CN220022410U - 一种集控台智能配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集控台智能配电系统，包括：输入电参数监测模块，包括两路并行的交/直流采集电路，分别设有独立的总交/直流开关；信号调理模块，与输入电参数监测模块双向连接，用于获取电能质量参数及控制总交/直流开关动作；继电器分/合闸驱动电路，分别电连接至所述信号调理模块；输出监控模块，电连接至信号调理模块，采集继电器分/合闸驱动电路的输出信号并反馈至信号调理模块。其可以对交/直流输入/输出的各模块及时通断电控制，提供过流、短路保护，可靠性高，且可以实时监控供电回路参数执行报警和保护动作，为集控台运行状态监控与故障定位提供支持。

Description

一种集控台智能配电系统

技术领域

本实用新型涉及供配电技术领域，尤其涉及到一种集控台智能配电系统。

背景技术

电源作为集控台各模块的动力心脏，主要完成电能转换。考虑到成本、效率、安全等因素，传统集控台供电系统主要采用分散供电方式，即将AC220V输入或DC24V输入，通过各模块内部的AC/DC隔离模块、或DC/DC隔离模块转化为其供电电源。

传统的集控台供电方式如图1所示，交/直流输入分别通过浪涌抑制电路、输入EMI滤波器，断路器等器件后分别给显示屏、工控机、人机交互设备、外围设备等供电，但该系统存在以下缺陷：1)不能提供过流、短路保护，且任一个模块电源失效时不能及时切断其供电，可能影响集控台的其它模块运行，系统可靠性低下；2)无法实时监控供电回路参数，执行报警和保护动作，不能为集控台运行状态监控与故障定位提供支持；3)配电无时序控制，集控台内各模块同时上电时启动电流大，容易在主供电回路上产生较大的浪涌电流，引起其过流保护装置误动作从而导致上电失败；4)无法实时监控集控台内各模块运行状态。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种集控台智能配电系统，其可以对交/直流输入/输出的各模块及时通断电控制，提供过流、短路保护，可靠性高，且可以实时监控供电回路参数执行报警和保护动作，为集控台运行状态监控与故障定位提供支持。

具体的，本实用新型实施例提供了一种集控台智能配电系统，包括：输入电参数监测模块，包括两路并行的交流采集电路和直流采集电路，分别设有独立的总交流开关和总直流开关；信号调理模块，与所述输入电参数监测模块双向连接，用于获取所述输入电参数监测模块将采集的电能质量参数及控制所述总交流开关和所述总直流开关动作；继电器分/合闸驱动电路，包括N路直流输出继电器和N路交流输出继电器，分别电连接至所述信号调理模块；输出监控模块，电连接至所述信号调理模块，包括回路分/合闸状态信息采集电路，分别采集所述交流输出继电器和所述直流输出继电器的输出信号并反馈至所述信号调理模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述交流采集电路和所述直流采集电路分别还包括：滤波电路和短路保护电路，所述交流采集电路还包括：谐波抑制电路和漏电保护电路。

在本实用新型的一个实施例中，所述输入电参数监测模块采用隔离型电流/电压传感器实现粗电压的隔离与传感，采集的所述电能质量参数包括电压、电流、频率和功率因数。

在本实用新型的一个实施例中，所述输出监控模块还包括：输出电流采集电路，用于采集所述继电器分/合闸驱动电路输出的所述电能质量参数，进行故障定位与分析。

在本实用新型的一个实施例中，所述回路分/合闸状态信息采集电路采用光耦隔离将所述继电器分合闸驱动电路的输出信号反馈至所述信号调理模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述信号调理模块包括：时序控制电路，用于控制所述继电器分合闸驱动电路进行上、下电时序控制。

在本实用新型的一个实施例中，所述集控台智能配电系统还包括：直通控制电路，电连接至所述信号调理模块，用于在所述信号调理模块故障时直通控制所述继电器分/合闸驱动电路动作。

在本实用新型的一个实施例中，所述集控台智能配电系统还包括：组态屏，与所述信号调理模块通信连接，用于通过人机交互界面显示系统运行状态信息。

在本实用新型的一个实施例中，所述集控台智能配电系统还包括：复位控制电路，电连接至所述信号调理模块，用于在各电路或模块故障时控制系统重启。

在本实用新型的一个实施例中，所述集控台智能配电系统还包括：冗余电路，设置有冗余电源，电连接至所述信号调理模块和所述输入电参数监测模块。

由上可知，通过本实用新型所构思的上述方案与现有技术相比，可以具有如下一个或多个有益效果：

1)通过设置信号调理模块电连接输入电参数监测模块和继电器分/合闸驱动电路，在输入电参数监测模块的交/直流采集电路分别设置独立的总交/直流开关，继电器分/合闸驱动电路设置N路交/直流输出继电器，通过信号调理模块实现对交/直流输入/输出的各模块及时通断电控制，有效提高系统可靠性；

2)输入电参数监测模块的交/直流采集电路还包括滤波电路和短路保护电路，交流采集电路还包括谐波抑制电路和漏电保护电路，能够有效提高电能质量和系统安全性；

3)信号调理模块包括时序控制电路，用于控制继电器分合闸驱动电路进行上、下电时序控制，能避免系统启动时因浪涌电流过大引起主供电回路的过流保护装置误动作从而导致的上电失败；

4)设置与信号调理电路通信连接的组态屏，用于通过人机交互界面显示系统运行状态信息，可以将系统中的紧急情况如报警等通过软件界面、声光报警提示等多种方式及时通知给相关人员，使之及时掌控系统的运行状况，并且可以记录存储从控制系统得到的以及自身产生的数据，在系统发生事故和故障时利用记录的运行工况数据和历史数据对系统故障原因等进行分析定位，责任追查等。

通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其他方面的特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中的集控台配电系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的集控台智能配电系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的继电器分/合闸驱动电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一路直流回路分/合闸状态信息采集电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一路交流回路分/合闸状态信息采集电路的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的前面板结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。

为了使本领域普通技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，都应当属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等适用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备国有的其它步骤或单元。

如图2所示，本实用新型实施例提出一种集控台智能配电系统，例如包括：输入电参数监测模块、信号调理模块、继电器分/合闸驱动电路和输出监控模块。具体的，输入电参数监测模块包括两路并行的交流采集电路和直流采集电路，分别设有独立的总交流开关和总直流开关，信号调理模块与输入电参数监测模块双向连接，用于获取输入电参数监测模块采集的电能质量参数及控制总交流开关和总直流开关动作。

进一步的，所述输入电参数监测模块例如采用隔离型电流/电压传感器，实现粗电压(AC220V或DC输入)的隔离与传感，采集电能质量参数(如电压、电流、频率、功率因数等)，记录各种输入畸变波形(如电压暂降、浪涌等)，并经所述信号调理模块实时上报给集控台主板与其他监测设备，进行故障定位与分析。

进一步的，所述交流采集电路和所述直流采集电路分别还包括：滤波电路和短路保护电路，所述交流采集电路还包括：谐波抑制电路和漏电保护电路，能够有效提高电能质量，并提供有效的电路保护机制，提高系统的安全性。

继电器分/合闸驱动电路包括N路直流输出继电器和N路交流输出继电器，分别电连接至信号调理模块。如图3所示，信号调理模块例如使用单片机(CPU或FPGA)的弱GPIO信号(3.3V、5V)驱动机械继电器或固态继电器，并通过继电器的分/合实现配电回路的分/合闸驱动。

输出监控模块电连接至所述信号调理模块，其包括回路分/合闸状态信息采集电路，分别采集交流输出继电器和直流输出继电器的输出信号并反馈至信号调理模块。

进一步的，某一路AC220V电压采集电路如图4所示，AC220V回路分/合闸状态信息采集电路通过光耦隔离与信号处理后将交流输入反馈给信号调理板的CPU，实现某一路AC220V电压采集电路。某一路直流电压采集电路如图5所示，直流回路分/合闸状态信息采集电路通过光耦隔离与信号处理后将某一某路直流输入反馈给信号调理板的CPU。

具体的，AC220V@50Hz通过光耦隔离后，转变为每秒50个脉冲3.3V电平信号，通过RC充放电延时，将脉冲信号转化为单片机(CPU或FPGA)可以采集的高/低电平信号。

进一步的，输出监控模块例如还包括输出电流采集电路，用于采集继电器分/合闸驱动电路输出的电能质量参数，进行故障定位与分析。具体的，输出电流采集电路例如对多路电流同步采样，最快20ms完成数据采集更新；采用闭环型电流传感器，精度高，线性误差小于0.2％，内部为24位高精度AD采样；采用高精度电流传感器实现大电流信号的隔离与传感，信号测量采用专用的有效测量芯片，测量各种畸变波形的电流有效值；采用RS485或CAN总线口接口标准，测量结果真实有效，适用于各种波形，可交/直流通用测量；精度等级0.5％FS；电流量程5A、10A、20A、30A、40A；隔离耐压2500Vac。

进一步的，信号调理模块还包括时序控制电路，用于控制继电器分合闸驱动电路进行上、下电时序控制。在负载通电的一瞬间，通常会产生大电流，即上电冲击电流，这个现象主要发生在大容性负载(如电容)中，在上电一瞬间是相当于短路的，瞬间电流理论上是无限大的。进行上电/下电时序控制，能够避免启动时因浪涌电流过大引起主供电回路的过流保护装置误动作，从而导致的上电失败。

进一步的，集控台智能配电系统例如还包括与信号调理模块通信连接的前面板，前面板可以包括直通控制电路，用于在所述信号调理电路故障时，通过前面板“直通”按钮手动切换，将各输出回路强制为接通状态，以保证对外供电回路不会失效。

进一步的，前面板可以包括复位控制电路，用于在信号调理模块的CPU、智能微断、输出电流采集模块、组态屏等出现死机故障，无法监测和管理设备时，通过前面板“复位”按钮，实现控制系统重启。

进一步的，前面板可以还包括输出指示灯以及组态屏。其中，组态屏通过人机交互界面显示系统运行状态信息并实现触摸控制；输出指示灯可实时显示继电器回路分合闸控制状态、单片机主板运行状态。

进一步的，集控台智能配电系统例如还设置有冗余电路。该冗余电路与输入电参数监测模块结构相同的冗余电源，电连接至信号调理模块，同样进行输入/输出监测，并控制负载均衡，与输入电参数监测模块互为“主/备”，实现双电源冗余备份，当其中任意一个电源出现故障时，可由监控模块发出故障报警信号，另一个电源马上可以接管其工作，在处理故障后，两个电源恢复协同工作状态，以此提升集控台系统的可靠性。

进一步的，集控台智能配电系统例如还包括上位机，通过通信线(如RS232、CAN、RS485/RS422、以太网等)与信号调理模块建立双向通讯连接，用于实时获取电能转换模块的运行参数，记录故障数据与报警信息，以及下发控制指令至监控模块控制其工作等。

进一步的，集控台智能配电系统还包括多路风扇控制电路，分别连接信号调理模块，并采取PWM方式控制风扇转速，从而保持机柜设备工作温度在一个合适的范围。

综上所述，本实用新型实施例提出的集控台智能配电系统，通过设置信号调理模块电连接输入电参数监测模块和继电器分/合闸驱动电路，在输入电参数监测模块的交/直流采集电路分别设置独立的总交/直流开关，继电器分/合闸驱动电路设置N路交/直流输出继电器，通过信号调理模块实现对交/直流输入/输出的各模块及时通断电控制，有效提高系统可靠性；输入电参数监测模块的交/直流采集电路还包括滤波电路和短路保护电路，交流采集电路还包括谐波抑制电路和漏电保护电路，能够有效提高电能质量和系统安全性；信号调理模块包括时序控制电路，用于控制继电器分合闸驱动电路进行上、下电时序控制，能避免系统启动时因浪涌电流过大引起主供电回路的过流保护装置误动作从而导致的上电失败；设置与信号调理电路通信连接的组态屏，用于通过人机交互界面显示系统运行状态信息，可以将系统中的紧急情况如报警等通过软件界面、声光报警提示等多种方式及时通知给相关人员，使之及时掌控系统的运行状况，并且可以记录存储从控制系统得到的以及自身产生的数据，在系统发生事故和故障时利用记录的运行工况数据和历史数据对系统故障原因等进行分析定位，责任追查等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种集控台智能配电系统，其特征在于，包括：

输入电参数监测模块，包括两路并行的交流采集电路和直流采集电路，分别设有独立的总交流开关和总直流开关；

信号调理模块，与所述输入电参数监测模块双向连接，用于获取所述输入电参数监测模块采集的电能质量参数及控制所述总交流开关和所述总直流开关动作；

继电器分/合闸驱动电路，包括N路直流输出继电器和N路交流输出继电器，分别电连接至所述信号调理模块；

输出监控模块，电连接至所述信号调理模块，包括回路分/合闸状态信息采集电路，分别采集所述交流输出继电器和所述直流输出继电器的输出信号并反馈至所述信号调理模块。

2.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，所述交流采集电路和所述直流采集电路分别还包括：滤波电路和短路保护电路，所述交流采集电路还包括：谐波抑制电路和漏电保护电路。

3.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，所述输入电参数监测模块采用隔离型电流/电压传感器实现粗电压的隔离与传感，采集的所述电能质量参数包括电压、电流、频率和功率因数。

4.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，所述输出监控模块还包括：输出电流采集电路，用于采集所述继电器分/合闸驱动电路输出的所述电能质量参数，进行故障定位与分析。

5.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，所述回路分/合闸状态信息采集电路采用光耦隔离将所述继电器分/合闸驱动电路的输出信号反馈至所述信号调理模块。

6.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，所述信号调理模块包括：时序控制电路，用于控制所述继电器分/合闸驱动电路进行上、下电时序控制。

7.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，还包括：直通控制电路，电连接至所述信号调理模块，用于在所述信号调理模块故障时直通控制所述继电器分/合闸驱动电路动作。

8.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，还包括：组态屏，与所述信号调理模块通信连接，用于通过人机交互界面显示系统运行状态信息。

9.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，还包括：复位控制电路，电连接至所述信号调理模块，用于在各电路或模块故障时控制系统重启。

10.根据权利要求1所述的集控台智能配电系统，其特征在于，还包括：冗余电路，设置有冗余电源，电连接至所述信号调理模块和所述输入电参数监测模块。