专利名称：具联锁保护功能的可视化交流配电板的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流供配电网络。
背景技术：
交流配电板为陆用、船用电网中最重要的配电设备，负责对用电设备的供配电，具 有电网管理、保护、操作等综合功能。随着现代科技的发展，一方面配电设备对电网的保护 功能要求越来越完善，另一方面用户对于配电板对全船电网综合操作的安全性、人性化的 要求也越来越高。随着交流电网复杂程度的增加，交流配电板操作的安全性、可靠性、合理性越来越 重要。一方面，操作人员若缺乏对全网络运行状态的实时认识，往往需要在对交流配电板进 行操作前对电网供配电状态进行清查确认，效率较低；另一方面，操作人员在进行操作时需 保证头脑清晰、操作得当，严格按照操作规程进行，否则极易误操作，可能引发失电事故，对 交流电网及用电设备带来不良影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种联锁保护功能的可视化交流配电板。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为具联锁保护功能的可视化交流 配电板，包括与交流电源相联接的母排，母排与断路器和接触器联接，其特征在于它还包 括检测采集单元，与交流电源相联接，用于采集交流电源电压值、电流值、功率因数 和功率；联锁控制单元，与所述的断路器和接触器联接，对所述的断路器和接触器取状态 信号、对状态信号进行处理、并输出控制信号反馈给所述的断路器和接触器；综合显示单元，与检测采集单元和联锁控制单元联接，接收各项信号并分屏进行 状态显示。按上述方案，所述的检测采集单元为智能型集成传感器。按上述方案，所述的断路器包括交流电源控制断路器、母排连接断路器、岸电控制 断路器、变压器控制断路器和支路控制断路器；所述的接触器包括交流电源控制接触器和 并联回路接触器。按上述方案，所述的联锁控制单元包括可编程逻辑控制器及其扩展模块和多个继 电器，所述的每个断路器分别与联锁控制单元的一个继电器联接，所述的每个接触器分别 与联锁控制单元的一个继电器联接。按上述方案，所述的综合显示单元由智能液晶显示屏及其处理单元构成，所述的 处理单元为嵌入式CPU ；所述的可编程逻辑控制器与嵌入式CPU之间采用RS485通讯协议 联接。按上述方案，所述的综合显示单元包括5种分屏状态界面，分别为
待机界面，显示生产厂家和监测内容；回路界面，显示交流配电板拓扑图、各接触器状态和各断路器状态，通过不同颜色 显示线路是否有电信息；并联界面，显示汇集并独立出来的与交流电源并联有关的内容；数据界面，显示所有交流电源的实时电压值、电流值、功率值、频率值和功率因数；帮助界面，显示以上界面的说明，包括界面划分、色彩配置、按钮意义和报警功能。本发明的工作原理为首先根据电网运行状态确定出各保护元件之间的相互制约条件，在此称之为“联 锁条件”，即明确当不满足此条件时，某些特定的开关是不能够闭合的，即使是手动开关也 无法人工闭合，这样就可有效的避免操作失误带来的不良后果；其次是通过合理的软硬件 配置方式，有效地实施“联锁条件”。本发明分别从硬件和软件方面来实现保护元件的相互联锁硬件实现联锁的含义 为在特殊保护元件边上增加继电器等控制回路，附加给该保护元件一些闭合的条件；软件 实现联锁的含义则是通过编制程序，把上述“联锁条件”编制成信息处理元件能够理解的语 言；最后，选择可靠、安全的信息处理单元作为联锁控制单元来实现对保护开关元件的联锁 保护。为了保证显示单元的有效性，准确迅速的信息传输、明确清晰的信息显示、完整的 显示界面是其前提。良好的可视化方式可有助于操作人员迅速准确的掌握所需信息，反之 则可能对操作人员产生误导作用，造成对电网状态的反复确认。本发明的有益效果为1、引入了可视化功能，实现了对交流电源和供电网络的实时运行监控，增加了配 电板与操作人员之间的“人机互动”，为操作人员提供了非常直观的感性指示，使操作人员 能够迅速掌握电源和电网各种状态，指弓I操作人员正确操作；2、引入了联锁保护功能，实现了对交流配电板内所有开关保护元件的控制和保 护，避免了由于操作失误而引起的电源自保护、停机或非正常并联，保护电源装置不受损 伤；避免了由于操作失误而引起的电网过载、短路等对保护元件的冲击，减少了元器件故障 的几率，大大提高了交流配电板自身的可靠性和交流电网的安全性；3、对每个对象设置继电器作为状态检测点，简单可行；选取可编程逻辑控制器 (即PLC)作为信号的处理单元，与嵌入式CPU之间采用RS485通讯协议，能够高效准确传输 数据；4、将显示信息进行分类，并分屏显示，既保证了所有显示信息的完整性，又凸现了 各分屏信息具备的突出点，操作人员可根据需要选择分屏状态界面，若要掌握更多信息只 需要在各屏之间进行切换，避免了由于所有信息集中于单屏而导致的数据遗漏或者不便选 择有用信息。5、为了凸现人性化设计特点，还可以设置帮助功能，对各屏信息进行了详细的说 明，帮助操作人员迅速了解和理解各屏显示信息。
图1为本发明一实施例的结构框图
图2为本发明一实施例的工作原理流程图
具体实施例方式图1为本发明一实施例的结构框图，在现有的交流配电板上增设检测采集单元、 联锁控制单元和综合显示单元，以实现联锁保护和可视化功能。检测采集单元与交流电源相联接，用于采集交流电源电压值、电流值、功率因数和 功率。本实施例对每台交流电源设置一个智能型集成传感器件作为检测采集单元，共计要 检测3相电压值、3相电流值共6个参数，需要输出电流值、电压值、功率因数和功率共4种 参数。联锁控制单元，与所述的断路器和接触器联接，对所述的断路器和接触器取状态 信号、对状态信号进行处理、并输出控制信号反馈给所述的断路器和接触器。根据电网结 构，确定交流电源控制断路器及接触器、母排连接断路器、岸电控制断路器、并联回路接触 器、变压器控制断路器和支路控制断路器的状态作为检测对象，对每个对象设置辅助常开 触点(继电器)作为状态检测点，共计36个监测点。选择可靠、安全的信息处理单元来实 现对保护开关元件的联锁保护，本实施例的硬件载体选用了广泛应用于船舶系统、技术成 熟可靠的西门子S7-200可编程控制器(PLC)及其扩展模块。综合显示单元，包括智能液晶显示屏及其处理单元，与检测采集单元和联锁控制 单元联接，接收各项信号并分屏进行状态显示。本实施例选用的智能液晶显示屏的处理单 元采用赛扬M嵌入式版CPU，主频为800Hz，内存256M，硬盘4G，操作系统采用Microsoft WindowsXP嵌入式版，运行速度快，显示画面清晰，可扩展性强。内置软件功能强大，能够快 速处理大量数据；与PLC之间采用了 RS485通讯协议，能够高效准确传输数据。图2为本发明一实施例的工作原理流程图，各类信息状态检测处理后在综合显示 单元进行显示，PLC对继电器进行检测判断，若满足闭合条件则接通保护继电器，若不满足 闭合条件则继续进行检测。本实施例PLC中的软件是针对某特定型船的操作使用特征设计而成。PLC根据电 网要求理清各断路器、接触器之间的关系，确定了联锁条件，并列出了联锁关系表。以岸电 断路器(5Q)为例，当使用岸电的时候，要求船用电源一律不准在网，那么此时岸电断路器 (5Q)能够接通的一个必要条件就是控制交流电源在网的接触器(KM1-KM4)处于断开状态。 用表格的形式表示如下
权利要求
1.具联锁保护功能的可视化交流配电板，包括与交流电源相联接的母排，母排与断路 器和接触器联接，其特征在于它还包括检测采集单元，与交流电源相联接，用于采集交流电源电压值、电流值、功率因数和功率；联锁控制单元，与所述的断路器和接触器联接，对所述的断路器和接触器取状态信号、 对状态信号进行处理、并输出控制信号反馈给所述的断路器和接触器；综合显示单元，与检测采集单元和联锁控制单元联接，接收各项信号并分屏进行状态显不。
2.根据权利要求1所述的具联锁保护功能的可视化交流配电板，其特征在于所述的 检测采集单元为智能型集成传感器。
3.根据权利要求1或2所述的具联锁保护功能的可视化交流配电板，其特征在于所 述的断路器包括交流电源控制断路器、母排连接断路器、岸电控制断路器、变压器控制断路 器和支路控制断路器；所述的接触器包括交流电源控制接触器和并联回路接触器。
4.根据权利要求3所述的具联锁保护功能的可视化交流配电板，其特征在于所述的 联锁控制单元包括可编程逻辑控制器及其扩展模块和多个继电器，所述的每个断路器分别 与联锁控制单元的一个继电器联接，所述的每个接触器分别与联锁控制单元的一个继电器 联接。
5.根据权利要求4所述的具联锁保护功能的可视化交流配电板，其特征在于所述的 综合显示单元由智能液晶显示屏及其处理单元构成，所述的处理单元为嵌入式CPU;所述 的可编程逻辑控制器与嵌入式CPU之间采用RS485通讯协议联接。
6.根据权利要求5所述的具联锁保护功能的可视化交流配电板，其特征在于所述的 综合显示单元包括5种分屏状态界面，分别为待机界面，显示生产厂家和监测内容；回路界面，显示交流配电板拓扑图、各接触器状态和各断路器状态，通过不同颜色显示 线路是否有电信息；并联界面，显示汇集并独立出来的与交流电源并联有关的内容；数据界面，显示所有交流电源的实时电压值、电流值、功率值、频率值和功率因数；帮助界面，显示以上界面的说明，包括界面划分、色彩配置、按钮意义和报警功能。
全文摘要
本发明提供一种联锁保护功能的可视化交流配电板，包括与交流电源相联接的母排，母排上设置有断路器和接触器，其特征在于它还包括检测采集单元，与交流电源相联接，用于采集交流电源电压值、电流值、功率因数和功率；联锁控制单元，与所述的断路器和接触器联接，对所述的断路器和接触器取状态信号、对状态信号进行处理、并输出控制信号反馈给所述的断路器和接触器；综合显示单元，与检测采集单元和联锁控制单元联接，接收各项信号并分屏进行状态显示。本发明引入了可视化功能和联锁保护功能，实现了对交流电源和供电网络的实时运行监控，和对交流配电板内所有开关保护元件的控制和保护。
文档编号H02B15/00GK102074902SQ201010582360
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者任思敏, 余亮, 刘钧, 方平, 王云鹤 申请人:中国舰船研究设计中心