專利名稱：具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流供配電網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
交流配電板為陸用、船用電網(wǎng)中最重要的配電設(shè)備，負(fù)責(zé)對用電設(shè)備的供配電，具 有電網(wǎng)管理、保護、操作等綜合功能。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，一方面配電設(shè)備對電網(wǎng)的保護 功能要求越來越完善，另一方面用戶對于配電板對全船電網(wǎng)綜合操作的安全性、人性化的 要求也越來越高。隨著交流電網(wǎng)復(fù)雜程度的增加，交流配電板操作的安全性、可靠性、合理性越來越 重要。一方面，操作人員若缺乏對全網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的實時認(rèn)識，往往需要在對交流配電板進 行操作前對電網(wǎng)供配電狀態(tài)進行清查確認(rèn)，效率較低；另一方面，操作人員在進行操作時需 保證頭腦清晰、操作得當(dāng)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行，否則極易誤操作，可能引發(fā)失電事故，對 交流電網(wǎng)及用電設(shè)備帶來不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流 配電板，包括與交流電源相聯(lián)接的母排，母排與斷路器和接觸器聯(lián)接，其特征在于它還包 括檢測采集單元，與交流電源相聯(lián)接，用于采集交流電源電壓值、電流值、功率因數(shù) 和功率；聯(lián)鎖控制單元，與所述的斷路器和接觸器聯(lián)接，對所述的斷路器和接觸器取狀態(tài) 信號、對狀態(tài)信號進行處理、并輸出控制信號反饋給所述的斷路器和接觸器；綜合顯示單元，與檢測采集單元和聯(lián)鎖控制單元聯(lián)接，接收各項信號并分屏進行 狀態(tài)顯示。按上述方案，所述的檢測采集單元為智能型集成傳感器。按上述方案，所述的斷路器包括交流電源控制斷路器、母排連接斷路器、岸電控制 斷路器、變壓器控制斷路器和支路控制斷路器；所述的接觸器包括交流電源控制接觸器和 并聯(lián)回路接觸器。按上述方案，所述的聯(lián)鎖控制單元包括可編程邏輯控制器及其擴展模塊和多個繼 電器，所述的每個斷路器分別與聯(lián)鎖控制單元的一個繼電器聯(lián)接，所述的每個接觸器分別 與聯(lián)鎖控制單元的一個繼電器聯(lián)接。按上述方案，所述的綜合顯示單元由智能液晶顯示屏及其處理單元構(gòu)成，所述的 處理單元為嵌入式CPU ；所述的可編程邏輯控制器與嵌入式CPU之間采用RS485通訊協(xié)議 聯(lián)接。按上述方案，所述的綜合顯示單元包括5種分屏狀態(tài)界面，分別為
待機界面，顯示生產(chǎn)廠家和監(jiān)測內(nèi)容；回路界面，顯示交流配電板拓?fù)鋱D、各接觸器狀態(tài)和各斷路器狀態(tài)，通過不同顏色 顯示線路是否有電信息；并聯(lián)界面，顯示匯集并獨立出來的與交流電源并聯(lián)有關(guān)的內(nèi)容；數(shù)據(jù)界面，顯示所有交流電源的實時電壓值、電流值、功率值、頻率值和功率因數(shù)；幫助界面，顯示以上界面的說明，包括界面劃分、色彩配置、按鈕意義和報警功能。本發(fā)明的工作原理為首先根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)確定出各保護元件之間的相互制約條件，在此稱之為“聯(lián) 鎖條件”，即明確當(dāng)不滿足此條件時，某些特定的開關(guān)是不能夠閉合的，即使是手動開關(guān)也 無法人工閉合，這樣就可有效的避免操作失誤帶來的不良后果；其次是通過合理的軟硬件 配置方式，有效地實施“聯(lián)鎖條件”。本發(fā)明分別從硬件和軟件方面來實現(xiàn)保護元件的相互聯(lián)鎖硬件實現(xiàn)聯(lián)鎖的含義 為在特殊保護元件邊上增加繼電器等控制回路，附加給該保護元件一些閉合的條件；軟件 實現(xiàn)聯(lián)鎖的含義則是通過編制程序，把上述“聯(lián)鎖條件”編制成信息處理元件能夠理解的語 言；最后，選擇可靠、安全的信息處理單元作為聯(lián)鎖控制單元來實現(xiàn)對保護開關(guān)元件的聯(lián)鎖 保護。為了保證顯示單元的有效性，準(zhǔn)確迅速的信息傳輸、明確清晰的信息顯示、完整的 顯示界面是其前提。良好的可視化方式可有助于操作人員迅速準(zhǔn)確的掌握所需信息，反之 則可能對操作人員產(chǎn)生誤導(dǎo)作用，造成對電網(wǎng)狀態(tài)的反復(fù)確認(rèn)。本發(fā)明的有益效果為1、引入了可視化功能，實現(xiàn)了對交流電源和供電網(wǎng)絡(luò)的實時運行監(jiān)控，增加了配 電板與操作人員之間的“人機互動”，為操作人員提供了非常直觀的感性指示，使操作人員 能夠迅速掌握電源和電網(wǎng)各種狀態(tài)，指弓I操作人員正確操作；2、引入了聯(lián)鎖保護功能，實現(xiàn)了對交流配電板內(nèi)所有開關(guān)保護元件的控制和保 護，避免了由于操作失誤而引起的電源自保護、停機或非正常并聯(lián)，保護電源裝置不受損 傷；避免了由于操作失誤而引起的電網(wǎng)過載、短路等對保護元件的沖擊，減少了元器件故障 的幾率，大大提高了交流配電板自身的可靠性和交流電網(wǎng)的安全性；3、對每個對象設(shè)置繼電器作為狀態(tài)檢測點，簡單可行；選取可編程邏輯控制器 (即PLC)作為信號的處理單元，與嵌入式CPU之間采用RS485通訊協(xié)議，能夠高效準(zhǔn)確傳輸 數(shù)據(jù)；4、將顯示信息進行分類，并分屏顯示，既保證了所有顯示信息的完整性，又凸現(xiàn)了 各分屏信息具備的突出點，操作人員可根據(jù)需要選擇分屏狀態(tài)界面，若要掌握更多信息只 需要在各屏之間進行切換，避免了由于所有信息集中于單屏而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)遺漏或者不便選 擇有用信息。5、為了凸現(xiàn)人性化設(shè)計特點，還可以設(shè)置幫助功能，對各屏信息進行了詳細(xì)的說 明，幫助操作人員迅速了解和理解各屏顯示信息。


圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)框圖
圖2為本發(fā)明一實施例的工作原理流程圖
具體實施例方式圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)框圖，在現(xiàn)有的交流配電板上增設(shè)檢測采集單元、 聯(lián)鎖控制單元和綜合顯示單元，以實現(xiàn)聯(lián)鎖保護和可視化功能。檢測采集單元與交流電源相聯(lián)接，用于采集交流電源電壓值、電流值、功率因數(shù)和 功率。本實施例對每臺交流電源設(shè)置一個智能型集成傳感器件作為檢測采集單元，共計要 檢測3相電壓值、3相電流值共6個參數(shù)，需要輸出電流值、電壓值、功率因數(shù)和功率共4種 參數(shù)。聯(lián)鎖控制單元，與所述的斷路器和接觸器聯(lián)接，對所述的斷路器和接觸器取狀態(tài) 信號、對狀態(tài)信號進行處理、并輸出控制信號反饋給所述的斷路器和接觸器。根據(jù)電網(wǎng)結(jié) 構(gòu)，確定交流電源控制斷路器及接觸器、母排連接斷路器、岸電控制斷路器、并聯(lián)回路接觸 器、變壓器控制斷路器和支路控制斷路器的狀態(tài)作為檢測對象，對每個對象設(shè)置輔助常開 觸點(繼電器)作為狀態(tài)檢測點，共計36個監(jiān)測點。選擇可靠、安全的信息處理單元來實 現(xiàn)對保護開關(guān)元件的聯(lián)鎖保護，本實施例的硬件載體選用了廣泛應(yīng)用于船舶系統(tǒng)、技術(shù)成 熟可靠的西門子S7-200可編程控制器(PLC)及其擴展模塊。綜合顯示單元，包括智能液晶顯示屏及其處理單元，與檢測采集單元和聯(lián)鎖控制 單元聯(lián)接，接收各項信號并分屏進行狀態(tài)顯示。本實施例選用的智能液晶顯示屏的處理單 元采用賽揚M嵌入式版CPU，主頻為800Hz，內(nèi)存256M，硬盤4G，操作系統(tǒng)采用Microsoft WindowsXP嵌入式版，運行速度快，顯示畫面清晰，可擴展性強。內(nèi)置軟件功能強大，能夠快 速處理大量數(shù)據(jù)；與PLC之間采用了 RS485通訊協(xié)議，能夠高效準(zhǔn)確傳輸數(shù)據(jù)。圖2為本發(fā)明一實施例的工作原理流程圖，各類信息狀態(tài)檢測處理后在綜合顯示 單元進行顯示，PLC對繼電器進行檢測判斷，若滿足閉合條件則接通保護繼電器，若不滿足 閉合條件則繼續(xù)進行檢測。本實施例PLC中的軟件是針對某特定型船的操作使用特征設(shè)計而成。PLC根據(jù)電 網(wǎng)要求理清各斷路器、接觸器之間的關(guān)系，確定了聯(lián)鎖條件，并列出了聯(lián)鎖關(guān)系表。以岸電 斷路器(5Q)為例，當(dāng)使用岸電的時候，要求船用電源一律不準(zhǔn)在網(wǎng)，那么此時岸電斷路器 (5Q)能夠接通的一個必要條件就是控制交流電源在網(wǎng)的接觸器(KM1-KM4)處于斷開狀態(tài)。 用表格的形式表示如下
權(quán)利要求
1.具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板，包括與交流電源相聯(lián)接的母排，母排與斷路 器和接觸器聯(lián)接，其特征在于它還包括檢測采集單元，與交流電源相聯(lián)接，用于采集交流電源電壓值、電流值、功率因數(shù)和功率；聯(lián)鎖控制單元，與所述的斷路器和接觸器聯(lián)接，對所述的斷路器和接觸器取狀態(tài)信號、 對狀態(tài)信號進行處理、并輸出控制信號反饋給所述的斷路器和接觸器；綜合顯示單元，與檢測采集單元和聯(lián)鎖控制單元聯(lián)接，接收各項信號并分屏進行狀態(tài)顯不。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板，其特征在于所述的 檢測采集單元為智能型集成傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板，其特征在于所 述的斷路器包括交流電源控制斷路器、母排連接斷路器、岸電控制斷路器、變壓器控制斷路 器和支路控制斷路器；所述的接觸器包括交流電源控制接觸器和并聯(lián)回路接觸器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板，其特征在于所述的 聯(lián)鎖控制單元包括可編程邏輯控制器及其擴展模塊和多個繼電器，所述的每個斷路器分別 與聯(lián)鎖控制單元的一個繼電器聯(lián)接，所述的每個接觸器分別與聯(lián)鎖控制單元的一個繼電器 聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板，其特征在于所述的 綜合顯示單元由智能液晶顯示屏及其處理單元構(gòu)成，所述的處理單元為嵌入式CPU;所述 的可編程邏輯控制器與嵌入式CPU之間采用RS485通訊協(xié)議聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板，其特征在于所述的 綜合顯示單元包括5種分屏狀態(tài)界面，分別為待機界面，顯示生產(chǎn)廠家和監(jiān)測內(nèi)容；回路界面，顯示交流配電板拓?fù)鋱D、各接觸器狀態(tài)和各斷路器狀態(tài)，通過不同顏色顯示 線路是否有電信息；并聯(lián)界面，顯示匯集并獨立出來的與交流電源并聯(lián)有關(guān)的內(nèi)容；數(shù)據(jù)界面，顯示所有交流電源的實時電壓值、電流值、功率值、頻率值和功率因數(shù)；幫助界面，顯示以上界面的說明，包括界面劃分、色彩配置、按鈕意義和報警功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聯(lián)鎖保護功能的可視化交流配電板，包括與交流電源相聯(lián)接的母排，母排上設(shè)置有斷路器和接觸器，其特征在于它還包括檢測采集單元，與交流電源相聯(lián)接，用于采集交流電源電壓值、電流值、功率因數(shù)和功率；聯(lián)鎖控制單元，與所述的斷路器和接觸器聯(lián)接，對所述的斷路器和接觸器取狀態(tài)信號、對狀態(tài)信號進行處理、并輸出控制信號反饋給所述的斷路器和接觸器；綜合顯示單元，與檢測采集單元和聯(lián)鎖控制單元聯(lián)接，接收各項信號并分屏進行狀態(tài)顯示。本發(fā)明引入了可視化功能和聯(lián)鎖保護功能，實現(xiàn)了對交流電源和供電網(wǎng)絡(luò)的實時運行監(jiān)控，和對交流配電板內(nèi)所有開關(guān)保護元件的控制和保護。
文檔編號H02B15/00GK102074902SQ201010582360
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者任思敏, 余亮, 劉鈞, 方平, 王云鶴 申請人:中國艦船研究設(shè)計中心