一种信号孪生装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种信号孪生装置。


背景技术：

2.目前在各开闭所均装有备用电源自动投入装置(简称:备自投装置)。该装置是在当工作电源消失后，自动断开开工作电源迅速投入备用电源，从而恢复用户供电，提高了供电可靠性，减少了停电时间。
3.在实际运行中影响备自投装置正常运行与成功动作的因数是不可避免的，如pt断线、开关量采集异常等将影响备自投充电，直流电源异常与相应开关控制回路异常将影响备自投的成功动作。目前为确保备自投装置的动作成功率，需要定期对备自投装置进行试验确保备自投的完好性；也需要定期派人到开闭所巡视，以保证备自投装置的正常运行，因此通常存在人力成本高、检测效率低和误判率高的问题。
4.可见，现有技术通过巡检员对备自投装置进行定期巡检和试验的方式，存在人力成本高、检测效率低和误判率高的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中所存在的不足，本实用新型的提供的一种信号孪生装置，其解决了通过人工进行定期巡检出现的人力成本高、检测效率低和误判率高的问题，不仅降低了人力成本，还提高了检测效率和准确率。
6.本实用新型提供一种信号孪生装置，所述装置包括：通信接口、控制器、多路断路器检测电路、多路信号输出电路和开关电源电路；所述通信接口使用时与备自投装置相连，用于使所述控制器与所述备自投装置通信连接；所述多路断路器检测电路使用时分别与多个断路器相连，用于检测所述多个断路器的运行状态；所述控制器分别与所述通信接口和所述多路断路器检测电路相连，用于通过所述通信接口获取所述备自投装置的动作状态，还用于根据所述备自投装置的运行状态和所述多个断路器的运行状态，生成相应的控制信号；所述多路信号输出电路与所述控制器相连，所述多路信号输出电路使用时还与配网自动化终端相连，用于根据所述控制信号，输出相对应的遥信信号，使所述配网自动化终端根据所述遥信信号得到备自投装置的运行状态；所述开关电源电路使用时与外接电源相连，用于将外接电源的输入电压转换成多种工作电压，使所述多种工作电压为所述通信接口、所述控制器、所述多路断路器检测电路和所述多路信号输出电路提供相匹配的工作电能。
7.可选地，所述装置还包括：母线电压检测电路，所述母线电压检测电路的输入端使用时与所述断路器的母线电源相连，所述母线电压检测电路的输出端与所述控制器相连，用于实时检测所述母线电源的当前电压值，使所述控制器将所述当前电压值与第一预设电压值进行比较。
8.可选地，所述母线电压检测电路包括：第一电阻和第一光电耦合器；所述第一光电耦合器的原边阳极通过所述第一电阻与所述母线电源的火线相连，所述第一光电耦合器的
原边阴极与所述母线电源的零线相连，所述第一光电耦合器的副边集电极与开关电源电路的输出端相连，所述第一光电耦合器的副边发射极与所述控制器相连。
9.可选地，所述母线电压检测电路还包括：第二电阻、第三电阻和第一电容；所述第二电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别与所述第一光电耦合器的原边阳极相连，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端分别与所述第一光电耦合器的原边阴极相连；所述第一光电耦合器的副边发射极还通过所述第三电阻接地。
10.可选地，每路断路器检测电路包括：第四电阻和第二光电耦合器；所述第二光电耦合器的原边阳极通过所述第四电阻与所述断路器的第一端相连，所述第二光电耦合器的原边阴极与所述断路器的第二端相连，所述第二光电耦合器的副边集电极与开关电源电路的输出端相连，所述第二光电耦合器的副边发射极与所述控制器相连。
11.可选地，所述每路断路器检测电路还包括：第五电阻、第六电阻、第一二极管和第二电容；所述第五电阻的第一端、所述第一二极管的阴极和所述第二电容的第一端分别与所述第二光电耦合器的原边阳极相连，所述第五电阻的第二端、所述第一二极管的阳极和所述第二电容的第二端分别分别与所述第二光电耦合器的原边阴极相连；所述第二光电耦合器的副边发射极还通过所述第六电阻接地。
12.可选地，每路信号输出电路包括：第七电阻、三极管和继电器；所述三极管的基极通过所述第七电阻与所述控制器相连，所述三极管的发射极接地；所述继电器的线圈第一端与所述开关电源电路的输出端相连，所述继电器的线圈第二端与所述三极管的集电极相连，所述继电器的开关第一端为信号输出电路的公共端，所述继电器的开关第二端与所述配网自动化终端相连。
13.可选地，所述每路信号输出电路还包括：第八电阻和第二二极管；所述第八电阻的第一端与所述控制器相连，所述第八电阻的第二端与所述三极管的发射极相连；所述第二二极管的阴极与所述继电器的线圈第一端相连，所述第二二极管的阳极与所述继电器的线圈第二端相连。
14.可选地，所述开关电源电路包括：emc滤波模块，所述emc滤波模块的输入端与所述外接电源相连，用于对所述外接电源的输入电压进行滤波和电压转换，得到第一工作电压；降压模块，所述降压模块的输入端与所述emc滤波模块的输出端相连，所述降压模块的输出端与所述通信接口、所述控制器、所述多路断路器检测电路或/和所述多路信号输出电路相连，用于对所述第一工作电压进行降压，得到第二工作电压。
15.可选地，所述装置还包括：输出电压检测模块，所述输出电压检测电路的输入端与所述emc滤波模块的输出端相连，所述输出电压检测电路的输出端与所述控制器相连，用于实时检测所述emc滤波模块输出的当前第一工作电压值，使所述控制器将所述当前第一工作电压值与第二预设电压值进行比较。
16.相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
17.本实用新型通过通信接口使控制器与备自投装置进行通信连接，从而使所述控制器获取到备自投装置的当前工作状态；通过多路断路器检测电路使控制器获取到多个断路器的当前运行状态；然而，所述控制器根据所述备自投装置的当前工作状态和所述多个断路器的当前运行装置生成相应的控制信号，使所述多路信号输出电路根据所述相应的控制信号与配网自动化终端传输相应的遥信信号，维护人员通过配网自动化终端监测到备自投
装置当前处于何种运行方式以及预判出备自投动作是否成功，若备自投装置出现故障或预判出备自投动作失败时提前告知维护人员进行检修，从而解决了通过人工进行定期巡检出现的人力成本高、检测效率低和误判率高的问题，不仅降低了人力成本，还提高了检测效率和准确率。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1所示为本实用新型实施例提供的一种信号孪生装置的结构示意图；
21.图2所示为本实用新型实施例提供的一种母线电压检测电路的电路示意图；
22.图3所示为本实用新型实施例提供的一种断路器检测电路的电路示意图；
23.图4所示为本实用新型实施例提供的一种信号输出电路的电路示意图。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.本实用新型实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。
26.实施例一
27.图1所示为本实用新型实施例提供的一种信号孪生装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的信号孪生装置100具体包括：
28.通信接口110、控制器120、多路断路器300检测电路130、多路信号输出电路140和开关电源电路150；
29.所述通信接口110使用时与备自投装置200相连，用于使所述控制器120与所述备自投装置200通信连接；
30.所述多路断路器300检测电路130使用时分别与多个断路器300相连，用于检测所述多个断路器300的运行状态；
31.所述控制器120分别与所述通信接口110和所述多路断路器300检测电路130相连，用于通过所述通信接口110获取所述备自投装置200的动作状态，还用于根据所述备自投装置200的运行状态和所述多个断路器300的运行状态，生成相应的控制信号；
32.所述多路信号输出电路140与所述控制器120相连，所述多路信号输出电路140使用时还与配网自动化终端相连，用于根据所述控制信号，输出相对应的遥信信号，使所述配网自动化终端根据所述遥信信号得到备自投装置200的运行状态；
33.所述开关电源电路150使用时与外接电源相连，用于将外接电源的输入电压转换成多种工作电压，使所述多种工作电压为所述通信接口110、所述控制器120、所述多路断路
器 300检测电路130和所述多路信号输出电路140提供相匹配的工作电能。
34.需要说明的是，本实用新型通过通信接口110使控制器120与备自投装置200进行通信连接，从而使所述控制器120获取到备自投装置200的当前工作状态；通过多路断路器300检测电路130使控制器120获取到多个断路器300的当前运行状态；然而，所述控制器120根据所述备自投装置200的当前工作状态和所述多个断路器300的当前运行装置生成相应的控制信号，使所述多路信号输出电路140根据所述相应的控制信号与配网自动化终端传输相应的遥信信号，维护人员通过配网自动化终端监测到备自投装置200当前处于何种运行方式以及预判出备自投动作是否成功，若备自投装置200出现故障或预判出备自投动作失败时提前告知维护人员进行检修，从而解决了通过人工进行定期巡检出现的人力成本高、检测效率低和误判率高的问题，不仅降低了人力成本，还提高了检测效率和准确率。
35.实施例二
36.在本实施例中，所述装置还包括：母线电压检测电路，所述母线电压检测电路的输入端使用时与所述断路器的母线电源相连，所述母线电压检测电路的输出端与所述控制器相连，用于实时检测所述母线电源的当前电压值，使所述控制器将所述当前电压值与第一预设电压值进行比较。
37.图2所示为本实用新型实施例提供的一种母线电压检测电路的电路示意图；如图2所示，所述母线电压检测电路包括：
38.第一电阻r1和第一光电耦合器u1；
39.所述第一光电耦合器u1的原边阳极通过所述第一电阻r1与所述母线电源的火线相连，所述第一光电耦合器u1的原边阴极与所述母线电源的零线相连，所述第一光电耦合器的副边集电极与开关电源电路的输出端相连，所述第一光电耦合器的副边发射极与所述控制器相连。
40.在本实施例中，所述母线电压检测电路还包括：第二电阻r2、第三电阻r3和第一电容c1；所述第二电阻r2的第一端和所述第一电容c1的第一端分别与所述第一光电耦合器u1的原边阳极相连，所述第二电阻r2的第二端和所述第一电容c1的第二端分别与所述第一光电耦合器u1的原边阴极相连；所述第一光电耦合器u1的副边发射极还通过所述第三电阻r3接地。
41.需要说明的是，断路器的母线电源默认为直流220v，装置运行时通过母线电压检测电路采集其电压，当电压低于门槛值(默认为200v左右)时，将使控制器发送电压低的告警信号到所述多路信号输出电路中。
42.实施例三
43.图3所示为本实用新型实施例提供的一种断路器检测电路的电路示意图；如图3所示，在本实施例中，所述断路器检测电路包括：
44.第四电阻r4和第二光电耦合器u2；
45.所述第二光电耦合器u2的原边阳极通过所述第四电阻r4与所述断路器的第一端相连，所述第二光电耦合器u2的原边阴极与所述断路器的第二端相连，所述第二光电耦合器的副边集电极与开关电源电路的输出端相连，所述第二光电耦合器的副边发射极与所述控制器相连。
46.在本实施例中，所述每路断路器检测电路还包括：第五电阻r5、第六电阻r6、第一
二极管d1和第二电容c2；所述第五电阻r5的第一端、所述第一二极管d1的阴极和所述第二电容c2的第一端分别与所述第二光电耦合器u2的原边阳极相连，所述第五电阻 r5的第二端、所述第一二极管d1的阳极和所述第二电容c2的第二端分别分别与所述第二光电耦合器u2的原边阴极相连；所述第二光电耦合器u2的副边发射极还通过所述第六电阻r6接地。
47.需要说明的是，在本实施例中可以根据外部断路器的数量匹配相对应的断路器检测电路的数量，从而可以使控制器获取到所有断路器的当前运行状态，其中当前运行状态包括运行或断开；当采集到某断路器断开时，所述控制器发送控制信号到相对应的信号输出电路中。
48.实施例四
49.图4所示为本实用新型实施例提供的一种信号输出电路的电路示意图；如图4所示，所述信号输出电路包括：
50.第七电阻r7、三极管q1和继电器k；
51.所述三极管q1的基极通过所述第七电阻r7与所述控制器相连，所述三极管q1的发射极接地；
52.所述继电器k的线圈第一端与所述开关电源电路的输出端相连，所述继电器k的线圈第二端与所述三极管q1的集电极相连，所述继电器k的开关第一端为信号输出电路的公共端，所述继电器k的开关第二端与所述配网自动化终端相连。
53.在本实施例中，所述每路信号输出电路还包括：第八电阻r8和第二二极管d2；所述第八电阻r8的第一端与所述控制器相连，所述第八电阻r8的第二端与所述三极管q1的发射极相连；所述第二二极管d2的阴极与所述继电器k的线圈第一端相连，所述第二二极管d2的阳极与所述继电器k的线圈第二端相连。
54.需要说明的是，在本实施例中通过控制器发送的电平信号控制所述所述三极管的导通或截止，达到控制继电器通断的目的，从而使配网自动化终端通过继电器的通断获取到相对应的遥信信号。
55.在本实用新型的另一个实施例中，所述开关电源电路包括：
56.emc滤波模块，所述emc滤波模块的输入端与所述外接电源相连，用于对所述外接电源的输入电压进行滤波和电压转换，得到第一工作电压；
57.降压模块，所述降压模块的输入端与所述emc滤波模块的输出端相连，所述降压模块的输出端与所述通信接口、所述控制器、所述多路断路器检测电路或/和所述多路信号输出电路相连，用于对所述第一工作电压进行降压，得到第二工作电压。
58.在本实用新型的另一个实施例中，所述装置还包括：输出电压检测模块，所述输出电压检测电路的输入端与所述emc滤波模块的输出端相连，所述输出电压检测电路的输出端与所述控制器相连，用于实时检测所述emc滤波模块输出的当前第一工作电压值，使所述控制器将所述当前第一工作电压值与第二预设电压值进行比较。
59.需要说明的是，本装置通过通信接口采集备自投相关动作状态(如充电标志、开关位置、动作事件等)，再将备自投的充电标志转换为信号继电器的方式输出，配网自动化终端通过硬遥信方式采集，完成备自投充电标志的“软”转“硬”，从而减少配网自动化终端的调试工作量。
60.进一步地，本装置根据从备自投充电标志与断路器位置，在备自投充电好的情况
下建立备自投模型，从而判断出备自投处于何种运行方式。再根据本装置采集的控制电压信息与断路器控制回路信息，预判备自投动作是否成功，如成功则发出备自投充电好信号，否则不发。此功能并不影响备自投的充电与动作，主要是预防控制电压过低或控制回路断线时断路器不能正常分合，避免备自投动作失败而提前预知维护人员。
61.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
62.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。