一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统及方法，涉及控制技术领域，解决的技术问题是电开关紧急保护控制，本发明专利技术通过控制模块控制电开关紧急保护的通断，以进行数据信息分析，通过保护模块对电开关进行紧急保护，通过光耦隔离模块，对检测模块中的模拟信号进行精确传输；通过数据交换模块对电开关紧急保护采集模块中不同类型的异构数据源提供了数据转换组件，通过检测模块检测电路中的电流和负载电流以及零序电流的大小，通过高精度增益网络提高测量精度。不仅能够实现自动化控制系统的灵活控制，还能够实现自动化控制的评估，大大提高了电开关紧急保护能力。大大提高了电开关紧急保护能力。大大提高了电开关紧急保护能力。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统及方法


[0001]本专利技术涉及控制
，且更确切地涉及一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统及方法。

技术介绍

[0002]自动控制系统是指用一些自动控制装置,对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰(扰动) 的影响而偏离正常状态时,能够被自动地调节而回到工艺所要求的数值范围内。生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别是化工生产，大多数是连续性生产，各设备相互关联，当其中某一设备的工艺条件发生变化时,都可能引起其他设备中某些参数或多或少地波动,偏离了正常的工艺条件。电开关紧急保护系统在应用过程中需要采取紧急保护措施。
[0003]常规技术中，通常采用电开关紧急保护电路实现自动化控制系统电开关紧急保护，这种方法虽然能够提高电开关紧急保护能力，但是无法对自动化控制系统进行评估，电开关紧急保护能力滞后，容易引发火灾，造成自动化控制系统运行过程中失误。

技术实现思路

[0004]针对上述技术的不足，本专利技术公开一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统及方法，不仅能够实现自动化控制系统的灵活控制，还能够实现自动化控制的评估，大大提高了电开关紧急保护能力。
[0005]为了实现上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统，其中电开关紧急保护系统包括：控制模块，用于控制电开关紧急保护的通断，以进行数据信息分析；所述控制模块包括命令生成模块、数据可视化模块、故障检测模块和预警模块；保护模块，用于对电开关进行紧急保护，包括短路保护模块和漏电保护模块，短路保护模块主要负责短路故障、断相故障、过载和欠压故障的保护工作，根据检测模块采集到的开关三相电压和电流，对监测数据进行处理，并决定是否驱动保护执行机构开关的动作，并通过串行通信接口与控制模块传输监测数据并接受控制命令；漏电保护模块主要负责漏电闭锁和选择性漏电保护，依据电开关故障特征量主要包括了零序电压、电源侧与负荷侧的零序电压、电开关的对地电阻；光耦隔离模块，以线性光耦隔离电路为核心，在光耦的发光二极管与光敏二极管间通过设计合适的外围电路形成负反馈，对检测模块中的模拟信号进行精确传输；数据交换模块，针对电开关紧急保护采集模块中不同类型的异构数据源提供了数据转换组件，为保护系统中多个应用模块、数据库和终端设备之间建立数据链路，对孤立分散的电力数据进行整合分析，避免数据存储时的重复录入导致数据冗余，并消除模块之间数据流通的阻碍；所述数据交换模块包括ETL工具、数据转换模块和数据整合模块；检测模块，用于检测电路中的电流和负载电流以及零序电流的大小，通过高精度
增益网络提高测量精度，其中所述检测模块包括电流检测模块、电压检测模块、负序检测模块和绝缘检测模块；其中所述检测模块的输出端与光耦隔离模块的输入端连接，光耦隔离模块的输出端与数据交换模块的输入端连接，数据交换模块的输出端与保护模块的输入端连接，保护模块的输出端与控制模块的输入端连接。
[0006]作为本专利技术进一步的技术方案，控制模块为基于Cortex
‑
M4内核的STM32F407ZGT6芯片。
[0007]作为本专利技术进一步的技术方案，命令生成模块用于生成控制电开关紧急保护命令，通过地址、数据长度、命令容量以及自动化控制优先级序列，输出控制电开关紧急保护命令的信息；数据可视化模块用于可视化显示电开关紧急保护命令，以提高电开关紧急保护命令的显示能力，通过故障检测模块检测自动化控制系统所处的状态信息，通过预警模块对电开关紧急保护进行预警。
[0008]作为本专利技术进一步的技术方案，命令生成模块通过控制电路实现命令数据信息的控制，方法为通过两路开关量信号驱动两组控制模块，在短路检测未完成前自动合战控制电路不发生动作，控制电路中采用了IN3001二极管实现控制电路的闭锁，在执行短路检测任务时，继电器J2处于闭合状态，控制终端继电器JZ集合，使信号发生电路接入到网络，通过比较Uab、Ubc在接入负荷网络前后的变化，输出短路检测反馈信号，主控单元通过反馈信号控制自动合闸继电器J1，从而完成对馈电开关的控制。
[0009]作为本专利技术进一步的技术方案，短路保护模块包括电压输出模块及开关紧急保护主板，所述电压输出模块的输出电压输出至开关紧急保护主板上，所述短路保护模块根据所述开关紧急保护主板的控制信号，进行关断所述电压输出模块的电压输出；所述短路保护模块还包括短路保护单元及第一开关单元，所述短路保护单元的输入端与所述开关紧急保护主板的信号输出端电连接，所述路保护单元的输出端与所述第一开关单元的输入端电连接，所述第一开关单元的输出端与所述电压输出模块电连接。
[0010]作为本专利技术进一步的技术方案，漏电保护模块包括开关控制模块、电压转换模块和三极管截止电路，其中开关控制模块与电压转换模块连接，电压转换模块与三极管截止电路连接；其中漏电保护模块工作方法为：漏电保护开关合闸后，380V交流电经变压器T2变压后由次级输出，然后经VD3整流和电容器C1滤波，为VT1、VT2提供工作电源；正常情况下，VT1、VT2 均处于截止状态；当负载端发生漏电且信号电流大于额定漏电不动作电流时，经L2、C2谐振回路，在VT1的发射极、基极之间加上50Hz的信号电压；在信号的正半周，VT1导通，VT2也导通，电磁脱扣器线圈KR得电动作，S跳闸，切断负载电源，实现漏电保护。
[0011]作为本专利技术进一步的技术方案，光耦隔离模块包括输入部分，输入部分包括电位器RH1、电阻R1和电阻R2，光耦隔离模块还包括信号隔离部分和输出部分；所述的信号隔离部分包括正反馈放大电路、负反馈放大电路、线性光耦U1和线性光耦U2，信号输出部分包括低通滤波放大电路；交流信号通过电位器RH1、电阻R1和R2进入正反馈放大电路与负反馈放大电路中，经过放大后的信号进入线性光耦U1和线性光耦U2进行隔离，所得的信号输入输出部分的低通滤波放大电路后输出。
[0012]一种自动化控制系统的电开关紧急保护方法，其中包括以下步骤：
步骤一、通过控制模块控制电开关紧急保护的通断，以进行数据信息分析；步骤二、通过保护模块对电开关进行紧急保护，负责短路故障、断相故障、过载和欠压故障的保护工作以及漏电闭锁和选择性漏电保护；步骤三、通过光耦隔离模块以线性光耦隔离电路为核心，在光耦的发光二极管与光敏二极管间通过设计合适的外围电路形成负反馈，对检测模块中的模拟信号进行精确传输；步骤四、通过数据交换模块对电开关紧急保护采集模块中不同类型的异构数据源提供了数据转换组件，为保护系统中多个应用模块、数据库和终端设备之间建立数据链路，对孤立分散的电力数据进行整合分析，避免数据存储时的重复录入导致数据冗余，并消除模块之间数据流通的阻碍；步骤五、通过检测模块检测电路中的电流和负载电流以及零序电流的大小，通过高精度增益网络提高测量精度；通过改进GCN算法模型实现电开关监测数据检测，方法为：GCN网络对大量的电开关监测数据进行数据降维，使用特征池化操作的方式提取特征，将图卷积与特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统，其特征在于：电开关紧急保护系统包括：控制模块，用于控制电开关紧急保护的通断，以进行数据信息分析；所述控制模块包括命令生成模块、数据可视化模块、故障检测模块和预警模块；保护模块，用于对电开关进行紧急保护，包括短路保护模块和漏电保护模块，短路保护模块主要负责短路故障、断相故障、过载和欠压故障的保护工作，根据检测模块采集到的开关三相电压和电流，对监测数据进行处理，并决定是否驱动保护执行机构开关的动作，并通过串行通信接口与控制模块传输监测数据并接受控制命令；漏电保护模块主要负责漏电闭锁和选择性漏电保护，依据电开关故障特征量主要包括了零序电压、电源侧与负荷侧的零序电压、电开关的对地电阻；光耦隔离模块，以线性光耦隔离电路为核心，在光耦的发光二极管与光敏二极管间通过设计合适的外围电路形成负反馈，对检测模块中的模拟信号进行精确传输；数据交换模块，针对电开关紧急保护采集模块中不同类型的异构数据源提供了数据转换组件，为保护系统中多个应用模块、数据库和终端设备之间建立数据链路，对孤立分散的电力数据进行整合分析，避免数据存储时的重复录入导致数据冗余，并消除模块之间数据流通的阻碍；所述数据交换模块包括ETL工具、数据转换模块和数据整合模块；检测模块，用于检测电路中的电流和负载电流以及零序电流的大小，通过高精度增益网络提高测量精度，其中所述检测模块包括电流检测模块、电压检测模块、负序检测模块和绝缘检测模块；其中所述检测模块的输出端与光耦隔离模块的输入端连接，光耦隔离模块的输出端与数据交换模块的输入端连接，数据交换模块的输出端与保护模块的输入端连接，保护模块的输出端与控制模块的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统，其特征在于：控制模块为基于Cortex
‑
M4内核的STM32F407ZGT6芯片。3.根据权利要求1所述的一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统，其特征在于：命令生成模块用于生成控制电开关紧急保护命令，通过地址、数据长度、命令容量以及自动化控制优先级序列，输出控制电开关紧急保护命令的信息；数据可视化模块用于可视化显示电开关紧急保护命令，以提高电开关紧急保护命令的显示能力，通过故障检测模块检测自动化控制系统所处的状态信息，通过预警模块对电开关紧急保护进行预警。4.根据权利要求3所述的一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统，其特征在于：命令生成模块通过控制电路实现命令数据信息的控制，方法为通过两路开关量信号驱动两组控制模块，在短路检测未完成前自动合战控制电路不发生动作，控制电路中采用了IN3001二极管实现控制电路的闭锁，在执行短路检测任务时，继电器J2处于闭合状态，控制终端继电器JZ集合，使信号发生电路接入到网络，通过比较Uab、Ubc在接入负荷网络前后的变化，输出短路检测反馈信号，主控单元通过反馈信号控制自动合闸继电器J1，从而完成对馈电开关的控制。5.根据权利要求1所述的一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统，其特征在于：短路保护模块包括电压输出模块及开关紧急保护主板，所述电压输出模块的输出电压输出至开关紧急保护主板上，所述短路保护模块根据所述开关紧急保护主板的控制信号，进行关
断所述电压输出模块的电压输出；所述短路保护模块还包括短路保护单元及第一开关单元，所述短路保护单元的输入端与所述开关紧急保护主板的信号输出端电连接，所述路保护单元的输出端与所述第一开关单元的输入端电连接，所述第一开关单元的输出端与所述电压输出模块电连接。6.根据权利要求1所述的一种自动化控制系统的电开关紧急保护系统，其特征在于：漏电保护模块包括开关控制模块、电压转换模块和三极管截止电路，其中开关控制模块与电压转换模块连接，电压转换模块与三极管截止电路连接；其中漏电保护模块工作方法为：漏电保护开关合闸后，380V交流电经变压器T2变压后由次级输出，然后经VD3整流和电容器C1滤波，为VT1、VT2提供工作电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张美云，
申请(专利权)人：深圳市世坤科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：