直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统的制作方法

文档编号:14477841
研发日期:2018/5/19

本实用新型属于供电技术领域,具体涉及一种用于监测直流母线及与其相连接的各馈线支路中的各开关的状态的系统。



背景技术:

现有技术中采用的开关状态监测设备大多数是通过监测开关辅助触点的信号来进行判断。正常情况下开关的辅助触点与主触头的位置状态是一致的,即都是闭合或断开状态,因此可以通过辅助触点来反应开关主触头的位置情况。然而在实际运行过程中,经常出现辅助触点失灵的情况,即辅助触点无法跟随主触头的状态变化而变化,此时通过采集辅助触点的状态便无法正确反映开关的实际位置信息。并且,因为现场接线的问题,尽管开关的主触头及辅助触点的位置信息均正确,但是由于线缆的松动,开关的下级仍会存在失电的情况,因此单纯的通过采集开关辅助触点来判断开关的状态是否正确是不全面的。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种能够准确、全面地监测直流母线及与其相连接的各馈线支路中的各开关的状态的系统。

为达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:

一种直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统,用于监测直流母线及与其相连接的各馈线支路中的各开关的状态,所述直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统包括:

若干个分别与各所述开关的出线侧相连接,从而根据所述出线侧的电压而实时监控所述开关的实际状态并输出状态监控信号的开关状态监测装置;

与各所述开关状态监测装置相连接,从而采集各所述开关对应的所述状态监控信号并上传的开关量采集装置;

与所述开关量采集装置相连接,从而比对各所述开关的实际状态与预设的正确状态来判断各所述开关是否异常并在所述开关异常时报警的监控装置。

优选的,所述开关状态监测装置包括用于连接所述开关的出线侧的正负电源的输入接线端子、两个串联后与所述输入接线端子相连接构成第一回路的分压元件、具有常开节点的继电器、用于输出所述状态监控信号的输出接线端子,所述继电器的线圈并联于一个所述分压元件的两端,所述继电器的常开节点与所述输出接线端子相连接构成第二回路。

优选的,所述开关状态监测装置还包括串联于所述第一回路中的保险丝。

优选的,所述开关状态监测装置还包括串联于所述第一回路中的防反接二极管。

优选的,所述开关状态监测装置还包括并联于所述继电器的线圈所并联的所述分压元件两端的滤波电容。

优选的,两个所述分压元件分别为分压电阻和稳压管,所述继电器的线圈并联于所述稳压管的两端。

优选的,所述开关量采集装置包括与各所述开关状态监测装置相连接从而接收所述状态监控信号并输出所述状态监控信号对应的模拟信号的开关量采集电路、与所述开关量采集电路相连接并将所述模拟信号转换为能够指示所述开关的状态的数字信号的CPU、与所述CPU相连接并传输所述数字信号的串口通讯模块。

优选的,所述开关量采集装置还包括设置于所述开关量采集电路与所述CPU之间以选择不同所述开关的模拟信号的多通道选择开关。

优选的,所述开关量采集电路包括光电耦合器。

由于上述技术方案运用,本实用新型与现有技术相比具有下列优点:本实用新型能够对直流电源系统的母线及馈线中开关状态实现准确无误、全面的判断,监测原理简单,接线方便,为变电站直流电源系统运行的可靠性提供非常有效的防护手段。

附图说明

附图1为本实用新型的直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统的原理框图。

附图2为本实用新型的直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统中开关状态监测装置的原理图。

附图3为本实用新型的直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统中开关量采集装置的原理图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例一:如附图1所示,一种用于监测直流母线及与其相连接的各馈线支路中的各开关的状态的直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统,包括若干个开关状态监测装置、若干个开关量采集装置以及监控装置。每个开关状态监测装置与一个开关量采集装置相连接,而各开关量采集装置均与监控装置相连接,从而完成组网。

各开关状态监测装置分别与各开关的出线侧相连接,从而开关状态监测装置用于根据开关出线侧的电压而实时监控开关的实际状态,并输出对应的状态监控信号。如附图2所示,开关状态监测装置包括输入接线端子X1、两个分压元件、具有常开节点的继电器K1以及输出接线端子X2。两个分压元件相串联后再与输入接线端子X1相连接而构成第一回路,输入接线端子X1的两个接线口分别用于连接开关的出线侧的正负电源。在本实施例中,两个分压元件分别为分压电阻R1和稳压管DZ1。继电器K1的线圈并联于一个分压元件——稳压管DZ1的两端,继电器K1的常开节点则与输出接线端子X2相连接构成第二回路,输出接线端子X2的两个接线口用于连接开关量采集装置,从而用于输出状态监控信号。进一步的,该开关状态监测装置还包括保险丝Fuse、防反接二极管D1以及滤波电容C1。保险丝Fuse和防反接二极管D1均串联于第一回路中,而滤波电容C1则并联于继电器K1的线圈所并联的分压元件,即稳压管DZ1的两端。

对于所需监测的开关,无论其出现怎样的问题,最终的体现均是开关的出线侧电压消失,无法为负荷提供正常的工作电源,尤其是对保护控制负荷,将会为变电站带来极其严重的损失。因此对开关状态的监测最有效的方法即是对开关出线侧的电压进行实时的监测,通过开关出线侧电压的有无来判断开关状态是否异常。

上述开关状态监测装置的原理为:输入接线端子X1的两个接线口分别连接直流系统母线或馈线支路开关出线侧的正负电源,在正电源线接入开关状态监测装置后,线经过保险丝Fuse(防止装置短路造成直流系统母线或馈线的短路)连接至防反接二极管D1,防反接二极管D1的作用是防止接线错误造成设备内部电子元件的烧坏,然后再经由分压电阻R1和稳压管DZ1组成分压回路而回到负电源,稳压管DZ1的稳压参数即为继电器K1的正常工作电压;滤波电容C1用于维持DZ1输出的电压的稳定性;输出接线端子X2连接继电器K1的常开节点,在母线或馈线支路有电压时处于闭合状态,失电时处于断开状态。

因此,通过开关状态监测装置输出的状态便可以准确的反应开关状态是否正确,母线及馈线支路是否存在断电的情况。

开关量采集装置用于采集由各开关状态监测装置输出的各开关对应的状态监控信号,并将状态监控信号上传给监控装置。如附图3所示,开关量采集装置包括开关量采集电路、CPU以及串口通讯模块。开关量采集电路与各开关状态监测装置相连接,从而接收状态监控信号并输出状态监控信号对应的模拟信号。该开关量采集电路包括与开关状态监测装置相对应连接的若干个光电耦合器。CPU与开关量采集电路相连接,从而用于将各模拟信号对应转换为能够指示开关的状态的数字信号。串口通讯模块则与CPU相连接,从而用于向监控装置传输数字信号。由于每个开关量采集装置连接有多个开关状态监测装置,故开关量采集装置还包括设置于开关量采集电路与CPU之间以选择不同开关的模拟信号的多通道选择开关。通过该多通道选择开关的选择来依次完成该开关量采集装置所连接的各开关状态监测装置的信号,而形成一个采集周期,下一采集周期再重复进行上述采集过程。

由于直流系统中馈线支路较多,需要对所有开关状态监测装置的输出信号进行统一的采集处理,上传至监控装置进行分析,因此本方案中包含着开关量采集装置。开关量采集装置可以同时采集64个开关状态监测装置采集的开关状态信息,并将状态信息转换为数字信号传输至监控装置。

开关状态监测装置所输出的状态监控信号直接连接至开关量采集装置的开关量采集电路接口,开关量采集电路实现方式为由开关状态监测装置输出的节点信号控制光电耦合器的工作电源。在开关处于闭合状态下,光电耦合器的工作电源接通,输出相应的电压信号传输给CPU,CPU将电压信号转换为数字信号1/0,1表示开关处于闭合状态,0表示开关处于断开状态。在开关处于断开状态时,光电耦合器电源未接通,即不能输出电压信号,CPU则认为该路开关处于断开状态。开关量采集装置在一个采集周期结束后,将采集的每路开关的状态信号(1或0)通过串口通讯模块传输给监控装置,由监控系统对开关的状态信息进行判断。

监控装置可以采用电脑等设备,它与开关量采集装置相连接,从而根据所接收到的由开关状态监测装置的信号而比对各开关的实际状态与预设的正确状态,来判断各开关是否异常,并在开关异常时报警,提示检修维护人员及时处理。

监控系统根据收集到的开关位置信息进行统一的状态判断,可通过设置母线及支路开关的正常状态值,将采集的开关状态值与设定值进行比较,当状态值出现差异时立即给出告警信号通知用户发生异常的开关位置及名称,方便用户能够快速确定异常开关位置进行及时的更换,防止更加严重事故的发生。

概括而言,上述直流系统母线及馈线支路开关状态监测系统应用于变电站直流电源系统,主要用于监控直流电源系统运行过程中母线及各馈线支路的开关状态,开关状态监测装置主要实现的功能为监测直流电源系统母线开关及馈线开关的位置状态,再通过开关量采集装置将开关状态监测装置采集的开关位置信息集中读取上传至监控装置,由监控装置分析直流系统母线开关及馈线开关是否处于正常的工作位置。

本技术方案能够对直流电源系统的母线及馈线开关状态实现准确无误的判断,监测原理简单,接线方便,并且具有系统的组网方案,实现变电站直流电源系统母线及所有馈线支路开关的全面覆盖。本方案能够基于设备母线和馈线支路开关在直流电源系统正常运行方式下的常规状态,对于开关位置异常、线缆松动、人为误操作等方式造成的母线及馈线支路失电均准确的进行分析判断,不存在任何的监测盲区,有效解决了现有监测技术状态监测不全面,缺乏状态分析判断的不足的缺陷,防止开关位置异常或误操作导致的直流系统母线或支路失电,造成更加严重的变电站停电事故,为变电站直流电源系统运行的可靠性提供非常有效的防护手段。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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