CN207559690U - 一种集成电能质量监测的智能开关控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种集成电能质量监测的智能开关控制器，包括计量计算器，所述计量计算器通过电压采样PT变换器和电流采样CT变换器采集电网运行参数并上报给控制器，所述电网运行参数显示在触摸显示器上并被存储为运行记录；触摸显示器接受操作指令，通过控制器控制DO输出继电器动作实现主开关的合闸和分闸动作，控制器通过D I采样继电器采集主开关的状态进行闭环控制并报送触摸显示器进行状态显示。本实用新型相比目前的分散元件搭建的开关控制电路，实现了开关与控制显示面板间信号的数字化、运行记录文件化，简化了生产过程，同时提高了开关设备的运行的智能程度。

Description

一种集成电能质量监测的智能开关控制器

技术领域

本实用新型属于电力开关柜控制器领域，尤其涉及一种集成电能质量监测的智能开关控制器。

背景技术

目前，市场上的高、低压开关柜的操作面板与柜体内的一次设备间的控制线、二次设备间的二次连接线都是通过二次控制线进行连接。一次设备控制线包括主开关间的控制线和状态采集线。二次设备间的连接线包括电流采样CT(电流互感器)输出线、电压采样PT(电压互感器)输出线等。主开关控制线包括采用常开按钮控制的合闸控制信号和采用常闭按钮控制的分闸控制信号。状态采集线为主开关输出的合闸、分闸信号和故障信号。CT输出线接入电流表用于显示输出电流、PT接入电压表用于显示电压。

由于主开关安装于柜体内部，电流采样CT和电压采样PT也是安装于柜体内部，而合闸按钮、分闸按钮、合闸信号指示灯、分闸信号指示灯、故障指示灯、电流表、电压表均安装在面板，造成柜体内部与面板间存在大量的接线，这给开关柜的生产造成了很大的时间成本，生产效率很低。目前，行业内为了方便安装，提高生产效率，将面板与柜体内部的二次线一份为二，在柜体内部安装端子排进行转接，端子排采用预先制作成半成品后进行流水线安装的方式提高效率，虽然此举可以在一定程度上提高了生产效率，但是并没有从根本上解决问题；而且现在的开关柜采用的是按钮、指示灯、电流表、电压表等分立元件搭建的控制回路，电路的运行状态只能进行显示而不能进行运行状态存储，发生故障时，没有可追溯性，不能为故障分析工作提供线索；另外，采用分离元件构建的控制电路不能进行操作权限管理，能接触到操作界面的任何人都能进行合闸、分闸操作，也容易发生误操作行为，而且有的违规操作极易给个人和企业造成严重的损失。

实用新型内容

本实用新型针对上述开关柜的控制回路所存在的技术问题，提出一种设计合理，数字化和自动化程度较高的集成电能质量监测的智能开关控制器。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为，本实用新型提供的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，包括触摸显示器、控制器、计量计算器、DO输出继电器和DI信号采样继电器，所述触摸显示器通过数据通信与控制器进行数据交互，所述控制器通过计量计数器、电压采样PT变换器和电流采样CT变换器采集电网运行参数并显示在触摸显示器，所述DO输出继电器是用来实现主开关的合/分闸的电子控制器件，所述D I信号采样继电器是用来实现采集主开关的状态的电子控制器件，所述控制器通过DO输出继电器和D I信号采样继电器实现融合了故障抑制策略优先的合/分闸的闭环控制。

作为优选，所述电压采样PT变换器、电流采样CT变换器和计量计算器集成在智能开关控制器内，所述电压采样PT变换器和电流采样CT变换器接入点为电压母线或PT输出端和CT输出端，将电网运行参数数字化，通过数字通信传输至触摸显示器并进行录波。

作为优选，控制器的录波频次为1次/1分钟并且录波的时间间隔可以通过参数设置调整，最小时间间隔为1秒。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于，

1、本实用新型提供的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，利用屏蔽电缆，极大地简化了开关柜面板与柜体间的二次线接线，不仅减小了线缆成本、端子排成本，还大大降低了接线的人工成本，减小了调试量。

2、本实用新型提供的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，利用触摸显示器可以同时显示多项电网运行参数，包括电网电压、频率、功率因素、输出电流、有功功率、无功功率、视在功率等。

3、本实用新型提供的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，利用触摸显示器可以将所有必要的运行参数定时保存在SD卡中，既可以进行用电质量分析为用户提供用电分析报告和使用建议，也可以作为故障分析的依据，且数据存储空间可以循环使用，理论上存储时间可以达到无限长、覆盖周期达到20年以上。

4、本实用新型提供的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，能够进行用户识别和权限管理，防止越权操作和误操作，并将操作行为进行存储。

5、本实用新型提供的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，采用故障抑制策略优先的合/分闸的闭环控制，合/分闸操作稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例提供一种集成电能质量监测的智能开关控制器的拓扑结构图；

图2为实施例提供的典型的主开关控制电路。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例，如图1所示，本实用新型提供的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，包括触摸显示器、控制器、计量计算器、DO输出继电器和D I信号采样继电器，所述触摸显示器通过数据通信与控制器进行数据交互，所述控制器(MCU)通过计量计数器、电压采样PT(电压互感器)变换器和电流采样CT(电流互感器)变换器采集电网运行参数并显示在触摸显示器，所述控制器通过屏蔽电缆分别与计量计算器、DO输出继电器和DI信号采样继电器连接，屏蔽电缆是在传输电缆外加屏蔽层方式形成的抗外界电磁干扰能力的电缆，这种电缆的屏蔽层大多采用编织成网状的金属线或采用金属薄膜，可以隔绝导线之间的电磁干扰，最大的好处在于，利用屏蔽电缆极大地简化了开关柜面板与柜体间的二次线接线，不仅减小了线缆成本、端子排成本，还大大降低了接线的人工成本，减小了调试量。

进一步地，本实用新型提供的控制器(MCU)采用高性能的是飞思卡尔单片机，具有卓越的抗干扰能力，在电力行业有着广泛的应用。MC9S12系列单片机为16位单片机，具有丰富的外设资源，本控制器主要使用SPI接口模块、Serial Communication Interface(串口通信模块SCI)扩展RS485通信模块、CAN通信模块、SCI转以太网通信模块等。控制器的SPI接口工作在主模式(M模式)，计量计算器工作在从模式(S模式)。控制器SCI接口模块经TD501D485H模块将TTL电平转换成差分信号进行传输以提高通信的抗干扰性能。控制器SCI接口模块经TD501CAN模块将TTL电平转换成差分信号进行传输以提高通信的抗干扰性能。控制器SCI接口模块经隔离转换模块将TTL电平转换成以太网信号进行传输，实现智能组网(备用功能)。

所述电压采样PT变换器、电流采样CT变换器和计量计算器集成在智能开关控制器内，所述计量计算器通过电压采样PT变换器采集电网电压、电流采样CT变换器采集输出电流并通过SPI接口与控制器实现数据交互，这样的话电压采样PT变换器、电流采样CT变换器和三相电能表的核心部件计量计算器同时集成到控制回路中；所述电压采样PT变换器和电流采样CT变换器接入点为电压母线或PT输出端和CT输出端，电流采样信号经电流采样CT变换器转换成加偏置的电压信号、电压采样信号经电压采样PT变换器转换成加偏置的电压信号后送入计量计算器中进行数据采样与计算，得到数字化的电能质量运行参数，如电网电压、频率、功率因素、输出电流、有功功率、无功功率、视在功率等并将上述参数在触摸显示器上显示出来所述控制器通过DO输出继电器控制主开关合/分闸，所述控制器通过DI信号采样继电器对主开关的状态采样。

所述控制器通过DO输出继电器实现对主开关的合/分闸控制，通过D I信号采样继电器实现对主开关的状态采样作为反馈信号；如图2所示，本实用新型的主开关控制电路为典型的主开关控制电路，此控制电路为现有技术中的典型控制电路，其中还包括合/分闸信号的双逻辑控制策略，即典型的合闸操作过程控制逻辑和典型的分闸操作过程控制逻辑，本实施例在此就不再赘述，这样的话，所述控制器通过DO输出继电器和DI信号采样继电器采集的反馈信号就实现融合了故障抑制策略优先的合/分闸的闭环控制。

本实用新型提供的触摸显示器作为人机交互界面(HMI)，兼具接收操作人员控制操作指令和显示电网运行状态和电网运行参数的功能，触摸显示器是设置在开关柜的外表面上，其他部分如主开关、电力采样CT(电流互感器)、电压采样PT(电压互感器)以及压采样PT变换器和电流采样CT变换器都设置在开关内，而且控制器作为整个装置的核心，通过数据通信(RS485)与触摸显示器实现数据交互，扩展后就可以实现与数据监控平台进行数据交互。

所述触摸显示器运行主界面的显示信息包括频率、视在功率、功率因素、电网电压、输出电流、主开关合闸状态指示灯、主开关分闸状态指示灯、主开关故障状态指示灯；控制操作指令包括合闸操作指令和分闸操作指令；另外触摸显示器上插接有SD卡(存储卡)，触摸显示器可以将所有必要的运行参数定时保存在SD卡中，存储信息包括时间信息、频率、功率因数、电网三相电压、三相电流、视在功率等，数据精确到为小数，时间信息采用年份4位、月份2位、日期2位、时2位、分2位、秒2位的表示方式，而且通用型控制器存储数据中的电压单位380V系统电压为V，10kV及以上系统电压单位为kV。SD卡采用外接形式连接到控制器，而且本实用新型提供的控制器的录波频次为1次/1分钟,一日内存储1440个点，录波频次(时间间隔)可以通过参数设置调整，最小时间间隔为1秒；通过读取SD卡既可以进行用电质量分析为用户提供用电分析报告和使用建议，也可以作为故障分析的依据，且数据存储空间可以循环使用，理论上存储时间可以达到无限长、覆盖周期达到20年以上。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种集成电能质量监测的智能开关控制器，其特征在于，包括触摸显示器、控制器、计量计算器、DO输出继电器和DI信号采样继电器，所述触摸显示器通过数据通信与控制器进行数据交互，所述控制器通过计量计数器、电压采样PT变换器和电流采样CT变换器采集电网运行参数并显示在触摸显示器，所述DO输出继电器是用来实现主开关的合/分闸的电子控制器件，所述DI信号采样继电器是用来实现采集主开关的状态的电子控制器件，所述控制器通过DO输出继电器和DI信号采样继电器实现融合了故障抑制策略优先的合/分闸的闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，其特征在于，所述电压采样PT变换器、电流采样CT变换器和计量计算器集成在智能开关控制器内，所述电压采样PT变换器和电流采样CT变换器接入点为电压母线或PT输出端和CT输出端，将电网运行参数数字化，通过数字通信传输至触摸显示器并进行录波。

3.根据权利要求2所述的一种集成电能质量监测的智能开关控制器，其特征在于，控制器的录波频次为1次/1分钟并且录波的时间间隔可以通过参数设置调整，最小时间间隔为1秒。