國網(wǎng)實(shí)訓(xùn)專用智能化電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

任 杰 李清泉 韓會(huì)濤

1.國網(wǎng)萊蕪供電公司 山東 濟(jì)南 271199；2.山東大學(xué)電氣工程學(xué)院 山東 濟(jì)南 250061

3.山東科泰電力科技有限公司 山東 濟(jì)南 271114

1 需求分析

電源供電是全部設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)，鑒于常規(guī)實(shí)訓(xùn)室電源開關(guān)只由一個(gè)斷路器控制，操作者無論業(yè)務(wù)熟練程度如何都可為所有的實(shí)訓(xùn)設(shè)備通電，這樣的情況不利于對(duì)操作者安全以及設(shè)備的正常運(yùn)行進(jìn)行保障。本文結(jié)合實(shí)踐，設(shè)計(jì)了一種國網(wǎng)實(shí)訓(xùn)專用智能化電源控制系統(tǒng)，可有效解決此問題。

2 技術(shù)方案

國網(wǎng)實(shí)訓(xùn)專用智能化電源控制系統(tǒng)，其主要包括總控裝置、一級(jí)電源控制系統(tǒng)、二級(jí)電源控制系統(tǒng)、三級(jí)電源控制系統(tǒng)、電機(jī)電源控制系統(tǒng)、紅外光電可逆計(jì)數(shù)器和操作屏。見圖1所示。

圖1 國網(wǎng)實(shí)訓(xùn)專用智能化電源控制系統(tǒng)

其中，總控裝置包括總控模塊、第一繼電器KM1、主控回路和控制回路；總控模塊的輸出端與第一繼電器KM1的線圈相連，第一繼電器KM1與主控回路相連，主控回路與控制回路相連?？偪匮b置的輸出端與電源總閘相連，電源總閘分別與一級(jí)電源控制系統(tǒng)、二級(jí)電源控制系統(tǒng)、三級(jí)電源控制系統(tǒng)和電機(jī)電源控制系統(tǒng)相連。系統(tǒng)運(yùn)行指示燈表示三相電是否正常運(yùn)行，如果有一相非正常，則相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行指示燈熄滅。

一級(jí)電源控制系統(tǒng)用于控制補(bǔ)償裝置、負(fù)荷模擬裝置、配電計(jì)量遠(yuǎn)程控制安全費(fèi)控柜、負(fù)荷控制裝置、計(jì)量柜、負(fù)荷開關(guān)柜和電度表屏的電源開關(guān)，包括一級(jí)電源控制回路。

二級(jí)電源控制系統(tǒng)用于控制低壓采取模擬裝置、遠(yuǎn)程采集故障診斷平臺(tái)、電能表接線智能仿真系統(tǒng)和串戶排查模擬裝置，包括二級(jí)電源控制回路。二級(jí)電源控制回路包括斷路器2ZK、熔斷器3FU、熔斷器4FU、常閉按鈕2-1EDA、常開按鈕2-2EDA和接觸器2C。

三級(jí)電源控制系統(tǒng)用于控制照明系統(tǒng)，包括三級(jí)電源控制回路。三級(jí)電源控制回路包括斷路器3ZK、熔斷器5FU、熔斷器6FU、常閉按鈕3-1EDA、常開按鈕3-2EDA和接觸器3C。

由于負(fù)荷裝置存在大電機(jī)，因此單獨(dú)采用電機(jī)電源控制系統(tǒng)，電機(jī)電源控制系統(tǒng)用于控制電機(jī)，包括電機(jī)電源控制回路。電機(jī)電源控制回路包括斷路器ZK、熔斷器7FU和接觸器3C；斷路器3ZK的一端與三相電網(wǎng)的任意一相相連，斷路器ZK的另一端與熔斷器7FU的一端相連，熔斷器7FU的另一端與接觸器1C的常開觸點(diǎn)1c的一端相連，接觸器1C的常開觸點(diǎn)1c的另一端與接觸器3C線圈的一端相連，接觸器3C線圈的另一端與斷路器ZK相連。

3 模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 模塊設(shè)計(jì)

(1)總控模塊包括STM8L15XRX單片機(jī)芯片，STM8L15XRX單片機(jī)芯片又包括用于登陸系統(tǒng)的登錄模塊；用于選擇通電等級(jí)電源的通電等級(jí)選擇模塊；用于統(tǒng)計(jì)操作人員為設(shè)備通電的起始時(shí)間和人員信息的操作日志統(tǒng)計(jì)模塊；用于對(duì)出入實(shí)訓(xùn)室的人員進(jìn)行考核，對(duì)所有實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目進(jìn)行操作是否合格進(jìn)行評(píng)價(jià)的操作評(píng)價(jià)模塊；用于對(duì)累計(jì)操作人員的優(yōu)秀次數(shù)，并判斷操作人員的等級(jí)是否可以提升的操作等級(jí)評(píng)定模塊；用于管理整個(gè)系統(tǒng)和實(shí)訓(xùn)室的電源的系統(tǒng)管理模塊。采用負(fù)反饋的電源調(diào)節(jié)裝置包括內(nèi)部電路和外殼；所述的內(nèi)部電路包括控制電路、檢測(cè)電路和調(diào)節(jié)電路，檢測(cè)電路的輸出端與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸出端與調(diào)節(jié)電路相連，調(diào)節(jié)電路的輸出端與用電設(shè)備相連；其內(nèi)部電路置于外殼中。電路圖如圖2

圖2 采用負(fù)反饋的電源調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部電路

(2)為保證控制系統(tǒng)的回路故障能夠自我診斷，設(shè)計(jì)了一種帶自診斷報(bào)警功能的繼電器輸出裝置，該裝置首先由前端電壓采集電路采集電壓信號(hào)，發(fā)送給控制電路；然后由后端電壓采集電路采集電壓信號(hào)，發(fā)送給控制電路；最后通過控制電路將兩個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，如果繼電器電路動(dòng)作后，前端的電壓信號(hào)和后端的電壓信號(hào)沒有變化，且均為0，則表示繼電器觸點(diǎn)粘連，如果繼電器電路動(dòng)作后，前端的電壓信號(hào)為0，后端的電壓信號(hào)變化幅度較大，則表示繼電器觸點(diǎn)合不上；如果繼電器電路進(jìn)行合閘分閘操作后，前端電壓信號(hào)和后端電壓信號(hào)無變化，則表示繼電器線圈燒壞；觸點(diǎn)粘連如果繼電器電路動(dòng)作后，前端的電壓信號(hào)為0，后端的電壓信號(hào)變化幅度較大，則表示繼電器觸點(diǎn)合不上；如果繼電器電路進(jìn)行合閘分閘操作后，前端電壓信號(hào)和后端電壓信號(hào)無變化，則表示繼電器線圈燒壞。設(shè)計(jì)見圖3

圖3

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 國網(wǎng)實(shí)訓(xùn)專用智能化電源控制系統(tǒng)的控制過程，其具體過程如下:通過操作屏登錄智能化電源控制系統(tǒng)，進(jìn)入通電等級(jí)選擇界面；選擇電源等級(jí)，進(jìn)行上電操作；操作日志統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)上電操作的起始時(shí)間和人員信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；操作評(píng)價(jià)模塊對(duì)操作人員的操作進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷操作人員的操作是否是優(yōu)秀操作、合格操作或違章操作；操作等級(jí)評(píng)定模塊每隔一段時(shí)間對(duì)操作人員進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，根據(jù)操作人員操作的優(yōu)秀次數(shù)進(jìn)行評(píng)級(jí)，當(dāng)優(yōu)秀次數(shù)大于20次時(shí)，評(píng)定為A級(jí)操作人員，當(dāng)優(yōu)秀次數(shù)大于10次，小于20次時(shí)，評(píng)定為B級(jí)操作人員，當(dāng)優(yōu)秀次數(shù)小于10次時(shí)，評(píng)定為C級(jí)操作人員；實(shí)訓(xùn)室門口處的紅外光電可逆計(jì)數(shù)器對(duì)進(jìn)出實(shí)訓(xùn)室的人員進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)實(shí)訓(xùn)室無人時(shí)，紅外光電可逆計(jì)數(shù)器將信號(hào)發(fā)送給總控裝置的系統(tǒng)管理模塊，系統(tǒng)管理模塊控制實(shí)訓(xùn)室總電源斷電。

4 效果評(píng)價(jià)

(1)本發(fā)明提供的國網(wǎng)實(shí)訓(xùn)專用智能化電源控制系統(tǒng)及其控制過程，通過總控裝置、一級(jí)電源控制系統(tǒng)、二級(jí)電源控制系統(tǒng)、三級(jí)電源控制系統(tǒng)、電機(jī)電源控制系統(tǒng)將電源進(jìn)行等級(jí)劃分，不同的等級(jí)可對(duì)用電設(shè)備操作的權(quán)限不同，避免了經(jīng)驗(yàn)少的操作人員由于對(duì)用電設(shè)備的使用不熟悉而造成人員安全問題或用電設(shè)備安全問題。

(2)本發(fā)明總控裝置的操作日志統(tǒng)計(jì)模塊還可以對(duì)操作人員的操作時(shí)間和人員信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，操作評(píng)價(jià)模塊對(duì)操作人員的操作進(jìn)行合格評(píng)價(jià)，操作等級(jí)評(píng)定模塊根據(jù)操作人員操作的優(yōu)秀次數(shù)對(duì)操作人員進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，累計(jì)達(dá)到一定的次數(shù)后，操作人員可以晉升等級(jí)，從而可以對(duì)更多的用電設(shè)備進(jìn)行上電操作。

(3)本發(fā)明通過紅外光電可逆計(jì)數(shù)器對(duì)實(shí)訓(xùn)室的操作人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)實(shí)訓(xùn)室無人時(shí)，通過總控裝置切斷總電源，杜絕了電能浪費(fèi)。

(4)本發(fā)明不僅可以根據(jù)操作人員的具體情況自動(dòng)判斷操作等級(jí)，切實(shí)的保障了操作人員的安全和用電設(shè)備的安全，還可以在實(shí)訓(xùn)室無人的時(shí)候自動(dòng)切斷總電源，保障了用電安全，節(jié)約能源。