一種新型配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)的研發(fā)

1項(xiàng)目背景

隨著自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)的新建和改造工程中的運(yùn)用,配網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備越來(lái)越多。但目前在對(duì)配電線(xiàn)路自動(dòng)化終端的功能進(jìn)行測(cè)試時(shí),均須申請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)停電,耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),且需投入大量人力和物力。同時(shí),配電自動(dòng)化設(shè)備各廠(chǎng)家的不同型號(hào)設(shè)備接口存在不兼容的弊端,對(duì)供電可靠性以及配電自動(dòng)化設(shè)備的日常運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

2項(xiàng)目方案與實(shí)施

基于上述問(wèn)題,本文提出了研發(fā)一種新型的配電網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān),可實(shí)現(xiàn)在配電線(xiàn)路不停電的狀態(tài)下完成終端功能的測(cè)試,并解決不同型號(hào)設(shè)備接口兼容性問(wèn)題。

2.1項(xiàng)目技術(shù)方案

如圖1所示,新型配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān),包括轉(zhuǎn)換模塊、MCU模塊及輸出模塊。轉(zhuǎn)換模塊包括DC/DC模塊及AC/DC模塊:輸出模塊包括分閘及合閘狀態(tài)指示燈及分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊:MCU模塊的輸出端分別電連接各輸出模塊,各轉(zhuǎn)換模塊輸出端分別電連接MCU模塊的輸入端。

2.1.1合閘信號(hào)繼電器輸出模塊

將合閘信號(hào)經(jīng)DC/DC或AC/DC后得到的5V電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為MCU模塊可識(shí)別的GPI0高電平,同時(shí)將合閘信號(hào)與MCU模塊隔離開(kāi),起到保護(hù)作用。

2.1.2分閘信號(hào)繼電器輸出模塊

將分閘信號(hào)經(jīng)DC/DC或AC/DC后得到的5V電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為MCU模塊可識(shí)別的GPI0高電平,同時(shí)將分閘信號(hào)與MCU模塊隔離開(kāi),起到保護(hù)作用。

2.1.3第一電源控制電路

電源通斷控制,受控于MCU模塊的GPI03口,輸入第一DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出的5V電源。第一電源控制電路導(dǎo)通時(shí),輸出電壓等于輸入電壓,仍為5V,用于點(diǎn)亮分閘狀態(tài)指示燈。GPI03置高時(shí),第一電源控制電路導(dǎo)通,輸出電壓等于輸入電壓,分閘狀態(tài)指示燈亮:GPI03置低時(shí),第一電源控制電路斷開(kāi),輸出電壓為0V,分閘狀態(tài)指示燈滅。

2.1.4第二電源控制電路

電源通斷控制,受控于MCU模塊的GPI04口,輸入第一DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出的5V電源。第二電源控制電路導(dǎo)通時(shí),輸出電壓等于輸入電壓,仍為5V,用于點(diǎn)亮合閘狀態(tài)指示燈,并給第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊及第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊供電。GPI04置高時(shí),第二電源控制電路導(dǎo)通,輸出電壓等于輸入電壓,合閘狀態(tài)指示燈亮,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi):GPI04置低時(shí),第二電源控制電路斷開(kāi),輸出電壓為0V,合閘狀態(tài)指示燈滅,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)、常閉觸點(diǎn)閉合。

轉(zhuǎn)換模塊將外部輸入的分合閘信號(hào)轉(zhuǎn)換為MCU模塊可檢測(cè)的相應(yīng)電平信號(hào),MCU模塊用于檢測(cè)分、合閘信號(hào),并根據(jù)相應(yīng)的信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)的分合閘信號(hào)指示燈,并使分合閘狀態(tài)繼電器模塊輸出相應(yīng)的分閘或合閘狀態(tài)。

2.2項(xiàng)目具體實(shí)施

通過(guò)外部設(shè)備電源給配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)供電后,配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)處于缺省狀態(tài),分閘狀態(tài)指示燈亮,合閘狀態(tài)指示燈滅,分閘狀態(tài)點(diǎn)與繼電器公共端導(dǎo)通。

當(dāng)配電網(wǎng)自動(dòng)化終端接收到遠(yuǎn)程分閘指令時(shí),配電網(wǎng)自動(dòng)化終端輸出分閘信號(hào),配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)接收的配網(wǎng)自動(dòng)化終端發(fā)出的交、直流分閘信號(hào),由第四AC/DC轉(zhuǎn)換模塊或第二DC/DC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為5V的電平信號(hào),再通過(guò)分閘信號(hào)繼電器輸出模塊轉(zhuǎn)換為MCU模塊可識(shí)別的GPI0高電平,MCU模塊的GPI02口檢測(cè)到該高電平時(shí),產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部中斷,MCU模塊的軟件在檢測(cè)到該中斷時(shí),判定配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)接收到了分閘信號(hào)。MCU模塊將GPI03置高,第一電源控制電路導(dǎo)通,分閘狀態(tài)指示燈亮,同時(shí)將GPI04置低,第二電源控制電路斷開(kāi),合閘狀態(tài)指示燈滅,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)、常閉觸點(diǎn)閉合。

因此,原有的配網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備分閘狀態(tài)可以根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)的分閘狀態(tài)指示燈亮及第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常閉觸點(diǎn)閉合來(lái)表示:配電網(wǎng)自動(dòng)化終端接收到了遠(yuǎn)程分閘指令,并給配網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)出了分閘信號(hào),完成了配電網(wǎng)自動(dòng)化終端二次功能測(cè)試中的分閘測(cè)試。

當(dāng)配電網(wǎng)自動(dòng)化終端接收到遠(yuǎn)程合閘指令時(shí),配電網(wǎng)自動(dòng)化終端輸出合閘信號(hào),配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)接收的配網(wǎng)自動(dòng)化終端發(fā)出的交、直流合閘信號(hào),由第五AC/DC轉(zhuǎn)換模塊或第三DC/DC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為5V的電平信號(hào),再通過(guò)合閘信號(hào)繼電器輸出模塊轉(zhuǎn)換為MCU模塊可識(shí)別的GP1o高電平,MCU模塊的GP1o1口檢測(cè)到該高電平時(shí),產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部中斷,MCU模塊的軟件在檢測(cè)到該中斷時(shí),判定配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)接收到了合閘信號(hào)。MCU模塊將GP1o4置高,第二電源控制電路導(dǎo)通,合閘狀態(tài)指示燈亮,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),同時(shí)將GP1o3置低,第一電源控制電路斷開(kāi),分閘狀態(tài)指示燈滅。

因此,原有的配網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備合閘狀態(tài)可以根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)的分閘狀態(tài)指示燈滅及第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合來(lái)表示:配電網(wǎng)自動(dòng)化終端接收到了遠(yuǎn)程合閘指令,并給配網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)出了合閘信號(hào),完成了配電網(wǎng)自動(dòng)化終端二次功能測(cè)試中的合閘測(cè)試。

3項(xiàng)目應(yīng)用效果分析

新型配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了在不停電的狀態(tài)下,將交、直流分合閘信號(hào)輸入至配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)中,保證在現(xiàn)場(chǎng)不停電的情況下對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化終端進(jìn)行功能測(cè)試,并完成配電自動(dòng)化設(shè)備的日常維護(hù)。本文提出的轉(zhuǎn)換模塊,提供了直流12~48V、交流220V的分合閘信號(hào)輸入接口,滿(mǎn)足了所有配網(wǎng)自動(dòng)化廠(chǎng)家設(shè)備的兼容性要求,輸出模塊采用指示燈和繼電器輸出兩種方式,測(cè)試結(jié)果顯示簡(jiǎn)單清楚,可滿(mǎn)足多種測(cè)試需求。

4結(jié)語(yǔ)

本文提出的新型配網(wǎng)自動(dòng)化仿真開(kāi)關(guān)在實(shí)踐中取得了良好的應(yīng)用效果,為未來(lái)智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)支持,有著一定的推廣價(jià)值。