一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统，包括控制模块、电源模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块；所述电源模块用于提供多种驱动电压和实现低电压预警；所述运行保护模块用于对冲击电流形成反应时间差；所述高温预警模块用于对内部温度实时监测和预警；所述控制模块用于隔离所述弱电测量系统和试验输电线路。本发明专利技术所公开的技术方案能够有效的实现电能管理，保证弱电测量系统各模块的用电安全性，针对超特高压环境下的冲击电流、设备内部高温、系统隔离全面系统地应对各项干扰影响。

【技术实现步骤摘要】
一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统
本专利技术属于特高压领域，尤其涉及一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统。
技术介绍
为了保证测量数据准确，设备正常稳定工作，常见的测量系统在设计的时候都会加入一些抗干扰的手段，如为了抵抗电磁干扰加入电磁屏蔽壳体，引入信号调理电路等常规手段。如专利申请“具有电磁屏蔽功能的信号调理板”中，针对水下航行体自导系统配套设备设计的一种带电磁屏蔽的信号调理版，其设计思路主要从两个方面入手：第一，设计屏蔽壳体将内部电路包裹起来；第二设计特殊电路板，包括信号衰减、滤波、隔离、电平转换以及电源变换单元电路，各单元电路采用模块化设计，并采用大小信号分离，变压器隔离以及电源滤波等常规电路电磁兼容性处理方式。但这些常规手段应对由于超特高压环境中电压等级高、干扰复杂的情况还是稍显不足，无法应对超特高压环境下的特殊干扰状况。工作在此环境下的弱电测量系统的电源控制电路处除了受到常见电磁干扰等因素外，还很容易受到突发性大电流干扰、各种特殊情况而造成其功能失效，如在实际应用中高压发生器电压降至50kV左右时会降压接地时，此时由于线路上还存有大量剩余电荷，将导致线路上会出现非常大的冲击电流，如果测量系统不加任何防护措施，其测量装置和能源控制系统容易收到大脉冲电流的冲击，造成设备损坏、测量系统模块遭到击穿等严重后果。此外，在超特高压环境下的弱电测量系统为了减少环境干扰采用高速高性能采集卡、光电转换装置等，这些设备用电状况不一样，需要针对具体情况提供不同供电电压。并且高速采集卡在高速工作的情况下容易出现发热问题，加上弱电测量设备处于电磁屏蔽体内，白天处于室外阳光直射状态，内部温度容易过高，影响设备安全；超特高压环境下的弱电测量系统采用传统锂电池供电方式，持续工作时间有限，更换过程较为困难；在弱电测试系统停止工作后，仍有试验线上的电流进入到测试系统中。目前还没有针对上述超特高压环境下工作的弱电测量系统给出一套完整、系统、全面，并且高可靠性和高续航设计的控制系统。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统，实现了超特高压环境下弱电测量系统的实现电源转换、设备保护、智能控制的功能，保障设备安全可靠工作，提高工作时间。本专利技术所采用的技术方案如下：第一方面，提供一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统，其特征在于，包括控制模块、电源模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块；其中，所述电源模块分别连接所述控制模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块，用于提供多种驱动电压和实现低电压预警；所述运行保护模块的两端分别连接所述弱电测量系统的测量设备和传感器，用于对冲击电流形成反应时间差；所述高温预警模块连接所述控制模块，用于对内部温度实时监测和预警；所述控制模块连接所述短路保护模块，用于隔离所述弱电测量系统和试验输电线路。结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述控制模块包括微处理器、防掉电电路、电平转换芯片、至少一个硅栅CMOS器件、达林顿晶体管阵列和至少两组继电器控制电路；其中，所述微处理器的输出端分别连接所述硅栅CMOS器件，所述硅栅CMOS器件的输出端分别连接所述达林顿晶体管阵列，所述达林顿晶体管阵列的输出端连接所述继电器控制电路。结合第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述控制模块通过系统预设或用户自定义的采集间隔，控制所述弱电测量系统中的采集卡和USB延长器关闭和打开。结合第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，所述电源模块包括至少三组降压稳压电路和至少一组电压反转电路；其中，所述降压稳压电路分别提供5V、6V和5V5A三种稳定电压，所述电压反转电路包括可控精密稳压源与电压比较器，所述可控精密稳压源的输出端接入所述电压比较器的输入端。结合第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，所述降压稳压电路的5V稳定电压，为所述弱电测量系统内部光电转换模块提供电源；所述降压稳压电路的6V稳定电压，为所述弱电测量系统内部的采集卡提供电源；所述降压稳压电路的5V5A稳定电压，为所述弱电测量系统内部的USB延长器提供电源。结合第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述电压比较器的输入端还连接有电压采集电路，所述电压采集电路包括锂电池和滑动变阻器。结合第一方面至第五种任意一种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，所述运行保护电路包括并联设置的瞬态抑制二极管和气体放电管；其中，所述弱电测量系统的所述传感器信号输出端连接所述运行保护电路，所述弱电测量系统的所述测量设备输入端连接所述运行保护电路。结合第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，所述高温预警模块包括温度传感器；其中，所述温度传感器与所述微处理器连接，所述微处理器根据所述温度传感器采集的温度数据判断是否启动报警并关闭所述弱电测量系统。结合第七种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，所述短路保护模块包括至少一组继电器和至少两组光电隔离管；其中，所述至少两组光电隔离管的输出端分别连接所述至少一组继电器的输入端，所述至少两组光电隔离管的输入端分别连接所述达林顿晶体管阵列的输出端。结合第八种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，当接收到上位机发出的关闭指令后，所述短路保护模块切断所述弱电测量系统和输电线路；当接收到上位机发出的开启指令后，所述短路保护模块连接所述弱电测量系统和输电线路。与现有技术相比，本专利技术所提供的系统，达到了如下技术效果：1、通过设置电源模块，可以有效的实现电能管理，为弱电测量系统中的不同设备提供不同的驱动电压，保证弱电测量系统各设备的用电安全性，增强系统的可靠性。2、通过设置运行保护模块，可以在线路上产生非常大的冲击电流时，保护弱电测量设备防止受到击穿、设备损坏等严重后果。3、通过设置高温预警模块，可以在弱电测量系统内部温度过高时，发出故障报警指示，并自动关闭弱电测量系统，保证系统运行的安全性。4、通过设置短路保护模块，可以在弱电测量系统停止工作后试验线上存留的电流与弱电测量系统隔离，保证系统安全同时不影响其他测量的进行。5、通过控制模块控制继电器电路的打开和关闭，实现采集卡和USB延长线的打开和关闭，可以实现电能的节省，提高系统的用电效率，免去经常性的更换锂电池的麻烦。附图说明图1是本专利技术实施例的控制系统总体结构示意图；图2是本专利技术实施例的控制模块电路图；图3是本专利技术实施例的三组降压稳压电路图；图4是本专利技术实施例的电压反转电路图；图5是本专利技术实施例的运行保护模块电路图；图6是本专利技术实施例的高温预警模块结构图；图7是本专利技术实施例的运行保护模块电路图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统，包括控制模块、电源模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块；其中，电源模块分别连接控制模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块，用于提供多种驱动电压；运行保护模块连接电源模块，用于对冲击电流形成反应时间差；高温预警模块连接控制模块，用于对内部温度实时监测和预警；控制模块连接短路保护模块，用于隔离弱电测量系统和试验输电线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统，其特征在于，包括控制模块、电源模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块；其中，所述电源模块分别连接所述控制模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块，用于提供多种驱动电压和实现低电压预警；所述运行保护模块的两端分别连接所述弱电测量系统的测量设备和传感器，用于对冲击电流形成反应时间差；所述高温预警模块连接所述控制模块，用于对内部温度实时监测和预警；所述控制模块连接所述短路保护模块，用于隔离所述弱电测量系统和试验输电线路。

【技术特征摘要】
1.一种超特高压环境中弱电测量系统的能源控制系统，其特征在于，包括控制模块、电源模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块；其中，所述电源模块分别连接所述控制模块、运行保护模块、高温预警模块和短路保护模块，用于提供多种驱动电压和实现低电压预警；所述运行保护模块的两端分别连接所述弱电测量系统的测量设备和传感器，用于对冲击电流形成反应时间差；所述高温预警模块连接所述控制模块，用于对内部温度实时监测和预警；所述控制模块连接所述短路保护模块，用于隔离所述弱电测量系统和试验输电线路；所述控制模块包括微处理器、防掉电电路、电平转换芯片、至少一个硅栅CMOS器件、达林顿晶体管阵列和至少两组继电器控制电路；所述控制模块通过系统预设或用户自定义的采集间隔，控制所述弱电测量系统中的采集卡和USB延长器关闭和打开；所述电源模块包括至少三组降压稳压电路和至少一组电压反转电路；其中，所述降压稳压电路分别提供5V、6V和5V5A三种稳定电压，所述电压反转电路包括可控精密稳压源与电压比较器，所述可控精密稳压源的输出端接入所述电压比较器的输入端；所述电压比较器的输入端还连接有电压采集电路，所述电压采集电路包括锂电池和滑动变阻器，电压反转电路根据需要调节滑动变阻器的位置，从而设置不同的电压警戒值，实现供电电池电压过低预警，保护电池安全，运行保护电路根据该警戒值保护弱电测量系统特高压直流环境下运行不受脉冲冲击电流影响；所述短路保护模块包括至少一组继电器和至少两组光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元庆，吕建勋，李琦，袁海文，陆家榆，杨晓洪，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，中国电力科学研究院，国网山西省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11