专利名称：交流、直流和事故照明的一体化屏的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流、直流和事故照明的一体化屏。
背景技术：
如图1所示是现有交流配电屏交流切换控制及显示回路。来自不同变电站的两路交流进线接入交流配电屏两个交流进线开关IQF和2QF，由IQF和2QF再把交流进线送入两路交流进线接触器IKM和2KM的上端头，当其中一路交流进线电压正常时，这一路的电压监视继电器K1-K3得电，点亮其电源显示指示灯HL1-HL3，同时控制这一路的交流进线接触器KM得电闭合，将这一路交流电源送入馈出回路，此时，其这一路工作状态指示灯HL4点亮；同时，另外一路交流接触器因前一路的交流接触闭锁接点而失电，不能得电闭合，处于备用状态，其工作状态指示灯HL4不会被点亮，(此时，只要备用电源正常，其电压监视继电器K1-K3也会得电，并点亮其电源显示指示灯HL1-HL3)。当原工作交流进线电源失电或缺相时，会引起相应相位的电压监视继电器失电，当电压监视继电器K1-K3只要有一个失电， 将引起原工作电源的交流接触器失电断开，此时若原备用交流进线电源正常，则原备用交流接触器得电闭合，将原备用交流电源送入馈出回路，此时，其这一路工作状态指示灯HL4 点亮，原备用交流电源成为工作电源，原工作电源成为备用电源。现有的变电所交流配电屏的交流供电系统采用分离元件控制，元件数量多( 个元器件)，控制及显示回路接线繁琐，而且只能实现简单的双交流电源切换功能，及电压、电流和工作状态显示功能。如图3所示是现有直流电源屏原理框图，该现有的变电所直流电源屏采用一个充电机、一个浮充电机完成对电池充电，充电和浮充电机相互备用，手动控制充电浮充电切换装置来切换他们的工作状态。一般每隔三个月或半年，由运行人员将电池切换到充电机工作，进行均充充电，充电M小时后，自动切除充电机，由浮充电机对电池进行长期浮充电。 在此期间，运行人员需对充电电压、单节电池进行人工检查及记录。由于现有的直流电源屏的控制是由分离元件组成，智能化不高，只能人为干预才能保证直流系统的安全正常运行。如图5所示是现有事故照明屏原理框图，该现有的事故照明屏由两路交流进线切换回路、充电模块、逆变装置、电池、馈出切换装置及照明馈出组成。两路交流进线电源经切换后，其中一路给充电模块及逆变模块供电，充电模块将三相交流电转换为直流后给电池充电；同时三相交流电经逆变装置旁路后直接给照明馈出回路供电；当交流失电时，由电池经逆变装置逆变成三相交流电后给照明馈出回路供电。由于现在有的逆变装置是由变频器改装而成，要求直流输入电压较高为500多V， 则要求充电模块及电池电压均为500多伏，电池需要48节12V电池串联才能得到，电池数量多，在变电所初期投资和后面的维修费用上相对较高。而且现有的事故照明屏的逆变装置是由分离元件组成，智能化不高，不能与上位机通讯，平时的操作维护也需要人为干预比较多，平时运行维护量比较大。发明内容针对上述现有技术问题，本实用新型提供了一种交流、直流和事故照明的一体化屏。本实用新型的具体技术方案是交流部分监控装置(1)，包括交流监控(11)、主监控PLC (15)、显示器触摸屏 (16)、通信输出(17)和故障信号触点输出(18)；其中交流监控(11)通过RS485与主监控 PLC (15)连接，显示器触摸屏通过RS232与主监控PLC (15)连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流馈出回路(3)与交流切换回路(2) 连接；直流部分监控装置(1)包括交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14)、 主监控PLC (15)、显示器触摸屏(16)、通信输出(17)、故障信号触点输出(18)和绝缘监控 (10 )；其中交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14 )和绝缘监控(10 )分别通过RS485与主监控PLC (15)连接，显示器触摸屏(16)通过RS232与主监控PLC (15) 连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流切换回路(2)与直流回路(6)的充电模块(61)、控制模块(7)；充电模块(61)与电池(62)连接；控制模块(7)与直流馈出(9) 连接，电池(62)通过降压硅链(8)与直流馈出(9)连接；直流馈出(9)与绝缘监控(10)连接。事故照明部分监控装置(1)包括交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14)、 主监控PLC (15)、显示器触摸屏(16)、通信输出(17)和故障信号触点输出(18);其中交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13 )和电池监控(14 )分别通过RS485与主监控PLC (15 ) 连接，显示器触摸屏(16)分别通过RS232与主监控PLC (15)连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流切换回路(2)与直流回路(6)的充电模块(61)和逆变模块(4 )连接；充电模块(61)与电池(62 )连接；逆变模块(4 )与照明馈出(5)连接，电池(62)与逆变模块连接。
有益效果本实用新型的一体化屏交流部分简化了元件数量，减少了故障点及维护工作量 用一个交流监控单元，一个主监控PLC和一个主监控显示器这3个元器件，来代替原来的6 个电压监视继电器，6个电源指示灯、2个电源工作状态指示灯及一个电压表和一个转换开头。元件数量由原来的26个减少到12个，故障点也就减少了 14个，平时的维护量也相应减少。同时利用主监控PLC强大的数据处理功能来分析交流监控所采集的两路交流进线电源电压状况，不但能监视到两路交流电源的失电及缺相故障，同时还能监视到两路交流电源的电压质量，当工作交流电源电压过压或欠压时，也可将馈出切换到正常的那一路
4交流电源上，保证馈出电源的质量。采用本实用新型的一体化屏后，直流部分系统内各数据及状态通过各监控进行采集，并通过RS485通讯上传数据给主监控PLC，由PLC进行数据分析后，控制系统处于充电状态、浮充电状态、故障报警状态或是电池活化状态。这样，系统的运行安全不再依赖于运行人员的操作，而是由系统自动完成。直流部分内各监控及充电、控制模块都采用了模块化设计，并可以带电热插拔，这就给一体化屏直流部分故障维修带来了便利，当其中一个功能模块故障时，不会影响系统其他元件的工作，而且可以直接带电更换各元件。这样，直流部分的故障排除难度下降，故障排除时间缩短，可以避免故障扩大化。本实用新型的一体化屏事故照明部分采用的逆变单元为逆变模块，逆变模块可以多个并联，可以方便的进行系统扩容。同时逆变模块要求的直流电压为220V，故电池需要的数量也相对减少，由原来的 48节减少到18节，大大降低的变电所初期投资成本和维修成为。此外，一体化屏事故照明部分采用监控装置后，系统的智能化提高，系统平时处于自动控制状态，并可以与上位机通讯，完成遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能。大大减少了运行人员的维护工作量。
图1是现有交流配电屏原理图。图2是现有交流配电屏结构示意框图。图3是现有直流电源屏原理框图。图4是一种共用直流电源屏及监控装置的一体化屏原理框图。图5是现有事故照明屏原理框图。图6是一种共用事故照明屏及监控装置的一体化屏原理框图。图7本实用新型一体化屏结构示意框图。其中1—监控装置；11——交流监控；12——模块监控；13——直流监控； 14——电池监控；15——主监控PLC;16——显示器触摸屏；17——通信输出；18——故障信号触点输出；2——交流切换回路；3——交流馈出回路；4——逆变模块；5——照明馈出；61——充电模块；62——电池；7——控制模块；8——降压硅链；9——直流馈出； 10——绝缘监控。
具体实施方式
现有交流配电屏，如图1所示，交流切换控制及信号回路由分离元件组成，元件数量多，控制接线繁琐，只能实现简单的双交流电源切换功能，及电压、电流和工作状态显示功能。如图2所示，现有的交流配电屏的交流切换控制及信号回路由1K1-K3、1KM、 lHLl-lHL4、mK3、2KM等组成，两路交流的切换主要由IKM和2KM完成，而IKM和2KM的工作状态的则由电压监视继电器1K1-1K3、2K1-2K3来控制，哪一路电源首先处于正常状态， 哪一路交流电源就被切换到工作状态，工作状态电源电压失压或缺相时，则被切除，原备用交流电源被切换到工作状态。现有直流电源屏，如图3所示，该现有的变电所直流电源屏采用两路交流进线自动切换，对一个充电机、一个浮充电机进行交流供电，充电机和浮充电机对电池充电，手动控制充电浮充电切换装置来切换充电机和浮充电机的工作状态，充电和浮充电机相互备用。电池通过降压硅链对控母供电。一般每隔三个月或半年，由运行人员将电池切换到充电机工作，进行均充充电，充电对小时后，自动切除充电机，由浮充电机对电池进行长期浮充电。在此期间，运行人员需对充电电压、单节电池进行人工检查及记录。如图4所示，一种共用直流电源屏及监控装置的一体化屏原理框图双交流电源切换后，其中一路被送到充电模块和控制模块，充电模块和控制模块将三相380V交流电转换为IlOV或220V直流电，充电模块对电池组进行充电，控制模块向直流负载进行供电。充电模块根据电池容量不同，数量有所变化，电池容量小则充电模块少，电池容量大则充电模块多；电池个数由系统电压决定，IlOV系统一般选用9节12V电池，220V系统一般选用18 节12V电池。交流失电时，电池作为后备电源，通过降压硅链向直流负载进行供电。现有事故照明屏原理框图，如图5所示，该现有的事故照明屏由两路交流进线切换回路、充电模块、逆变装置、电池、馈出切换装置及照明馈出组成。两路交流进线电源经切换后，其中一路给充电模块及逆变模块供电，充电模块将三相交流电转换为直流后给电池充电；同时三相交流电经逆变装置旁路后直接给照明馈出回路供电；当交流失电时，由电池经逆变装置逆变成三相交流电后给照明馈出回路供电。 如图6所示，一种共用事故照明屏及监控装置的一体化屏原理框图，。双交流电源切换后，其中一路被送到充电模块各逆变装置，充电模块将三相380V交流电转换为220V直流电，对电池组进行充电，逆变装置将市电通过市电旁路直接给照明馈出负载进行供电。充电模块根据电池容量不同，数量有所变化，电池容量小则充电模块少，电池容量大则AC充电模块多。电池个数由逆变模块所需要电压决定，一般选用18节12V电池。交流失电时， 电池做为后备电源，通过逆变模块逆变成交流电后向照明馈出负载进行供电。如图7所示，本实用新型的一体化屏结构示意框图。图中交流部分监控装置(1)，包括交流监控(11)、主监控PLC (15)、显示器触摸屏 (16)、通信输出(17)和故障信号触点输出(18)；其中交流监控(11)通过RS485与主监控 PLC (15)连接，显示器触摸屏通过RS232与主监控PLC (15)连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流馈出回路(3)交流切换回路(2)连接；直流部分监控装置(1)包括交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14)、 主监控PLC (15)、显示器触摸屏(16)、通信输出(17)、故障信号触点输出(18)和绝缘监控 (10 )；其中交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14 )和绝缘监控(10 )分别通过RS485与主监控PLC (15)连接，显示器触摸屏(16)通过RS232与主监控PLC (15) 连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流切换回路(2)与直流回路(6)的充电模块(61)、控制模块(7)；充电模块(61)与电池(62)连接；控制模块(7)与直流馈出(9) 连接，电池(62)通过降压硅链(8)与直流馈出(9)连接；直流馈出(9)与绝缘监控(10)连接。事故照明部分监控装置(1)包括交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14)、 主监控PLC (15)、显示器触摸屏(16)、通信输出(17)和故障信号触点输出(18);其中交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13 )和电池监控(14 )分别通过RS485与主监控PLC (15 ) 连接，显示器触摸屏(16)分别通过RS232与主监控PLC (15)连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流切换回路(2)与直流回路(6)的充电模块(61)和逆变模块(4 )连接；充电模块(61)与电池(62 )连接；逆变模块(4 )与照明馈出(5)连接，电池(62)与逆变模块连接。来自不同变电站的两路交流进线接入交流配电屏两个交流进线开关IQF和2QF， 由IQF和2QF再把交流进线送入两路交流进线接触器IKM和2KM，同时交流监控由IQF和 2QF的下端头采集交流进线电压，并根据交流进线电压来控制IKM和2KM的通与断。当1 路交流进线电压正常时，交流监控控制1路交流接触器IKM吸合，同时断开2路交流接触器 2KM ；当1路交流进线电压出现电压过压、欠压、失电或缺相时，交流监控控制1路交流接触器IKM断开，同时控制2路交流接触器2KM吸合，同时发出声光报警，提示运行人员进行维修；当1路交流进线电压恢复正常后，交流监控控制断开2路交流接触器2KM，同时控制1路交流接触器IKM吸合。这样就可以实现一路优先的交流切换回路。交流监控的主要作用是采集交流进线电压并进行数据分析，判断交流进线电压是否在正常范围；模块监控的主要作用是采集各模块的状态及数据，并上传到主监控PLC ；直流监控的主要作用是采集直流相关电压及电流，并上传到主监控PLC;电池监控的主要作用是采集单体电池电压并上传到主监控PLC ；主监控PLC的主要作用是将各监控上传数据进行分析，把系统数据及状态上传至显示器触摸屏并显示出来，方便运行维护人员进行抄表及控制；通信输出及故障信号触点输出的主要作用是将系统数据及状态上传至上位机， 由上位机显示出来，方便主控室对整个变电所内情况进行了解及控制；绝缘监控的主要作用是监测直流馈出母线对地绝缘电压，并把数据及状态上传主监控PLC ；本实用新型交流、直流和事故照明的一体化屏，直流部分系统内各数据及状态通过各监控进行采集，并通过RS485通讯上传数据给主监控PLC，由PLC进行数据分析后，控制系统处于充电状态、浮充电状态、故障报警状态或是电池活化状态。这样，直流部分系统的运行安全不再依赖于运行人员的操作，而是由系统自动完成。一体化屏直流部分采用功能元件模块化设计，并可以带电热插拔，这就给一体化屏直流部分故障维修带来了便利，当其中一个功能模块故障时，不会影响系统其他元件的工作，而且可以直接带电更换各元件。这样，直流的故障排除难度下降，故障排除时间缩短， 可以避免故障扩大化。本实用新型交流、直流和事故照明的一体化屏，事故照明部分采用的逆变单元为逆变模块，逆变模块可以多个并联，可以方便的进行系统扩容。同时逆变模块要求的直流电压为220V，故电池需要的数量也相对减少，由原来的48节减少到18节，大大降低的变电所初期投资成本和维修成为。此外，采用监控装置后，系统的智能化提高，系统平时处于自动控制状态，并可以与上位机通讯，完成遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能。大大减少了运行人员的维护工作量。一体化屏事故照明部分双交流电源切换后，其中一路被送到充电模块、控制模块和逆变模块，充电模块和控制模块将三相380V交流电转换为220V直流电，充电模块对电池组进行充电，逆变模块将市电通过市电旁路直接给照明馈出负载进行供电。当交流失电后， 电池做为后备电源，一方面通过降压硅链向直流负载供电，同时，通过逆变模块逆变为交流电后向照明馈出负载供电。本实用新型的一体化屏事故照明部分采用的逆变单元为逆变模块，逆变模块可以多个并联，可以方便的进行系统扩容。同时逆变模块要求的直流电压为220V，故电池需要的数量也相对减少，由原来的48节减少到18节，大大降低的变电所初期投资成本和维修成为。此外，采用监控装置后，系统的智能化提高，系统平时处于自动控制状态，并可以与上位机通讯，完成遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能。大大减少了运行人员的维护工作量。采用本实用新型一体化屏事故照明部分，系统内各数据及状态通过各监控进行采集，并通过RS485通讯上传数据给主监控PLC，由PLC进行数据分析后，控制系统处于充电状态、浮充电状态、故障报警状态或是电池活化状态。这样，系统的运行安全不再依赖于运行人员的操作，而是由系统自动完成。一体化屏事故照明部分由于采用各功能模块对系统数据及状态进行采集，实现了系统自动分析及控制，运行安全性变高。同时，采用功能元件模块化设计，并可带电热插拔， 降低了故障排除难度，缩短了故障排除时间，避免了故障扩大化。综上所述，本实用新型交流、直流和事故照明的一体化屏，分离元件分散控制被优化，元件减少后不但减少了故障点，同时，交流监控可以带电更换也简化了维修过程，缩短了故障排除时间。交流监控与主监控PLC配合后，不但能监测到交流电源失电及缺相，还能监测交流电源电压异常，并把异常的交流电源切除，保证了交流电供电的电源质量。采用各功能模块对系统数据及状态进行采集，实现了系统自动分析及控制，运行安全性变高。同时，采用功能元件模块化设计，并可带电热插拔，降低了故障排除难度，缩短了故障排除时间，避免了故障扩大化。采用的逆变单元为逆变模块，逆变模块可以多个并联，可以方便的进行系统扩容。同时逆变模块要求的直流电压为220V，故电池需要的数量也相对减少，由原来的48节减少到18节，大大降低的变电所初期投资成本和维修成为。此外，采用监控装置后，系统的智能化提高，系统平时处于自动控制状态，并可以与上位机通讯，完成遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能。大大减少了运行人员的维护工作量。
权利要求1. 一种交流、直流和事故照明的一体化屏，包括交流部分监控装置(1)，包括交流监控(11)、主监控PLC (15)、显示器触摸屏(16)、通信输出(17)和故障信号触点输出(18)；其中交流监控(11)通过RS485与主监控PLC (15) 连接，显示器触摸屏通过RS232与主监控PLC (15)连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流馈出回路(3)交流切换回路(2)连接； 直流部分监控装置(1)包括交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14)、主监控PLC (15)、显示器触摸屏(16)、通信输出(17)、故障信号触点输出(18)和绝缘监控(10); 其中交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14)和绝缘监控(10)分别通过RS485与主监控PLC (15)连接，显示器触摸屏(16)通过RS232与主监控PLC (15)连接， 通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接；交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流切换回路(2)与直流回路(6)的充电模块(61)、控制模块(7);充电模块(61)与电池(62)连接；控制模块(7)与直流馈出(9)连接， 电池(62)通过降压硅链(8)与直流馈出(9)连接；直流馈出(9)与绝缘监控(10)连接； 事故照明部分监控装置(1)包括交流监控(11)、模块监控(12)、直流监控(13)、电池监控(14)、主监控PLC (15)、显示器触摸屏(16)、通信输出(17)和故障信号触点输出(18)；其中交流监控 (11 )、模块监控(12)、直流监控(13)和电池监控(14)分别通过RS485与主监控PLC (15)连接，显示器触摸屏(16)分别通过RS232与主监控PLC (15)连接，通信输出(17)和故障信号触点输出(18)也分别与主监控PLC (15)连接;交流监控(11)与交流切换回路(2)连接，交流切换回路(2)与直流回路(6)的充电模块 (61)和逆变模块(4)连接；充电模块(61)与电池(62)连接；逆变模块(4)与照明馈出(5) 连接，电池(62)与逆变模块连接。
专利摘要一种交流、直流和事故照明的一体化屏，包括监控装置包括交流监控、模块监控、直流监控、电池监控、主监控PLC、显示器触摸屏、通信输出和故障信号触点输出；其中交流监控、模块监控、直流监控和电池监控分别通过RS485与主监控PLC连接，显示器触摸屏分别通过RS232与主监控PLC连接，通信输出和故障信号触点输出也分别与主监控PLC连接；交流监控与交流切换回路连接，交流馈出回路与交流切换回路连接；交流馈出回路分别通过RS485与直流回路的充电模块、控制模块和逆变模块连接；充电模块与电池连接；控制模块与直流馈出连接，电池通过降压硅链与直流馈出连接；逆变模块与照明馈出连接，电池与逆变模块连接。
文档编号H02J9/06GK202167765SQ20112026762
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者侯建华, 侯耀华, 孙军, 孙天得, 张秀琴 申请人:上海凯华电源成套设备有限公司