一种智能操动机构及控制方法技术

本发明专利技术一种智能操动机构及控制方法，为智能电网的信息采集和户外高压隔离开关、高压接地开关的安全运行提供实时的可靠保障。所述机构包括动力传动组件和驱动控制模块；动力传动组件包括伺服电机，依次连接在伺服电机输出端的一级减速机和二级减速机；驱动控制模块包括设置在一级减速机或二级减速机上的编码器，DSP/ARM芯片，PC/上位机和多路开关量；DSP/ARM芯片的输入端分别连接编码器、PC/上位机和多路开关量，输出端连接伺服电机控制端；编码器用于采集一级减速机或二级减速机上的角位移信号；PC/上位机用于伺服电机的参数和功能设定；多路开关量用于发送触发指令；DSP/ARM芯片用于对伺服电机进行控制。

Intelligent actuating mechanism and control method

The intelligent operation mechanism and the control method of the invention provide the real-time reliable guarantee for the information collection of the smart grid and the safe operation of the outdoor high-voltage isolating switch and the high-voltage grounding switch. The mechanism comprises a power transmission component and a driving control module; power transmission assembly includes a servo motor, are connected to the output end of the servo motor reducer and two stage reducer; driving control module arranged in a speed reducer or two speed reducer on the encoder, DSP/ARM chip, PC/ PC and multi switch quantity; DSP/ARM the chip input end are respectively connected with the encoder, the PC/ host computer and multi switch quantity, the output end is connected with the servo motor control terminal; a speed reducer is used for collecting the encoder or angular displacement signals of the two stage reducer; PC/ PC for the parameters and functions of the servo motor set; multi switch quantity for sending trigger instruction for DSP/ARM chip; control of servo motor.

【技术实现步骤摘要】
一种智能操动机构及控制方法
本专利技术涉及户外高压隔离开关、高压接地开关的操动机构，具体为一种智能操动机构及控制方法。
技术介绍
目前，随着科技的迅速发展，我国正在进入以智能科技为特征的新一轮技术变革时代，智能控制技术在各行各业得到了充分的运用。为确保输变电系统的安全性、可靠性，本专利技术为输变电系统的户外高压隔离开关和高压接地开关提供了一种智能操动机构及控制方法。现有技术中，高压隔离开关和高压接地开关用的操动机构通常采用单相电机或三相异步电机和不同速比的减速机作为动力源和动力传递装置，操动机构操作过程中，通过安装在减速机输出轴上的拐臂切换限位开关来控制操动机构中电机的转动，最终实现对操动机构输出轴转动角度的控制。该控制方法为开环控制方法，该控制方法只对电机的启动和停止进行控制，而不能对电机的运动过程进行控制，更不能进行程序设定和信息采集、储存。另外，用于不同电压等级的高压隔离开关和高压接地开关的分、合时间、机构的转动角度、所需机构的输出扭矩等各不相同，这就需要设计多种操动机构来分别满足不同电压等级高压隔离开关和高压接地开关的要求。这使现有的操动机构突显出品种多、批量小、生产周期长、成本高的劣势。本专利技术所涉及的一种智能操动机构及控制方法，是在伺服控制的基础上结合智能电网的需求，将操动机构的预知需求写入控制系统中，机构在运行过程中实时采集相关数据，并进行比对分析，使操动机构的运行始终处于受控制中，确保满足高压隔离开关和高压接地开关分、合操作的时间、转动角度和时序要求，并对相关信息进行储存。该专利技术可实现一种操动机构同时可满足多种高压隔离开关和高压接地开关分、合操作的需求，大量减少操动机构的品种。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种智能操动机构及控制方法，为智能电网的信息采集和户外高压隔离开关、高压接地开关的安全运行提供实时的可靠保障。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种智能操动机构，包括动力传动组件和驱动控制模块；所述的动力传动组件包括伺服电机，依次连接在伺服电机输出端的一级减速机和二级减速机；所述的驱动控制模块包括设置在一级减速机或二级减速机上的编码器，DSP/ARM芯片，PC/上位机和多路开关量；DSP/ARM芯片的输入端分别连接编码器、PC/上位机和多路开关量，输出端连接伺服电机控制端；编码器用于采集一级减速机或二级减速机上的角位移信号；PC/上位机用于伺服电机的参数和功能设定；多路开关量用于发送分闸、合闸和停止的触发指令；DSP/ARM芯片用于根据PC/上位机的设定和编码器的反馈，执行多路开关量的触发指令对伺服电机进行控制。优选的，还包括外围适配模块，外围适配模块包括连接在DSP/ARM芯片输出端的加热器、风扇和报警指示装置。进一步，还包括与DSP/ARM芯片交互的感知模块；感知模块通过温湿度模块对操动机构的温度和湿度进行温湿度信息采集，通过指示报警模块对操动机构的电流、电压和负载进行运行信息采集；感知模块通过对采集的温湿度信息和运行信息进行阈值比较发送监测信息，经DSP/ARM芯片分别对加热器、风扇和报警指示装置进行控制。优选的，还包括连接在DSP/ARM芯片输出端的储存模块和显示模块，连接在DSP/ARM芯片上的时钟模块；DSP/ARM芯片对伺服电机进行控制的同时，以时钟模块输出的时间为标签，将控制信息保存到储存模块，并上传至显示模块显示。优选的，还包括时序端口；所述的时序端口包括多组连接在DSP/ARM芯片输出端的自保持继电器；当分别达到DSP/ARM芯片设置的时序位置时，对应时序位置的自保持继电器线圈接通或断开，对DSP/ARM芯片输出端进行转换和时序控制。优选的，还包括用于对外接电源进行整流和滤波的EMC电源模块。优选的，一级减速机和二级减速机均采用齿轮减速装置，二级减速机设置有自锁装置。一种智能操动机构的控制方法，包括如下步骤，步骤1，DSP/ARM芯片接收PC/上位机对伺服电机的参数和功能设定；步骤2，DSP/ARM芯片接收多路开关量发送的分闸、合闸或停止的触发指令；步骤3，DSP/ARM芯片接收编码器的反馈信号；步骤4，DSP/ARM芯片根据反馈信号判断伺服电机工作状态，对比触发指令中的目标工作状态，如果相同则发送维持原状态的控制指令，否则发送触发指令中的动作指令作为控制指令；步骤5，根据PC/上位机设定的参数，伺服电机执行DSP/ARM芯片发送的控制指令；同时实时执行步骤3，当DSP/ARM芯片接收到达到目标工作状态的反馈信号时，发出停止动作的控制指令；步骤6，根据PC/上位机设定的功能，重复步骤2到步骤5，按照时序依次执行触发指令。优选的，还包括DSP/ARM芯片接收感知模块监控信号的步骤；感知模块对采集的温湿度信息和运行信息进行阈值比较发送监控信号，当温湿度信息和运行信息超过阈值时，DSP/ARM芯片分别对加热器、风扇和报警指示装置进行控制或发出停止动作的指令。优选的，还包括时序控制的步骤；根据编码器的反馈信号，通过DSP/ARM芯片对自保持继电器的开闭点位置的独立设置，当分别达到DSP/ARM芯片设置的时序位置时，自保持继电器线圈接通或断开，对DSP/ARM芯片输出端进行转换和时序控制。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术以伺服控制技术为核心，通过编码器、传感器及相关通讯技术的有机链接实现数据的实时采集、数据分析和判断、信息反馈功能，进而实现操动机构的智能控制。以使户外高压隔离开关、高压接地开关在开断和关合的操作过程中始终处于受控之中，最终达到所需的状态。通过PC/上位机对输出角度、操作时间任意进行设定、调整，同一台机构可适于不同电压等级的高压隔离开关、高压接地开关开关特的要求，可大幅度减少操动机构的品种，降低成本。进一步的，利用显示模块和储存模块，能显示出设置的各种数据信息，以及工作状态下实时监测的数据，具有人机交互功能，同时能实时将监测到的工作状态的数据、故障信息上传并储存，供用户和技术人员对高压开关运行状态进行监测、分析和故障排除。进一步的，通过时序端口的设置和驱动具有时序输出功能并可控，可满足GB1985中“关于操动机构时序信号标准要求”规定，以及用户对操动机构能特殊时序要求。附图说明图1为本专利技术实例中所述智能操动机构的原理框图。图2为本专利技术实例中所述智能操动机构的结构框图。图3为本专利技术实例中所述驱动控制模块的结构连接框图。图4为本专利技术实例中所述感知模块原理框图。图5为本专利技术实例中所述储存模块原理框图。图6为本专利技术实例中所述时序端口原理框图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术一种智能操动机构包括：动力传动组件、驱动控制模块和外围适配模块。用于户外高压隔离开关和高压接地开关。动力传动组件由伺服电机提供动力，动力的传动由一级齿轮减速装置和具有自锁功能的二级蜗轮减速机组成，之后经过输出轴和输出接头将操动机构的扭矩传输给高压开关设备，实现分、合闸操作。为确保输出位置的精确控制，将编码器与一级减速机或二级减速机连接，转动中实时测量光电码盘各道刻线，并将监测到的位置信号反馈给驱动控制模块，驱动控制模块根据反馈的数据对伺服电机输出信号进行补偿或调整。驱动控制模块包括DSP/ARM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能操动机构，其特征在于，包括动力传动组件和驱动控制模块；所述的动力传动组件包括伺服电机，依次连接在伺服电机输出端的一级减速机和二级减速机；所述的驱动控制模块包括设置在一级减速机或二级减速机上的编码器，DSP/ARM芯片，PC/上位机和多路开关量；DSP/ARM芯片的输入端分别连接编码器、PC/上位机和多路开关量，输出端连接伺服电机控制端；编码器用于采集一级减速机或二级减速机上的角位移信号；PC/上位机用于伺服电机的参数和功能设定；多路开关量用于发送分闸、合闸和停止的触发指令；DSP/ARM芯片用于根据PC/上位机的设定和编码器的反馈，执行多路开关量的触发指令对伺服电机进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种智能操动机构，其特征在于，包括动力传动组件和驱动控制模块；所述的动力传动组件包括伺服电机，依次连接在伺服电机输出端的一级减速机和二级减速机；所述的驱动控制模块包括设置在一级减速机或二级减速机上的编码器，DSP/ARM芯片，PC/上位机和多路开关量；DSP/ARM芯片的输入端分别连接编码器、PC/上位机和多路开关量，输出端连接伺服电机控制端；编码器用于采集一级减速机或二级减速机上的角位移信号；PC/上位机用于伺服电机的参数和功能设定；多路开关量用于发送分闸、合闸和停止的触发指令；DSP/ARM芯片用于根据PC/上位机的设定和编码器的反馈，执行多路开关量的触发指令对伺服电机进行控制。2.根据权利要求1所述的一种智能操动机构，其特征在于，还包括外围适配模块，外围适配模块包括连接在DSP/ARM芯片输出端的加热器、风扇和报警指示装置。3.根据权利要求2所述的一种智能操动机构，其特征在于，还包括与DSP/ARM芯片交互的感知模块；感知模块通过温湿度模块对操动机构的温度和湿度进行温湿度信息采集，通过指示报警模块对操动机构的电流、电压和负载进行运行信息采集；感知模块通过对采集的温湿度信息和运行信息进行阈值比较发送监测信息，经DSP/ARM芯片分别对加热器、风扇和报警指示装置进行控制。4.根据权利要求1所述的一种智能操动机构，其特征在于，还包括连接在DSP/ARM芯片输出端的储存模块和显示模块，连接在DSP/ARM芯片上的时钟模块；DSP/ARM芯片对伺服电机进行控制的同时，以时钟模块输出的时间为标签，将控制信息保存到储存模块，并上传至显示模块显示。5.根据权利要求1所述的一种智能操动机构，其特征在于，还包括时序端口；所述的时序端口包括多组连接在DSP/ARM芯片输出端的自保持继电器；当分别达到DSP/ARM芯片设置的时序位置时，对应时序位置的自...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟杰，张慧，马峰，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61