一种高温老化试验的智能监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种高温老化试验的智能监测系统，包括智能监控终端、高温老化房、继电保护二次装置、直流电源以及闭锁报警接点信号接线盒，所述继电保护二次装置的闭锁以及报警接点分别并联连接到所述闭锁报警接点信号接线盒上，所述直流电源提供继电保护二次装置的电源电压，所述继电保护二次装置的电源电压单独连接到智能监控终端，所述智能监控终端监视继电保护二次装置的电源电压以及接收并处理所述闭锁报警接点信号接线盒采集的开入信息。本实用新型的高温老化智能监测系统，可以完成各类继电保护二次装置复杂的高温老化试验，具有高温老化过程信息实时监控的优点,提高了效率和自动化水平。
【专利说明】一种高温老化试验的智能监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子产品高温老化领域，尤其涉及一种电力自动化二次装置生产过程高温老化试验的智能监测系统。
【背景技术】
[0002]电力自动化二次装置要求产品本身具有很高的可靠性和稳定性，其产品出厂前都需要做高温老化试验，排除制造工艺或者器件缺陷造成的早期失效装置，确保用户使用的产品具有较高的可靠性和稳定性。
[0003]现有的高温老化试验方法是:用温控器来单独控制高温老化房的温度，高温老化试验过程需要人工多次设置温度定值，包括多次改变温度下限值和温度上限值；高温老化过程需要人工记录初次达到设定温度的时间，定时巡检和测量直流电压，并且记录相关温度、电压、装置闭锁报警等信息数据；电压超出允许范围内时，需要人工进行手动调节。
[0004]现有技术的缺点:巡检和温度设定需要投入大量的人力，人机交互不够人性化，需要人工记录和填写高温老化试验报告。高温老化试验方法不能实时监控，自动化水平和效率偏低。
实用新型内容
[0005]解决现有高温老化试验过程存在的问题，提供一种高温老化试验的智能监测系统，实现高温老化试验过程实时监控。通过液晶画面显示所有监视信息；装置运行状态信息自动采集、电压自动调节、自动触发记录异常时的试验车位置信息以及对应的温度和时间信息，并根据异常信息的重要程度，可以实时通过声光报警呼叫值班员；实现后台自动监控，自动记录和打印试验报告的功能。
[0006]技术方案
[0007]本实用新型提供的一种高温老化试验的智能监测系统，包括智能监控终端、高温老化房、继电保护二次装置、直流电源以及闭锁报警接点信号接线盒，所述继电保护二次装置的闭锁以及报警接点分别并联连接到所述闭锁报警接点信号接线盒上，所述闭锁报警接点信号接线盒与所述智能监控终端连接并传送开入信息，所述智能监控终端与所述继电保护二次装置的电源电压相连并监视继电保护二次装置的电源电压。
[0008]上述方案中，所述智能监控终端包括处理器、电压采集单元、智能开入单元、继电器出口单元，其中，电压采集单元、智能开入单元、和继电器出口单元分别与向直流电源发送调压信号以及监视继电保护二次装置的所述处理器相连，采集所述继电保护二次装置的电源电压并传送给所述处理器的所述电压采集单元与所述继电保护二次装置供电电源相连，采集所述继电保护二次装置的运行状态并传送给所述处理器的所述智能开入单元与所述闭锁报警接点信号接线盒相连。
[0009]上述方案中，所述智能监控终端还包括用于实时显示处理器信息的显示单元，通过RS232接口和所述处理器相连，所述显示单元上有指示灯，当所述处理器监视到所述继电保护二次装置有异常情况发生，则点亮显示单元上的相应位置指示灯。
[0010]上述方案中，还包括采集高温老化房实时温度并传送给智能监控终端的温度传感器、控制箱和根据智能监控终端的加热控制信号进行加热的加热控制电路，其中温度传感器位于所述高温老化房内部，加热控制电路位于控制箱内部，智能监控终端与所述加热控制电路以及所述温度传感器分别相连。
[0011]上述方案中，还包括在继电保护二次装置的闭锁报警接点闭合时发出声光报警信号的报警模块，所述报警模块和所述智能监控终端连接。
[0012]上述方案中，还包括至少一个控制后台，所述控制后台通过以太网与所述智能监控终端连接并交换数据。
[0013]上述方案中，所述控制后台获取智能监控终端上送的信息进行的后续处理包括但不限于数据的实时显示、历史数据的记录和报告的自动生成和打印。
[0014]上述方案中，还包括以太网交换机，相应地，所述控制后台通过以太网与所述智能监控终端连接，具体指:所述智能监控终端和所述控制后台通过网线连接到所述的以太网交换机上，所述控制后台和所述智能监控终端通过所述以太网交换机来交换数据。
[0015]上述方案中，还包括实现所述控制后台和所述智能监控终端的时钟同步的GPS对时装置，所述的GPS对时装置通过网线连接到所述以太网交换机上。
[0016]本实用新型所提供的高温老化智能监测系统，可以完成各类继电保护二次装置复杂的高温老化试验，具有高温老化过程信息实时监控的优点，提高了效率和自动化水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例的高温老化智能监测系统示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例的高温老化智能监测系统方案图；
[0019]图3为本实用新型实施例的高温老化智能监控终端的系统构成图；
[0020]图4为本实用新型实施例的加热控制电路实现原理；
[0021]图5为本实用新型实施例的温度迟滞曲线算法控制实现原理；
[0022]图6为根据本实用新型实施例的高温老化智能监测系统的控制流程图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型方案提供一种高温老化试验的智能监测系统，包括智能监控终端、高温老化房、继电保护二次装置、直流电源以及闭锁报警接点信号接线盒，所述继电保护二次装置的闭锁以及报警接点分别并联连接到所述闭锁报警接点信号接线盒上，所述直流电源提供继电保护二次装置的电源电压，所述继电保护二次装置的电源电压单独连接到智能监控终端，所述智能监控终端监视继电保护二次装置的电源电压以及接收并处理所述闭锁报警接点信号接线盒采集的开入信息。
[0024]上述方案中，所述智能监控终端包括处理器(例如CPU)、电压采集单元(例如电压采集插件)、智能开入单元(例如智能开入插件)、继电器出口单元(例如继电器出口插件)，其中，电压采集单元、智能开入单元、和继电器出口单元分别与所述处理器相连，所述电压采集单元与所述继电保护二次装置供电电源相连，所述智能开入单元与所述闭锁报警接点信号接线盒相连；
[0025]相应地，所述智能监控终端采集继电保护二次装置的电源电压，以及接收并处理所述闭锁报警接点信号接线盒采集的开入信息具体为:
[0026]所述电压采集单元采集所述继电保护二次装置的电源电压并传送给所述处理器；
[0027]所述智能开入单元采集所述继电保护二次装置的运行状态并传送给所述处理器；
[0028]所述处理器根据所述的电源电压、运行状态监视和控制高温老化试验过程，具体指:所述处理器根据所述电源电压的大小，通过所述继电器出口单元发送电压控制命令给所述直流电源调节电压的升降；所述处理器根据所述运行状态信息，通过闭锁报警接点来监控继电保护二次装置的高温老化试验状态。
[0029]上述方案中，所述智能监控终端还包括显示单元(例如液晶显示屏)，通过RS232接口和所述处理器相连，所述处理器将信息实时显示在所述液晶显示单元上，当所述处理器监视到所述继电保护二次装置有异常情况发生，则点亮液晶面板上的相应位置指示灯。
[0030]上述方案中，还包括温度传感器、控制箱和加热控制电路，其中温度传感器位于所述高温老化房内部，加热控制电路位于控制箱内部，智能监控终端与所述加热控制电路以及所述温度传感器分别相连；所述智能监控终端向所述加热控制电路发送控制信号，加热控制电路根据所述控制信号，调整高温老化房的温度，所述智能监控终端通过温度传感器采集所述高温老化房的温度值。
[0031]上述方案中，还包括报警模块(例如报警电子插件或电子讯响器)，所述报警模块和所述智能监控终端连接，当所述继电保护二次装置的闭锁报警接点闭合时，智能监控终端向所述报警模块发送报警信号，使所述报警模块发出声光报警信号。
[0032]上述方案中，还包括至少一个控制后台，所述控制后台通过以太网与所述智能监控终端连接并交换数据，包括:所述控制后台获取智能监控终端上送的信息并进行后续处理，以及所述控制后台将控制命令的下发给所述智能监控终端。
[0033]上述方案中，所述后续处理包括但不限于数据的实时显示、历史数据的记录和报告的自动生成和打印。
[0034]上述方案中，还包括以太网交换机，相应地，所述控制后台通过以太网与所述智能监控终端连接，具体指:所述智能监控终端和所述控制后台通过网线连接到所述的以太网交换机上，所述控制后台和所述智能监控终端通过所述以太网交换机来交换数据。
[0035]上述方案中，还包括GPS对时装置，所述的GPS对时装置通过网线连接到所述以太网交换机上，通过网络对时来实现所述控制后台和所述智能监控终端的时钟同步。
[0036]下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述:
[0037]如图1所示，是本实用新型的一个较优实施例。高温老化试验的智能监测系统，包括智能监控终端101、高温老化房102、继电保护二次装置103、直流电源104以及闭锁报警接点信号接线盒105，继电保护二次装置103的闭锁以及报警接点分别并联连接到所述闭锁报警接点信号接线盒105上，直流电源104输出端经空开连接到继电保护二次装置的电源端子上，另外空开输出端单独引出一路电源连接到智能监控终端101的电压采集单元。
[0038]智能监控终端101通过软件周期采样继电保护二次装置103的电源电压、高温老化房102的温度以及接收并处理所述闭锁报警接点信号接线盒105采集的开入信息，并以图形画面显示在液晶界面上。高温老化试验一键启动后，智能监控终端101将根据采集的继电保护二次装置的电源电压进行自动稳压调节，根据运行状态信息异常情况进行相应位置指示灯的点亮和声光报警提示值班人员进行故障排除，并生成相关异常信息报文存储在内部存储空间。
[0039]如图2所示，是本实用新型的一个较优实施例。高温老化智能监测系统包括高温老化房201、智能监控终端202、高温老化车203、RTD温度传感器204、温度控制组件205、以太网交换机206、GPS对时装置207、操控平台208、值班室后台209、打印机210、声光报警模块211 ;每一辆高温老化车203内放置有多台继电保护二次设备装置，继电保护二次设备装置的闭锁接点以及报警接点分别并联连接到智能监控终端202的智能开入插件；系统配备有多间高温老化房201，可根据产量扩容，每一间高温老化房201配置一台智能监控终端202。
[0040]智能监控终端202采用嵌入式安装于高温老化房201的控制箱面板上，通过采集安装在高温老化房201顶部的RTD温度传感器204的阻值来获取高温老化房201的实时温度；按照高温老化试验的温度定值，通过温度迟滞曲线控制算法来智能控制温度控制组件205，调节高温老化房的温度；另外温度控制组件205的继电器相关状态送到智能监控终端202的智能开入插件作为开入量监视。
[0041]高温老化车上的继电保护二次设备装置的报警接点和闭锁接点分别并联作为两个开入量连接到智能监控终端202的智能开入插件206的开入端；直流电源电压220V/110V/48V分别引入到智能监控终端202的电压采集插件304上。
[0042]智能监控终端负责本高温老化房的温度自动控制、电压和温度实时监视、装置报警和闭锁信息的处理、触发异常记录信息条目，每一个终端都有自己的IP地址，按照高温老化房的位置编号设定，通过10/100M以太网连接到交换机，同时操控平台和值班室分别设有后台系统连接到交换机和终端交互数据，另外GPS对时装置也通过以太网连接到交换机，智能监控终端通过网络对时自动获取标准时间，后台可以执行终端的所有命令，监视高温老化过程的温度、电压、装置运行状态信息，并记录生成高温老化试验报告。
[0043]如图3所示，是本实用新型的一个较优实施例。智能监控终端202特征是包括电源插件301，CPU插件302、温度采集插件303、电压采集插件304、智能开入插件305、继电器出口插件306、液晶插件307和背板总线插件308 ；电源插件301输出电压为5V，为其它插件提供工作电源；CPU插件202包括一个ARM+DSP双核的CPU芯片及与CPU芯片连接的DDR芯片、10M/100Mswitch控制器、存储器、FPGA和CAN总线控制器；电源插件301、CPU插件302、温度采集插件303、电压采集插件304、继电器出口插件305、智能开入插件306全部通过96芯HARTINT端子与背板总线插件308连接，液晶插件307通过20芯插针连接器和背板总线插件308连接。
[0044]温度采集插件303将RTD温度传感器输出的电阻信号转换成可以采集的电压信号，通过CAN总线发送给CPU插件。
[0045]电压采集插件304将采集的电压信号调理后送到单片机的1引脚，通过单片机内部ADC转换成数字信号，通过CAN总线发给CPU插件。
[0046]智能开入插件305将继电保护二次装置的闭锁和报警接点状态、以及高温老化房的相关运行状态，经转换调整后输入到单片机的1引脚，通过单片机内部ADC计算该开入量的位置变化情况，将开入信息通过CAN总线发送给CPU插件。
[0047]继电器出口插件306接收CAN总线发送过来CPU的控制信号命令，通过1管脚驱动加热控制电路的继电器以及声光报警模块。
[0048]液晶插件307负责人机交互，通过RS232接口和CPU通讯，实现包括液晶数据的显示、键盘操作、点亮相关指示灯。
[0049]温度控制组件205构成原理如图4所示，包括循环风机401、排风机402、加热管403、控制继电器404，加热回路根据高温老化房的空间大小采用分布式布局方式，每个分布区域由两组加热管和一个循环风机构成，并且每一个区域放置有一个温度传感器，采集本区域的温度值。智能监控终端对每一个区域进行温度的独立自动控制，实现高温老化房内各个区域温度的均匀性。
[0050]此智能监控终端202中的CPU插件302作为高温老化智能监测系统的单元控制核心，负责采集温度信息，根据高温老化试验温度曲线定值来智能控制加热控制电路，采用了如图5所示的温度迟滞曲线算法进行温度的有效控制；并通过RS232串口将试验过程的监控信息实时显示在液晶插件的图形液晶显示模块上；同时将监控信息通过61850协议上送到值班室以及监控室的后台，后台系统采用双网配置，控制平台使用A网和智能终端连接，值班室使用B网和智能终端连接，实现了控制平台和值班室均可以进行监控的目的。
[0051]同时CPU插件302通过实时监视开入插件的变位情况来触发高温老化过程装置失效时的对应位置、温度、以及电压数据，并将这些数据上送到后台自动触发生成老化试验试验报告条目；另一方面发出声光电信号提示值班员进行报警信息的及时处理。高温老化试验结束后，通过后台实现自动打印相关高温老化试验报告，系统实现了高温老化试验整个过程实时监控，报告自动打印，提高了高温老化试验自动化水平和效率。
[0052]本实用新型所述的高温老化智能监测系统进行高温老化试验的方法包括以下步骤:
[0053]如图6所示，第一步，将已经写入高温老化试验用的程序的装置放置于高温老化车上，通电检查装置是否正确的运行，排除老化试验前有问题的装置。然后将高温老化车推入高温老化房，接好电源线并按照老化车对应的位置编号连接好闭锁和报警线，再次通电检查所有装置是否正确运行，关闭高温老化房房门。
[0054]第二步，智能监控终端上电开机启动，等运行指示灯亮后进入菜单定值设置界面，检查高温老化试验温度以及时间定值，首次使用需要设置和保存定值，如定值符合高温老化试验方案无须修改，之后进入功能菜单使用“一键启动”命令触发开始高温老化试验。该过程为高温老化房的本地使用操作方法，同时智能终端也可以实现远程后台修改定值和遥控启动，只需在老化房的控制面板上投入“投远方”压板以及远方就地把手切开关切换到远方位置，便可以在后台通过软件检查和修改定值以及触发“一键启动”命令。
[0055]一键启动后CPU程序开始执行温度控制进程SI和实时监视进程S2 ;温度控制进程Si按照高温老化试验方案设置的温度以及时间定值进行温度曲线控制，首先发送循环风机启动命令，待循环风机开启后，加热回路开始工作。其温度控制按照图3的温度迟滞控制算法进行调节。
[0056]高温老化试验第一阶段从温度升温达到60°C软件开始计时，使温度在60°C阶段恒温并保持2小时高温老化试验；2小时试验结束后，程序自动将温度降低为50°C进入第二阶段，恒温并保持46小时高温老化试验。第二阶段高温老化试验结束后，停止加热，自动打开排风机，10分钟内将老化房内的废气排到烟道中，之后循环风机自动关闭，结束温度控制进程SI。
[0057]另一方面，实时监视进程S2也随着“一键启动”命令启动后开始执行，监视装置的报警以及闭锁节点是否动作、电压和温度是否正常、温度控制电路继电器的状态等。如果高温老化试验过程有监视信号异常，CPU根据智能开入插件的对应情况来触发高温老化过程装置失效时的对应位置、温度、以及电压数据记录，并将信息上送到后台自动触发生成老化试验试验报告条目，同时继电器出口插件开出一副信号接点驱动声光报警信号电路提示值班员进行报警信息的及时处理。
[0058]SI和S2进程的同步执行实现了高温老化试验全过程的实时监控，在全部阶段试验结束以后，进程自动退出，后台自动打印高温老化试验报告。
[0059]以上所述，仅是本实用新型的较佳实例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作些许的改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，包括智能监控终端、高温老化房、继电保护二次装置、直流电源以及闭锁报警接点信号接线盒，所述继电保护二次装置的闭锁以及报警接点分别并联连接到所述闭锁报警接点信号接线盒上，所述闭锁报警接点信号接线盒与所述智能监控终端连接并传送开入信息，所述智能监控终端与所述继电保护二次装置的电源电压相连并监视继电保护二次装置的电源电压。
2.如权利要求1所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，所述智能监控终端包括处理器、电压采集单元、智能开入单元、继电器出口单元，其中，电压采集单元、智能开入单元、和继电器出口单元分别与向直流电源发送调压信号以及监视继电保护二次装置的所述处理器相连，采集所述继电保护二次装置的电源电压并传送给所述处理器的所述电压采集单元与所述继电保护二次装置供电电源相连，采集所述继电保护二次装置的运行状态并传送给所述处理器的所述智能开入单元与所述闭锁报警接点信号接线盒相连。
3.如权利要求2所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，所述智能监控终端还包括用于实时显示处理器信息的显示单元，通过RS232接口和所述处理器相连，所述显示单元上有指示灯，当所述处理器监视到所述继电保护二次装置有异常情况发生，则点亮显示单元上的相应位置指示灯。
4.如权利要求1所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，还包括采集高温老化房实时温度并传送给智能监控终端的温度传感器、控制箱和根据智能监控终端的加热控制信号进行加热的加热控制电路，其中温度传感器位于所述高温老化房内部，加热控制电路位于控制箱内部，智能监控终端与所述加热控制电路以及所述温度传感器分别相连。
5.如权利要求1所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，还包括在继电保护二次装置的闭锁报警接点闭合时发出声光报警信号的报警模块，所述报警模块和所述智能监控终端连接。
6.如权利要求1所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，还包括至少一个控制后台，所述控制后台通过以太网与所述智能监控终端连接并交换数据。
7.如权利要求6所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，所述控制后台获取智能监控终端上送的信息进行的后续处理包括但不限于数据的实时显示、历史数据的记录和报告的自动生成和打印。
8.如权利要求6所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，还包括以太网交换机，相应地，所述控制后台通过以太网与所述智能监控终端连接，具体指:所述智能监控终端和所述控制后台通过网线连接到所述的以太网交换机上，所述控制后台和所述智能监控终端通过所述以太网交换机来交换数据。
9.如权利要求8所述的高温老化试验的智能监测系统，其特征在于，还包括实现所述控制后台和所述智能监控终端的时钟同步的GPS对时装置，所述的GPS对时装置通过网线连接到所述以太网交换机上。
【文档编号】G05B19/418GK203982156SQ201420318026
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王翔, 吴长文, 季义波, 顾文明, 张建华, 熊慕文 申请人:南京南瑞继保电气有限公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司