CN206211669U - 一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器 - Google Patents

一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器 Download PDF

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王翀
何湘宁
何光键
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  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
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Abstract

本实用新型公开了一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，包括微处理器模块，微处理器模块上连接有电源模块、采样与运放模块、控制输出单元、波形录制单元和人机交互界面，采样与运放模块用于将电流信号转成电压信号再经放大，控制输出单元用于控制刀闸开关的打开和闭合，波形录制单元用于上存放波形数据，微处理器模块通过无线通信单元连接到手持式 PDA掌机。本实用新型采用PDA掌机通过无线通信方式对柱上开关进行实时监测和控制，实现了对柱上开关的非接触式远程操作和监测，简化了现场维护工作，并最大限度降低了操作安全隐患，本实用新型还具有结构简单、成本低、控制方便快捷的特点。

Description

一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器
技术领域
本实用新型属于配网自动化领域，具体涉及一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器。
背景技术
10kV配网架空线路设备智能化监控管理是建设智能配网的重要内容。10kV架空线路柱上开关用于线路过流和接地时保护配电线路的安全可靠运行。然而，在户外柱上开关的日常运行与维护中，还存在着某些不足，如登杆操作强度大、安全性差、操作方式较繁琐、整定设置不直观、故障追溯分析困难、远程通信功能缺乏。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，以解决现有技术中存在的登杆操作强度大、安全性差、操作方式较繁琐、整定设置不直观、故障追溯分析困难、远程通信功能缺乏的问题。
本实用新型采取的技术方案为：一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，包括微处理器模块，微处理器模块上连接有电源模块、采样与运放模块、控制输出单元、波形录制单元和人机交互界面，采样与运放模块用于将电流信号转成电压信号再经放大，控制输出单元用于控制刀闸开关的打开和闭合，波形录制单元用于上存放波形数据，微处理器模块通过无线通信单元连接到手持式 PDA掌机。
优选的，上述采样与运放模块包括依次连接的霍尔效应传感器和运放电路，霍尔效应传感器将采集的电流信号转换成电压信号，然后经过运放电路转换成 DSP 可以检测的信号，运放电路包括依次连接的同相比例运放、跟随器和钳位二极管。
优选的，上述微处理器模块还设置有有线通信单元，有线通信单元包括RS232 接口和 RS485接口，RS232 接口和 RS485接口用于连接上位机。
优选的，上述微处理器模块通过继电器连接到控制输出单元，微处理器模块通过光耦隔离器和三极管连接到继电器。
优选的，上述电源模块包括220V交流电源、铅酸电池和休眠唤醒电路， 220V交流电源给电压互感器供电，铅酸电池包括一个逆变电路，逆变电路用于产生一个断路器电动机所需的 AC 220 V；休眠唤醒电路由继电控制和无线通信模块，在停电时进入休眠，来电时自动恢复，休眠时可通过无线通信模块唤醒。
优选的，上述波形录制单元包括依次连接的采样三相电流值的互感器和Rail-to-Rail高性能四运算放大器以及微处理器模块连接的数据存储模块。
优选的，上述人机交互界面包括 LED 显示屏、LCD 显示屏、设置按键、操作按键和通讯接口，设置按键和操作按键采用机械式按键，设置按键和操作按键连接有滤波消抖电路。
优选的，上述微处理器模块包括DSP处理芯片和AVR单片机控制芯片，DSP处理芯片用于读取采样和运放模块的信号并进行处理，AVR单片机控制芯片用于接收处理信号和发出控制信号。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的效果如下：
（1）本实用新型采用PDA掌机通过无线通信方式对柱上开关进行实时监测和控制，实现了对柱上开关的非接触式远程操作和监测，简化了现场维护工作，并最大限度降低了操作安全隐患，有效解决了现有技术中存在的登杆操作强度大、安全性差、操作方式较繁琐、远程通信功能缺乏的问题，本实用新型还具有结构简单、成本低、控制方便快捷的特点；
（2）通过加入了故障录波模块，记录故障时电网参数的变化过程，可还原故障现场，便于故障分析，有效解决了现有技术中存在的整定设置不直观、故障追溯分析困难的问题；
（3）通过本方案实现了对柱上开关的遥控、遥信、遥测功能，提高了配电网的自动化程度与供电可靠性，最大限度地提高了配电网的运行管理水平。
附图说明
图1是本实用新型的控制结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
实施例1：如图1所示，一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，包括微处理器模块，微处理器模块上连接有电源模块、采样与运放模块、控制输出单元、波形录制单元和人机交互界面，采样与运放模块用于将电流信号转成电压信号再经放大，控制输出单元用于控制刀闸开关的打开和闭合，波形录制单元用于上存放波形数据，微处理器模块通过无线通信单元连接到手持式 PDA掌机，无线通信模块支持 433 M 通信方式，并在硬件扩展了 GPRS通信，433 M 无线通信模块采用模块化设计，安装拆卸方便，具有低功耗、低成本、穿透力强、通信可靠等优点，手持式 PDA掌机连接的专用的 433 M 无线通信 CF 卡，可以对控制器进行远距离操控，人机交互界面采用触控屏或显示屏与键盘的组合。
优选的，上述采样与运放模块包括依次连接的霍尔效应传感器和运放电路，霍尔效应传感器将采集的电流信号转换成电压信号，然后经过运放电路转换成 DSP 可以检测的信号，运放电路包括依次连接的同相比例运放、跟随器和钳位二极管，该采样与运放模块可以很好地确保信号的放大、隔离和保护，同时大大提高采样信号的稳定性、准确性以及抗干扰能力。
优选的，上述微处理器模块还设置有有线通信单元，有线通信单元包括RS232 接口和 RS485接口，RS232 接口和 RS485接口用于连接上位机。
优选的，上述微处理器模块通过继电器连接到控制输出单元，微处理器模块通过光耦隔离器和三极管连接到继电器，因控制输出单元的执行机构是强电系统，微处理器模块是弱点系统，两者之间通过继电器连接起来，可以起到电平转换的作用，通过转换电平来控制执行机构。
优选的，上述电源模块包括220V交流电源、铅酸电池和休眠唤醒电路， 220V交流电源给电压互感器供电，铅酸电池包括一个逆变电路，逆变电路用于产生一个断路器电动机所需的 AC 220 V，再由 LDO 电源模块，稳压成多路的电源( 5 V，3.3 V，12 V) 供系统使用；休眠唤醒电路由继电控制和无线通信模块，在停电时进入休眠，来电时自动恢复，休眠时可通过无线通信模块唤醒。
优选的，上述波形录制单元包括依次连接的采样三相电流值的互感器和Rail-to-Rail高性能四运算放大器以及微处理器模块连接的数据存储模块，Rail-to-Rail高性能四运算放大器比目前常用的 CMOS 运放在噪声、功耗和输入失调电压等方面具有更好的性能，由于电网采样过来的电压电流具有很大的谐波干扰，所以必须经过滤波补偿电路进行补偿，本采样电路主要做了两部分的补偿: RC 滤波和相位补偿。最后采样得到的数据经过DSP 处理存入数据存储模块。一旦有故障出现，可以从存储模块导出波形记录，平时也可以根据这些波形分析电网的供电质量。
优选的，上述人机交互界面包括 LED 显示屏、LCD 显示屏、设置按键、操作按键和通讯接口，设置按键和操作按键采用机械式按键，设置按键和操作按键连接有滤波消抖电路，机械式按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随着一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来，通过滤波消抖电路，保证了按键检测的正确性；在软件上则执行了一个 10 ms 左右的延时程序后再确认该按键的电平是否仍保持闭合状态，若仍保持，则确认该按键仍处于闭合状态，同理检测释放按键。
优选的，上述微处理器模块包括12 位的高速采样运算的DSP处理芯片和AVR单片机控制芯片，DSP处理芯片用于读取采样和运放模块的信号并进行处理，AVR单片机控制芯片用于接收处理信号和发出控制信号，能够快速的数据处理，快速稳定地完成对高压开关的监控，大大提高处理效率和处理精确度，控制更精确。使用多处理器为基础，使控制器集保护、测量、控制、监测、通讯、远动等功能于一体，具有集成度高、配置灵活、界面友好等特点，有重合、涌流、反时限、定时限（定时限有过流、延时速断、速断）保护、小电流接地、分合闸故障保护、二次重合闭锁、故障记录等功能。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：包括微处理器模块，微处理器模块上连接有电源模块、采样与运放模块、控制输出单元、波形录制单元和人机交互界面，采样与运放模块用于将电流信号转成电压信号再经放大，控制输出单元用于控制刀闸开关的打开和闭合，波形录制单元用于上存放波形数据，微处理器模块通过无线通信单元连接到手持式 PDA掌机。
2.根据权利要求1所述的一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：采样与运放模块包括依次连接的霍尔效应传感器和运放电路，霍尔效应传感器将采集的电流信号转换成电压信号，然后经过运放电路转换成 DSP 可以检测的信号，运放电路包括依次连接的同相比例运放、跟随器和钳位二极管。
3.根据权利要求1所述的一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：微处理器模块还设置有有线通信单元，有线通信单元包括RS232 接口和 RS485接口，RS232 接口和 RS485接口用于连接上位机。
4.根据权利要求1所述的一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：微处理器模块通过继电器连接到控制输出单元，微处理器模块通过光耦隔离器和三极管连接到继电器。
5.根据权利要求1所述的一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：电源模块包括220V交流电源、铅酸电池和休眠唤醒电路， 220V交流电源给电压互感器供电，铅酸电池包括一个逆变电路，逆变电路用于产生一个断路器电动机所需的 AC220 V；休眠唤醒电路由继电控制和无线通信模块，在停电时进入休眠，来电时自动恢复，休眠时可通过无线通信模块唤醒。
6.根据权利要求1所述的一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：波形录制单元包括依次连接的采样三相电流值的互感器和Rail-to-Rail高性能四运算放大器以及微处理器模块连接的数据存储模块。
7.根据权利要求1所述的一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：人机交互界面包括 LED 显示屏、LCD 显示屏、设置按键、操作按键和通讯接口，设置按键和操作按键采用机械式按键，设置按键和操作按键连接有滤波消抖电路。
8.根据权利要求1所述的一种带故障录波的10kV配网架空线路柱上开关控制器，其特征在于：微处理器模块包括DSP处理芯片和AVR单片机控制芯片，DSP处理芯片用于读取采样和运放模块的信号并进行处理，AVR单片机控制芯片用于接收处理信号和发出控制信号。
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CN108023340A (zh) * 2018-01-23 2018-05-11 佛山科学技术学院 一种分界开关控制器
CN108226715A (zh) * 2018-02-09 2018-06-29 北方节能股份有限公司 一种监测电力传输配电网络故障的指示器
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