一種低壓開關柜饋線監控、測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及交流電源監控、測量領域，尤其是涉及一種低壓開關柜饋線監控、測量 裝置。
【背景技術】
[0002] 長期以來，在電廠、核電或其他工礦企業的專業用戶中，現有的技術方案是： 1、 僅對進線或重要的低壓饋線回路采用了智能設備來監控，對次重要的饋線回路，特 別是采用了塑殼斷路器的饋線回路，由于數量龐大，基本上很少監控，或由于需要的監控設 備太多、費用增加明顯而放棄監控； 2、 按上述的方案，如需監控，則需要硬接點連接到后臺監控裝置，或后臺監控裝置硬接 點輸出控制分閘；對于模擬量，需增加電流互感器和電流變送器等元器件。這樣造成低壓開 關柜安裝容量降低，且需要大量的控制電纜連接低壓開關柜與后臺設備之間； 3、 目前，有部分廠家分別采用了開關量模塊及模擬量模塊。該方案需要多個類型的模 塊，無法監視母線電壓，如果需滿足數字化變電站IEC61850通訊標準的需求，需要增加多 臺通訊裝置來滿足要求，這對現場接線和運行維護均造成不便。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于提供一種結構簡單，帶通訊功能，實現四遙，可方便接入綜合自 動化系統的低壓開關柜饋線監控、測量裝置，解決現有低壓開關柜饋線存在的技術問題。
[0004] 為達到上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種低壓開關柜饋線監控、測量裝置，該裝置采用嵌入式微控制器作為核心處理器， 核心處理器分析處理饋線開關狀態監測元件、饋線報警脫扣狀態元件采集的開關量輸入數 據，饋線電流測量元件、母線電壓測量元件采集的模擬量數據；并進一步控制饋線控制開關 元件進行輸出，同時與通訊元件實現電連接。
[0005] 采用嵌入式微控制器作為核心處理器，作為控制低壓開關柜饋線回路的多功能控 制器。
[0006] 該嵌入式微控制器作為核心處理器型號為M430F2491。
[0007] 該裝置采用電阻與電容的串并聯實現交流電壓采樣，每相電壓一組，三相電壓分 別采樣。
[0008] 饋線開關狀態監測元件、饋線報警脫扣狀態元件采用芯片作為開關量輸入采集元 件，采集各路開關量，其中部分作為饋線斷路器的合閘狀態輔助接點采樣，部分作為饋線斷 路器的脫扣告警輔助接點采樣。
[0009] 饋線電流測量元件、母線電壓測量元件采用芯片作為模擬量采樣，采集各路饋線 單相電流；其中饋線使用霍爾電流傳感器采樣。霍爾電流傳感器的輸出信號為〇~4 (5)V， 經濾波后直接進入CPU讀取，讀取后通過CPU的編程計算得出實際模擬量的值用于保護判 斷與顯示輸出或傳輸至后臺處理。
[0010] 饋線控制開關元件采用芯片控制多路饋線斷路器分閘輸出，輸出為無源接點或有 源接點；部分輸出僅為隔離后輸出，外加相應個數中間繼電器再控制饋線斷路器的分閘。
[0011] 采用多個八段式發光二極管輸出顯示；第一發光LED燈顯示設備運行狀態、第二 發光LED燈交換數據的通訊口 1、第三發光LED燈通訊口 2運行指示；采用4個按鈕作設置 參數輸入。
[0012] 饋線開關狀態監測元件使用74HC244芯片作為開關量輸入采集元件；饋線電流 測量元件、母線電壓測量元件采用74HC4051芯片作為模擬量采樣，饋線控制開關元件采用 ULN2803A芯片作為控制各路饋線斷路器分閘輸出。
[0013] 本發明具體進一步采用如下最佳技術方案： 1.本發明以16個饋線斷路器為最佳技術方案，每個饋線斷路器需要帶OF斷路器輔助 接點和SD斷路器脫扣輔助接點；每個饋線回路在B相(也可其他相序)安裝一個霍爾電流傳 感器；如需對斷路器進行操作，則需要在斷路器增加MX分閘脫扣器。方案如附圖1所示。
[0014] 2.采用M430F2491嵌入式微控制器作為核心處理器，集成監測16路饋線開關狀 態、16路饋線報警脫扣狀態、16路饋線電流測量、1路母線電壓測量、16路饋線控制開出、通 訊等功能。
[0015] 3.采用M430F2491嵌入式微控制器作為核心處理器，作為控制低壓開關柜饋線回 路的多功能控制器。
[0016] 4.采用電阻與電容的串并聯實現交流電壓采樣，每相電壓一組，三相電壓分別采 樣。
[0017] 5.采用4個74HC244芯片作為開關量輸入采集元件，共可采集32路開關量，前16 路可作為饋線斷路器的合閘狀態輔助接點采樣，后16路可作為饋線斷路器的脫扣告警輔 助接點采樣。
[0018] 6.采用2個74HC4051芯片作為模擬量采樣，共可輸出16路饋線單相電流。其中 饋線采用霍爾電流傳感器采樣，霍爾電流傳感器的輸出信號為〇~4 (5)V，可以經濾波后直 接進入CPU讀取，讀取以后通過CPU的編程計算得出實際模擬量的值用于保護判斷與顯示 輸出或傳輸至后臺處理。
[0019] 7.采用2個ULN2803A芯片作為控制16路饋線斷路器分閘輸出，共可輸出16路有 源開關接點或無源開關接點。由于受饋線模塊的尺寸限制，16路輸出僅為隔離后輸出，需在 外加16個中間繼電器再控制饋線斷路器的分閘。
[0020] 8.采用4個八段式發光二極管顯示；采用3個發光LED分別作運行、通訊口 1、通 訊口 2運行指示；采用4個按鈕作設置輸入。
[0021]M430F2491處理器采用16位精簡指令系統，集成有16位寄存器和常數發生器，發 揮了最高的代碼效率，它采用數字控制振動器，低功耗模式轉換時間小于6ys，設計有16 位定時器，比較器，96段IXD驅動器和48個通用I/O引腳。捕獲傳感器的模擬信號轉換為 數據加以處理后發送至主機。
[0022] 74HC4051芯片八選一模擬開關電路，內置3個地址選擇端（A0~A2)，低有效的使能 輸入端：(麗|，8路獨立的輸入/輸出端（Y0~Y7)及公共輸入/輸出端（Z)。電路內部有8個 雙向模擬開關，每個開關的一端連接到獨立的輸入/輸出端（Y0~Y7)，另一端連接到公共輸 入/輸出端（Z)。當ill為低電平時，通過A0~A2選擇一個通路的開關處于低阻導通狀態。 當^:|為高電平時，A0~A2設置無效，所有開關處于高阻關斷狀態。如果需要切換開關狀態， 就必須使能輸入端d;。
[0023] 74HC244芯片244為三態輸出的八組緩沖器和總線驅動器，其電器特性的典型值 如下： 引出端符號：
1A1-1A4,2A1-2A4 輸入端 /IG, /2G 三態允許端（低電平有效） 1Y1-1Y4,2Y1-2Y4 輸出端 邏輯圖見附圖9。 ULN2803A芯片是專為符合標準TTL。該電路為反向輸出型，即輸入低電平電壓，輸出端 才能導通工作，參見附圖10。
[0024] 本發明提供的一種低壓開關柜饋線監控、測量裝置的增益效果是： 1、由于低壓開關柜饋線監控、測量裝置集成了監測16路饋線開關狀態、16路饋線報 警脫扣狀態、16路饋線電流測量、1路母線電壓測量、16路饋線控制開出，在智能變電站中 低壓開關柜饋線監控的應用，集成了原多個饋線測量監控設備的功能，可降低了對饋線監 控的成本，且大大減少了相關監測的設備，使低壓開關柜饋線監控更加簡潔，自動化水平提 高。一臺低壓開關柜塑殼出線的數量不會超過16路，這樣一臺柜只需一臺裝置即可實現監 控及控制；即使是在微斷出線數量超過16的情況下，也只需要再增加一臺裝置就可實現32 路的監控控制。
[0025] 2、由于低壓開關柜饋線監控、測量裝置，可以輕松地實現通訊功能，特別是實現數 字化變電站中采用IEC61850通訊協議的要求，且大大減少了從低壓開關柜到后臺監控設 備的控制電纜，節約了銅的使用量及施工周期，只需要兩根通訊線即可。
[0026] 3、集成了通訊功能，使運行人員可輕松監控低壓開關柜饋線的電量和狀態，并通 過遠程控制饋線支路的分閘。
[0027] 4、M430F2491控制器是一個16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC)結構，具有 豐富的尋址方式（7種源操作數尋址、4種目的操作數尋址)、簡潔的27條內核指令以及 大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表 處理指令；由于其低功耗的出色性能，遠優于其他常規單片機，這些特點保證可編制出高效 率的源程序。74HC244及74HC4051芯片是一種高速CMOS器件，具有靜態功耗極低、電源電 壓范圍寬、抗干擾能力強、邏輯擺幅大、輸入電阻極高、集成度可很高、抗輻射能力強、成本 低等優點，用于數字量及模擬量的采集既能滿足數據數量的需要也能保證數據的準確性， 同時還可以很好的控制成本。ULN2803A芯片屬于達林頓晶體管矩陣類型，用作控制輸出，該 芯片可應用在實現有負載要求的較大電流、較高電壓器件與低邏輯電平數字電路