一種基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器，可有效解決現(xiàn)有設(shè)備沒有環(huán)境監(jiān)測功能和自動化程度不高的問題，技術(shù)方案是，包括殼體和裝在殼體內(nèi)的電路板，電路板上裝有控制電路，控制電路包括數(shù)據(jù)采集模塊IC2、主控模塊IC1和顯示模塊IC3，所述的數(shù)據(jù)采集模塊IC2包括分別與主控模塊IC1相連的交流電流檢測模塊、交流電壓檢測模塊、直流電壓檢測模塊、溫濕度檢測模塊和圖像檢測模塊，主控模塊IC1與顯示模塊IC3相連，主控模塊IC1包括微處理器U1，溫濕度檢測模塊包括數(shù)字傳感器U2，本實用新型可實現(xiàn)配電線路的自動保護，運行成本都比較低，能夠及時可靠的監(jiān)測環(huán)境溫度、濕度及線路當(dāng)前圖像信息，管理人員及時采取相應(yīng)的措施。
【專利說明】一種基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高壓開關(guān)控制領(lǐng)域，特別是一種基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]電力是以電能作為動力的能源。20世紀出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類工程科學(xué)史上最重要的成就之一，是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它將自然界的一次能源通過機械能裝置轉(zhuǎn)化成電力，再經(jīng)輸電、變電和配電將電力供應(yīng)到各用戶。而用電安全卻是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。
[0003]目前在配電環(huán)節(jié)，已有各種高壓開關(guān)控制器，絕大部分具備了控制、監(jiān)視、信號、測量、事件記錄、故障判斷、保護等多種功能，但是國內(nèi)各種高壓控制器還沒有對環(huán)境監(jiān)測的功能，這將會導(dǎo)致用電管理部門不知道配電設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境的基本情況，不能及時、準確采取相應(yīng)處理措施，影響安全用電，因此，其改進和創(chuàng)新勢在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器，可有效解決現(xiàn)有設(shè)備沒有環(huán)境監(jiān)測功能和自動化程度不高的問題。
[0005]本實用新型解決的技術(shù)方案是，包括殼體和裝在殼體內(nèi)的電路板，電路板上裝有控制電路，控制電路包括數(shù)據(jù)采集模塊IC2、主控模塊ICl和顯示模塊IC3，所述的數(shù)據(jù)采集模塊IC2包括分別與主控模塊ICl相連的交流電流檢測模塊、交流電壓檢測模塊、直流電壓檢測模塊、溫濕度檢測模塊和圖像檢測模塊，主控模塊ICl與顯示模塊IC3相連，主控模塊ICl包括微處理器Ul，溫濕度檢測模塊包括數(shù)字傳感器U2，數(shù)字傳感器U2的I腳接地，2腳與微處理器Ul的6腳相連，3腳與微處理器Ul的17腳相連，圖像檢測模塊包括圖像傳感器U3,圖像傳感器U3的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳分別接微處理器Ul的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳，圖像傳感器U3的6腳接地，7腳與微處理器Ul的17腳相連。
[0006]本實用新型結(jié)構(gòu)新穎獨特，簡單合理，可實現(xiàn)配電線路的自動保護，運行成本都比較低，不存在與后備斷路器配合時間整定的困難，非常適合在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中使用，還具有環(huán)境監(jiān)測功能:能夠及時可靠的監(jiān)測環(huán)境溫度、濕度及線路當(dāng)前圖像信息，管理人員可以掌握供電電路情況及覆冰狀況，及時采取相應(yīng)的措施，有良好的社會和經(jīng)濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框式圖。
[0008]圖2為本實用新型交流電流檢測模塊的電路原理圖。
[0009]圖3為本實用新型交流電壓檢測模塊的電路原理圖。
[0010]圖4為本實用新型直流電壓檢測模塊的電路原理圖。
[0011]圖5為本實用新型溫濕度檢測模塊和圖像檢測模塊的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0013]由圖1-5給出，本實用新型包括殼體和裝在殼體內(nèi)的電路板，電路板上裝有控制電路,控制電路包括數(shù)據(jù)采集模塊IC2、主控模塊ICl和顯示模塊IC3，所述數(shù)據(jù)采集模塊IC2負責(zé)各種信息的采集并傳送給主控單元；主控模塊ICl負責(zé)信息收集、分析判斷，并將要顯示的信息傳給顯示模塊IC3 ;顯示模塊IC3負責(zé)各類信息的顯示及鍵盤信息的輸入傳給主控模塊ICl，
[0014]所述的數(shù)據(jù)采集模塊IC2包括分別與主控模塊ICl相連的交流電流檢測模塊、交流電壓檢測模塊、直流電壓檢測模塊、溫濕度檢測模塊和圖像檢測模塊，主控模塊ICi與顯示模塊IC3相連，主控模塊ICl包括微處理器Ul，溫濕度檢測模塊包括數(shù)字傳感器U2，數(shù)字傳感器U2的I腳接地，2腳與微處理器Ul的6腳相連，3腳與微處理器Ul的17腳相連，圖像檢測模塊包括圖像傳感器U3，圖像傳感器U3的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳分別接微處理器Ul的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳，圖像傳感器U3的6腳接地，7腳與微處理器Ul的17腳相連。
[0015]為保證使用效果，所述的交流電流檢測模塊包括互感器T2、電阻和電容，互感器T2的I腳和3腳接采樣電流輸入端，互感器T2的2腳經(jīng)電感L8分別接電阻R4的一端和電阻R6的一端，電阻R4的另一端分別接電容C3的一端和電阻R5的一端，電阻R5的另一端分別與微處理器Ul的20腳和電容C4的一端，互感器T2的4腳經(jīng)電感L9接電阻R7的一端和電阻R8的一端，電阻R7的另一端與電阻R6的另一端相連，共端接地，電阻R8的另一端分別接電容C5的一端和電阻R9的一端，電容C5的另一端與電容C3的另一端相連,共端接地，電阻R9的另一端分別與微處理器Ul的19腳和電容C6的一端相連，電容C6的另一端與電容C4的另一端相連，共端接地；
[0016]所述的交流電壓檢測模塊包括互感器Tl、電阻和電容，互感器Tl的I腳經(jīng)串聯(lián)的電阻RAl、電阻RA2接采樣電壓輸入端的一根線VAIN，互感器Tl的3腳接采樣電壓輸入端的另一根線VNin，互感器Tl的2腳分別接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端分別與微處理器Ul的21腳和電容C2的一端相連，電容C2的另一端接地，電阻R2的另一端分別接互感器Tl的4腳和電阻R3的一端，電阻R3的另一端接地；
[0017]所述的直流電壓檢測模塊包括三極管Q2、二極管Dl和繼電器J，三極管Q2的基極經(jīng)電阻R23接微處理器Ul的7腳，三極管Q2的發(fā)射極接地，集電極分別接二極管Dl的正極和繼電器J線圈的一端，二極管Dl的負極分別與微處理器Ul的17腳和繼電器J線圈的另一端相連，繼電器J的觸點開關(guān)Kl的動觸點接電容C16的一端，電容C16的另一端接繼電器J的觸點開關(guān)K2的動觸點，繼電器J的觸點開關(guān)Kl的一個靜觸點接采樣電壓輸入端的一根線+POWER，另一個靜觸點經(jīng)電阻R21分別接微處理器Ul的18腳和電阻R22的一端，電阻R22的另一端接地，繼電器J的觸點開關(guān)K2的一個靜觸點接采樣電壓輸入端的另一根線-POWER，另一個靜觸點接地。
[0018]所述的微處理器Ul的型號為美國ATMEL公司的生產(chǎn)的型號為AT91SAM9260B ARM9的處理器，它能實時地分析和處理高壓線路的數(shù)據(jù)，同時接收并執(zhí)行管理中心的操作指令；要功能包括--與PC機主機的通信、各種信息、數(shù)據(jù)的收集、計算及顯示；溫度檢測，根據(jù)檢測溫度實時上傳數(shù)據(jù)、現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)控等，提高了多任務(wù)的處理速度，實現(xiàn)了 OLED的中文顯示；同時具備RS485串口異步通信方式，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?br> [0019]所述的數(shù)字傳感器U2為AM2305的數(shù)字傳感器，該傳感器為數(shù)字傳感器，使用方便，具有精度高、穩(wěn)定等優(yōu)點；圖像采集器，可隨時采集高壓線路上的結(jié)冰情況，以及時進行除冰；所述的圖像傳感器U3為市售產(chǎn)品(現(xiàn)有技術(shù))，如型號為KAC-9627的圖像傳感器；所述的顯示模塊IC3為OLED (有機發(fā)光二極管)，顯示各種信息，兼顧鍵盤的輸入，用戶可以隨時輸入各種控制參數(shù)及上限值，以保護高壓線路。
[0020]本實用新型使用時，數(shù)據(jù)采集模塊IC2發(fā)送數(shù)據(jù)給主控模塊IC1，主控模塊ICl將信息分析處理后顯示到顯示模塊IC3，同時微處理器Ul通過通信模塊和RS485總線結(jié)構(gòu)與PC機相連，將有關(guān)信息經(jīng)過RS485總線傳給PC機，進行全雙工通信，具有實時監(jiān)控用電數(shù)據(jù)和故障記錄查詢、報表管理和系統(tǒng)維護等功能。
[0021]如圖2所示，采樣交流電流經(jīng)輸入端IAIN、IAOUT進入互感器T2，輸出經(jīng)電阻R4-R9,電容C3-C6，由微處理器Ul的20腳IAP、19腳IAN進入微處理器Ul進行采樣；如圖3所示，采樣交流電壓通過電阻RA1、電阻RA2進入互感器Tl，輸出電壓經(jīng)電阻R1、R2、R3保護電路，由微處理器Ul的21腳VAP進入微處理器Ul進行采樣；如圖4所示，為高壓直流電壓的測量，三極管Q2不導(dǎo)通時，電容C16經(jīng)繼電器J的觸點開關(guān)Kl接采樣電壓輸入端+POWER、-POWER，進行充電；測量時，微處理器Ul的7腳Output發(fā)出使能信號，三極管Q2打開，繼電器J通電，使電容C16接入電阻R21、R22組成的測試電路，由微處理器Ul的18腳Vin進入U1，完成直流電流的測試；如圖4所示，為溫濕度及圖像信息的采集，數(shù)字傳感器U2的型號為AM2305，采用單總線方式，同時按照時序要求完成溫度、濕度的測量；圖像傳感器U3型號為KAC-9627，通過ISI接口總線連接微處理器Ul，完成圖像信息的采集與處理。微處理器Ul的8腳RXDO、9腳TXDO完成RS485的通信。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有防涌流、過流保護、小電流接地保護和失壓保護等保護環(huán)節(jié)，還具有重合閘功能、重合閘后加速功能，可根據(jù)線路的具體情況，在線路各分段處的斷路器配套本智能控制器，分別設(shè)置O?3次重合閘，由此組成智能化的配電自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)配電線路的自動保護。這種自動保護方式的效果好，初期建設(shè)成本和以后的運行成本都比較低，不存在與后備斷路器配合時間整定的困難，非常適合在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中使用。面板實現(xiàn)部分采用抗干擾性強、耐高低溫的OLED屏，該屏顯示清晰性能好，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定；還具有環(huán)境監(jiān)測功能:能夠及時可靠的監(jiān)測環(huán)境溫度、濕度及線路當(dāng)前圖像信息，為管理人員提供線路實時狀況，可以掌握供電電路情況及覆冰狀況，及時采取相應(yīng)的措施，保證了高壓線路更安全運行，有良好的社會和經(jīng)濟效益。
【權(quán)利要求】
1.一種基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器，包括殼體和裝在殼體內(nèi)的電路板，其特征在于，電路板上裝有控制電路，控制電路包括數(shù)據(jù)采集模塊IC2、主控模塊ICl和顯示模塊IC3，所述的數(shù)據(jù)采集模塊IC2包括分別與主控模塊ICl相連的交流電流檢測模塊、交流電壓檢測模塊、直流電壓檢測模塊、溫濕度檢測模塊和圖像檢測模塊，主控模塊ICl與顯示模塊IC3相連，主控模塊ICl包括微處理器Ul，溫濕度檢測模塊包括數(shù)字傳感器U2，數(shù)字傳感器U2的I腳接地，2腳與微處理器Ul的6腳相連，3腳與微處理器Ul的17腳相連，圖像檢測模塊包括圖像傳感器U3，圖像傳感器U3的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳分別接微處理器Ul的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳，圖像傳感器U3的6腳接地，7腳與微處理器Ul的17腳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器，其特征在于，所述的交流電流檢測模塊包括互感器T2、電阻和電容，互感器T2的I腳和3腳接采樣電流輸入端，互感器T2的2腳經(jīng)電感L8分別接電阻R4的一端和電阻R6的一端，電阻R4的另一端分別接電容C3的一端和電阻R5的一端，電阻R5的另一端分別與微處理器Ul的20腳和電容C4的一端，互感器T2的4腳經(jīng)電感L9接電阻R7的一端和電阻R8的一端，電阻R7的另一端與電阻R6的另一端相連，共端接地，電阻R8的另一端分別接電容C5的一端和電阻R9的一端，電容C5的另一端與電容C3的另一端相連，共端接地，電阻R9的另一端分別與微處理器Ul的19腳和電容C6的一端相連，電容C6的另一端與電容C4的另一端相連,共端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器，其特征在于，所述的交流電壓檢測模塊包括互感器Tl、電阻和電容，互感器Tl的I腳經(jīng)串聯(lián)的電阻RAl、電阻RA2接采樣電壓輸入端的一根線VAIN，互感器Tl的3腳接采樣電壓輸入端的另一根線VNin,互感器Tl的2腳分別接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端分別與微處理器Ul的21腳和電容C2的一端相連，電容C2的另一端接地，電阻R2的另一端分別接互感器Tl的4腳和電阻R3的一端，電阻R3的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式技術(shù)的多功能高壓開關(guān)控制器，其特征在于，所述的直流電壓檢測模塊包括三極管Q2、二極管Dl和繼電器J，三極管Q2的基極經(jīng)電阻R23接微處理器Ul的7腳，三極管Q2的發(fā)射極接地，集電極分別接二極管Dl的正極和繼電器J線圈的一端，二極管Dl的負極分別與微處理器Ul的17腳和繼電器J線圈的另一端相連，繼電器J的觸點開關(guān)Kl的動觸點接電容C16的一端，電容C16的另一端接繼電器J的觸點開關(guān)K2的動觸點，繼電器J的觸點開關(guān)Kl的一個靜觸點接采樣電壓輸入端的一根線+POWER，另一個靜觸點經(jīng)電阻R21分別接微處理器Ul的18腳和電阻R22的一端，電阻R22的另一端接地，繼電器J的觸點開關(guān)K2的一個靜觸點接采樣電壓輸入端的另一根線-POWER，另一個靜觸點接地。
【文檔編號】G05B19/042GK204065750SQ201420508430
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】金廣鋒, 熊少義, 焦青松, 張龍彪, 張啟順, 陳玉杰 申請人:鄭州瑞能電氣有限公司