ah,根据实际测量结果足够仪器正常工作6个小时。

保护板部分采样最新技术，应用32位嵌入式微处理器，实时监控电池的各种电参数，对电池进行全面的保护。

主要特点：

(1)针对各节电池的高精度电压检测功能；

(2)3段过电流检测功能；

(3)通过MOS管可以控制电池的充放电；

(4)宽工作温度范围：-40℃～+85℃；

(5)低消耗电流。

升压模块模块采用大功率进口场效应管配合优质升压变压器对输入电压12V进行控制，首先对直流电压进行斩波成准交流电压，然后通过运放组成的正弦波发生器，最后送入高频升压变压器进行升压，再通过滤波电容对输出波形进行完整，保证输出为纯正直流电压，并保证其输出电压为DC200V，为了满足需求，我们这里讲该逆变模块功率做到100W，充分考虑设备上电冲击等各种情况，留有较大的余量。具有以下特点：

1.转换效率高、启动快；

2.安全性能好：产品具备短路、过载、过/欠电压、超温5种保护功能；

3.物理性能良好：产品采用全铝质外壳，散热性能好，表面硬氧化处理，耐摩擦性能好，并可抗一定外力的挤压或碰击；

4.带负载适应性与稳定性强；

5.可以通过调节电位器调整输出电压从DC100V-DC250V；

6.宽输入电压：DC7V-DC28V；

7.效率高，总体效率可以超过90％。

处理器包括ARM7高速处理芯片。该模块主要负责数据采集(通过高速SPI和AD转换模块进行通信)、数字滤波、数据运算(对采集到的数字离散信号进行FFT)、分析处理(根据数据运算的结果进行智能化分析，根据实际电参量的变化进行分析判断)、资源调度(根据自身软硬件资源，根据客户需要进行智能化分配)。

采样模块包括AD7656高精度高速模拟数字转换芯片。采样的电压信号经过高精度电压互感器后，采用运放进行高精度全波整流，然后被送到高速AD转换模块中，本模块采用AD7656高精度高速模拟数字转换芯片，该芯片是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC，它具有最大4LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率，并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。该器件仅有典型值160mW的功耗，比最接近的同类双极性输入ADC的功耗降低了60％。与此同时采用具有ADI专利技术的iCMOS(工业CMOS)工艺。iCMOS工艺是一种高压半导体工艺与亚微米CMOS(互补金属氧化物半导体)和互补双极型工艺相结合的制造上艺。它能开发出承受30V电源电压的多种高性能模拟IC，并且其小封装尺寸是任何其他同类高电压IC都未曾达到的。与使用传统CMOS工艺的模拟IC不同，iCMOS器件能承受高电源电压，同时提高性能、显著降低功耗和缩小封装尺寸。AD7656是使用该种工艺设计制造的产品，所以非常适合在继电保护、电机控制等工业领域使用。

充电模块对锂电池组充电电压，充电电流；锂电池组放电电压，放电电流；装置内部温度进行高速准同步实时采样，采样频率高达10KHZ，也就是每个工频周期中采样200个点，并预留四路扩展采样通道，如果需要改进如增加其他电参量的测量，可以马上进行增加无需改动硬件，只需要软件算法改进即可，极大的增加了系统的可移植性和适应性。

显示模块包括320*240高分辨率全彩屏幕。可以一屏显示锂电池组电量、使用状态、供电情况、充电电电流、充电电压、放电电流、放电电压、装置内部温度等所有物理参数，方便查询，无需翻屏操作。同时该显示模块具有触摸功能，操作人员可以通过触摸按键对保护装置进行开机或关机等操作。

温度模块，采用进口集成高精度温度采集模块，测量范围为-55℃-+125℃，具有采样速度快、精度高、性能稳定、线性度高等诸多优点，因此广泛应用于适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。以及轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。

存储模块，本模块采用大容量I2C芯片，对试跳实验数据进行长期保持，本装置采用的是FM24C512,其是用先进的铁电技术制造的512K位的非易失性存储器。铁电随机存储器(FRAM)具有非易失性，并且可以象RAM一样快速读写，数据在掉电后可以保存10年，相对于EEPROM或其他非易失性存储器，FRAM具有系统可靠性更高，结构更简单等诸多优点。

执行模块，本模块配合主控制模块对现有电路进行控制，主要有各种继电器、可控硅等器件构成，具有反映速度快，性能温度等优点。同时给装置提供各种常开常闭节点。

本装置将保护所有端口通过插件板引致前面板，所有的接线操作均可在前面板操作完成，简单方便，标注清晰，无需关注保护内部接线端子的标注。

整个保护屏是嵌入到装置内部的，只需要向上拉，即可将保护装置拉起，方便更换保护屏，通用性好，易于后期操作。

整机机箱采用高档拉丝铝材拼制而成，所有尖角均进行处理，采用软质材料包裹，整体质量轻便，外观高档大气，手感颇佳。下方为高档储物格，内部采用轻质珍珠棉,镂空成所用工具的模型，从而更好的保护内部工具及导线，不轻易进行晃动。所用的配件和工具有：专用导线，螺丝刀等。

在机箱底部安装散热系统，根据装置内部的温度变化，主控制处理模块会智能控制散热系统进行工作或者停止，有效节省功耗，提供系统工作的稳定性。

临时保护装置有一个外机箱，材料用铝合金或者工程塑料，采用拉杆箱样式，便于移动。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.便携式临时保护集成装置，其特征在于，包括：

监控柜及设于所述监控柜上部的储物柜；所述监控柜内设有与电力线连接并采集电力信号的采样模块，所述监控柜内还设有用于采集温度信号的温度模块；

与所述采样模块及温度模块连接的处理器，用于接收所述电力信号及温度信号；与所述处理器连接的存储模块，用于存储所述电力信号及温度信号；与所述处理器连接的执行机构，用于执行开关的开启或关闭；与所述处理器连接的显示模块，用于显示所述电力信号及温度信号；

与所述处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接且用于供电的电源模块，所述电源模块包括：从电力线获取交流电流的监视模块，把所述交流电流转换为直流电流的充电模块，与所述充电模块连接并接受所述直流电流充电的电池模块，所述电池模块通过升压模块与所述处理器、采样模块、显示模块、执行机构、存储模块连接。

2.根据权利要求1所述便携式临时保护集成装置，其特征在于：所述电池模块包括18650松下电芯电池。

3.根据权利要求1所述便携式临时保护集成装置，其特征在于：所述处理器包括ARM7高速处理芯片。

4.根据权利要求1所述便携式临时保护集成装置，其特征在于：所述采样模块包括AD7656高精度高速模拟数字转换芯片。

5.根据权利要求1所述便携式临时保护集成装置，其特征在于：所述显示模块包括320*240高分辨率全彩屏幕。