專利名稱：供電監測與異常反送電防控裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能對用戶供電系統的電源狀態進行監測，并能在電網斷電后防止用戶自備電源對公共電網異常反向供電危及電網檢修人員安全的裝置。
背景技術：
隨著經濟發展，社會對生產用電的需求量劇增，許多工廠企業為保證在電網停電的情況下能繼續從事生產活動都安裝了自備電源。然而，相對于安裝自備電源用戶數量的增長，對于自備電源的監管顯得尤為不足，由于對自備電源操作不當而造成的事故時有發生。考慮到成本等因素，對于那些負荷較小、供電可靠性要求相對較低的用戶，自備電源的切換常采用人工操作雙投閘刀的方式。當公共電網正常運行時，電網側閘刀閉合，用戶負荷與電網連接；當電網發生故障時，用戶通過人工操作，閉合自備電源側的閘刀并斷開電網側閘刀，用戶負荷改為由自備電源供電。這種方式的硬件設計成本較低，但是如果用戶對自備電源的管理不嚴格或人員操作失誤容易造成在自備電源供電時，電網側閘刀未斷開，用戶自備電源向公共電網異常反向送電的情況。異常反向送電會嚴重威脅到電網檢修人員的人身安全，并對電網中其他用戶的用電設備造成不良影響。
發明內容
本發明提供一種能對用戶供電電源的狀態進行實時監控并防止異常反向送電情況發生的裝置。與傳統雙投閘刀裝置相比本裝置能顯示負荷供電狀態，并能顯示供電電源的電壓、電流、有功功率等信息。當控制器檢測到由自備電源供電時，根據是否反向供電指示開關的狀態，控制器自動控制公共電網側電氣開關動作從而防止異常反向供電情況的發生。具體方案是在公共電網側和自備電源側的電壓互感器和電流互感器上分別設置一組電能采集裝置，電能采集裝置的輸出端口與控制器相連接，電能采集裝置將采集到的公共電網側和自備電源側的電能參數發送到控制器，控制器根據公共電網側和自備電源側有功功率的正負和是否反向供電指示開關的狀態之間的組合邏輯來判斷當前供電方式、是否發生異常反向送電、是否發送控制信號使電氣開關動作。組合邏輯關系如下
當公共電網側有功功率為正值，自備電源側有功功率為零，且是否反向供電指示開關的狀態為“否”，此時控制器判定供電狀態為公共電網供電，電氣開關保持閉合無動作。當公共電網側有功功率為零，自備電源側有功功率為正值，且是否反向供電指示開關狀態為“否”，微控制器判定此時供電狀態為自備電源供電，電氣開關無動作。當公共電網側有功功率為負值，自備電源側有功功率為正值，且是否反向供電指示開關狀態為“否”時，控制器將判定此時系統處于異常反向供電狀態，并發送控制信號使得公共電網側電氣開關做斷開動作。當確有特殊情況需要自備電源向電網反向供電時，可人為操作是否反向供電指示開關，使其狀態為“是”，則當公共電網側有功功率為負值，自備電源側有功功率為正值時控制器認為供電狀態為正常反向供電，公共電網側電氣開關保持閉合狀態不動作。當公共電網側有功功率為正值，自備電源側有功功率為零，且是否反向供電指示開關狀態為“是”，此時微控制器判定供電狀態為異常供電，裝置屏幕發出報警信號，電氣開關保持閉合無動作。當測得公共電網側有功功率和自備電源側有功功率均為零時，微控制器判定此時為線路停電狀態，裝置屏幕發出報警信號，電氣開關保持閉合無動作。
圖1是本發明示意圖。其中1.公共電網側電能采集裝置，2.自備電源側電能采集裝置，3.是否反向供電指示開關，4.控制器，5.液晶顯示屏，6.串口通信接口，7.電氣開關。
具體實施方案為了加深對本發明的理解，下面結合附圖和實施例對發明做進一步說明。在圖1中，公共電網側和自備電源側分別設置公共電網側電能采集裝置(I)和自備電源側電能采集裝置(2)，電能采集裝置采集公共電網側和自備電源側的電壓、電流、有功功率信息發送到微控制器(4)，當公共電網正常運行時，用戶負荷由電網供電，是否反向供電指示開關(3)保持默認“否”狀態，這時本裝置液晶顯示屏(5)顯示供電方式為“公共電網供電”，并顯示公共電網側的電壓、電流、有功功率的實時值，電氣開關(7)保持閉合狀態不動作。當電網發生停電等故障，用戶負荷被人為切換到由自備電源供電，且是否反向供電指示開關(3)保持“否”狀態未動作，這時微控制器(4)將根據公共電網側電能采集裝置
(I)采集到的有功功率信號的值來判斷供電狀態，如果此時公共電網側有功功率為零，則液晶顯示屏(5)將顯示此時供電方式為“自備電源供電”，并顯示自備電源電壓、電流、有功功率實時值；如果此時電網側有功功率為負值，則發生異常反向供電，微控制器(4)將發出控制信號使電氣開關(7)斷開。當需要自備電源向公共電網反向供電時只需將是否反向供電指示開關(3)打到“是”狀態，此時公共電網側有功功率為負值，液晶顯示屏(5)顯示供電方式為“正常反向供電”，電氣開關(7)保持閉合狀態不動作。如果測得公共電網側有功功率為正值，自備電源側有功功率為零，且是否反向供電指示開關(3)狀態為“是”，則此時液晶顯示屏(5)閃爍“異常供電”報警，直到人工操作是否反向供電指示開關(3)使其狀態變為“否”，報警解除。若測得公共電網側和自備電源側有功功率都為零，則液晶顯示屏(5)顯示供電狀態為“線路停電”。
權利要求
1.一種供電監測與異常反送電防控裝置，包括公共電網側電能采集裝置(1)，自備電源側電能采集裝置(2)，是否反向供電指示開關(3)，微控制器(4)，液晶顯示屏(5)，串口通信接口(6)和電氣開關(7)，其特征是公共電網側的電能采集裝置(I)的信號輸入端與公共電網進線端的電壓互感器、電流互感器連接，信號輸出端與控制器(4)連接，自備電源側電能采集裝置(2)的信號輸入端與自備電源端的電壓互感器、電流互感器連接，信號輸出端與控制器(4)連接，電氣開關(7)接于公共電網進線和用戶負荷之間，是否反向供電指示開關(3 )、液晶顯示屏(5 )、串口通信接口( 6 )和電氣開關(7 )的控制電路分別與微控制器(4)連接。
2.根據權利要求1中所述的公共電網側電能采集裝置(I)自備電源側電能采集裝置(2)，其特是能測出公共電網側和自備電源側的有功功率，微控制器(4)將根據公共電網偵_自備電源側有功功率的正負以及是否反向供電指示開關(3)的狀態之間的組合邏輯來判斷是否發生異常反向送電情況。
3.根據權利要求1中所述的是否反向供電指示開關(3)，其特征是有“是”和“否”兩種狀態，其默認狀態為“否”，當處于默認“否”狀態時，如果測得公共電網側有功功率為負值且自備電源側有功功率為正值，則微控制器(4)判定此時為異常反向送電情況；當需要自備電源向公共電網反向供電時，將是否反向供電指示開關(3)打到“是”狀態，則當測得公共電網側有功功率為負值且自備電源側有功功率為正值時，微控制器(4)判定此時為正常反向送電；如果測得公共電網側有功功率為正值，自備電源側有功功率為零，且是否反向供電指示開關(3 )狀態為“是”，則微控制器(4)判定此時為異常供電。
4.根據權利要求1中所述的液晶顯示屏(5)，其特征是當用戶負荷由公共電網供電時,液晶顯示屏(5)顯示供電方式為“公共電網供電”，并顯示此時公共電網側的電壓、電流和有功功率的實時值；當用戶負荷由自備電源供電時，顯示供電方式為“自備電源供電”，并顯示此時自備電源側電壓、電流和有功功率的實時值；當需要自備電源向公共電網反向供電時，顯示供電反方式為“正常反向供電”，并顯示此時自備電源側的電壓、電流和有功功率的實時值；如果測得公共電網側有功功率為正值，自備電源側有功功率為零，且是否反向供電指示開關(3)狀態為“是”，則此時液晶顯示屏(5)閃爍“異常供電”報警，直到人工操作是否反向供電指示開關(3)使其狀態變為“否”，報警解除；當測得公共電網側和自備電源側有功功率都為零，則液晶顯示屏(5)顯示供電狀態為“線路停電”。
5.根據權利要求1中所述的電氣開關(7)，其特征是當微控制器(4)判定發生異常反向送電情況時，電氣開關(7)發生動作，斷開公共電網與用戶負荷的連接。
全文摘要
本發明用來對公共電網和自備電源對用戶負荷的供電情況進行監測并對異常反送電情況進行防控。本裝置利用電能采集器件對公共電網側和自備電源側的電能參數進行采集，得出兩側各自的電壓、電流、有功功率值。微處理器將根據公共電網側和自備電源側有功功率值的正負和是否反向供電指示開關狀態之間的組合邏輯來判斷是否發生異常反向送電情況，并控制相應電氣開關的動作，避免自備電源異常反向送電對公共電網維修人員造成傷害。同時本裝置能夠顯示負荷的供電狀態等信息，對負荷供電情況進行實時監測。
文檔編號H02J9/06GK103066585SQ20121053819
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者李國欣, 郭宇琛, 許馳, 張博, 王勝官, 曹建, 陳龍, 秦魏, 宋佳慧, 閆世成 申請人:中國礦業大學