一種低壓機組監控保護綜合裝置的製作方法

2023-10-17 10:15:19

專利名稱：一種低壓機組監控保護綜合裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低壓機組監控保護綜合裝置。
背景技術：
現有400V低壓機組的監控保護綜合裝置功能不全面，大多只能完成低壓機組的 部分功能，如自動準同期併網調整、電流保護或電壓保護功能。機組自動開停機控制功能不 強、甚至沒有，而且保護功能存在缺陷，存在以下不足(1)裝置處理能力不強，功能單一，無法適應現場集中監視控制的需要；(2)裝置 保護功能僅限於常規電流或電壓繼電器完成的功能，不能適應電網的要求(如實現頻率保 護、多套保護運行定值、遠方調度修改定值等功能)；(3)部分裝置可完成自動準同期調整功 能，但不能實現機組自動開停機功能，集成度不高；(4)繼電器出口數量少(多為4-5個)， 無法滿足低壓機組的多路輸出控制要求；(5)外部開關量信號(如操作信號或機組開停機 所需輸入信號)採集受裝置限制，只能採集少數幾路(不到8路)輸入信號；(6)顯示模塊 多採用數碼管或LED燈顯示，信息顯示不夠全面、直觀，不能提供詳細的開停機記錄、機組 事故動作記錄，無法滿足現場運行的實際需要；(7)不具備遠程通訊功能，甚至無RS485通 訊口 ；(8)交流電量採集分析不全面。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種低壓機組監控保護綜合裝置，以滿足400V低壓 機組監視、控制和保護等多種功能的需要，可以獨立完成低壓機組的開停機順序流程控制、 自動準同期調整併網和電氣保護。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的一種低壓機組監控保護綜合裝置，包括由電源模塊供電的CPU控制及數據處理模 塊、電流電壓採樣模塊、開關量採集模塊、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控制及數據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，其中電流電壓採集模塊和開關量採集模塊的輸出端接入所述CPU控制及數據處理模 塊，所述CPU控制及數據處理模塊的輸出端接入繼電器輸出模塊。進一步的，所述CPU控制及數據處理模塊選用高性能16位微處理器80C196，外部 擴展帶256K FLASH,32K RAM的PSD可編程系統外圍設備晶片、獨立的12位A/D晶片。進一步的，其中輸入輸出模塊採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，完成顯示與人機對話 功能，全漢字信息顯示、菜單式操作界面，並配置有簡化的開停機流程圖。進一步的，所述時鐘模塊採用獨立的DS1307時鐘晶片，通過I2C總線與CPU控制 及數據處理模塊電連接。進一步的，所述電源模塊提供5V、+12V、-12V各自獨立的隔離電源。進一步的，所述開關量採集模塊採用光電隔離方式採集外部16路開關量信號。[0012]本實用新型的工作原理是，所述低壓機組監控保護裝置通過電流電壓信號採樣模 塊將外部電壓互感器(TV)、電流互感器(TA) 二次信號經裝置內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控制及數據處理 模塊；同時實時採集8個通道的交流電流、交流電壓信號，通過專用的採集通道(80C196的 高速採集通道HSI)採集頻率信號，在輸出模塊上實時顯示發電機的三相電流、零序電流、三 相相電壓、線電壓和系統頻率等運行電氣參數。本實用新型通過開關量採集模塊採集16路 開關量信號，接入發電機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 電機斷路器狀態的監視。也可同時監視滅磁開關狀態、外部斷路器狀態、隔離開關狀態、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採集模塊 將各種事件記錄、遙信量、測量數據和定值數據，通過RS485通訊口送到後臺監控系統、遠 方調度端，完成遠程通信的R T U功能。基於上述結構的本實用新型可以達到如下技術效果1)針對低壓機組，配置有較全面電氣保護功能，包括三段式複合電壓電流保護、零 序電流保護、過負荷保護、過電壓保護、低電壓保護、零序過壓保護、高頻保護、低頻保護以 及非電量保護，實現TV斷線告警、控制迴路異常告警和裝置掉電告警。2)設置有自動開停機功能、自動準同期及調整併網功能。根據機組控制流程自動 完成開機升速、合滅磁開關、起勵建壓、自動準同期併網、開機流程操作，能自動完成按設定 參數增、減負荷、分斷路器、分滅磁開關、停機、投入和解除制動等停機操作，事故及緊急停 機操作。停機後能根據設定自動關閘門或蝶閥。3)其自動化程度高、可靠性高，能在水電站較強電磁幹擾環境下穩定可靠運行；是 專門針對農村小型水電站AC400V低壓機組的設備配套及運行特點而開發的一套可靠、實 用又經濟的綜合保護控制系統。綜上所述，本實用新型所述低壓機組監控保護裝置抗幹擾性能強、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，數據量大，適用於 400V低壓機組的監視、控制、保護等多種功能的需要，在水電領域擁有較大的推廣應用價值。

圖1為本實用新型的結構示意框圖。I-CPU控制及數據處理模塊 2-電流電壓採集模塊 3-開關量採集模塊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

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。實施例本實施例提供一種包括CPU控制及數據處理模塊1、電流電壓採樣模塊2、開關量 採集模塊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控制及數據處理模塊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，其中電流電壓採集模塊2和開關量採集模塊3的輸出端接入所 述CPU控制及數據處理模塊1，所述CPU控制及數據處理模塊1的輸出端接入繼電器輸出模 塊4。各個模塊詳細描述如下所述CPU控制及數據處理模塊1選用技術成熟的高性能16位微處理器80C196， 外部擴展帶256K FLASH,32K RAM的PSD可編程系統外圍設備晶片，數據採集由獨立的12 位A/D轉換器ADC12048、多路開關及有源運放0P07濾波迴路等完成，並設計有WATCHDOG 看門狗電路MAX706。在單板上完成數據採集、保護、測量、輸入輸出、控制和通訊等功能。 使用E2PR0M_^17保存相關的保護定值、裝置參數等，掉電可保持。電源模塊提供5V、 +12V、-12V各自獨立的隔離電源。所述電流電壓採集模塊2中交流採樣輸入部分將外部電壓互感器(T V )、電流 互感器(Τ A) 二次信號經裝置內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控制及數據處理模塊。所述開關量採集模塊3可完成16路遙信量(即開關量)採集，所有外部信號經過光 電隔離濾波後採集；外部開關狀態監視由被監視設備提供無源空接點，遙信信號電源使用 DC24V。所述繼電器輸出模塊4中，CPU通過I2C總線接口晶片PCF8584、PCF8574進行繼 電器控制信號輸出。裝置提供18個繼電器出口，滿足保護跳閘的要求，以及機組開停機的 自動化要求。其中2路用於斷路器跳合閘控制輸出，2路用於預告音響信號及事故音響信號 輸出，其餘14路用於機組開停機控制或同期調整控制輸出。所述通訊模塊5採用RS485通信接口，CPU自帶的通信口經光藕隔離後，通過 RS485通信接口晶片MAX481來實現通訊。所述時鐘模塊7採用DS1307實時時鐘晶片，並配置3V鋰電池作為裝置停電後的 後備電源，保證時鐘的可靠性。通過I2C總線與CPU控制及數據處理模塊電連接，CPU可讀 取並設置實時時鐘時間。所述液晶顯示及按鍵操作模塊6採用U8X64點陣的圖形液晶顯示器、9個按鍵， 完成顯示與人機對話功能，全漢字信息顯示、菜單式操作界面，並配置有簡化的開停機流程 圖。所述電源模塊8採用寬穩壓範圍、抗幹擾能力強的小型開關電源，有3種不同的電 壓輸出+5V、+12V、-12V，並且每組電源都具有輸出短路及過載保護的功能。
權利要求1.一種低壓機組監控保護綜合裝置，包括由電源模塊供電的CPU控制及數據處理模 塊、電流電壓採樣模塊、開關量採集模塊、繼電器輸出模塊、通訊模塊、時鐘模塊和輸入輸出 模塊，其特徵在於，所述CPU控制及數據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，其中電流電壓採集模塊和開關量採集模塊的輸出端接入所述CPU控制及 數據處理模塊，所述CPU控制及數據處理模塊的輸出端接入繼電器輸出模塊。
2.根據權利要求1所述低壓機組監控保護綜合裝置，其特徵在於，所述CPU控制及數據 處理模塊選用16位微處理器80C196，外部擴展帶256K FLASH,32K RAM的PSD可編程系統 外圍設備晶片、獨立的12位A/D晶片。
3.根據權利要求1所述低壓機組監控保護綜合裝置，其特徵在於，所述輸入輸出模塊 採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.根據權利要求1所述低壓機組監控保護綜合裝置，其特徵在於，所述時鐘模塊採用 獨立的DS1307時鐘晶片，通過I2C總線與CPU控制及數據處理模塊電連接。
5.根據權利要求1-4之一所述低壓機組監控保護綜合裝置，其特徵在於，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組監控保護綜合裝置，包括由電源模塊供電的CPU控制及數據處理模塊、電流電壓採集模塊、開關量採集模塊、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控制及數據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，其中電流電壓採集模塊和開關量採集模塊的輸出端接入所述CPU控制及數據處理模塊，所述CPU控制及數據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低壓機組監視、控制、保護等多種功能的需要，可以獨立完成低壓機組的開停機順序流程控制、自動準同期調整併網和電氣保護。
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 優先權日2010年11月18日
發明者張為民, 李昆, 胡軼波, 鄧東紅 申請人:湖南華自科技有限公司