一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置，包括中央处理器以及与中央处理器连接的电流电压采集端、跳闸电路驱动端和通讯模块；中央处理器通过通讯模块与云服务端信息交互；电流电压采集端包括前端的直流电流采样电路和直流电压采样电路，直流电流采样电路和直流电压采样电路通过AD转换电路连接中央处理器；跳闸电路驱动端包括驱动继电器和断路器，中央处理器通过驱动继电器和断路器断开或接通直流线路。本实用新型专利技术直流配电保护装置的跳闸动作电流和跳闸动作电压均可根据直流线路实际情况设置，从而弥补现有技术中断路器脱扣装置要求大于5倍额定电流才能动作以及对于过电压或低电压这类故障不具备保护功能的不足。

A DC distribution protection device with remote electric energy metering function

【技术实现步骤摘要】
一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置
本技术涉及一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置，该直流配电保护装置可用于中低压可再生能源发电站以及储能电站等系统中。
技术介绍
在中低压可再生能源发电站、储能电站等系统中，其供电系统的电网结构以直流配电网为主，该直流配电系统在运行时一旦配电线路发生短路故障，必须快速切除和隔离该故障线路。现有技术一般采用直流塑壳断路器通过热磁脱扣达到切除故障的目的，但存在如下问题：(1)首先，现有热磁脱扣动作启动电流大，切除时间长，要求大于5倍额定电流以上才能脱扣，对于直流配电系统短路故障电流小于5倍额定电流时，此种情况下塑壳断路器达不到切除和隔离线路故障的目的；(2)另外，现有技术中采用的断路器主要以电流大小作为动作判据，对于过电压或低电压此类故障不具备保护功能；(3)最后，热磁脱扣断路器不带电能计量功能，对于可再生能源发电领域，电能计量可以用于计算可再生能源所节省的电费和减少的碳排放量，对于节能环保具有重要意义，传统电能计量装置也可以完成此类功能，但该类计量装置却不具备短路故障保护功能。因此一种同时集成有电能计量和短路故障保护功能的装置的开发很有必要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置，该直流配电保护装置同时集成有电能计量和短路故障保护功能。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置，该装置安装于直流母线接入口或直流母线输出支路接出口；包括中央处理器以及与中央处理器连接的电流电压采集端、跳闸电路驱动端和通讯模块；中央处理器通过通讯模块与云服务端信息交互；电流电压采集端包括前端的直流电流采样电路和直流电压采样电路，直流电流采样电路和直流电压采样电路通过AD转换电路连接中央处理器；跳闸电路驱动端包括驱动继电器和断路器，中央处理器通过驱动继电器和断路器断开或接通直流线路。其中，所述中央处理器中控制芯片的型号为STM32F407，该芯片带浮点运算功能，主频可达168MHz，计算速度快，且带以太网接口功能。其中，所述AD转换电路中AD芯片的型号为AD7606，该芯片精度高，16位精度，而且电流电压可同步采样，计算电度数据误差小。其中，还包括与中央处理器连接的人机交互界面(HMI显示器)，HMI显示器采用带触摸功能的TFT彩屏。其中，还包括与中央处理器连接的工艺连锁控制电路；工艺连锁控制电路用于接收外部直接遥控跳闸输入信号或闭锁跳闸信号，当装置接收到直接遥控跳闸输入信号时装置能可靠响应并动作跳开断路器，当装置接收到闭锁跳闸输入信号时装置能可靠闭锁跳闸，不动作跳开断路器。相比于现有技术，本技术技术方案具有的有益效果为：本技术直流配电保护装置跳闸动作速度快，可在直流短路故障发生后2～10ms之内发出跳闸信号；另外，本技术直流配电保护装置的跳闸动作电流和跳闸动作电压均可根据直流线路实际情况设置，只要电流大于设定值以上都可动作，电压大于或低于设定值以上也可以动作，从而弥补现有技术中断路器脱扣装置要求大于5倍额定电流才能动作以及对于过电压或低电压这类故障不具备保护功能的不足；最后，本技术直流配电保护装置得到的电能计量数据可传输到远程或云端数据中心。附图说明图1为本技术带远程电能计量功能的直流配电保护装置的系统原理图；图2为本技术带远程电能计量功能的直流配电保护装置的系统流程图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本技术。如图1所示，本技术带远程电能计量功能的直流配电保护装置，该装置安装于直流母线接入口或直流母线输出支路接出口；包括中央处理器以及与中央处理器连接的电流电压采集端、跳闸电路驱动端和通讯模块；中央处理器通过通讯模块与云服务端信息交互；电流电压采集端包括前端的直流电流采样电路和直流电压采样电路，直流电流采样电路和直流电压采样电路通过AD转换电路连接中央处理器；跳闸电路驱动端包括驱动继电器和断路器，中央处理器通过驱动继电器和断路器断开或接通直流线路。本技术带远程电能计量功能的直流配电保护装置还包括还包括与中央处理器连接的工艺连锁控制电路，工艺连锁控制电路用于接收外部直接遥控跳闸输入信号或闭锁跳闸信号，当装置接收到直接遥控跳闸输入信号时(操作人员通过人机交互界面输入信号指令)，装置响应并动作跳开断路器(STM32F407将发动作信号发送给直流功率驱动继电器，直流功率驱动继电器再把跳闸信号传递给直流断路器)；当装置接收到闭锁跳闸输入信号时，装置闭锁跳闸，不动作跳开断路器。直流线路电流量通过精密直流电流采样电路，直流线路电压量通过精密直流电压采样电路，分别连接到16位高精度同步采样AD芯片AD7606，在中央处理器STM32F407控制下完成高速率采样，STM32F407实时计算出直流线路上的电流量、电压量和功率、电度量和减排数据，通过触摸屏HMI显示器显示，并把计算出节省的电度量和减排数据通过以太网接口发送到远端或云数据中心，云数据中心与监控终端通过网络进行信息交互，监控终端可随时查看节省的电度量和减排数据；在计算过程中一旦发现电流迅速增大，且大于装置预先设定的动作电流值，同时电压迅速减小，且小于装置预先设定动作电压值，并且这种现象一直持续到预先设定的持续时间，装置认为发生短路故障，STM32F407将发动作信号发送给直流功率驱动继电器，直流功率驱动继电器再把跳闸信号传递给直流断路器，直流断路器执行完成直流短路故障的切除和隔离功能。对于过电压类型故障，装置也可以实时判断电压值是否大于设定值，达到切除故障的目的。如图2所示，本技术带远程电能计量功能的直流配电保护装置的运行流程为：装置内中央处理器STM32F407芯片内存储有工作程序软件，工作程序分为定时采样中断程序和主程序；定时采样中断程序完成定时AD采样，计算直流电流、直流电压值，同时进行保护跳闸逻辑判断，在电流值大于动作电流设定值并且电压值小于动作电压值时，开始计时，一旦累计时间大于设定的时间设定值时，中央处理器给跳闸电路驱动端发出跳闸信号指令，完成跳闸；主程序开始工作后在完成各种硬件参数初始化后延时3秒进入循环流程，在循环流程中，将完成计算电度量，并按照国际或国家公布的减排因子乘以本装置测量得到的电度量计算出减排量数据，并把计算出的相关数据发送给HMI液晶界面显示，同时也把计算出的相关数据通过以太网接口发送到远端或云数据中心，程序在接收到结束按键指令时中央处理器将退出循环流程，完成关机工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置，其特征在于：该装置安装于直流母线接入口或直流母线输出支路接出口；包括中央处理器以及与中央处理器连接的电流电压采集端、跳闸电路驱动端和通讯模块；中央处理器通过通讯模块与云服务端信息交互；电流电压采集端包括前端的直流电流采样电路和直流电压采样电路，直流电流采样电路和直流电压采样电路通过AD转换电路连接中央处理器；跳闸电路驱动端包括驱动继电器和断路器，中央处理器通过驱动继电器和断路器断开或接通直流线路。

【技术特征摘要】
1.一种带远程电能计量功能的直流配电保护装置，其特征在于：该装置安装于直流母线接入口或直流母线输出支路接出口；包括中央处理器以及与中央处理器连接的电流电压采集端、跳闸电路驱动端和通讯模块；中央处理器通过通讯模块与云服务端信息交互；电流电压采集端包括前端的直流电流采样电路和直流电压采样电路，直流电流采样电路和直流电压采样电路通过AD转换电路连接中央处理器；跳闸电路驱动端包括驱动继电器和断路器，中央处理器通过驱动继电器和断路器断开或接通直流线路。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文波，李忠，余学文，仝浩，邹学毅，刘向东，
申请(专利权)人：南京国臣直流配电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32