一种开关柜交流电力输入保护装置和方法与流程

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种开关柜交流电力输入保护装置和方法。

背景技术：

目前，随着电力电子技术的发展,越来越多的非线性负荷电力设备投入使用,导致了电能质量的恶化,对于敏感负荷，电能质量差可能会导致设备工作异常或者损坏，影响生产和安全。人们对供电的连续性和可靠性提出了更高的要求。

作为电源输入端，开关柜在电力系统发电、输电、配电和电能转换中起着开合、控制和保护用电设备的重要作用。目前对于开关柜输入保护，普遍采用断路器、熔断器保护负载，检测装置传送数据至监控远方后台这一方案。例如公开号为cn106229948a，专利名称为：一种开关柜智能控制装置，公开的开关柜智能控制装置包括开关柜以及与所述开关柜连接的配电保护装置，所述配电保护装置包括控制器，所述控制器连接有短路保护器，所述控制器根据电力设备的参数确定供电设备的预期短路电流，所述短路保护器实时监测电力设备的运行短路电流，当监测的运行短路电流达到预期短路电流，且短路时间超出第一预设阈值时，通过显示器进行显示，且所述短路保护器切断电力设备的供电电源。但其无法解决因电能质量差可能会导致设备工作异常或者损坏的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种开关柜交流电力输入保护装置和方法，其可以提高开关柜对下一级设备的供电电能质量。

本发明的解决方案是这样实现的：一种开关柜交流电力输入保护装置，包括：

输入信号预处理模块，用于采集输入电能的电压和电流信号,并将采集的电压和电流信号传输至dsp处理器模块；

dsp处理器模块，与输入信号预处理模块连接，用于接收所述输入信号预处理模块采集的电压和电流信号，并对采集的电压和电流信号进行分析，判断信号值是否属于预设值范围，并根据判断结果形成控制信号；

输出控制模块，与dsp处理器模块连接，用于接收dsp处理器模块的控制信号，并根据控制信号对开关柜的开关进行控制。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述开关柜交流电力输入保护装置还包括can通讯模块，与dsp处理器模块连接，用于将dsp处理器模块的数据传输至上位机。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述输入信号预处理模块包括输入信号采样电路、校正电路和信号调理电路。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述dsp处理器模块包括dsp处理器、外部时钟和复位电路。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述输出控制模块根据控制信号对开关柜的输入空气开关、预接通开关、主电开关和继保开关进行控制。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，还提供了一种开关柜交流电力输入保护方法，其包括以下步骤：

s01，采集输入交流电的电压信号和电流信号；

s02，判断所述电压信号和电流信号的相位信号、相序信号、电压信号、频率信号、零序电流信号、供电连续性参数中的至少一项是否在预设值范围内；

s03，当步骤s02判断参数在预设值范围内时，则判断输入的交流电能合格，发出接通预接通开关信号；当步骤s02判断参数不在预设值范围时，则重新采集输入交流电的电压信号和电流信号进行检测。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s03中还包括判断n线是否存在且零序电流是否满足预设值，若n线存在且零序电流满足预设值，则发出接通预接通开关信号；否则，重新采集输入交流电的电压信号和电流信号进行检测。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s03之后，还包括步骤s04，判断主电延时定时器是否溢出，若主电延时定时器溢出，则判断预接通开关已接通达到规定的时间，接通主电开关。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s04之后，还包括步骤s05，检测电网是否出现大于10ms的异常，若出现超过10ms的异常，则认为电网电能质量不符合要求，则断开预接通开关和主电开关，禁止预接通开关接入；否则，发出继保开关接通的控制信号。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s05之后，还包括步骤s06，检测负载电流是否超出阈值，若负载电流超出阈值，则控制继保开关断开，预接通开关禁止接入。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

在本发明提供的实施例中，提出一种开关柜交流电力输入保护装置和方法，其通过对开关柜输入电能的电压和电流信号的相位信号、相序信号、电压信号、频率信号、零序电流信号、供电连续性等参数进行分析和预判断，提供输入级电能质量控制，在输入电能质量不合格时，实时切断电能输入，以保障开关柜的下一级设备合格受电，从而提高开关柜对下一级设备的供电电能质量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种实施方式中开关柜交流电力输入保护装置的控制模块结构示意图；

图2为本发明一种实施方式中开关柜交流电力输入保护装置的主控电路图；

图3为本发明一种实施方式中开关柜交流电力输入保护方法的流程图。

图中：

1输入信号预处理模块2dsp处理器模块3输出控制模块

4can通讯模块5上位机

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本发明实施例如下，如图1所示，一种开关柜交流电力输入保护装置，包括：

输入信号预处理模块1，用于采集输入电能的电压和电流信号,并将采集的电压和电流信号传输至dsp处理器模块2；

dsp处理器模块2，与输入信号预处理模块1连接，用于接收所述输入信号预处理模块1采集的电压和电流信号，并对采集的电压和电流信号进行分析，判断信号值是否属于预设值范围，并根据判断结果形成控制信号；

输出控制模块3，与dsp处理器模块2连接，用于接收dsp处理器模块2的控制信号，并根据控制信号对开关柜的开关进行控制。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述开关柜交流电力输入保护装置还包括can通讯模块4，与dsp处理器模块2连接，用于将dsp处理器模块2的数据传输至上位机5。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述输入信号预处理模块1包括输入信号采样电路、校正电路和信号调理电路。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述dsp处理器模块2包括dsp处理器、外部时钟和复位电路。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图2所示，所述输出控制模块根据控制信号对开关柜的输入空气开关qk1、预接通开关mk1、主电开关mk1和继保开关ma1进行控制。其中，输入空气开关qk1预与预接通开关mk1连接，预接通开关与主电开关mc1、输出控制模块3连接，主电开关mc1与预接通开关mk1、继保开关ma1、输出控制模块3连接，继保开关与主电开关mc1网关表记qk1、急停控制emc连接。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图3所示，还提供了一种开关柜交流电力输入保护方法，首先启动复位监控其，然后按照以下步骤运行：

s01，通过电网参数载入单元，采集输入交流电的电压信号和电流信号；

s02，判断所述电压信号和电流信号的相位信号、相序信号、电压信号、频率信号、零序电流信号、供电连续性等参数中的至少一项是否在预设值范围内；

s03，当步骤s02判断参数在预设值范围内时，则判断输入的交流电能合格，发出接通预接通开关信号；当步骤s02判断参数不在预设值范围时，则重新采集输入交流电的电压信号和电流信号进行检测。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s03中还包括判断n线是否存在且零序电流是否满足预设值，若n线存在且零序电流满足预设值，则发出接通预接通开关信号；否则，重新采集输入交流电的电压信号和电流信号进行检测。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s03中还包括判断在预设时间内输入交流是否连续平滑无间歇地供电，若是，则发出接通预接通开关信号；否则，重新采集输入交流电的电压信号和电流信号进行检测。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s03之后，还包括步骤s04，判断主电延时定时器是否溢出，若主电延时定时器溢出，则判断预接通开关已接通达到规定的时间，接通主电开关；若主电延时定时器未溢出，则调回继续判断主电延时定时器是否溢出。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s04之后，还包括步骤s05，检测电网是否出现大于10ms的异常，若出现超过10ms的异常，则认为电网电能质量不符合要求，则断开预接通开关和主电开关，禁止预接通开关接入；否则，发出继保开关接通的控制信号。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s05之后，还包括步骤s06，检测负载电流是否超出阈值，若负载电流超出阈值，则通过继保连锁控制模块控制继保开关断开，预接通开关禁止接入。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s06之后，还包括步骤s07,检测急停按钮是否被触发，判断是否出现外部紧急情况，若否，则判断电网电能质量合格，启动网关表记qt1，可以正常供电，ac电力输出；若是，则控制继保开关断开，预接通开关禁止接入。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

在本发明提供的实施例中，提出一种开关柜交流电力输入保护装置和方法，其通过对开关柜输入电能的电压和电流信号的相位信号、相序信号、电压信号、频率信号、零序电流信号、供电连续性等参数进行分析和预判断，提供输入级电能质量控制，在输入电能质量不合格时，实时切断电能输入，以保障开关柜的下一级设备合格受电，从而提高开关柜对下一级设备的供电电能质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。