CN213305407U - 地线隔离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电力管理系统技术领域，提供了一种地线隔离装置，本实用新型提供的地线隔离装置包括信号隔离发送单元和信号隔离接收单元，信号隔离发送单元包括用于与地线状态采集单元通讯的第一接口模块，用于对接收到的地线状态数据进行编码、并控制发送执行单元发送编码后的地线状态数据的发送微控制器，以及第一数量个发送执行单元，发送执行单元为光发射模块或光电耦合器，信号隔离接收单元包括用于与防误主机通讯的第二接口模块，从而提高了地线状态输出的准确性，保证了电力操作的安全性，并可以满足同时取用多根地线的应用场景。
Description
技术领域
本实用新型属于电力管理系统技术领域，尤其涉及一种地线隔离装置。
背景技术
电力临时接地是一种电力安全生产使用工具，用于电力设备检修时对设备进行接地保护，防止意外来电危害设备及人员人身安全。临时接地线在使用完成后需拆除，临时接地线的漏挂、错挂、漏拆等都将造成安全隐患甚至引发安全事故。地线采集系统是对地线及地桩的状态进行自动采集，并根据逻辑状态确认地线是否出现漏挂或漏拆的情况，避免由于临时接地线的挂拆问题导致的安全事故。
为能准确识别地线及地桩的状态，防误系统需要获取地线采集系统采集到的地线及地桩的状态，由于防误系统属于高级别信息安全系统，地线采集系统属于低级别信息安全系统，信息安全规定要求安全等级低的系统向安全等级高的系统进行信息传递时应采用单向隔离传输方式进行。早期的地线系统与防误系统间通过信号线直接连接，采用RS485或Modbus等协议进行信息交互。由于信息交互的双向性，存在安全隐患，已被禁止使用。现有技术中通常采用以下两种方式实现连接：
继电器隔离：由于直接交互不被允许，部分厂家提出了采用继电器接点状态模拟二进制进行信息交互，例如继电器接点通代表1，接点断开代表0。
电子开关隔离：电子开关隔离实现的原理同继电器隔离，唯一的区别是使用电子开关代替了继电器节点。
但存在以下问题：
(1)由于采用上述方式的地线隔离装置不能进行可靠的自检，接收端的状态不能准确反映地线的实际状态，存在安全隐患。以继电器方案为例，继电器触点的通断分别代表两种状态，但是线路断线的情况跟继电器接点断开的状态是一致的，当接收端接到的是继电器开状态时，有可能是线路断线造成的错误状态，同样的，当接收端接到的是继电器合状态时，有可能是线路短路造成的错误状态；
(2)不能满足同时取用多根地线的使用情况。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种地线隔离装置，旨在解决现有技术中由于地线隔离装置输出的地线状态数据不准确导致的电力操作安全性低的问题。
本实用新型提供一种地线隔离装置，包括信号隔离发送单元和信号隔离接收单元，所述信号隔离发送单元包括用于与地线状态采集单元通讯的第一接口模块，用于对接收到的地线状态数据进行编码、并控制发送执行单元发送编码后的地线状态数据的发送微控制器，以及第一数量个所述发送执行单元，所述发送执行单元为光发射模块或光电耦合器，所述信号隔离接收单元包括用于与防误主机通讯的第二接口模块。
优选地，所述发送执行单元为光电耦合器，所述信号隔离接收单元还包括用于对编码后的地线状态进行解析、并将解析出的地线状态数据发送给所述防误主机的接收微控制器，以及第一数量个上拉电阻，所述光电耦合器的第一输入端与所述发送微控制器的I/O口连接，第二输入端接地，所述光电耦合器的第一输出端分别与所述接收微控制器的I/O口和所述上拉电阻连接，第二输出端接地。
优选地，所述发送执行单元为光发射模块，所述信号隔离接收单元还包括第一数量个光接收模块。
优选地，所述光发射模块为光纤信号发射器，所述光接收模块为光纤信号接收器，所述光纤信号发射器与所述光纤信号接收器通过光纤连接。
优选地，所述光发射模块为发光二极管，所述光接收模块为光敏二极管或光敏三极管。
优选地，所述光发射模块为红外发射管，所述光接收模块为红外接收管。
优选地，所述信号隔离接收单元还包括用于对编码后的地线状态进行解析、并将解析出的地线状态数据发送给所述防误主机的接收微控制器。
优选地，所述第一数量为24。
优选地，所述第一接口模块为以太网接口模块、CAN总线接口模块、RS485接口模块、WiFi模块、ZigBee模块、LoRa模块或蓝牙模块中的一种或者多种。
优选地，所述第二接口模块为以太网接口模块、CAN总线接口模块、RS485接口模块、WiFi模块、ZigBee模块、LoRa模块或蓝牙模块中的一种或者多种。
本实用新型提供的地线隔离装置包括信号隔离发送单元和信号隔离接收单元，信号隔离发送单元包括用于与地线状态采集单元通讯的第一接口模块，用于对接收到的地线状态数据进行编码、并控制发送执行单元发送编码后的地线状态数据的发送微控制器，以及第一数量个发送执行单元，发送执行单元为光发射模块或光电耦合器，信号隔离接收单元包括用于与防误主机通讯的第二接口模块，从而提高了地线状态输出的准确性，保证了电力操作的安全性，并可以满足同时取用多根地线的应用场景。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的地线隔离装置的一结构示例图；
图2是本实用新型实施例提供的地线隔离装置的又一结构示例图；以及
图3是本实用新型实施例提供的地线隔离装置的又一结构示例图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。
另外，本实用新型实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的一种地线隔离装置1包括信号隔离发送单元10和信号隔离接收单元11，信号隔离发送单元10包括第一接口模块101、发送微控制器102以及第一数量个发送执行单元103，信号隔离发送单元10通过第一接口模块101与地线状态采集单元通讯，发送微控制器102用于对接收到的地线状态数据进行编码、并控制发送执行单元103将编码后的地线状态数据发送给信号隔离接收单元11，发送执行单元103为光发射模块或光电耦合器，信号隔离接收单元11包括第二接口模块111，信号隔离接收单元11通过第二接口模块111与防误主机通讯。其中，发送微控制器102可采用MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，以降低硬件成本。
具体实现中，地线状态采集单元用于采集地线状态数据，并将采集到的地线状态数据发送给信号隔离发送单元10，信号隔离发送单元10对接收到的地线状态数据进行编码、并将编码后的地线状态数据发送给信号隔离接收单元11，信号隔离接收单元11用于直接将编码后的地线状态数据发送给防误主机，或者对编码后的地线状态数据进行解析、并将解析出的地线状态数据发送给防误主机。
如图2所示，优选地，发送执行单元103为光电耦合器CO，信号隔离接收单元11还包括用于对编码后的地线状态进行解析、并将解析出的地线状态数据发送给防误主机的接收微控制器112，以及第一数量个上拉电阻RP，光电耦合器CO的第一输入端与发送微控制器102的I/O口连接，第二输入端接地，光电耦合器CO的第一输出端分别与接收微控制器112的I/O口和上拉电阻RP连接，第二输出端接地，以通过光电耦合器CO实现信号的隔离传输，并提高信息传输的可靠性。其中，接收微控制器112同样可采用MCU，以降低硬件成本。
在这里需要说明的是，本实施例中的光电耦合器和上拉电阻成套设计，其数量可依据实际需求任意设置。
如图3所示，优选地，发送执行单元103为光发射模块1031，信号隔离接收单元11还包括第一数量个光接收模块1131，从而实现了信号的隔离传输，并提高了信息传输的可靠性。
优选地，光发射模块1031为光纤信号发射器，光接收模块1131为光纤信号接收器，光纤信号发射器与光纤信号接收器通过光纤连接，从而实现了信号的隔离传输，并提高了信息传输的可靠性。
优选地，光发射模块1031为发光二极管，光接收模块1131为光敏二极管或光敏三极管，从而实现了信号的隔离传输，并提高了信息传输的可靠性，降低了硬件成本。
优选地，光发射模块1031为红外发射管，光接收模块1131为红外接收管，从而实现了信号的隔离传输，并提高了信息传输的可靠性，降低了硬件成本。
优选地，信号隔离接收单元11还包括用于对编码后的地线状态进行解析、并将解析出的地线状态数据发送给防误主机的接收微控制器112。
在这里需要说明的是，本实施例中的光发射模块1031和光接收模块成1131对设计，其数量可依据实际需求任意设置。
优选地，第一数量为24，以满足实际应用场景下的需求。
第一接口模块101可以为有线或者无线接口模块，优选地，第一接口模块101为以太网接口模块、CAN总线接口模块、RS485接口模块、WiFi模块、ZigBee模块、LoRa模块或蓝牙模块中的一种或者多种，以满足信号隔离发送单元10与地线状态采集单元之间多种通讯方式需求。
第二接口模块111可以为有线或者无线接口模块，优选地，第二接口模块111为以太网接口模块、CAN总线接口模块、RS485接口模块、WiFi模块、ZigBee模块、LoRa模块或蓝牙模块中的一种或者多种，以满足信号隔离接收单元11与防误主机之间多种通讯方式需求。
在本发明实施例中，信号隔离发送单元10与信号隔离接收单元11可进行信号约定，例如，发送执行单元为光电耦合器，当光电耦合器输出为高电平时表示“1”，当光电耦合器输出为低电平时表示“0”；又如，发送执行单元为光发射模块，当有光信号时表示“1”，当无光信号时表示“0”，发送微控制模块按预设的编码规则对接收到的地线状态数据进行编码，并控制发送执行单元发送编码后的地线状态数据，其中，该编码规则由用户根据需要进行设定，例如，编码规则如下：
起始位(第1位，共1位)：为数据开始标志位；
地线号位(第2～8位，共7位)：为地线标识编号，可标识128根地线；
预留位(第9位，共1位)：为扩展预留位；
电量位(第10位，共1位)：为地线电量标识，0表示电量充足，1表示电量不足；
拆挂状态位(第11位，共1位)：表示地线的拆挂状态，0表示地线拆除，1表示地线挂上；
拆挂位置位(第12位，共1位)：表示地线所在位置；0表示地线在库；1表示地线在地桩；
库位/地桩位编号位(第13～23位，共11位)：表示库位编号及地桩位编号，可标识2048个库位及地桩；
校验位(第24位，共1位)：用于检验数据是否正确。
在本发明实施例中，依据该编码规则进行编码，得到的编码后的地线状态数据可以理解为原码+校验码，进一步地，为了提高地线隔离装置1在信息传输时的纠错能力，可通过加入补码进行纠错，例如，编码后的地线状态数据采用原码+补码+校验码的组合方式，信号隔离接收单元11对编码后的地线状态数据进行解析后，可以准确地输出地线状态，并在地线隔离装置1发生故障时，快速定位故障，从而在准确地度地输出地线状态的同时，快速地定位装置的故障点，进而提高了电力操作的安全性。以第二位断线故障为例，如要发送的实际状态为1010，当断线故障发生时，信号隔离发送装置发送信息为1010 0101X(4位原码+4位补码+1位校验码)，由于存在断线故障，接收端的信息为11100110Y或者1010 0010Z，这两种情况接收到的地线状态数据都不能通过原码与补码的校验，由此，根据校验结果即可准确判定装置存在故障，且能准确定位故障点位置。
本实用新型提供的地线隔离装置1包括信号隔离发送单元10和信号隔离接收单元11，信号隔离发送单元10包括用于与地线状态采集单元通讯的第一接口模块101，用于对接收到的地线状态数据进行编码、并控制发送执行单元103发送编码后的地线状态数据的发送微控制器102，以及第一数量个发送执行单元103，发送执行单元103为光发射模块或光电耦合器，信号隔离接收单元11包括用于与防误主机通讯的第二接口模块111，从而提高了地线状态输出的准确性，保证了电力操作的安全性，并可以满足同时取用多根地线的应用场景。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地线隔离装置，其特征在于，包括信号隔离发送单元和信号隔离接收单元，所述信号隔离发送单元包括用于与地线状态采集单元通讯的第一接口模块，用于对接收到的地线状态数据进行编码、并控制发送执行单元发送编码后的地线状态数据的发送微控制器，以及第一数量个所述发送执行单元，所述发送执行单元为光发射模块或光电耦合器，所述信号隔离接收单元包括用于与防误主机通讯的第二接口模块。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发送执行单元为光电耦合器，所述信号隔离接收单元还包括用于对编码后的地线状态进行解析、并将解析出的地线状态数据发送给所述防误主机的接收微控制器，以及第一数量个上拉电阻，所述光电耦合器的第一输入端与所述发送微控制器的I/O口连接，第二输入端接地，所述光电耦合器的第一输出端分别与所述接收微控制器的I/O口和所述上拉电阻连接，第二输出端接地。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发送执行单元为光发射模块，所述信号隔离接收单元还包括第一数量个光接收模块。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光发射模块为光纤信号发射器，所述光接收模块为光纤信号接收器，所述光纤信号发射器与所述光纤信号接收器通过光纤连接。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光发射模块为发光二极管，所述光接收模块为光敏二极管或光敏三极管。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光发射模块为红外发射管，所述光接收模块为红外接收管。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号隔离接收单元还包括用于对编码后的地线状态进行解析、并将解析出的地线状态数据发送给所述防误主机的接收微控制器。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一数量为24。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一接口模块为以太网接口模块、CAN总线接口模块、RS485接口模块、WiFi模块、ZigBee模块、LoRa模块或蓝牙模块中的一种或者多种。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二接口模块为以太网接口模块、CAN总线接口模块、RS485接口模块、WiFi模块、ZigBee模块、LoRa模块或蓝牙模块中的一种或者多种。
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