一种智能IED控制开关柜的软件保护方法技术

本发明专利技术公开了一种智能IED控制开关柜的软件保护方法，包括集成在同一设备外壳上的MCU、人机界面、控制执行单元、显示单元、通讯单元以及转换电路，采集单元通过可将采集信号转换为MCU识别的转换电路与MCU连接，该MCU还分别与人机界面、通讯单元电性连接，该人机界面分别与所述控制执行单元、显示单元电性连接。本发明专利技术具有完善的综合保护功能，满足不同项目运行需求，将开关柜状态在线监测、控制、保护和通讯集成于一体，避免信号重复采集和接线繁杂等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电子设备（IED），特别是指一种智能IED控制开关柜的软件保护方法。
技术介绍
现有开关柜仪表室一般有综保装置+数显仪表+智能操控装置+无线测温装置+温湿度控制器+三相带电显示+电动底盘车控制模块+电动地刀控制模块，以上设备各自独立、数量繁多，造成的结果是：1、开关柜仪表室体积大，使得开关柜无法实现小型化；2、二次线缆多，接线工作量大、故障点多；3、硬件配置重复，各设备都需配置电源模块、通讯模块、CPU、外壳、显示屏，造成硬件成本浪费；4、信号重复采集处理，开关信号、遥测量灯重复采集处理；5、通讯接口多样化，各厂家通讯协议不完全兼容；6、设备互操作性差，不同厂家设备操作方法、界面不一致，为现场维护带来不便。基于以上问题，迫切的需要一种方案，既能涵盖所有需求功能，又能将各设备高度集成，且这种集成不能是简单的搭积木式叠加，而是要去掉重复部件，实现功能融合。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种智能IED控制开关柜的软件保护方法。本专利技术所采用的技术方案为：一种智能IED控制开关柜的软件保护方法，智能IED包括集成在同一设备外壳上的MCU、人机界面、控制执行单元、显示单元、通讯单元以及转换电路，采集单元通过可将采集信号转换为MCU识别的转换电路与MCU连接，该MCU还分别与人机界面、通讯单元电性连接，该人机界面分别与所述控制执行单元、显示单元电性连接；该软件保护方法包括真空断路器监测模式：以由保护功能触发时采集单元（1）所采集的开断电流有效累加值为横坐标、分合闸操作循环次数为纵坐标，在人机界面（3）上设定断路器额定电流、额定机械寿命分合闸次数作为第一个拐点，断路器额定短路耐受电流、额定短路电流开断次数作为第二个拐点；MCU（2）进行逻辑判断：当断路器的动作值在区间范围内时表明断路器电寿命正常，当动作值在区间边缘或者区间外时表明断路器触头磨损严重，由显示单元（5）或通讯单元（6）提醒检修人员及时检修。所述软件保护方法还包括开关柜弧光保护模式：智能IED接入若干个由弧光传感器传来的光信号以及电子式电流互感器来的电流值，当检测到特定强度的弧光或电流增量时发出跳闸命令，根据保护设备的不同，动作判据设定为：弧光和电流分量：当同时检测到弧光和过流时才发出跳闸信号。弧光分量：当检测到一定强度的弧光时发出跳闸信号。过流分量：当检测到过流时发出跳闸信号。进一步，所述采集单元包括温度传感器（无线或者光纤）、温湿度传感器、带电传感器、开关量传感器、储能电流互感器、分合闸回路电流互感器、电动地刀电机电流互感器、电动底盘车电机电流互感器、电子式电流互感器、电子式电压互感器以及弧光传感器。进一步，所述转换电路包括模数转换器和霍尔传感器以匹配不同种类的采集单元。进一步，所述控制执行单元包括电动地刀控制单元、电动底盘车控制单元、断路器控制单元、温湿度控制单元。进一步，所述显示单元用于显示开关柜的一次主接线图、三相带电数据、电气量、温度数据、SOE与遥控记录数据、告警信息。进一步，所述通讯单元包括RS485接口、CAN接口、网口以及WiFi模块。本专利技术的有益效果：（1）不仅具有完善的综合保护功能，满足不同项目运行需求；还具有弧光保护功能，快速切除故障，减少弧光危害。（2）高度集成。将开关柜状态在线监测、控制、保护和通讯集成于一体，避免信号重复采集和接线繁杂等问题。（3）采用电子式互感器取代传统电磁式互感器，弥补了电磁式互感器体积大、磁饱和等缺点，不仅可输入模拟量，还可选择数字量输入。（4）主IED硬件设计采用电源隔离，外壳采用金属材质，通过有效措施提升设备在大电流、高电压的强电磁干扰环境下的抗干扰能力。（5）实时在线监测。将所有数据通过通讯实时上传至远端，在PC/手机上即可实时查看数据，并可根据数据分析结果进行远方调控；对断路器、电动底盘车、电动接地开关实现灵活的远方/就地控制，真正实现无人值班，减少维护强度和维护成本。（6）模块化设计，各功能模块可根据用户需要进行选配。（7）多种通讯协议可选，满足IEC61850（MMS及Goose）标准。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1为本专利技术智能电子设备的原理框图。具体实施方式参阅图1所示，为本专利技术所基于的一种智能IED控制开关柜，包括集成在同一设备外壳上的MCU2、人机界面3、控制执行单元4、显示单元5、通讯单元6以及转换电路7，采集单元1通过可将采集信号转换为MCU2识别的转换电路7与MCU2连接，该MCU2还分别与人机界面3、通讯单元6电性连接，该人机界面3分别与所述控制执行单元4、显示单元5电性连接。其中，所述采集单元1包括温度传感器（无线或者光纤）、温湿度传感器、带电传感器、开关量传感器、储能电流互感器、分合闸回路电流互感器、电动地刀电机电流互感器、电动底盘车电机电流互感器、电子式电流互感器、电子式电压互感器以及弧光传感器，采集温湿度传感器的温湿度信号，温度传感器的温度信号，带电信息，断路器、手车、地刀等的开关量，电流、电压量，分合闸回路、储能电机、电动地刀、电动底盘车电机电流等数据，并传送至微控制单元MUC2。为了匹配上述采集单元的不同传感器，所述转换电路7包括模数转换器和霍尔传感器以匹配不同种类的采集单元1，其中，分合闸回路电流互感器、电动地刀电机电流互感器、电动底盘车电机电流互感器采用霍尔传感器转换，其他采用模数转换器转换。微控制单元MCU2将数据进行整合、分析、处理后，与人机界面3进行数据交互。微控制单元MCU2通过数据处理将遥测、遥信量实时显示在人机界面3上，并接收人机界面3上的操作指令从而进行相应的动作。其中，所述控制执行单元4包括电动地刀控制单元、电动底盘车控制单元、断路器控制单元、温湿度控制单元，电动地刀控制单元、电动底盘车控制单元分别对应于具体的电机驱动器，断路器控制单元对应于断路器的分合闸线圈，来控制断路器的分合闸，温湿度控制单元则采用加热器和风机来调节开关柜的温湿度。本技术方案的一项重要点在于真空断路器使用寿命是机械寿命与电寿命的综合，其机械寿命着眼于机械动作方面的能力，机械寿命比较长，可达10，000次以上。电寿命是真空断路器的电气开断能力，通常以额定短路开断电流的开断次数来表示。由于强大的电弧对触头的烧蚀，真空断路器的电寿命次数仅数十次。一般来讲，真空断路器的电寿命决定其真实使用期限。如果电寿命超过，真空灭弧室会失效，电弧不能断开，灭弧室可能爆炸，造成重大事故。所以，对其电寿命的监测和评估是非常必要的。因此，本技术方案主专利技术点在于：利用由保护功能触发时的开断电流有效累加值和分合闸操作循环次数曲线作为断路器电寿命监测的依据，以由保护功能触发时开断电流有效累加值为横坐标、断路器分合闸操作循环次数为纵坐标，断路器额定电流、额定机械寿命分合闸次数作为第一个拐点，断路器额定短路耐受电流、额定短路电流开断次数作为第二个拐点。各厂家不同型号的断路器上述参数值可能都不同，需要断路器厂家经过多次反复试验后给出，上述参数在智能IED中都可整定。当断路器的动作值在区间范围内时表明断路器电寿命正常，当动作值在区间边缘或者区间外时表明断路器触头磨损严重，提醒检修人员及时检修。主IED通过433MHz无线信号或者光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能IED控制开关柜的软件保护方法，智能IED包括集成在同一设备外壳上的MCU（2）、人机界面（3）、控制执行单元（4）、显示单元（5）、通讯单元（6）以及转换电路（7），采集单元（1）通过可将采集信号转换为MCU（2）识别的转换电路（7）与MCU（2）连接，该MCU（2）还分别与人机界面（3）、通讯单元（6）电性连接，该人机界面（3）分别与所述控制执行单元（4）、显示单元（5）电性连接；其特征在于：该软件保护方法包括真空断路器监测模式：以由保护功能触发时采集单元（1）所采集的开断电流有效累加值为横坐标、断路器分合闸操作循环次数为纵坐标，在人机界面（3）上设定断路器额定电流、额定机械寿命分合闸次数作为第一个拐点，断路器额定短路耐受电流、额定短路电流开断次数作为第二个拐点；MCU（2）进行逻辑判断：当断路器的动作值在区间范围内时表明断路器电寿命正常，当动作值在区间边缘或者区间外时表明断路器触头磨损严重，由显示单元（5）或通讯单元（6）提醒检修人员及时检修。

【技术特征摘要】
1.一种智能IED控制开关柜的软件保护方法，智能IED包括集成在同一设备外壳上的MCU（2）、人机界面（3）、控制执行单元（4）、显示单元（5）、通讯单元（6）以及转换电路（7），采集单元（1）通过可将采集信号转换为MCU（2）识别的转换电路（7）与MCU（2）连接，该MCU（2）还分别与人机界面（3）、通讯单元（6）电性连接，该人机界面（3）分别与所述控制执行单元（4）、显示单元（5）电性连接；其特征在于：该软件保护方法包括真空断路器监测模式：以由保护功能触发时采集单元（1）所采集的开断电流有效累加值为横坐标、断路器分合闸操作循环次数为纵坐标，在人机界面（3）上设定断路器额定电流、额定机械寿命分合闸次数作为第一个拐点，断路器额定短路耐受电流、额定短路电流开断次数作为第二个拐点；MCU（2）进行逻辑判断：当断路器的动作值在区间范围内时表明断路器电寿命正常，当动作值在区间边缘或者区间外时表明断路器触头磨损严重，由显示单元（5）或通讯单元（6）提醒检修人员及时检修。2.根据权利要求1所述的一种智能IED控制开关柜的软件保护方法，其特征在于：还包括开关柜弧光保护模式：智能IED接入若干个由弧光传感器传来的光信号以及电流互感器来的电流值，当检测到特定强度的弧光或电流增量时发出跳闸命令，根据保护设备的不同，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁红珍，孙文艺，于冬初，雷健华，陈立，岳丕榜，
申请(专利权)人：中山市明阳电器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44