CN2322305Y

CN2322305Y - 柱上配电开关监控器

Info

Publication number: CN2322305Y
Application number: CN 97223322
Authority: CN
Inventors: 王丽敏; 林永彬; 顾三立; 战胜林; 史惠明; 孙兆顺
Original assignee: DALIAN POWER ADMINISTRATION
Current assignee: DALIAN POWER ADMINISTRATION
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2007-05-27

Abstract

本实用新型涉及一种通过数据采集实施监控电力传输系统柱上配电开关的监控器,主要是由作为控制中枢的主控电路,与其相连接的遥测采集电路、遥信采集电路、驱动电路、通讯电路和电源组成。本实用新型的特点是可作为配网自动化监控系统的终端,完成数据采集、传输和实施远方监控,还能对所监控的开关变位故障进行诊断和实施故障隔离或者使开关恢复正常状态。监控器体积小,功能齐全,抗干扰能力强,能满足户外运行的需要。

Description

柱上配电开关监控器

本实用新型涉及一种通过数据采集实施监控电力传输系统柱上配电开关的监控器。

已有的用于电网变电设备的监视控制系统，主要是由调度端的监控台、微机遥测遥控终端、微机遥信遥控终端、数据通讯网络等构成。该系统利用各终端对现场实施数据采集，通讯网络进行数据传输，由调度端的监控台实施远方监视控制。如果电网某处出现故障，遥信终端将采集的信息回传给监控台，由监控台进行分析判断指出故障位置。监控系统终端本身不具有开关变位故障诊断，故障隔离或恢复非故障区段正常供电的功能。

本实用新型的目的在于提供一种既具有数据采集、传输和实施远方监控功能，又具有开关变位故障诊断和故障隔离或恢复非故障区段正常供电功能且体积小、性能可靠的柱上配电开关监控器。

本实用新型的目的是这样实现的：柱上配电开关监控器包括主控电路、遥测采集电路、遥信采集电路，驱动电路、通讯电路、电源，其特殊之处在于作为控制中枢的主控电路的单片机分别与遥测采集电路、遥信采集电路、驱动电路和通讯电路相连接；由通讯电路、主控电路、驱动电路形成电通路，其驱动电路执行由监控系统调度端发出的遥控命令；由遥信采集电路、主控电路、驱动电路构成的电通路，其驱动电路执行因开关变位而由主控电路发出的诊断故障位置和故障隔离或者恢复开关正常状态的自控命令。

构成主控电路、遥测采集电路、遥信采集电路、驱动电路、通讯电路、监控器电源的元器件焊接在一块印刷线路板上。

由传感器件、运算放大器、钳位滤波电路组成的四路信号采集的遥测采集电路，其四路信号输出端分别与主控电路单片机模数转换口ACH_4-7相连接；由光电隔离器构成的四路信号采集的遥信采集电路，其输出端分别与主控电路单片机输入口HSI_0-3相连接；主要由光电隔离器和与其相连的三极管构成的三路输出驱动电路，其三路信号输入端分别与主控电路单片机输出端HSO_0-2相连接；由调制解调器构成的通讯电路可将接收到的无线电台模拟信号转换成数字信号送入主控电路单片机TXD口，由单片机RXO口发出的数字通信信号经调制解调器转换成模拟信号送至无线电台；单片机HSO₃口接调制解调器电台启动发送电路。

所述的调制解调器还包括发送复位电路，主要由计数器4020和脉冲发生器NE555构成，计数器的11脚接收由单片机HSO₃口发出的电台启动发送信号，10脚与脉冲发生器NE555相连，计数器输出脚Q12经电阻R₂₇和三极管T₇与单片机RESET口相连接，同时还经与非门IC₁₁A至电台启动发送电路，用以关闭电台。当主控电路单片机发出电台启动发送(RTS)信号后，计数器4020通过NE555发出的脉冲开始计数(一般计数时间为15秒左右)，当达到规定的时间，计数器Q12脚输出高电平，即发出复位信号，经电阻R₂₇和三极管T₇至单片机RESET口，使其复位。同时还经与非门IC₁₁A、IC₁₁D、IC₁₁C和电阻R₂₄、三极管T₆关闭电台。该电路的设置可以防止长发故障，避免因长发而造成电台损坏。

本实用新型提供的监控器是与柱上配电开关对应设置，用以监控其运行状况，并将采集到的电压、电流信号，开关合分状态等信息传送到配网微机自动化监控系统的调度端，接收调度端发出的遥控命令。同时它还具有开关变位故障诊断和故障隔离或者恢复配电开关正常工作的功能。采用分断--重合--分断的方法诊断所监控的配电开关是否是处在故障区段即离故障点最近或者处在非故障区段，但受其影响而发生变位的开关，如果是高故障点最近的开关，监控器闭锁，不再发出重合命令，将故障区段隔离。如果所监控的变位配电开关处在非故障区段，监控器再次发出重合命令，使非故障区段恢复正常供电。采用本实用新型提供的监控器可使处在非故障区段的停电时间由原来的两小时缩短到一分钟左右，并能控制故障停电在最小范围内。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

1、该监控器可以作为配网自动化监控系统的终端，完成数据采集、传输和实施远方监控，还能对所监控的开关变位故障进行诊断，准确地判断出所监控的开关是否处在故障区段，并对其实施故障隔离或者使开关恢复正常状态。这不仅便于监控系统调度端快速准确地指出故障位置，及时消除配网故障，尽快恢复供电，还能使非故障区段的停电时间大大缩短，提高了配网自动化水平和供电可靠性。

2、由于监控器电路结构设计合理，因此它具有功能齐全、体积小、抗干扰能力强，运行可靠性的优点，因此它能满足户外运行的需要，特别适合监控柱上配电开关。

图1为本实用新型的方框图。

图2为本实用新型主控电路原理图。

图3为本实用新型遥测电路原理图。

图4为本实用新型遥信电路原理图。

图5为本实用新型驱动电路原理图。

图6为本实用新型调制解调器电路原理图。

图7为本实用新型电源电路图。

下面结合附图作进一步详述：

如图1所示，本实用新型提供的监控器主要是由主控电路、遥测采集电路、遥信采集电路、驱动电路、调制解调器以及电源这六部分组成。

图2给出的主控电路主要是由8098单片机和27256EPROM、6264RAM、138、373等芯片以及晶振(频率为12MHz)、复位电路组成基本工作单元，四个拨动开关SW-DIP1-4和两个244芯片构成了地址电路，通过拨动开关设置四位十进制数8421编码，用作监控器的地址号。当监控器接收到信息后，首先判断收到的和本监控器设置的地址号是否相同，如相同则根据收到信息的要求而执行相应的命令，否则不执行任何命令。LED和R₂构成了工作指示灯电路，工作正常时由8098PUM口输出脉冲信号，使得LED灯闪烁，考虑到功耗，灯亮灭的比例为1∶6。LM336、W₁、D₆、D₇和R₆构成了稳压电路，将十12V稳压到+5V接至8098的Vref口，用作8098单片机中的模数转换基准电源。由S₁、C₃、D₁和R₁完成手动安钮和上电复位功能。

图3给出的遥测采集电路可完成一个交流电压、两个交流电流和一个机箱温度的采集和测试，传感器件为电压互感器PT和两个电流互感器CT以及温度变换器AD590，它们分别将交流电压、交流电流和温度信号转换成0～5V的交流电压信号经与其相连的运算放大器IC₁₂、由二极管D构成的钳位电路和由电阻、电容构成的滤波电路送至主控电路8098单片机模数转换器ACH₅-ACH₇，并通过调制解调器、电台将采样信号送至监控系统调度端。

图4为遥信采集电路，它将开关的合分状态(YXIN1)，电源(#1、#2)是否有电(YXIN2、YXIN3)，是否储能和电容器试验(YXIN4)等四个遥信信号通过光电隔离(TLPE21芯片)送至CPU单元的HS10、HS11、HS12和HS13等输入口。8098 I/口设置为定时中断方式检测YX变位状况，四路遥信量的动作检测分辨率可达2微秒，对于重点遥信量(第一路)的变位记录为SOF信息，既在存储变位状态的同时要把时间存储起来作为一组信息处理，存储的时间为时、分、秒和毫秒。其它为次要遥信只记录变位状态而不记录时间。

图5为驱动电路，将CPU单元输出的数字信号(YK1、YK2和YK3)经光电隔离(TLPE21芯片)、三极管8050放大来驱动继电器动作(YKOUT1、YKOUT2和YKOUT3)以完成各种遥控功能。监控器接受调度端计算机监控系统发来的开关操作命令，在确认无误后，先发出执行动作(YKOUT1)命令，使执行继电器接点闭合，再发出合闸(YKOU2)或分闸(YKOUT3)动作命令，使合闸或分闸继电器接点闭合，完成开关的遥控控制命令，经3秒延时后，先撤消合闸或分闸动作命令，使合闸或分闸继电器接点打开，再撤消执行动作命令，使执行继电器接点打开，整个遥控过程结束。

当出现开关变位故障时，该驱动电路将接受由单片机发出的诊断故障和故障隔离或恢复开关正常状态的命令。其整个过程是：将遥信采集电路检测到开关变位信号送入到主控电路，由其判断是否是遥控跳闸，如果不是遥控跳闸，监控器等待有电信号，当检测到有此信号后延时7秒，自动发出合闸命令，完成一次重合闸过程。开关合闸后立即跳闸(50毫秒左右)，监控器将判定此开关是处在故障区段即离故障点最近的开关，监控器闭锁不再发出重合闸命令。同时将此跳闸信号送至监控系统调度端。如果开关合闸并在2秒钟后跳闸，监控器判定此开关处在非故障区段，它将再次发出合闸命令，使非故障区段恢复供电。

图6所示，采用专用的调制解调器芯片7911完成监控器与配电调度监控系统的通讯，它将CPU单元的数字通信信号转换成无线电台可接收的模拟信号，将接收到的无线电台模拟信号转换成数字信号送到CPU单元。晶振为2.4576MHz，与7407、4049芯片和电阻、电容构成晶振电路接至7911的24脚上。SW-DIP5拨动开关用来设置7911的波特率，本电路设置为600波特。L₂为接收数据指示灯，L₃为发送数据指示灯，L₄为电台发送指示灯。LM1458及电阻电容构成运放电路用来与电台接口，RD接至电台的接收端，TD接至电台的发送端。NE555、4020、74LS00和4049芯片及一些电阻电容、三极管T₆、T₇构成了电台启动发送(RTS)和自动复位(RESET)电路，如出现RTS长发故障，会造成电台长发而损坏，为防止此现象的发生，采用如下方法：当CPU发出电台启动发送(RTS)信号后，计数器4020通过NE555发出的脉冲开始计数，当计数到Q12输出高电平时(本电路计数时间15秒)，经R₂₇、T₇发出CPU复位信号，同时经IC₁₁A、IC₁₁D、IC₁₁C和R₂₄、T₆关闭电台。4049芯片和三极管T4、T5、稳压管V4及一些电阻电容构成了电源转换电路，输入为+12V，输出为-10V和-5V，分别作为1458和7911的工作电源。此模块有接收和发送两部分软件，通讯方式为问答式，波特率为600,BCH效验，接收为中断方式。

图7所示，监控器电源能完成电源变换和切换功能，外部有电时，电源的输入端电压为+15V、-15V和+5V，经稳压片LM7812CT、LM7912CT为监控器提供+12V和-12V电源，同时继电器DS2Y接点闭合，+15V电压经电阻R₄对电池浮充电，E-IN接12V7AH电池，此时电池和外部电源共同为监控器提供电源，当外部电源停电后，电池无切换时间的提供监控器所需的电源，能保证工作一小时。由于电台工作电流比较大，因此电台电源经继电器在接至电池上(RADIO端口)。

Claims

1、一种柱上配电开关监控器，包括主控电路、遥测采集电路、遥信采集电路，驱动电路、通讯电路、电源，其特征在于作为控制中枢的主控电路的单片机分别与遥测采集电路、遥信采集电路、驱动电路和通讯电路相连接；由通讯电路、主控电路、驱动电路形成电通路，其驱动电路执行由监控系统调度端发出的遥控命令；由遥信采集电路、主控电路、驱动电路构成的电通路，其驱动电路执行因开关变位而由主控电路发出的诊断故障位置和故障隔离或者恢复开关正常状态的自控命令。

2、根据权利要求1所述的柱上配电开关监控器，其特征在于由传感器件、运算放大器、钳位滤波电路组成的四路信号采集的遥测采集电路，其四路信号输出端分别与主控电路单片机模数转换口ACH_4-7相连接；由光电隔离器构成的四路信号采集的遥信采集电路，其输出端分别与主控电路单片机输入口HSI_0-3相连接；主要由光电隔离器和与其相连的三极管构成的三路输出驱动电路，其三路信号输入端分别与主控电路单片机输出端HSO_0-2相连接；由调制解调器构成的通讯电路可将接收到的无线电台模拟信号转换成数字信号送入主控电路单片机TXD口，由单片机RXO口发出的数字通信信号经调制解调器转换成模拟信号送至无线电台；单片机HSO₃口接调制解调器电台启动发送电路。

3、根据权利要求1、2所述的柱上配电开关监控器，其特征在于：构成主控电路、遥测采集电路、遥信采集电路、驱动电路、通讯电路、监控器电源的元器件焊接在一块印刷线路板上。

4、根据权利要求1、2所述的柱上配电开关监控器，其特征在于所述的调制解调器还包括发送复位电路，主要由计数器4020和脉冲发生器NE555构成，计数器的11脚接收由单片机HSO₃口发出的电台启动发送信号，10脚与脉冲发生器NE555相连，计数器输出脚Q12经电阻R₂₇和三极管T₇与单片机RESET口相连接，同时还经与非门IC₁₁A至电台启动发送电路，用以关闭电台。