專利名稱：低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及低壓配電系統(tǒng)的控制保護裝置，特別是低壓電動機的控制保護測控裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著電力電子、計算機技術(shù)的發(fā)展，配電系統(tǒng)的控制技術(shù)也在不斷發(fā)展進步，由原來的電磁保護到集成電路以及微機控制保護，國內(nèi)外不少廠家也推出了對配電系統(tǒng)的控制保護裝置，其中電壓等級為6～10KV的保護裝置特別多，但對于低壓～380v范圍內(nèi)的控制保護測控裝置并不是很多，特別對于功能完全的測控裝置基本沒有。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種功能齊全的低壓配電系統(tǒng)的控制保護測控裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣設(shè)計的，它包括微處理器、六個小型互感器、溫度傳感器、開關(guān)電源、四個輸出繼電器、顯示單元，其特征在于在線測量低壓電氣設(shè)備的相電流、線電壓、零序電流的六個小型互感器信號連接采集電路，采集電路信號連接微處理器輸入端口，溫度傳感器信號連接溫度采集電路，溫度采集電路信號連接微處理器輸入端口，開關(guān)電源與各電路順序連接提供保護裝置電源，控制電動機合閘、分閘、保護、備用的四個輸出繼電器信號連接微處理器輸出端口，顯示單元與微處理器的串行通訊口信號連接。
上述的采集電路包括運算放大模擬測量電路、比較測量過零點電路，溫度采集電路包括運算放大模擬測量電路。
測控保護裝置還包括操作面板，操作面板上設(shè)有四個控制按鈕，四個控制按鈕信號連接微處理器輸入端口。
測控保護裝置還包括后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排，微處理器通過輸入輸出電路連接端子排，端子排與其它電氣元件實現(xiàn)電氣連接。
上述的后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排中有兩個端口用于與上位機進行通訊連接。
上述的后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排中有兩個端口用于與遠程控制分、合閘進行電氣連接。
上述的后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排中有十二個用于連接六個小型互感器，二個用于連接溫度傳感器，八個用于連接四個輸出繼電器。
上述的操作面板上設(shè)有八位LED顯示單元，三個發(fā)光二極管。
上述的微處理器是80C196KC。
本實用新型由于采用高性能、低價位分散式自動保護監(jiān)控測控，因此可具有短路速斷、缺相保護、反時限過流、漏電、過欠壓、超溫等多種保護功能，它是智能開關(guān)柜的重要組成元件之一，它可以安裝在如GGD、BFC、MCC、MNL等低壓開關(guān)柜中與其他單元組網(wǎng)形成智能開關(guān)柜，也可以單獨對低壓配電系統(tǒng)，特別是電動機進行監(jiān)控。


圖1為本實用新型實施例的原理框圖。
圖2為本實用新型實施例的系統(tǒng)框圖。
圖3為本實用新型實施例的運算放大模擬測量電路和比較測量過零點電路圖。
圖4為電流保護特性曲線的一般反時限曲線表達式。
圖5為電流保護特性曲線的強反時限曲線表達式。
圖6為電流保護特性曲線的特強反時限曲線表達式。
圖7為電流保護特性曲線的長時間反時限(接地)曲線表達式。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
智能測控保護裝置以嵌入式微處理器80C196KC為核心，采用貼片工藝和模塊化采樣電路，同時配備CAN總線控制器和接口，為實現(xiàn)多臺智能測控保護裝置的聯(lián)網(wǎng)運行和遠程監(jiān)控提供了方便。
顯示和監(jiān)控操作面板上的按鍵用于對測控保護對象的控制和智能測控保護裝置的參數(shù)設(shè)置。后座插口用于電氣和通訊信號的輸入輸出。
智能測控保護裝置的后座是兩個插槽，用于電氣信號的輸入輸出和CAN總線的接口。
電流信號輸入為電流互感器(□/5A)的副邊。對于額定工作電流大于5A的電機或低壓配電系統(tǒng)應用場合，需要配備三個電流互感器(□/5A)。
溫度輸入為電壓型信號輸入，具有開關(guān)量和線性量兩種輸入方式，通過跳線選擇。
對于零序電流，須外接一個零序電流互感器，保證輸入到智能測控保護裝置上的零序電流不大于5A。
電壓信號輸入接口為三相380v輸入，外加一根中性線。
工作原理電源的輸入電壓來自A相電壓信號。低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置集測量、顯示、保護和控制功能于一體，配備CAN總線控制器和接口卡之后，還有遠程測控和聯(lián)鎖保護的功能。
智能測控保護裝置由輸入傳感器(電壓、電流、零序)檢測監(jiān)測對象低壓配電系統(tǒng)的運行電壓、工作電流以及零序電流，互感器變換信號經(jīng)運算放大模擬測量電路(運算放大模擬測量電路又分為比較測量過零點電路和運算放大模擬測量電路)后形成一定的電壓信號和脈沖序列(即數(shù)據(jù)采集后)，分別送到CPU的A/D輸入口、HIS高速輸入口；外界開關(guān)控制量通過光隔送到CPU的I/O口；輸出開關(guān)量由CPU的HSO高速口加驅(qū)動(即經(jīng)開關(guān)量輸出驅(qū)動后)輸出；通訊接口由PCA82C200、光隔、82C250組成CAN總線；CPU本身自成系統(tǒng)由EPROM27256、373、24C01E2PROM、鍵盤及LED面板顯示裝置、硬件狗及晶振組成。
智能測控保護裝置在上述硬件的基礎(chǔ)上，在軟件的控制下形成下面的測控功能一、測量功能被測量的量三相電流、兩個線電壓(Ua-Uc和Ub-Uc)、漏電電流和溫度。
測量精度＜1％測量校正可用選擇校正系數(shù)的軟件方法使測量更為準確，解決硬件電路的溫漂、阻值不準等問題。
二、顯示功能顯示方式本智能測控保護裝置采用8個LED用于顯示。
正常時的顯示正常工作時，“運行”燈亮，用LED2、LED3顯示參數(shù)符號，LED5、LED6、LED7、LED8顯示參數(shù)值。其顯示過程是動態(tài)的，每隔3s就顯示一輪三相電流。每相電流的顯示是時間為1s。需要看其它參數(shù)時，須按“切換”鍵。
故障時的顯示出現(xiàn)故幛時，“故障”燈亮發(fā)出報警信號，用LED1、LED2、LED3顯示故障符號，用LED5、LED6、LED7、LED8顯示出現(xiàn)故障的參數(shù)值。例如，當出現(xiàn)接地故障時，顯示零序電流值；當出現(xiàn)短路故障時，顯示短路相電流值。其顯示過程是，一旦發(fā)生故障，就在發(fā)出停機和報警信號的同時，把顯示固定在發(fā)生故障的參數(shù)值上。同時，裝置會把故障代碼和參數(shù)存入EEPROM。若按“起動/Y”鍵或者有遠方起動信號，裝置將起動并監(jiān)測保護配電系統(tǒng)。
參數(shù)設(shè)置時的顯示參數(shù)設(shè)置過程中，每個參數(shù)對應一個參數(shù)編號。
三、保護功能保護類型智能測控保護裝置如用在低壓電機保護場合，可以實現(xiàn)以下幾種保護。(均可在參數(shù)設(shè)置時設(shè)定其有效或無效)·過載保護·堵轉(zhuǎn)保護·短路保護·欠載/空載保護·斷相保護·零序保護·漏電保護·欠電壓保護·過電壓保護·過溫度保護保護動作的依據(jù)和方式保護動作的依據(jù)和方式是低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置作為電動機監(jiān)控保護裝置時，其具體保護動作的依據(jù)和方式如圖4~圖7所示4種反時限特征曲線的表達式。
電流保護特性曲線系統(tǒng)提供4種反時限曲線供選擇，當在用戶參數(shù)設(shè)置參數(shù)22時，0，1，2，3對應的是圖4-7所示4種曲線其中ta表示動作時間 τ表示時間常數(shù)(0.05~2S)I表示測量電量 IL表示整流電流Tamax表示ta的最大量。
四、控制功能控制功能包括起動方式、自起動、熱鎖和聯(lián)鎖這幾方面。
起動方式按起動模式表來設(shè)置起動方式，有串電抗起動、Y-Δ起動等起動方式。
自起動當電壓有少許降落且維持時間很短時，電機具有自起動功能。
熱鎖起動時屏蔽過載保護和堵轉(zhuǎn)保護。
聯(lián)鎖和分批自起動使用CAN總線來實現(xiàn)電機的聯(lián)鎖控制和分批自起動控制。
五、網(wǎng)絡(luò)通信功能利用CAN總線控制器及其接口，與后臺管理系統(tǒng)連接，能形成穩(wěn)定可靠的實時低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)。
采用CAN總線，使系統(tǒng)具有高實時性。由于CAN總線協(xié)議廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，使網(wǎng)絡(luò)上的不同節(jié)點能同蚶收到相同的數(shù)據(jù)塊。另外，其數(shù)據(jù)塊長度最多為8個字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求。同時，8個字節(jié)不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。
采用CAN總線，使系統(tǒng)的可靠性很高，CAN總線采用短數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，CAN協(xié)議采用CRC檢驗(5種檢錯方式)并提供了相應的錯誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。
根據(jù)上述功能進行編制相應的程序是本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員不需通過創(chuàng)造性勞動就能設(shè)計出的。
本實施例中的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置集測量、顯示、保護和控制及通訊功能為一體，具有遠程測控和連鎖保護的功能。它是作為智能化開關(guān)柜的核心部件，它不僅是遠方數(shù)據(jù)采集處理傳輸單元，而且是集電氣控制、保護、測量、通訊等功能于一體智能化執(zhí)行器。作為系列低壓配電設(shè)備具有自動保護、監(jiān)控測控功能，是根據(jù)我國石油、化工、電力、冶金、輕工、建筑、城市供水等項目的低壓配電系統(tǒng)，特別是電動機的運行狀況，以及對動力設(shè)備自動保護、監(jiān)控的要求，借鑒國外先進產(chǎn)品的技術(shù)特點設(shè)計而成的一種高性能、低價位分布式自動保護監(jiān)控測控保護裝置。本測控保護裝置具有短路速斷、缺相保護、反時限過流、漏電、過欠壓、超溫等多種保護功能，是智能開關(guān)柜的重要組成元件之一，它可以安裝在如GGD、BFC、MCC、MNL等低壓開關(guān)柜中組網(wǎng)形成智能開關(guān)柜，也可以單獨對電動機進行監(jiān)控。
本測控裝置具有如下特點(1)速度快，測量精度高智能測控保護裝置以先進的80C196KC為處埋中心，工作在16MHz頻率下，速度快。同時，保護裝置采用性能優(yōu)越的電流互感器、電壓互感器作為電流信號、電壓信號的信號處理模塊，使保護裝置的測量精度大大提高。
(2)功能多，性能可靠裝置集測量、顯示、保護、控制、通訊等功能于一體，主要應用在低壓電機監(jiān)控和低壓配電系統(tǒng)中，是低壓智能化開關(guān)柜的核心部件，簡化了低壓柜的內(nèi)部接線，提高了設(shè)備的可靠性。
(3)體積小，功耗小裝置體積小，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，另外，整個裝置功耗不到10W。
(4)抗腐蝕、抗干擾能力強裝置經(jīng)過抗腐蝕處理和抗干擾實驗，有較強的抗干擾能力。
(5)通訊網(wǎng)絡(luò)高速采用實時性強、傳輸可靠的CAN總線技術(shù)，使串行通訊網(wǎng)絡(luò)的的數(shù)據(jù)傳輸速率大大提高，最高可達1Mbps的傳輸速率。
(6)安裝、使用方便由于裝置的外接端子很少，只有20幾個，且體積小，因此安裝在配電開關(guān)柜里非常方便。使用時也僅僅是在首次起動時進行參數(shù)校準，以后就可以直接起動了。
(7)易于擴展，構(gòu)成基于現(xiàn)場總線的自動化系統(tǒng)多臺裝置連上CAN總線并外加PC機和一個CAN總線通訊卡之后，不僅可以通過PC機實現(xiàn)多臺被保護設(shè)備的聯(lián)鎖保護、分批自起動，還可以實現(xiàn)設(shè)備的遠程測控和保護。
權(quán)利要求1.一種低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，包括微處理器、六個小型互感器、溫度傳感器、開關(guān)電源、四個輸出繼電器、顯示單元，其特征在于在線測量低壓電氣設(shè)備的相電流、線電壓、零序電流的六個小型互感器信號連接采集電路，采集電路信號連接微處理器輸入端口，溫度傳感器信號連接溫度采集電路，溫度采集電路信號連接微處理器輸入端口，開關(guān)電源與各電路順序連接提供保護裝置電源，控制電動機合閘、分閘、保護、備用的四個輸出繼電器信號連接微處理器輸出端口，顯示單元與微處理器的串行通訊口信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于上述的采集電路包括運算放大模擬測量電路、比較測量過零點電路，溫度采集電路包括運算放大模擬測量電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于還包括操作面板，操作面板上設(shè)有四個控制按鈕，四個控制按鈕信號連接微處理器輸入端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于還包括后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排，微處理器通過輸入輸出電路連接端子排，端子排與其它電氣元件實現(xiàn)電氣連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于上述的后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排中有兩個端口用于與上位機進行通訊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于上述的后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排中有兩個端口用于與遠程控制分、合閘進行電氣連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于上述的后座上的二十六個可插拔的輸入輸出端子排中有十二個用于連接六個小型互感器，二個用于連接溫度傳感器，八個用于連接四個輸出繼電器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于上述的操作面板上設(shè)有八位LED顯示單元，三個發(fā)光二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，其特征在于上述的微處理器是80C196KC。
專利摘要本實用新型公開了一種低壓配電系統(tǒng)智能測控保護裝置，包括微處理器、六個小型互感器、溫度傳感器、開關(guān)電源、四個輸出繼電器、顯示單元，在線測量低壓電氣設(shè)備的相電流、線電壓、零序電流的六個小型互感器信號連接采集電路，采集電路信號連接微處理器輸入端口，溫度傳感器信號連接溫度采集電路，溫度采集電路信號連接微處理器輸入端口，開關(guān)電源與各電路順序連接提供保護裝置電源，控制電動機合閘、分閘、保護、備用的四個輸出繼電器信號連接微處理器輸出端口，顯示單元與微處理器的串行通訊口信號連接。本實用新型采用高性能、低價位分散式自動保護監(jiān)控測控，具有短路速斷、缺相保護、反時限過流、漏電、過欠壓、超溫等多種保護功能。
文檔編號H02H7/08GK2591830SQ02250759
公開日2003年12月10日 申請日期2002年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者林少鑫, 洪云 申請人:汕頭高新區(qū)天健電氣有限公司, 陳澤