專利名稱：箱變智能安全監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種箱變智能安全監(jiān)控裝置，適用于電壓等級為35kV_10kV /0. 4kV大容量箱式變電站的安全監(jiān)控。
背景技術(shù)：
箱式變電站是一種把高壓開關(guān)、變壓器和低壓配電設(shè)備按一定的接線方案組合在箱體內(nèi)的小型化配電設(shè)備。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，在城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)中，越來越重視環(huán)境綠化，住宅小區(qū)也日趨向花園式發(fā)展，因此在城網(wǎng)改造中，配變的選擇不再單純從用電負荷、 供電安全等方面考慮，還要考慮與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)一致。鑒于這一點，在住宅小區(qū)的配網(wǎng)改造中基本不采用桿架式配變，而配電房由于選址困難、占地面積大等原因也難以推廣，箱式變由于體積小、外形美觀、安裝周期短等優(yōu)點已快速推廣采用。實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種箱變智能安全監(jiān)控裝置，它具有一體化的保護、計量、控制、 監(jiān)測、通信功能，加入溫度測控功能，破壞凝露生成環(huán)境；并且加入安全防盜和煙霧報警功能。在組網(wǎng)通信上，可以實現(xiàn)遠程無線通信，真正實現(xiàn)了箱式變電站智能化、無人值守的要求。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為箱變智能安全監(jiān)控裝置，包括保護測控單片機，保護測控單片機輸入端分別接有互感器插件板、調(diào)整電路、FLASH存儲模塊及看門狗和RTC時鐘模塊，輸出端分別接有無線GPRS通信模塊、有線RS485通信模塊、人機顯示單片機和繼電器出口插件。所述保護測控單片機與人機顯示單片機之間設(shè)置有SPI通信模塊。所述的人機顯示單片機上連接有輸入模塊。所述保護測控單片機為dsPIC33FJ256GP710。所述的人機顯示單片機為PICMFJ32GA004。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的優(yōu)點和效果如下1、遙測功能外部模擬交流量輸入，用于采集箱變高壓側(cè)進線三相測量電壓、零序電壓、三相測量電流、零序電流，低壓側(cè)出線三相測量電壓、三相測量電流。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率的測量和監(jiān)視；2、遙信功能數(shù)字量輸入，實時監(jiān)測高、低壓測開關(guān)位置信號，以及防盜和煙感信息；3、遙控功能能夠?qū)ο渥冞M線開關(guān)和出線開關(guān)進行控制，實現(xiàn)遙控操作。4、諧波檢測功能對各回路電壓、電流實時采樣，進行各種諧波分析運算，給出分析結(jié)果，如各次諧波成份等。5、電能計量及費率管理功能可記錄各回路、各相的電能值，為電費計量提供參考。6、溫、濕度監(jiān)測功能直流模擬量采集?？蓪崿F(xiàn)對變壓器三相繞組溫度監(jiān)測，高、低壓室環(huán)境溫度濕度監(jiān)測，變壓器室環(huán)境濕度監(jiān)測功能。并能夠根據(jù)環(huán)境溫、濕度信息開啟風(fēng)機和加熱器負載，調(diào)節(jié)箱變內(nèi)部環(huán)境，保證箱變內(nèi)部各個器件正常運行環(huán)境要求
圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型的“有線通信”接口的電路原理圖；圖3為本實用新型的遙信開入量電路原理圖；圖4為本實用新型的繼電器開出電路原理圖；圖5為本實用新型的“看門狗和RTC時鐘”的電路原理圖；圖6為本實用新型的“無線通信”結(jié)構(gòu)圖。圖中1-保護測控單片機；2-互感器插件板；3-調(diào)整電路；4- FLASH存儲模塊； 5-看門狗和RTC時鐘；6-無線GPRS通信模塊；7-有線RS485通信模塊；8-人機顯示單片機；9-繼電器出口插件；10-輸入模塊；Il-SPI通信模塊。
具體實施方式
參見圖1，箱變智能安全監(jiān)控裝置，包括保護測控單片機1，保護測控單片機1的單片機為dsPIC33FJ256GP710，保護測控單片機1輸入端分別接有互感器插件板2、調(diào)整電路 3、FLASH存儲模塊4及看門狗和RTC時鐘模塊5，輸出端分別接有無線GPRS通信模塊6、有線RS485通信模塊7、人機顯示單片機8和繼電器出口插件9，所述的人機顯示單片機8上連接有輸入模塊10，保護測控單片機1與人機顯示單片機8之間設(shè)置有SPI通信模塊11， 人機顯示單片機8為PICMFJ32GA004，所述的互感器插件板2上輸入有16路模擬交流信號，調(diào)整電路3上輸入有8路只流量信號，繼電器出口插件9上輸出有14路開出信號，在保護測控單片機1世輸入端還輸入有10路開入量信號，上述所述模塊均為現(xiàn)有技術(shù)。本實用新型的保護測控單片機采用16位MICROCHIP公司的dsPIC33FJ256GP710 單片機，其內(nèi)部包含了多種傳統(tǒng)的外部電路，如時鐘發(fā)生器、I/O 口、12位32路A/D轉(zhuǎn)換器、 直接存儲器訪問DMA、PWM、串行口、定時/計數(shù)器、監(jiān)視定時器、高速輸入/輸出、外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS、波形發(fā)生器、片上閃存和SRAM等。該單片機最大特點是高性能DSP指令，24位寬指令、可尋址最大4M指令字的線性存儲空間，兩個40位累加器，16*16位乘法器，DSP運算的累加器回寫操作，雙數(shù)據(jù)取操作，加速了數(shù)據(jù)交換和更改的能力，提高了單片機CPU的吞吐力，非常適合于多通道數(shù)據(jù)的實時采集、處理、存貯和傳送收發(fā)。人機顯示單片機采用單片機PICMFJ32GA004為控制核心，顯示采用192*64大液晶，漢字顯示采用專用字庫芯片，提供標準字庫，字型美觀、統(tǒng)一、專業(yè)；人機界面友好，全中文菜單；面板采用LED燈顯示各種狀態(tài)、保護、告警、故障等信息；以及8個按鍵操作，以方便用戶查看運行狀態(tài)、一次數(shù)據(jù)、故障信息和設(shè)置參數(shù)；保護測控單片機采用16位單片機dsPIC33FJ256GP710為控制核心，采用高性能電壓、電流互感器，同時對16路交流電壓、電流量和8路環(huán)境溫濕度進行監(jiān)測。內(nèi)部采用DMA 方式對M路交、直流量進行采集，達到箱變保護的快速性、選擇性要求；針對箱變應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)溫度和濕度傳感器傳輸信號，當(dāng)溫度大于上限時，啟動風(fēng)機降溫。溫度低于下限時，加熱器啟動。當(dāng)濕度大于門檻值時，啟動風(fēng)機除濕，溫度和濕度傳感器接入圖1直流輸入模塊采集；箱變內(nèi)部裝有煙感和門禁傳感器，傳輸過來電平信號，可以把現(xiàn)場運行信號借助無線通信和短信方式傳達到用戶的計算機和手機上面。[0034]參見圖2，本實用新型RS485有限通信接口采用的方式是RS-485半雙工總線方式?？偩€方式簡單方便，采用多總線掛接方式實現(xiàn)多點總線結(jié)構(gòu)。通過外擴通訊模塊，可與 EtherNet, CAN等各種通訊網(wǎng)絡(luò)連接；為了減少線路干擾，每一種通訊方式均采用光隔芯片 TLP521進行隔離。總線方式采用MAXIAM公司的全雙工RS485驅(qū)動接收器MAX1487E模塊， 驅(qū)動能力強，通訊距離可達1200米，最多可255臺裝置組網(wǎng)，與上位機串行通信，實現(xiàn)遙測、 遙信、遙控功能。提高了配電系統(tǒng)的自動化。參見圖3，本實用新型遙信量采集隔離開關(guān)、負荷開關(guān)及熔斷器的位置狀態(tài)是通過檢測其專門的輔助觸點或者信號繼電器觸點的位置信號得知的；安全防盜和煙霧報警屬于圖1，10路開入量輸入模塊的子模塊，安全防盜是通過監(jiān)測門禁行程開關(guān)的輔助觸點位置信號得知的；煙霧報警模塊是通過監(jiān)測煙感傳感器的報警輔助觸點信號得知的。遙信量輸入電路如下圖3所示，T型RC低通濾波器，可以濾掉遙信回路的高頻干擾；電阻R1、R2起到限流保護作用，二極管起到保護光耦的作用。參見圖4，本實用新型所有的保護功能最終是通過開出量控制單元來控制斷路器和負荷開關(guān)動作實現(xiàn)的，因此，開出量控制電路的可靠性直接反映其監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性。開出量控制回路采用晶體管驅(qū)動有觸點的繼電器。為了提高抗干擾能力，傳統(tǒng)的遙信量輸出回路都要經(jīng)光電隔離。此外，在出口跳閘時，CPU的GPIOO和GPIOl安排不同的電平輸出，GPIOO輸出“0”，GPIOl輸出“1”，使與非門Y2輸出“0”驅(qū)動發(fā)光二極管。這樣設(shè)計， 可防止在拉合直流電源過程中繼電器Kl的短時誤動。因為在拉合直流電源時，同時CPU上電復(fù)位，GPIOO和GPIOl都是相同的電平輸出，不可能驅(qū)動發(fā)光二極管，從而防止了誤動。參見圖5，本實用新型“看門狗”復(fù)位和低電壓監(jiān)測電路9選用RAMTR0N公司 FM31L278芯片，通過I2C總線與單片機1相連，其具有實時時鐘、低電壓復(fù)位、看門狗記數(shù)器、早期電壓失效告警功能，該芯片的高度集成性即節(jié)約了成本，也極大的提高了系統(tǒng)的可靠性。參見圖6，本實用新型中的GPRS模塊是該裝置中無線通信一部分。終端為了利用 GPRS網(wǎng)絡(luò)進行通信，必須選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備來接入GPRS網(wǎng)絡(luò)。它通過串星通信和保護CPU處理器連接，并在其控制下完成與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，從而實現(xiàn)與上位機的數(shù)據(jù)互傳。工作時，箱變智能安全監(jiān)控裝置將一次側(cè)PT、CT系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)整流、濾波輸出到交流采樣電路，經(jīng)過信號調(diào)理電路后輸進單片機1內(nèi)部A/D采樣接口。實用新型工作狀態(tài)如下所述1.實用新型上電正常工作，面板運行、通信232燈正常閃爍，通信232指示保護CPU 與無線模塊正常通訊，檢測無線模塊，當(dāng)有故障或告警信息發(fā)生時，無線模塊向目標手機號碼發(fā)送短信，正常運行時，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)向上位機發(fā)送箱式變電站內(nèi)高壓室、低壓室交流一次測電壓、電流、功率、頻率等數(shù)據(jù)信息。2.實用新型正常工作時，可以通過有線通信網(wǎng)絡(luò)RS485實時監(jiān)測一次側(cè)交流電壓電流功率頻率等數(shù)據(jù)信息，并且可以設(shè)置保護壓板投退、保護定值、參數(shù)。3.實用新型正常工作時，可以監(jiān)測高壓室、低壓室環(huán)境溫度和濕度，并且可以通過風(fēng)機、加熱器等負載，調(diào)節(jié)環(huán)境溫、濕度。4.可以通過10路開入量輸入模塊6實時監(jiān)測箱變內(nèi)各種運行開關(guān)狀態(tài)，以及煙感和門禁信息，當(dāng)出現(xiàn)異常，可以通過短信告知用戶；用戶也可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測箱變內(nèi)各種運行信息；用戶可以通過短信設(shè)置門禁的布防和撤防。 5.當(dāng)檢測到箱變一次側(cè)三相保護電流信號有異常時，如果保護是投入的，則系統(tǒng)將當(dāng)前檢測值與保存在FLASH存貯器2中設(shè)定的定時限定值、反時限定值、定時限時間整定值等參數(shù)進行分析比較，超過設(shè)定的參數(shù)時通過繼電器輸出電路9發(fā)出跳閘信號，并且短信告知用戶故障信息。
權(quán)利要求1.箱變智能安全監(jiān)控裝置，包括保護測控單片機(1)，其特征在于保護測控單片機 (1)輸入端分別接有互感器插件板(2)、調(diào)整電路(3)、FLASH存儲模塊(4)及看門狗和RTC 時鐘模塊(5)，輸出端分別接有無線GPRS通信模塊(6)、有線RS485通信模塊(7)、人機顯示單片機(8)和繼電器出口插件(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箱變智能安全監(jiān)控裝置，其特征在于所述保護測控單片機(1)與人機顯示單片機(8)之間設(shè)置有SPI通信模塊(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種箱變智能安全監(jiān)控裝置，其特征在于所述的人機顯示單片機(8)上連接有輸入模塊(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種箱變智能安全監(jiān)控裝置，其特征在于所述保護測控單片機(1)為 dsPIC33FJ256GP710。
專利摘要本實用新型涉及一種箱變智能安全監(jiān)控裝置，包括保護測控單片機，保護測控單片機輸入端分別接有互感器插件板、調(diào)整電路、FLASH存儲模塊及看門狗和RTC時鐘模塊，輸出端分別接有無線GPRS通信模塊、有線RS485通信模塊、人機顯示單片機和繼電器出口插件。它具有一體化的保護、計量、控制、監(jiān)測、通信功能，同時考慮到戶外封閉式地面安裝，容易因溫度、濕度作用形成凝露而造成閃絡(luò)事故，加入溫度測控功能，破壞凝露生成環(huán)境；并且加入安全防盜和煙霧報警功能。在組網(wǎng)通信上，采用了RS485和GPRS/GSM通信技術(shù)，可以實現(xiàn)遠程無線通信，真正實現(xiàn)了箱式變電站智能化、無人值守的要求。
文檔編號H02J13/00GK202268749SQ20112041926
公開日2012年6月6日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者張建虎, 王偉 申請人:西安遠征智能軟件有限公司