專利名稱：一種低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有400V低壓機(jī)組的監(jiān)控保護(hù)綜合裝置功能不全面，大多只能完成低壓機(jī)組的 部分功能，如自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)調(diào)整、電流保護(hù)或電壓保護(hù)功能。機(jī)組自動開停機(jī)控制功能不 強(qiáng)、甚至沒有，而且保護(hù)功能存在缺陷，存在以下不足(1)裝置處理能力不強(qiáng)，功能單一，無法適應(yīng)現(xiàn)場集中監(jiān)視控制的需要；(2)裝置 保護(hù)功能僅限于常規(guī)電流或電壓繼電器完成的功能，不能適應(yīng)電網(wǎng)的要求(如實現(xiàn)頻率保 護(hù)、多套保護(hù)運行定值、遠(yuǎn)方調(diào)度修改定值等功能)；(3)部分裝置可完成自動準(zhǔn)同期調(diào)整功 能，但不能實現(xiàn)機(jī)組自動開停機(jī)功能，集成度不高；(4)繼電器出口數(shù)量少(多為4-5個)， 無法滿足低壓機(jī)組的多路輸出控制要求；(5)外部開關(guān)量信號(如操作信號或機(jī)組開停機(jī) 所需輸入信號)采集受裝置限制，只能采集少數(shù)幾路(不到8路)輸入信號；(6)顯示模塊 多采用數(shù)碼管或LED燈顯示，信息顯示不夠全面、直觀，不能提供詳細(xì)的開停機(jī)記錄、機(jī)組 事故動作記錄，無法滿足現(xiàn)場運行的實際需要；(7)不具備遠(yuǎn)程通訊功能，甚至無RS485通 訊口 ；(8)交流電量采集分析不全面。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，以滿足400V低壓 機(jī)組監(jiān)視、控制和保護(hù)等多種功能的需要，可以獨立完成低壓機(jī)組的開停機(jī)順序流程控制、 自動準(zhǔn)同期調(diào)整并網(wǎng)和電氣保護(hù)。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，包括由電源模塊供電的CPU控制及數(shù)據(jù)處理模 塊、電流電壓采樣模塊、開關(guān)量采集模塊、繼電器輸出模塊、通訊模塊、時鐘模塊和輸入輸出 模塊，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述通訊模塊、時鐘模塊和輸入輸出模塊雙向 連接，其中電流電壓采集模塊和開關(guān)量采集模塊的輸出端接入所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模 塊，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端接入繼電器輸出模塊。進(jìn)一步的，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊選用高性能16位微處理器80C196，外部 擴(kuò)展帶256K FLASH,32K RAM的PSD可編程系統(tǒng)外圍設(shè)備芯片、獨立的12位A/D芯片。進(jìn)一步的，其中輸入輸出模塊采用的是液晶顯示及按鍵操作模塊，其中所述液晶 顯示及按鍵操作模塊包括U8X64點陣的顯示模塊和9個按鍵單元，完成顯示與人機(jī)對話 功能，全漢字信息顯示、菜單式操作界面，并配置有簡化的開停機(jī)流程圖。進(jìn)一步的，所述時鐘模塊采用獨立的DS1307時鐘芯片，通過I2C總線與CPU控制 及數(shù)據(jù)處理模塊電連接。進(jìn)一步的，所述電源模塊提供5V、+12V、-12V各自獨立的隔離電源。進(jìn)一步的，所述開關(guān)量采集模塊采用光電隔離方式采集外部16路開關(guān)量信號。[0012]本實用新型的工作原理是，所述低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)裝置通過電流電壓信號采樣模 塊將外部電壓互感器(TV)、電流互感器(TA) 二次信號經(jīng)裝置內(nèi)的小型精密電流或電壓 互感器變換為裝置所需的弱電信號，同時起到信號隔離作用，再送入CPU控制及數(shù)據(jù)處理 模塊；同時實時采集8個通道的交流電流、交流電壓信號，通過專用的采集通道(80C196的 高速采集通道HSI)采集頻率信號，在輸出模塊上實時顯示發(fā)電機(jī)的三相電流、零序電流、三 相相電壓、線電壓和系統(tǒng)頻率等運行電氣參數(shù)。本實用新型通過開關(guān)量采集模塊采集16路 開關(guān)量信號，接入發(fā)電機(jī)斷路器常閉接點信號、常開接點信號作為斷路器位置遙信，完成發(fā) 電機(jī)斷路器狀態(tài)的監(jiān)視。也可同時監(jiān)視滅磁開關(guān)狀態(tài)、外部斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、軸 承溫度信號和閥門全開等非電氣事故信號。本實用新型還可通過輸入模塊和各個采集模塊 將各種事件記錄、遙信量、測量數(shù)據(jù)和定值數(shù)據(jù)，通過RS485通訊口送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn) 方調(diào)度端，完成遠(yuǎn)程通信的R T U功能?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)的本實用新型可以達(dá)到如下技術(shù)效果1)針對低壓機(jī)組，配置有較全面電氣保護(hù)功能，包括三段式復(fù)合電壓電流保護(hù)、零 序電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、零序過壓保護(hù)、高頻保護(hù)、低頻保護(hù)以 及非電量保護(hù)，實現(xiàn)TV斷線告警、控制回路異常告警和裝置掉電告警。2)設(shè)置有自動開停機(jī)功能、自動準(zhǔn)同期及調(diào)整并網(wǎng)功能。根據(jù)機(jī)組控制流程自動 完成開機(jī)升速、合滅磁開關(guān)、起勵建壓、自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)、開機(jī)流程操作，能自動完成按設(shè)定 參數(shù)增、減負(fù)荷、分?jǐn)嗦菲?、分滅磁開關(guān)、停機(jī)、投入和解除制動等停機(jī)操作，事故及緊急停 機(jī)操作。停機(jī)后能根據(jù)設(shè)定自動關(guān)閘門或蝶閥。3)其自動化程度高、可靠性高，能在水電站較強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下穩(wěn)定可靠運行；是 專門針對農(nóng)村小型水電站AC400V低壓機(jī)組的設(shè)備配套及運行特點而開發(fā)的一套可靠、實 用又經(jīng)濟(jì)的綜合保護(hù)控制系統(tǒng)。綜上所述，本實用新型所述低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)裝置抗干擾性能強(qiáng)、處理速度快、自 動化程度高，具備完善的操作及事件記錄功能，且顯示清晰、直觀、全面，數(shù)據(jù)量大，適用于 400V低壓機(jī)組的監(jiān)視、控制、保護(hù)等多種功能的需要，在水電領(lǐng)域擁有較大的推廣應(yīng)用價值。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。I-CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊 2-電流電壓采集模塊 3-開關(guān)量采集模塊4-繼電器輸出模塊5-通訊模塊6-液 晶顯示及按鍵操作模塊7-時鐘模塊8-電源模塊。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。實施例本實施例提供一種包括CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊1、電流電壓采樣模塊2、開關(guān)量 采集模塊3、繼電器輸出模塊4、通訊模塊5、時鐘模塊7、液晶顯示及按鍵操作模塊6和電源模塊8，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊1分別與所述通訊模塊5、時鐘模塊7和液晶顯示及 按鍵操作模塊6雙向連接，其中電流電壓采集模塊2和開關(guān)量采集模塊3的輸出端接入所 述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊1，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊1的輸出端接入繼電器輸出模 塊4。各個模塊詳細(xì)描述如下所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊1選用技術(shù)成熟的高性能16位微處理器80C196， 外部擴(kuò)展帶256K FLASH,32K RAM的PSD可編程系統(tǒng)外圍設(shè)備芯片，數(shù)據(jù)采集由獨立的12 位A/D轉(zhuǎn)換器ADC12048、多路開關(guān)及有源運放0P07濾波回路等完成，并設(shè)計有WATCHDOG 看門狗電路MAX706。在單板上完成數(shù)據(jù)采集、保護(hù)、測量、輸入輸出、控制和通訊等功能。 使用E2PR0M_^17保存相關(guān)的保護(hù)定值、裝置參數(shù)等，掉電可保持。電源模塊提供5V、 +12V、-12V各自獨立的隔離電源。所述電流電壓采集模塊2中交流采樣輸入部分將外部電壓互感器(T V )、電流 互感器(Τ A) 二次信號經(jīng)裝置內(nèi)的小型精密電流或電壓互感器變換為裝置所需的弱電信 號，同時起到信號隔離作用，再送入CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊。所述開關(guān)量采集模塊3可完成16路遙信量(即開關(guān)量)采集，所有外部信號經(jīng)過光 電隔離濾波后采集；外部開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視由被監(jiān)視設(shè)備提供無源空接點，遙信信號電源使用 DC24V。所述繼電器輸出模塊4中，CPU通過I2C總線接口芯片PCF8584、PCF8574進(jìn)行繼 電器控制信號輸出。裝置提供18個繼電器出口，滿足保護(hù)跳閘的要求，以及機(jī)組開停機(jī)的 自動化要求。其中2路用于斷路器跳合閘控制輸出，2路用于預(yù)告音響信號及事故音響信號 輸出，其余14路用于機(jī)組開停機(jī)控制或同期調(diào)整控制輸出。所述通訊模塊5采用RS485通信接口，CPU自帶的通信口經(jīng)光藕隔離后，通過 RS485通信接口芯片MAX481來實現(xiàn)通訊。所述時鐘模塊7采用DS1307實時時鐘芯片，并配置3V鋰電池作為裝置停電后的 后備電源，保證時鐘的可靠性。通過I2C總線與CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊電連接，CPU可讀 取并設(shè)置實時時鐘時間。所述液晶顯示及按鍵操作模塊6采用U8X64點陣的圖形液晶顯示器、9個按鍵， 完成顯示與人機(jī)對話功能，全漢字信息顯示、菜單式操作界面，并配置有簡化的開停機(jī)流程 圖。所述電源模塊8采用寬穩(wěn)壓范圍、抗干擾能力強(qiáng)的小型開關(guān)電源，有3種不同的電 壓輸出+5V、+12V、-12V，并且每組電源都具有輸出短路及過載保護(hù)的功能。
權(quán)利要求1.一種低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，包括由電源模塊供電的CPU控制及數(shù)據(jù)處理模 塊、電流電壓采樣模塊、開關(guān)量采集模塊、繼電器輸出模塊、通訊模塊、時鐘模塊和輸入輸出 模塊，其特征在于，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述通訊模塊、時鐘模塊和輸入輸 出模塊雙向連接，其中電流電壓采集模塊和開關(guān)量采集模塊的輸出端接入所述CPU控制及 數(shù)據(jù)處理模塊，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端接入繼電器輸出模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，其特征在于，所述CPU控制及數(shù)據(jù) 處理模塊選用16位微處理器80C196，外部擴(kuò)展帶256K FLASH,32K RAM的PSD可編程系統(tǒng) 外圍設(shè)備芯片、獨立的12位A/D芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，其特征在于，所述輸入輸出模塊 采用的是液晶顯示及按鍵操作模塊，其中液晶顯示及按鍵操作模塊包括U8X64點陣的顯 示模塊和9個按鍵單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，其特征在于，所述時鐘模塊采用 獨立的DS1307時鐘芯片，通過I2C總線與CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，其特征在于，所述電源模 塊提供5V、+12V、-12V各自獨立的隔離電源。
專利摘要本實用新型公開了一種低壓機(jī)組監(jiān)控保護(hù)綜合裝置，包括由電源模塊供電的CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊、電流電壓采集模塊、開關(guān)量采集模塊、繼電器輸出模塊、通訊模塊、時鐘模塊和輸入輸出模塊，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述通訊模塊、時鐘模塊和輸入輸出模塊雙向連接，其中電流電壓采集模塊和開關(guān)量采集模塊的輸出端接入所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊，所述CPU控制及數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端接入繼電器輸出模塊。本實用新型可滿足400V低壓機(jī)組監(jiān)視、控制、保護(hù)等多種功能的需要，可以獨立完成低壓機(jī)組的開停機(jī)順序流程控制、自動準(zhǔn)同期調(diào)整并網(wǎng)和電氣保護(hù)。
文檔編號H02J13/00GK201860126SQ20102061320
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者張為民, 李昆, 胡軼波, 鄧東紅 申請人:湖南華自科技有限公司