一种110kV断路器状态模拟器的制作方法

一种110kv断路器状态模拟器
技术领域
[0001]
本实用新型涉及一种110kv断路器状态模拟器，属于断路器技术领域。


背景技术：

[0002]
110kv断路器模型是为了解决实体变建设困难、资金占用大、场地缺乏等一系列问题而实施的替代实体110kv断路器的方案。具有总体重量轻、投资少、施工方便、能够整体布置于室内等优点。但因为其模型的特点，在动作显示、声音模拟方面，与实体断路器的动作行为有较明显的不同。为了得到更好的使用效果，在110kv断路器模型上附加110kv断路器状态模拟器。使用过程中，捕捉操作110kv断路器模型的分合闸直流电流脉冲，通过110kv断路器状态模拟器驱动110kv断路器模型的动作位置指示、储能指示等动作机构，并同步演示出与实体110kv断路器动作时完全一致的动作行为及储能声音。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种110kv断路器状态模拟器，用于捕捉操作110kv断路器模型的分合闸直流电流脉冲、驱动110kv断路器模型的动作位置指示、储能指示等。
[0004]
本实用新型技术方案是：一种110kv断路器状态模拟器，包括电源开关、后排接线座、变压器、喇叭、主板、指示灯和机箱；
[0005]
所述主板包括电源模块、mcu模块、接口模块、led状态指示和继电器控制模块；电源模块用于供电，电源开关用于控制电源模块的开关；mcu模块分别与接口模块、led状态指示和继电器控制模块连接；后排接线座用于外接电源及连接到断路器模型；220v交流电经过变压器与主板中的电源模块连接，主板中的mcu模块分别与喇叭、指示灯连接。
[0006]
进一步地，所述电源模块包括18v-12v电压稳压模块、12v-3.3v电压稳压模块、12v-5v电压稳压模块、18v-5.5v电压稳压模块。
[0007]
进一步地，所述mcu模块包括stm32f103rct6芯片。
[0008]
进一步地，所述接口模块包括usb接口、debug1接口、pc1，ttl串行接口、jp2接线端子；
[0009]
所述usb接口用于连接电脑进行系统升级和数据更新；
[0010]
所述debug1接口用于提供系统调试功能；
[0011]
所述pc1，ttl串行接口用于数据监控和通讯；
[0012]
所述jp2用于模拟断路器控制信号输入输出。
[0013]
进一步地，所述led状态指示和继电器控制模块用于根据mcu模块的信号进行led状态指示及对继电器进行控制。
[0014]
本实用新型的有益效果是：本实用新型能捕捉操作110kv断路器模型的分合闸直流电流脉冲，通过110kv断路器状态模拟器驱动110kv断路器模型的动作位置指示、储能指示等动作机构，并同步演示出与实体110kv断路器动作时完全一致的动作行为及储能声音。
附图说明
[0015]
图1是本实用新型电源模块结构示意图；
[0016]
图2是本实用新型mcu模块结构示意图；
[0017]
图3是本实用新型接口模块的结构示意图；
[0018]
图4是本实用新型led状态指示和继电器控制模块结构示意图；
[0019]
图5是本实用新型整体的主板电路原理图；
[0020]
图6是本实用新型110kv断路器状态模拟器接线定义标识图。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
[0022]
实施例1：如图1-6所示，一种110kv断路器状态模拟器，包括电源开关、后排接线座、变压器、喇叭、主板、指示灯和机箱；
[0023]
所述主板包括电源模块、mcu模块、接口模块、led状态指示和继电器控制模块；电源模块用于供电，电源开关用于控制电源模块的开关；mcu模块分别与接口模块、led状态指示和继电器控制模块连接；后排接线座用于外接电源及连接到断路器模型；220v交流电经过变压器与主板中的电源模块连接，主板中的mcu模块分别与喇叭、指示灯连接。
[0024]
进一步地，所述电源模块包括18v-12v电压稳压模块、12v-3.3v电压稳压模块、12v-5v电压稳压模块、18v-5.5v电压稳压模块。
[0025]
进一步地，所述mcu模块包括stm32f103rct6芯片。
[0026]
进一步地，所述接口模块包括usb接口、debug1接口、pc1，ttl串行接口、jp2接线端子；
[0027]
所述usb接口用于连接电脑进行系统升级和数据更新；
[0028]
所述debug1接口用于提供系统调试功能；
[0029]
所述pc1，ttl串行接口用于数据监控和通讯；
[0030]
所述jp2用于模拟断路器控制信号输入输出。
[0031]
进一步地，所述led状态指示和继电器控制模块用于根据mcu模块的信号进行led状态指示及对继电器进行控制。
[0032]
本实用新型的工作原理是：
[0033]
本实用新型110kv断路器状态模拟器接线定义标识图如图6所示，首先根据标识图，严格按照状态模拟器背面的接线定义标识连接断路器的控制线路，不要接错，如图6所示；
[0034]
储能输出和分合闸输出允许接入的最大电压250v，最大电流10a，分合闸状态输入a和b分别接入就地操作的分合闸把手和远端操作分合闸的控制节点，最大输入电压不得超过5v。指示器信号是控制分合闸指示器或储能指示器的信号线，与指示器电源线一起连接到指示器接头。
[0035]
通电前仔细检查接线的正确性和可靠性，确保各信号输入和控制输出满足各电压电流要求，以免损坏设备。
[0036]
（2）使用合格的电源线连接10kv断路器状态模拟器，并打开电源开关，电源开关上的红色指示灯亮起。
[0037]
（3）10kv断路器状态模拟器启动，打开设备电源2秒钟后面板蓝色电源指示灯点亮，同时绿色已储能指示灯点亮，储能指示器动作在已储能位置，分合闸指示状态根据状态输入a/b的情况来决定。输入状态在合闸时，绿色合闸指示灯点亮，并且分合闸输出继电器吸合，输入状态在分闸时，红色分闸指示灯点亮，分合闸数据继电器不吸合。动作指示包括合闸、分闸。模拟器的状态输入和指示器电源、指示器信号灯接线连接到断路器模型的状态输出节点和指示器连接插头。
[0038]
本实用新型包括电源开关、后排接线座、变压器、喇叭、主板、指示灯和机箱；内部结构主板包括电源模块、mcu模块、接口模块、led状态指示和继电器控制模块；电源输入ac220v，电流0.2a，功率50w。信号输入电压dc5-50v，电流100ma。输出允许电压ac250v，电流10a。指示器电源输出dc5.5v，电流5a。
[0039]
所述电源模块部分的结构示意图如图1所示；
[0040]
220v交流电经过变压器降压后通过b1和c10、c11整流滤波为18v直流电源供给数字音频放大器tpa3118和v3、v4；
[0041]
v3将+18v电压稳压为12v电压供应给v1、v2以及继电器k1、k2；
[0042]
v1将12v电压稳压为3.3v电压提供给u1和ic1；
[0043]
v2将12v电压稳压为5v供给led等相关部件；
[0044]
v4将18v电压稳压为5.5v专供动作指示器电源，并提供5a以内的驱动电流。
[0045]
所述mcu模块部分的结构示意图如图2所示；其中，u1为mcu，作为系统核心提供逻辑运算和支持；x1、x2为mcu外部晶振；ic1为spi flash存储器，存储程序和声音数据；tpa3118为数字音频放大器模块，为系统提供声音播放功能,a4管脚控制sleep mode功能，a3管脚控制mute sub功能，in管脚为来自mcu的音频信号输入。
[0046]
所述接口模块部分的结构示意图如图3所示，usb接口连接电脑进行系统升级和数据更新；debug1接口提供系统调试功能；pc1，ttl串行接口用于数据监控和通讯。jp2，模拟断路器控制信号输入输出。jp2第2脚、第3脚信号输入节点监测到断路器模型电平变化，mcu根据电平做出逻辑判断，并执行相应的动作输出。
[0047]
所述led状态指示和继电器控制模块部分的结构示意图如图4所示，本实用新型110kv断路器状态模拟器指示灯包括电源指示灯、已储能指示灯、未储能指示灯、合闸指示灯、分闸指示灯；
[0048]
jp2第2脚、第3脚信号输入节点监测到断路器模型电平变化，mcu根据电平做出逻辑判断，并执行相应的动作输出。
[0049]
1.当jp2第2脚低电平则为合闸状态触发，mcu执行如下操作：
[0050]
1) mcu模块d3输出低电平，三极管q1导通继电器k1吸合，jp3第1脚与第2脚闭合，第3脚与第2脚开路，110kv断路器状态模拟器输出合闸状态；
[0051]
2) mcu模块d6输出高电平，110kv断路器状态模拟器指示灯分闸信号灯熄灭合闸信号灯点亮；
[0052]
3) mcu模块a2输出高电平，110kv断路器状态模拟器指示灯未储能信号灯熄灭已储能信号灯点亮；
[0053]
4) mcu模块a3输出高电平，数字音频放大器工作状态从stand-by转换成work，mcu模块d11输出pwm调制的音频信号，喇叭播放合闸声音；
[0054]
5) mcu模块d7脚输出pwm信号，断路器模型的分合闸指示器动作，指示到合闸位置；
[0055]
6) mcu模块d8脚输出pwm信号，断路器模型的储能指示器动作，指示到已储能位置；
[0056]
7) 2.1.7.mcu模块a3输出低电平，数字音频放大器工作状态从work转换成stand-by。
[0057]
2. jp2第3脚低电平则为分闸状态触发，mcu执行如下操作：
[0058]
1) mcu模块d3输出高电平，三极管q1阻塞继电器k1释放，jp3第1脚与第2脚开路，第3脚与第2脚闭合，110kv断路器状态模拟器输出分闸状态；
[0059]
2) mcu模块d6输出低电平，110kv断路器状态模拟器指示灯分闸信号灯点亮合闸信号灯熄灭；
[0060]
3) mcu模块a2输出低电平，110kv断路器状态模拟器指示灯未储能信号灯点亮已储能信号灯熄灭；
[0061]
4) mcu模块d2输出低电平，三极管q2导通继电器k2吸合，jp4第1脚与第2脚闭合，第2脚与第2脚开路，110kv断路器状态模拟器输出未储能状态；
[0062]
5) mcu模块a3输出高电平，数字音频放大器工作状态从stand-by转换成work，mcu模块d11输出pwm调制的音频信号，喇叭播放分闸声音；
[0063]
6) mcu模块d7脚输出pwm信号，断路器模型的分合闸指示器动作，指示到分闸位置；
[0064]
7) mcu模块d8脚输出pwm信号，断路器模型的储能指示器动作，指示到未储能位置，110kv断路器状态模拟器执行储能逻辑。
[0065]
3.执行储能逻辑完成后mcu执行如下操作：
[0066]
1) mcu模块a3输出低电平，数字音频放大器工作状态从work转换成stand-by；
[0067]
2) mcu模块a2输出高电平，110kv断路器状态模拟器指示灯未储能信号灯熄灭已储能信号灯点亮；
[0068]
3) mcu模块d2输出高电平，三极管q2阻塞继电器k2释放，jp4第1脚与第2脚开路，第2脚与第2脚闭合，110kv断路器状态模拟器输出已储能状态；
[0069]
4) mcu模块d8脚输出pwm信号，断路器模型的储能指示器动作，指示到已储能位置。
[0070]
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

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