一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统论文和设计-姜万东

全文摘要

本实用新型公开了一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其包括采集高压断路器本体温度的无线测温传感器、控制高压断路器本体驱动机构的电动底盘车驱动器、与所述电动底盘车驱动器和所述无线测温传感器进行无线通讯的多功能微机保护装置、以及通过与所述多功能微机保护装置进行无线通讯控制所述电动底盘车驱动器的无线对码遥控器；所述多功能微机保护装置包括电气连通的DSP处理器和ARM处理器、与DSP处理器电气连接的开关量采集、模拟量采集、开出量控制和无线通讯模块、以及与DSP处理器或ARM处理器若干通讯接口。本实用新型通过限时对码遥控方法实现在可视距离范围内，对电动底盘车安全、可靠的遥控进出，保障了意外情况下操作人员的人身安全。

主设计要求

1.一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其特征在于：其包括采集高压断路器本体温度的无线测温传感器、控制高压断路器本体驱动机构的电动底盘车驱动器、与所述电动底盘车驱动器和所述无线测温传感器进行无线通讯的多功能微机保护装置、以及通过与所述多功能微机保护装置进行无线通讯控制所述电动底盘车驱动器的无线对码遥控器；所述多功能微机保护装置包括电气连通的DSP处理器和ARM处理器、与DSP处理器电气连接的开关量采集、模拟量采集、开出量控制和无线通讯模块、以及与DSP处理器或ARM处理器若干通讯接口。

设计方案

所述多功能微机保护装置包括电气连通的DSP处理器和ARM处理器、与DSP处理器电气连接的开关量采集、模拟量采集、开出量控制和无线通讯模块、以及与DSP处理器或ARM处理器若干通讯接口。

2.如权利要求1所述的可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其特征在于：所述开关量采集的采集信号包括所述电动底盘车驱动器中的断路器的状态、底盘车的工作位置、试验位置、接地刀闸位置和急停电动小车开入；

所述模拟量输入采集了三相保护电流、母线三相电压、以及零序电压和零序电流；

所述开出量控制的输出信号包括保护动作跳断路器、故障信号、以及遥控分合断路器的J1～J4。

3.如权利要求1所述的可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其特征在于：所述多功能微机保护装置包括两路太网通讯ETH1～ETH2和三路RS485通讯COM1～COM3，其中COM1～COM2用于与监控软件通讯，COM3用于与电动底盘车驱动器进行通讯。

4.如权利要求1所述的可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其特征在于：所述电动底盘车驱动器包括微处理器、RS485通讯接口、AC\/DC开关电源、全桥整流电路、电解电容E1～E2、全桥电路、驱动电路、断路器以及端子BS1和BS2；

输入电源P+\/P-分两路，一路接入AC\/DC开关电源为控制器的控制系统提供能量，一路接入全桥整流电路整流，经过电解电容E1、E2滤波；所述全桥电路包括电子开关Q1～Q4，Q1和Q2通过驱动电路实现PWM斩波输出，控制电压输出的大小；Q3和Q4控制电压输出的极性，实现电机的正传与反转的控制；端子BS1和BS2为控制电压输出闭锁接点，接入断路器的常闭接点，当断路器分闸时，常闭接点闭合允许控制器输出控制电动底盘车电机。

5.如权利要求1所述的可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其特征在于：所述电动底盘车驱动器还包括模拟量AIm和AUm，分别测量控制电机时的电流与电压，当电机堵转和短路时，回路电流AIm会增大，控制迅速的关断全桥电路输出；AUm检测输出回路的电压，用于调整PWM输出的脉宽，保证输出电压的稳定。

6.如权利要求1所述的可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其特征在于：所述无线对码遥控器包括处理器、电池充电管理电路、节能开关、无线通讯模块、按键与液晶显示装置；该微处理器的SPI接口与所述无线通讯模块电气连接。

设计说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种保护装置，特别是涉及一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统。

【背景技术】

微机保护装置的主要功能是进行电气元件保护，无线温度接收装置和温度传感器主要是检测电气元件的发热情况，并将温度信息上送到监控系统。同时，无线温度接收装置还可以对温度异常进行报警。现有技术中，无线测温传感器与接收装置独立构成一套系统，虽然也有无线测温接收、显示装置、无线测温传感器、电动底盘车驱动器以及微机保护装置，但微机保护装置只负责回路的保护测控功能；电动底盘车驱动器采用就地控制方式，独立的采集断路器开关状态、小车工作位、试验位以及接地刀状态，输出对底盘车电机的控制电压，实现底盘车的进出，上述控制系统存在以下缺陷：1)电动底盘车驱动采用就地控制，意外发生时操作人员人身安全无法保证；2)接线较为复杂，开关量状态无法共享；3)无线测温装置独立安装，增加了设备的投资；4)通讯网络复杂，每个单元都需要接入通讯网络，导致网络负载增大。

因此，有必要提供一种新的可限时对码遥控的多功能保护控制系统来解决上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统，通过限时对码遥控方法实现在可视距离范围内，对电动底盘车安全、可靠的遥控进出，保障了意外情况下操作人员的人身安全。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其包括采集高压断路器本体温度的无线测温传感器、控制高压断路器本体驱动机构的电动底盘车驱动器、与所述电动底盘车驱动器和所述无线测温传感器进行无线通讯的多功能微机保护装置、以及通过与所述多功能微机保护装置进行无线通讯控制所述电动底盘车驱动器的无线对码遥控器；

进一步的，所述开关量采集的采集信号包括所述电动底盘车驱动器中的断路器的状态、底盘车的工作位置、试验位置、接地刀闸位置和急停电动小车开入；

所述模拟量输入采集了三相保护电流、母线三相电压、以及零序电压和零序电流；

所述开出量控制的输出信号包括保护动作跳断路器、故障信号、以及遥控分合断路器的J1～J4。

进一步的，所述多功能微机保护装置包括两路太网通讯ETH1～ETH2 和三路RS485通讯COM1～COM3，其中COM1～COM2用于与监控软件通讯，COM3用于与电动底盘车驱动器进行通讯。

进一步的，所述电动底盘车驱动器包括微处理器、RS485通讯接口、 AC\/DC开关电源、全桥整流电路、电解电容E1～E2、全桥电路、驱动电路、断路器以及端子BS1和BS2；

进一步的，所述电动底盘车驱动器还包括模拟量AIm和AUm，分别测量控制电机时的电流与电压，当电机堵转和短路时，回路电流AIm会增大，控制迅速的关断全桥电路输出；AUm检测输出回路的电压，用于调整 PWM输出的脉宽，保证输出电压的稳定。

进一步的，所述无线对码遥控器包括处理器、电池充电管理电路、节能开关、无线通讯模块、按键与液晶显示装置；该微处理器的SPI接口与所述无线通讯模块电气连接。

与现有技术相比，本实用新型一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统及其控制方法的有益效果在于：既能实现传统的高压回路保护测控功能，还可以接收无线温度传感器的信号，实现高压断路器的触头温度监测；可配置通讯驱动的电动底盘车驱动器和智能无线遥控器，通过限时对码遥控方法实现在可视距离范围内，对电动底盘车安全、可靠的遥控进出，保障了意外情况下操作人员的人身安全。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例的整体控制原理示意图；

图2为本实用新型实施例中多功能微机保护装置的控制原理示意图；

图3为本实用新型实施例中电动底盘车驱动器的控制原理示意图；

图4为本实用新型实施例中无线对码遥控器的控制原理示意图；

图5为本实用新型实施例中无线接收控制流程图；

图6为本实用新型实施例中微机保护装置进行限时对码的控制流程图；

图7为本实用新型实施例中微机保护装置响应遥控器请求连接的控制流程图；

图8为本实用新型实施例中微机保护装置响应遥控器请求对码的控制流程图；

图9为本实用新型实施例中微机保护装置响应遥控器请求控制的控制流程图；

图10为本实用新型实施例微机保护装置对电动底盘车驱动器的控制流程图；

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1，本实施例为可限时对码遥控的多功能保护控制系统，其包括四大部分，分别为：(A)多功能微机保护装置；(B)电动底盘车驱动器；(C)无线对码遥控器；(D)无线测温传感器。

图1中，指出了本实用新型的系统构成。多功能微机保护装置(A)除了实现基本的保护与测控功能外，通过增加的无线通讯模块，既可以接受高压断路器触头上安装的无线测温传感器(D)温度信号，又能与对码遥控器(C)进行通讯，对码遥控器(C)与多功能微机保护装置(A)通讯连接后，可以控制多功能微机保护装置(A)通过通讯方式控制电动底盘车驱动器(B)，来控制断路器的电动底盘车进入与退出。

(一)多功能微机保护装置(A)，如图2所示。

请参照图2，多功能微机保护装置(A)在本实用新型是核心部分，在传统的微机保护装置上增加了无线通讯，使其具备接收无线测温传感器发出的温度信号，又可以与对码无线遥控器进行无线通讯，使无线对码遥控器(C)可以控制微机保护装置再以通讯的方式控制电动底盘车驱动器，控制电动底盘车的进出。

在图2中，多功能微机保护装置(A)包括电气连通的DSP处理器和 ARM处理器、与DSP处理器电气连接的开关量采集、模拟量采集、开出量控制和无线通讯模块、以及与DSP处理器或ARM处理器若干通讯接口，其中开关量采集主要采集断路器的状态(XB)、底盘车的工作位置 (XCGZ)、试验位置(XCSY)、接地刀闸位置(JDJ)和急停电动小车开入(JTXC)。模拟量输入采集了三相保护电流(BIA、BIB、BIC)、三相测量电流(CIA、CIB、CIC)、母线三相电压(UA、UB、UC)、以及零序电压3U0和零序电流3I0。开出量控制信号为J1～J4，主要用于保护动作跳断路器、故障信号，以及遥控分合断路器等。装置提供两路以太网通讯 (ETH1～ETH2)和三路RS485通讯(COM1～COM3)。其中COM1～COM2 用于与监控软件通讯，COM3用于与电动底盘车驱动器进行通讯。

多功能微机保护装置(A)由双处理器构成，其中DSP处理器负责对开入量、开出量、模拟量的采集和控制，以及无线通讯管理、电动底盘车驱动器的通讯控制；ARM处理器负责人机界面(按键、液晶显示、指示灯)、与监控系统的网络数据交换。双处理器之间的信息交换采用串口通讯(UART1_TX_RX)进行，两个处理器之间互相监测对方的运行脉冲状态(DSP_PULSE，ARM_PULSE)，通过检测对方的运行脉冲状态可以检测是否正常工作。DSP处理器检测出ARM处理器在一定时间内 ARM_PULSE信号变化消失，则会通过ARM_RESET复位ARM处理器。

(二)电动底盘车驱动器(B)，如图3所示。

在图3中，描述了电动底盘车驱动器(B)的构成。电动底盘车驱动器 (B)采用RS485通讯口接收控制命令，可实现对电动底盘车的电机(直流电机)实现正向驱动和反向驱动。电动底盘车在电机的正向转动或反向转动，实现电动小车的“遥进”或“摇出”。

电源P+\/P-为整个控制器提供电能，电源一路接入AC\/DC开关电源为控制器的控制系统提供能量，一路接入整流桥(即全桥整流电路，如果电源为交流和反接时可保证控制器也能正常工作)，经过电解电容E1、E2滤波。电子开关Q1～Q4构成了全桥电路，Q1和Q2通过驱动电路实现PWM斩波输出，用于控制电压输出的大小；Q3和Q4用于控制电压输出的极性，来控制电机的正传与反转。模拟量AIm和AUm分别测量控制电机时的电流与电压，当电机堵转和短路时，回路电流AIm会增大，控制迅速的关断全桥电路输出。AUm检测输出回路的电压，用于调整PWM输出的脉宽，保证输出电压的稳定。端子BS1和BS2为控制电压输出闭锁接点，接入断路器的常闭接点，当断路器分闸时，常闭接点闭合允许控制器输出控制电动底盘车电机。共摸电感L1的作用是抑制并降低控制器输出电压的纹波。

(三)可对码无线遥控器(C)，如图4所示。

可对码无线遥控器(C)构成框图如图4所示。遥控器的按键和液晶用于操作和显示遥控对码信息，电池充电管理电路作用是对电池充电管理、短路保护等功能。节能开关是在遥控器无操作2分钟后，自动关闭除处理器外的电路，降低遥控器功耗。遥控器的ARM微处理器的SPI接口与无线通讯模块电气连接。ARM微处理器检测电池的电压Vbat，当电池电压过低时快速的进入休眠状态，并提示充电。BAT_STBY信号为电池充电完成指示，BAT_CHRG信号为电池充电指示信号。EEPROM为非易失性存储芯片，用于保存遥控器的配置数据。

本实施例还提供了一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统的控制方法，其包括以下内容：

本实用新型中微机保护装置接收的无线信号主要有无线测温传感器和对码遥控器信号。微机保护装置中的无线接收控制流程如图5所示，微机保护装置首先检查是否有无线数据包，如果有数据则接收数据后进行CRC 与本装置的ID校验，如果CRC校验成功且与本装置ID相一致则对数据地址属性进行检测，如果地址属性为无线测温传感器地址属性，则对温度数据范围验证后，按无线测温传感器的地址将温度转换并保存；如果地址属性为遥控器属性，则接收遥控器发送的数据，并将接收数据标志YKQrev置为1。

微机保护装置进行限时对码的控制流程如图6所示，逻辑先检测是否遥控器接收数据标志YKQrev为1，如果为1表明有遥控器发送的数据，则进入到逻辑判断中。限时对码主要分三个逻辑判断，首先遥控器要请求与微机保护装置建立连接，连接成功后才能请求对码(请求微机保护显示密码)，微机保护在限定时间内显示出密码，遥控器输入密码后发送给微机保护装置，微机保护验证密码正确后，进入到限时允许控制逻辑。如密码输入错误或限定输入密码的时间超时，则遥控器需重新再次请求对码。

微机保护装置响应遥控器请求连接的控制流程如图7所示。如果连接成功则连接标志YKQcon会被置1，同时微机保护装置会读取断路器的开关状态(XB)、接地刀的开关状态(JDJ)、小车的位置状态(工作位置 XCGZ，试验位置XSSY)，电动底盘车驱动器的连接状态(微机保护装置与电动底盘车驱动器通讯是否建立连接)发送给遥控器，遥控器可在液晶屏幕上显示目前位置状态和电动底盘车驱动器连接状态。

微机保护装置响应遥控器请求对码的控制流程如图8所示。对码请求逻辑先判断遥控器连接标志YKQcon是否为真(值为1)，如果未连接遥控器则拒绝对码。在连接标志YKQcon为1且未进入要遥控器控制允许时 (YKQenable标志表示为对码成功，已经允许控制)，逻辑先进行电气闭锁检测(小车进、出时：断路器应为分闸、接地刀应为分闸、电流互感器测得保护电流应无流)，微机保护装置生成随机密码KEY，并显示到微机保护的液晶显示器上。并装载倒计时计数器120s。在120s内控制者查看到微机保护显示的对码口令KEY，输入到遥控器并发送给微机保护装置，微机保护装置将验证密码的正确性。如果正确，则进入到允许控制逻辑。如果密码错误或倒计时计数器为0，则密码自动无效，遥控器需再次请求对码。

微机保护装置响应遥控器请求控制的控制流程如图9所示。请求控制逻辑首先检测遥控连接标志YKQcon和对码标志YKQpas是否为真(值为 1)，如果遥控器连接并且对码正确，则微机保护装置开放遥控器对底盘车的控制。微机保护接收到遥控命令后，再次对电气闭锁条件进行判断(断路器分闸位置、接地刀分闸位置、三相电流值低于无流定值)。遥控器发出“遥进”命令后，逻辑判断小车位置不在工作位置上，则执行命令(摇进命令标志XCarIn置1)否则拒绝执行；遥控器发出“遥出”命令后，逻辑判断小车位置不在试验位置上，则执行命令(摇出命令标志XCarOut置1)否则拒绝执行。遥控器控制执行后，遥控执行标志Ykexu标志被置1，在遥控进或出过程中，遥控器可随时执行停止指令(急停指令XCarStop)。

微机保护装置通讯控制电动底盘车驱动器的控制流程图如图10所示。在限时对码遥控器完成通讯连接、对码请求成功，并发出控制命令后，微机保护装置通过此控制逻辑对电动底盘车驱动器通过通讯下达控制命令，电动底盘车驱动器接收到控制命令后驱动电动底盘车的电机带动底盘车使断路器在开关柜内实现“遥进”或“遥出”。逻辑首先检测与电动底盘车驱动器的连接状态DCPst是否为1，如果为真表明已经处于通讯连接；如果为假，则向控制器发送读取遥信数据请求，得到应答后设置连接状态DCPst 为1，未得到应答逻辑退出。摇进命令标志XCarIn为真时，微机保护将通讯下发控制器“遥进”命令，同时遥进运行标志XCarInRun被置为1，待检测到小车的工作位置到位后，下发“到位反转”命令，则电动底盘车驱动器会关断电机的驱动电压，并发出一个反向电压100ms，使底盘车传动机构不至于过于咬紧状态(对链条传动结构)；同理，摇出命令标志XCarOut为真时，微机保护将通讯下发控制器“遥出”命令，同时遥出运行标志 XCarOutRun被置为1，待检测到小车的试验位置到位后，下发“到位反转”命令。

本实施例可限时对码遥控的多功能保护控制系统的有益效果在于：既能实现传统的高压回路保护测控功能，还可以接收无线温度传感器的信号，实现高压断路器的触头温度监测；可配置通讯驱动的电动底盘车驱动器和智能无线遥控器，通过限时对码遥控方法实现在可视距离范围内，对电动底盘车安全、可靠的遥控进出，保障了意外情况下操作人员的人身安全。具体的，

1)具备在可视距离范围内实现遥控操作电动底盘车的进出，保证了在电力设备停电、送电过程中意外情况发生时(如带接地线遥入车)，操作人员的安全；

2)采用通讯方式控制电动底盘车驱动器实现电动底盘车的进出，减少了开关位置的采集数量，同时也保证了微机保护的独立可靠性，在底盘车控制发生异常时并不影响微机保护的独立运行；

3)在微机保证装置上实现了无线测温数据接收与温度报警、遥控电动底盘车进出，接收无线温度传感器信号，无需再增加无线温度传感器接收和显示装置，节省了硬件成本。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

设计图

一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统论文和设计

一种可限时对码遥控的多功能保护控制系统论文和设计-姜万东

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢