供電系統自動管理裝置的製作方法

2023-04-24 08:16:36

專利名稱：供電系統自動管理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用接力通信網實現對供電系統進行自動管理的裝置，特別適用於對城市路燈照明系統進行遙控、遙訊、控制及數據處理。
在中國專利CN87211553上公開了一種計算機路燈控制儀器。該儀器只能同時顯示年、月、星期、時、分、秒，或對應日期的開關燈時間，調校儀器時鐘，根據一年不同日期光照度變化，控制開、關燈時間。但是不能了解照明燈，變壓器及變電站等供電裝置的工作情況，不能實現對整個路燈系統進行管理。
本實用新型的目的是設計一種供電系統自動管理裝置，該裝置通過以現有的供電線路作為信道的接力通信網，對供電系統進行遙測、遙訊、控制及信息處理。
本實用新型的目的是這樣實現的根據供電系統上各個變壓器彼此互相獨立，所管轄的區段互不相連的特點，將供電系統內互不相通而相鄰的兩臺變壓器通過信息傳送控制裝置聯接起來，形成一個以現有供電線路作為傳輸信道的、供電線路不相連但信息相通的、信息以調製方式傳輸的接力通信網。由中心控制裝置通過信息傳送控制裝置控制、管理分布在各區段上的信息採集裝置、變壓器、變電站等供電裝置及路燈等用電器，調製信號經信息傳送控制裝置處理並逐級傳遞送至中心控制裝置，實現整個供電系統的自動管理。
本實用新型具有如下優點本裝置實現了對供電系統進行遙測、遙訊、控制、信息處理等自動管理；採用接力通信網解決了信息遠距離傳輸的問題；載波信號可以從一個變壓器區段傳到另一個變壓器區段，從而實現接力通信；信息傳送控制裝置既起信息傳送及控制作用，又使本裝置具有故障自動診斷、處理功能，保證通信的可靠性；可實時了解供電系統內用電器及供電裝置的工作狀態。本實用新型利用現有的供電系統，特別是利用現有的供電線路進行信息傳輸，無需單獨拉線，檢修、維護方便，節約人力物力，節約時間，減少能量損耗，製造簡單，造價低廉。
以下是本實用新型的
圖1是接力通信網的結構圖；圖2是中心控制裝置原理框圖；圖3是輸入／輸出埠電路電原理圖；圖4是電量採集裝置原理框圖；圖5是路燈傳感器原理框圖；圖6是電壓變換器電原理圖；圖7是電流變換器電原理圖；圖8是信息採集裝置與供電線路的連接圖；圖9是節點通信裝置的原理框圖；圖10是信息傳送裝置與供電線路的連接圖；圖11是中心控制裝置的程序框圖；圖12是節點通信裝置的程序框圖；圖13是接力通信裝置的程序框圖；圖14是端點通信裝置的程序框圖；圖15是電量採集裝置的程序框圖。
以下結合附圖作進一步詳細說明本實用新型由接力通信網、中心控制裝置(1－3)、信息傳送控制裝置(1－4)、信息採集裝置。
一、接力通信網根據供電系統的分布特點，將接力通信網分為三級，即總線環(1－12)、通信環(1－13)、通信鏈(1－14)。其結構圖如圖1所示。總線環(1－12)以中心控制裝置(1－3)為起點，向左右兩端用節點通信裝置(1－7)、接力通信裝置(1－8)將中心環路上所有的變壓器(1－10)、變電站(1－11)等供電裝置及信息採集裝置連接起來，形成兩條通信鏈(1－14)，將這兩條通信鏈(1－14)的末端用端點通信裝置(1－9)連接起來形成一閉合的通信環路；以總線環(1－12)上的節點通信裝置(1－7)為起點將支路上的變壓器(1－10)、變電站(1－11)等供電裝置及信息採集裝置用接力信裝置(1－8)連接起來，形成通信鏈(1－14)；由端點通信裝置(1－9)將相鄰的兩條通信鏈(1－14)聯接起來，形成通信環(1－13)。
在每兩臺相鄰的變壓器(1－10)或變電站(1－11)等供電裝置所管轄的區段的斷開處，經輸入／輸出埠電路(圖3)將兩個區段所屬的供電線路聯接到信息傳送控制裝置(1－4)上。電量採集裝置(4－8)經電壓變換器(4－10)、電流變換器(4－11)與變壓器(1－9)或變電站(1－11)的輸出端相連。中心控制裝置((1－3)將發出的命令經FSK調製及載波調製後，送入總線環(1－12)。總線環(1－12)上的節點通信裝置(1－7)和接力通信裝置(1－8)接收到調製信號後進行解調並判別，然後以同樣的方式，逐級向下傳遞，節點通信裝置(1－7)同時還要向其管轄的通信鏈(1－14)傳送命令。數據傳送過程與之相反。下面以數據的傳送過程為例，描述本實用新型的信息傳送過程當通信鏈(1－14)、通信環(1－13)上的接力通信裝置(1－8)接到命令後，一方面向下一級的接力通信裝置(1－8)傳送；另一方面執行命令，採集本區段的數據，然後向下一級的接力通信裝置(1－8)發出查詢信號(即發出允許傳送信號)。如果下一級的接力通信裝置(1－8)有數據傳送，就接收數據，否則就處於等待狀態；接收到數據後，將這兩部分數據進行處理，如果上一級的接力通信裝置(1－8)發出查詢信號，就傳送，否則就處於等待狀態，依此類推，數據逐級傳送到節點通信裝置(1－7)，即該通信鏈(1－14)或通信環(1－13)的起點，開始參與總線環(1－12)的通信。總線環(1－12)上的節點通信裝置(1－7)採集本區段的數據後，先查詢並接收來自其所管轄的通信鏈(1－14)或通信環(1－13)的數據，然後再查詢並接收來自總線環(1－12)上的下一級節點通信裝置(1－7)或接力通信裝置(1－8)傳來的數據，並將這些傳來的數據進行處理，當接到來自上一級的查詢信號後，就將處理後的數據傳送至上一級，否則處於等待狀態。依此類推，將數據逐級傳送到中心控制裝置(1－3)。環上的端點信裝置(1－9)在數據正常傳送情況下處於查詢等待狀態，如果環上某一條通信鏈(1－14)發生故障，數據將通過端點通信裝置(1－9)從另一條通信鏈(1－14)上傳送，從而避免了因線路故障而丟失數據。中心控制裝置(1－3)將收到的數據進行處理，顯示並列印結果，如果出現故障就通過報警器(2－7)報警。
二、中心控制裝置中心控制裝置(1－3)由中心計算機(2－1)、接口電路(2－2)、數據機(2－3)、載波收發器(2－4)、顯示器(2－5)、印表機(2－5)、報警器(2－7)組成。其原理框圖如圖2所示，程序框圖如圖11所示。輸入／輸出埠電路(圖3)是中心控制裝置(1－3)與供電線路的連接器，其電原理圖如圖3所示。輸入／輸出埠電路(圖3)由隔離電容(3－1)、中頻變壓器(3－2)、放大器(3－3)組成。中心計算機(2－1)發出的控制命令經接口電路(2－2)變為0、1代碼的串行數據流，經過數據機(2－3)進行FSK調製，變為兩種頻率的正弦波，由載波收發器(2－4)載波調製，經放大器(3－2)放大耦合到中頻變壓器(3－2)，通過隔離電容(3－1)送入供電線路，接收到從供電線路傳來的載波信號，經過隔離電容(3－1)及中頻變壓器(3－2)的耦合，變為低電壓，送入載波收發器(2－4)，進行載波解調變成兩種頻率的正弦波，數據機(2－3)進行FSK解調變成0、1代碼的串行數據流，通過接口電路(2－2)送入中心計算機(2－1)，執行中心控制裝置程序(圖11)對信息進行處理並列印、顯示結果。如有故障則通過報警器(2－7)報警。中心控制裝置(1－3)可隨時發出地址碼查詢任意一個節點通信裝置(1－7)或接力通信裝置(1－8)。
三、信息傳送控制裝置信息傳送控制裝置(1－4)包括節點通信裝置(1－7)、接力通信裝置(1－8)、端點通信裝置(1－9)。節點通信裝置(1－7)由單片機(9－1)、控制電路(9－2)、接口電路(9－3)、數據機(9－4)、載波收發器(9－5)、命令存儲器ROM(9－6)、數據存儲器RAM(9－7)組成。其原理框圖如圖9所示，節點通信裝置程序框圖如圖12所示。接力通信裝置(1－8)、端點通信裝置(1－8)在硬體上與節點通信裝置(1－7)是一樣的。接力通信裝置程序框圖如圖13所示，端點通信裝置程序框圖如圖14所示。為了便於中心控制裝置(1－3)查詢，每個節點通信裝置(1－7)及接力通信裝置(1－8)編有地址碼，如果地址相符就接收來自中心控制裝置(1－3)的指令，並傳送採集到的數據，否則處於等待查詢狀態。從信道上傳來的載波信號經輸入／輸出埠(圖3)，在載波收發器(9－5)中進行載波解調，再經過數據機(9－4)進行FSK解調，變成串行二進位數據流，經接口電路(9－3)，送入單片機(9－1)，單片機(9－1)執行節點通信裝置程序(圖12)對信息進行處理，存入數據存儲器RAM(9－7)。對於接力通信裝置(1－8)和端點通信裝置(1－9)來說，單片機(9－1)分別執行接力通信裝置程序(圖13)和端點通信裝置程序(圖14)。
四、信息採集裝置信息採集裝置包括電量採集裝置(4－8)、電壓變換器(4－10)、電流變換器(4－11)、路燈傳感器(4－9)。電量採集裝置(4－8)由單片機(4－1)、控制電路(4－2)、邏輯電路(4－3)、數據機(4－4)、載波收發器(4－5)、A／D轉換器(4－6)組成。其原理框圖如圖4所示。圖15是電量採集裝置的程序框圖。電壓變換器(4－10)由變壓器(6－1)、二極體(6－2)、電阻(6－3)組成。其電原理圖如圖6所示。電流變換器(4－11)由電流耦合器(7－1)、二極體(7－2)、電阻(7－3)組成。其電原理圖如圖7所示。圖8給出了信息採集裝置與供電線路的連接圖。每一個電量採集裝置(4－8)都編有相應的地址碼，當從節點通信裝置(1－7)或接力通信裝置(1－8)發出一個地址碼，對某一個電量採集裝置(4－8)進行查詢時，如果地址相符就接收指令，否則處於等待查詢狀態。執行電量採集裝置(4－8)程序進行數據信息採集時，電壓變換器(4－10)、電流變換器(4－11)把變壓器(1－10)、變電站(1－11)、的電壓和電流及電功率變換為0－2V的電壓信號，經電量採集裝置中的A／D轉換器(4－6)，送入單片機(4－1)處理，控制電路(4－2)發出指令，邏輯電路(4－3)對信號編碼，數據機(4－4)進行FSK調製，載波收發器(4－5)進行載波調製，經過輸入／輸出埠電路(圖3)送入供電線路。
路燈傳感器(4－9)由控制電路(5－1)、振蕩電路(5－2)、邏輯電路(5－3)、放大器(5－4)、直流電源(5－5)組成。它與路燈(4－12)串聯在一起。每個路燈傳感器(4－9)都編有相應的地址碼，當從節點通信裝置(1－7)或接力通信裝置(1－8)發出一個地址碼，對所管轄區段上的某一個路燈(4－12)進行查詢時，經過邏輯電路(5－3)判別，如果地址相符就打開閘門，將該路燈(4－12)的工作狀態經放大器(5－4)放大，在控制電路(5－1)控制下，由振蕩電路(5－3)對信號進行調製，送到供電線路上，根據約定，如果路燈(4－12)亮，該地址碼不被存儲，如果路燈(4－12)滅，該地址碼被存起來。依次發出不同的地址碼，就把整個區段內的路燈(4－12)檢查了一遍。
根據不同的情況，接力通信網可分成若干級。
權利要求1.本實用新型是一種供電系統自動管理裝置，其特徵在於將供電系統內彼此互相獨立的、所管轄的區段互不相連的變壓器用電力線通過信息傳送控制裝置聯接起來，形成一個以現有供電線路作為傳輸信道的、供電線路不相連但信息相通的、信息以調製方式傳輸的接力通信網，由中心控制裝置通過信息傳送控制裝置控制、管理分布在各區段上的信息採集裝置、變壓器、變電站等供電裝置及路燈等用電路，調製信號經信息傳送控制裝置處理並逐級傳遞送至中心控制裝置。
2.根據權利要求1所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於將接力通信網分為三級，即總線環(1－12)、通信環(1－13)、通信鏈(1－14)，總線環(1－12)以中心控制裝置(1－3)為起點，向左右兩端用節點通信裝置(1－7)、接力通信裝置(1－8)將中心環路上所有的變壓器(1－10)、變電站(1－11)等供電裝置及信息採集裝置(1－2)連接起來，形成兩條通信鏈(1－14)，將這兩條通信鏈(1－14)的末端用端點通信裝置(1－9)連接起來形成一閉合的通信環路；以總線環(1－12)上的節點通信裝置(1－7)為起點將支路上的變壓器(1－10)、變電站(1－11)等供電裝置及信息採集裝置(1－2)用接力信裝置(1－8)連接起來，形成通信鏈(1－14)；由端點通信裝置(1－9)將相鄰的兩條通信鏈(1－14)聯接起來，形成通信環(1－13)；在每兩臺相鄰的變壓器(1－10)所管轄的區段的斷開處，經輸入／輸出埠電路將兩個區段所屬的供電線路聯接到信息傳送控制裝置(1－4)上，信息採集裝置(1－2)經電壓變換器(4－10)、電流變換器(4－11)與變壓器(1－10)或變電站(1－11)的輸出端相連。
3.根據權利要求1或2所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於中心控制裝置(1－3)由中心計算機(2－1)、接口電路(2－2)、數據機(2－3)、載波收發器(2－4)、顯示器(2－5)、印表機(2－5)、報警器(2－7)組成，輸入／輸出埠電路是中心控制裝置(1－3)與供電線路的連接器，中心計算機(2－1)發出的控制命令經接口電路(2－2)變為0、1代碼的串行數據流，數據機(2－3)進行FSK調製，變為兩種頻率的正弦波，載波收發器(2－4)載波調製，通過輸入／輸出埠電路送入供電線路；接收到從供電線路傳來的載波數據信號，通過輸入／輸出埠電路送入載波收發器(2－4)，經載波收發器(2－4)進行載波解調變成兩種頻率的正弦波，數據機(2－3)進行FSK解調變成0、1代碼的串行數據流，經接口電路(2－2)送入中心計算機(2－1)，執行中心控制裝置程序對信息進行處理並列印、顯示結果，如有故障則通過報警器(2－7)報警，中心控制裝置(1－3)可隨時發出地址碼查詢任意一個節點通信裝置(1－7)或接力通信裝置(1－8)。
4.根據權利要求1或3所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於輸入／輸出埠電路由隔離電容(3－1)、中頻變壓器(3－2)、放大器(3－3)組成，該輸入／輸出埠電路接收到來自載波收發器(2－4)的載波調製信號後，經放大器(3－3)放大耦合到中頻變壓器(3－2)，通過隔離電容(3－1)送入供電線路，從供電線路傳來的調製信號，經過隔離電容(3－1)及中頻變壓器(3－2)變為低電壓，經放大器(3－3)送入載波收發器(2－4)。
5.根據權利要求1或2所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於信息傳送控制裝置(1－4)包括節點通信裝置(1－7)、接力通信裝置(1－8)、端點通信裝置(1－9)，節點通信裝置(1－7)由單片機(9－1)、控制電路(9－2)、接口電路(9－3)、數據機(9－4)、載波收發器(9－5)、命令存儲器ROM(9－6)、數據存儲器RAM(9－7)組成，接力通信裝置(1－8)、端點通信裝置(1－8)在硬體上與節點通信裝置(1－7)是一樣的。為了便於中心控制裝置(1－3)查詢，每個節點通信裝置(1－7)及接力通信裝置(1－8)編有地址碼，如果地址相符就接收來自中心控制裝置(1－3)的指令，並傳送採集到的數據，否則處於等待查詢狀態，從信道上傳來的載波信號經輸入／輸出埠，在載波收發器(9－5)中進行載波解調，再經過數據機(9－4)進行FSK解調，變成串行二進位數據流，經接口電路(9－3)，送入單片機(9－1)，單片機(9－1)執行節點通信裝置程序對信息進行處理，存入數據存儲器RAM(9－7)。對於接力通信裝置(1－8)和端點通信裝置(1－9)來說，單片機(9－1)分別執行接力通信裝置程序和端點通信裝置程序。
6.根據權利要求1或2所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於信息採集裝置包括電量採集裝置(4－8)、電壓變換器(4－10)、電流變換器(4－11)、路燈傳感器(4－9)。電量採集裝置(4－8)、電壓變換器(4－10)、電流變換器(4－11)、路燈傳感器(4－9)分布在接力通信網上。
7.根據權利要求1或2所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於信息採集裝置中的電量採集裝置由單片機(4－1)、控制電路(4－2)、邏輯電路(4－3)、數據機(4－4)、載波收發器(4－5)、A／D轉換器(4－6)組成，A／D轉換器(4－6)將接收到的0－2V的電壓信號，送入單片機(4－1)處理，控制電路(4－2)發出指令，邏輯電路(4－3)對信號編碼，數據機(4－4)進行FSK調製，載波收發器(4－5)進行載波調製，經過輸入／輸出埠電路送入供電線路。
8.根據權利要求1或2所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於信息採集裝置中的電壓變換器(4－10)由變壓器(6－1)，二極體(6－2)、電阻(6－3)組成。電流變換器(4－11)由電流耦合器(7－1)、二極體(7－2)、電阻(7－3)組成。當電量採集裝置程序進行數據信息採集時，電壓變換器(4－10)、電流變換器(4－11)把變壓器(1－10)或變電站(1－11)的電壓、電壓及電功率變為0－2V的電壓信號送入A／D轉換器(4－6)中。
9.根據權利要求1或2所述的供電系統自動管理裝置，其特徵在於信息採集裝置中的路燈傳感器(4－9)由控制電路(5－1)，振蕩電路(5－2)，邏輯電路(5－3)，放大器(5－4)，直流電源(5－5)組成。它與路燈(4－12)串聯在一起。每個路燈傳感器(4－9)都編有相應的地址碼，當從接力通信裝置(1－8)或節點通信裝置(1－7)發出一個地址碼，對所管轄區段上的某一個路燈(4－12)進行查詢時，經過邏輯電路(5－3)判別，如果地址相符就打開閘門，將該路燈(4－12)的工作狀態經放大器(5－4)放大，在控制電路(5－1)控制下，由振蕩電路(5－3)對信號進行調製，送到供電線路上，根據約定，如果路燈(4－12)亮，該地址碼不被存儲，如果路燈(4－12)滅，該地址碼被存起來。依次發出不同的地址碼，就把整個區段內的路燈(4－12)檢查了一遍。
專利摘要本實用新型是一種供電系統自動管理裝置。將供電系統內彼此互相獨立的變壓器通過信息傳送控制裝置聯接起來，形成一個以現有供電線路作為傳輸信道的、信息以調製方式傳輸的接力通信網。由中心控制裝置通過信息傳送控制裝置控制、管理分布在各互不相連的區段上的信息採集裝置、供電裝置及用電器。可以實時了解用電器、供電裝置的工作狀態。該裝置實現了對供電系統進行遙控、遙訊、控制及數據處理等自動管理，特別適用於對城市路燈照明系統進行自動管理。
文檔編號H02J13/00GK2050662SQ89202318
公開日1990年1月3日 申請日期1989年3月9日 優先權日1989年3月9日
發明者梁經才, 黃增洪 申請人:梁經才