專利名稱：Pt回路接地監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中PT回路接地監(jiān)測技術(shù)，屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于生產(chǎn)快速發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)電力的需求也不斷的增加，電力設(shè)備的安全運(yùn)行顯得尤為重要。目前，在電力系統(tǒng)中，如果PT二次回路中性點(diǎn)存在多點(diǎn)接地，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，中性點(diǎn)上將流過大故障電流，在接地點(diǎn)間形成電位差，使PT 二次回路中性點(diǎn)對(duì)地電位產(chǎn)生偏移而導(dǎo)致過電壓輔助保護(hù)誤動(dòng)作的事故，可見PT回路接地情況直接影響系統(tǒng)相電壓與零序電壓的幅值與相位，而線路電壓的保護(hù)的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到距離保護(hù)、零序保護(hù)、過電壓保護(hù)、母差保護(hù)等的封鎖條件，可能引起保護(hù)拒動(dòng)作，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行，所以PT回路接地故障必須及時(shí)排除。然而查找PT回路接地故障相當(dāng)困難，難以發(fā)現(xiàn)潛伏性的故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決PT (電壓互感器)回路接地故障給電力系統(tǒng)帶來的隱患，提出了一種PT回路接地監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備安全運(yùn)行，保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全。本發(fā)明的技術(shù)解決方案
一種PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，包括MCU處理器，
A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸入所述MCU處理器，
與所述MCU處理器相連接、接收所述MCU處理器發(fā)出的信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘信號(hào)控制模塊、LCD顯示模塊、報(bào)警電路、485通訊模塊；
為上述各模塊提供工作電源的電源處理模塊。所述MCU處理器包含一 STC12C5620型處理器芯片。所述電源處理模塊中包含一開關(guān)電源模塊，220V交流電源經(jīng)過所述開關(guān)電源模塊輸出兩路電壓，其中一路經(jīng)濾波電路處理后，為所述MCU處理器、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘信號(hào)控制模塊、LCD顯示模塊及報(bào)警電路提供工作電壓；另一路經(jīng)濾波后為所述485通訊模塊提供工作電壓。報(bào)警電路中的本地報(bào)警電路中包含一三極管，三極管的基極通過一電阻連接至所述MCU處理器中的一引腳上，所述三極管的集電極接到報(bào)警蜂鳴器上，所述三極管的發(fā)射集接數(shù)字電源。報(bào)警電路中的遠(yuǎn)程報(bào)警電路中包含兩個(gè)三極管，兩個(gè)三極管的基極分別通過一電阻連接至所述MCU處理器中引腳上，兩個(gè)三極管的集電極分別接到遠(yuǎn)程報(bào)警繼電器上，兩個(gè)三極管的發(fā)射集接數(shù)字電源。所述時(shí)鐘信號(hào)控制模塊中包含一時(shí)鐘芯片，所述時(shí)鐘芯片與MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片相連。
所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中包含一存儲(chǔ)芯片，所述存儲(chǔ)芯片與MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片相連。所述IXD顯示模塊中包含一液晶屏IXD和一三極管，所述三極管的發(fā)射極接數(shù)字電源VCC，三極管的基極通過電阻接至MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片的一引腳，所述三極管的集電極接至液晶屏LCD的其中一引腳上；所述液晶屏LCD與所述MCU處理器中STC12C5620AD型芯片連接。所述485通訊模塊中包含通訊串行接口 MAX485芯片，所述MAX485芯片經(jīng)過光耦隔離器與所述MCU處理器中STC12C5620AD型芯片連接。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)解決方案
本發(fā)明的各組成器件經(jīng)各種考驗(yàn)后，精選STC12C5620芯片為MCU核心處理器，AT24C32D芯片為程序存儲(chǔ)器，PCF8563T芯片為時(shí)鐘信號(hào)控制器，0CMJ12232C液晶屏為顯示部分，CS5460A芯片為A/D轉(zhuǎn)換器，通訊串行接口選用MAX485芯片。本發(fā)明的PT回路接地監(jiān)測裝置的外接電源采用交流220V的市電電壓，另外電路中還設(shè)計(jì)了由電池提供的備用電源，在220V市電中斷時(shí)為時(shí)鐘電路供電。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的PT回路接地監(jiān)測裝置能對(duì)電力設(shè)備，尤其是電力設(shè)備中存在PT回路接地故障時(shí)，能為查找接地故障提供有力的幫助。當(dāng)電力設(shè)備中存在回路接地時(shí)，本裝置測量的電流值超過所設(shè)定的值時(shí)，本裝置將自動(dòng)報(bào)警，以便及時(shí)采取措施，以保證電力電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。本裝置能夠及時(shí)準(zhǔn)確定位PT回路接地故障，檢測漏電流的大小，當(dāng)泄漏電流超過定值時(shí)報(bào)警，便于盡快地發(fā)現(xiàn)潛伏性的故障，精度高，可靠性強(qiáng)，是保證電力設(shè)備安全運(yùn)行和正常維護(hù)的主要手段。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖2為圖I的電源處理模塊電路圖3為圖I的A/D數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊及濾波電路圖4為圖I的MCU處理器電路圖5為圖I的時(shí)鐘信號(hào)控制模塊電路圖6為圖I的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模塊電路圖7為圖I的IXD顯示模塊電路圖8為圖I的485通訊|旲塊電路連接不意圖9為圖I中的報(bào)警電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖I所示，本發(fā)明的PT回路接地監(jiān)測裝置主要由電源處理模塊、MCU處理器、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘信號(hào)控制模塊、LCD顯示模塊、報(bào)警電路、485通訊模塊等部分構(gòu)成。圖2、3、4、5、6分別為各部分所選用的芯片之間的功能腳及其所用的元器件的連
接示意圖。圖2為電源處理模塊，220V交流電源經(jīng)過型號(hào)為JXD2. 5-0505-ffFCIE的開關(guān)電源模塊Tl輸出兩路電壓，分別為5V/0. lA、5V/0. 4A，一路經(jīng)電容Cl、電解電容El、電感LI、L2、電容C14、C15、電阻R30等構(gòu)成的濾波電路處理后，為MCU處理器、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘信號(hào)控制模塊、LCD顯示模塊及報(bào)警電路提供工作電壓；另一路經(jīng)電容C2、E2濾波后為485通訊模塊提供工作電壓。圖3為電路數(shù)據(jù)濾波及A/D數(shù)據(jù)處理電路部分，其中主要由芯片CS5460A-BSZ及一些輔助器件構(gòu)成A/D裝換模塊，由芯片LM236D-2-5及輔助器件構(gòu)成電路為A/D提供基準(zhǔn)電壓，由肖特基二極管BAV199/BAT54S及輔助器件構(gòu)成A/D前級(jí)信號(hào)濾波處理電路。經(jīng)CT (電流互感器)采集來的信號(hào)經(jīng)過電阻R1、R2、R3、R4、R5、肖特基二極管D1、電容C3、C4、C5組成的濾波電路處理后送至型號(hào)為CS5460的A/D芯片U2的15、16腳，即IIN-和IIN+腳。芯片LM236D及R8、R9、C13構(gòu)成的電路為A/D芯片U2提供了基準(zhǔn)電壓，接至A/D芯片U2的11、13腳，即VREF0UT和VA-引腳；A/D芯片U2的2、8、18腳懸空；4. 096M的晶振Y2接在A/D芯片U2的XOUT和XIN引腳之間；電容C9對(duì)地接在VA+引腳起到濾波的作用，VIN+和VIN-引腳接地；電阻R6、R7串聯(lián)后和電容ClO并聯(lián)，取電阻R6兩端的電壓接至VD+和PFMON引腳上；電阻R33、R34分別接至EDIR和EOUT端，然后一同接至數(shù)字電源VCC ;電阻R9、VREFIN引腳接2. 5V的固定電壓，RESET、CS、SDI、SDO、SCLK, INT引腳分別和型號(hào)為STC12C5620AD 的 MCU 處理器芯片中的 PI. 7/SCLK/ADC7、PL 4/SS/ADC4、P2. 0/CEX2/PCA2/PWM2.P1. 5/M0SI/ADC5.PL 6/MIS0/ADC6、P3. 2/INT0 引腳相連。電容 C10、電阻 R6、R7、R33、R34、晶振Y2等元器件構(gòu)成了 A/D芯片U2工作的基本條件。圖4為MCU處理器，主要采用型號(hào)為STC12C5620AD的芯片U1，電容C6、C7、晶振Yl構(gòu)成時(shí)鐘電路接至芯片Ul的XTAL1、XTAL2引腳上。電解電容E3、電阻RlO構(gòu)成復(fù)位信號(hào)接至芯片Ul的RST引腳上，電容C8 —端對(duì)地，一端接至數(shù)字電源VCC引腳；GND引腳接地。VCC、GND、RXD、TXD構(gòu)成數(shù)據(jù)下載接口 J2。芯片Ul的P2. 5引腳通過電阻R16接三極管BGl的基極，三極管的發(fā)射極接模擬電源VCC，三極管BGl的集電極通過一蜂鳴器BEEP接地，構(gòu)成報(bào)警電路。圖5為時(shí)鐘信號(hào)控制模塊，時(shí)鐘芯片U4主要選PCF8563T，二極管D2、D3、電容Cl I、BTl構(gòu)成時(shí)鐘芯片的電源部分，接至芯片U4的VDD引腳；VSS引腳接地。晶振Y3和可變電容CWl組合為時(shí)鐘芯片U4工作提供了基本條件。時(shí)鐘芯片U4的INT和CLKOUT引腳懸空；SDA和SCL引腳分別與MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片Ul的P2. 6和P2. 7引腳相連。圖6為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模塊，存儲(chǔ)芯片U3主要選AT24C32D ;存儲(chǔ)芯片U3A0、GND引腳接地，Al、A2引腳接數(shù)字電源VCC，電容C12接數(shù)字電源VCC起到濾波作用；SDA、SCL引腳分別通過電阻R18、R17接數(shù)字電源VCC，同時(shí)SDA、SCL引腳分別接到MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片Ul的P2. 6和P2. 7引腳上。圖7為圖I的IXD顯示模塊，主要選用型號(hào)為0CMJ1223C的液晶屏IXD，三極管BG2的發(fā)射極接數(shù)字電源VCC，三極管BG2的基極通過電阻R32接至MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片Ul的PL 3/ADC3引腳，三極管BG2的集電極接0CMJ1223C液晶屏LCD的LED+引腳，液晶屏LCD的CLK、DATA引腳分別接到MCU處理器中STC12C5620AD型芯片Ul的Pl. O和Pl. I引腳上。
圖8為485通訊模塊，通訊串行接口選用MAX485芯片U5。光耦隔離器Ql、Q2主要起到信號(hào)隔離的作用，光耦隔離器Ql的4腳接地，6腳接MCU處理器中STC12C5620AD型芯片Ul的P3. 0/RXD引腳，同時(shí)通過電阻R19接到數(shù)字電源VCC，I腳通過電阻R21接5V電壓，3腳和485芯片U5的R引腳相連。光耦隔離器Q2的3腳接MCU處理器中STC12C5620AD型芯片Ul的P3. 1/TXD引腳，I腳通過電阻R20接到模擬電源VCC，6腳接至485芯片U5的D引腳上，同時(shí)通過電阻R23接至三極管BG3的基極，4腳接到三極管BG3的發(fā)射極，同時(shí)接信號(hào)地5G。電阻R22、R23、R24和三極管BG3組成發(fā)射接收自動(dòng)切換電路。三極管BG3集電極接到485芯片U5的RE和DE引腳上，電容Cll接在485芯片U5的GND和VCC引腳之間起濾波作用。電感L3、電阻R25、R26、R27、R28、雙向型TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管FLl和FL2組成485接口電路。圖9為圖I中報(bào)警電路的遠(yuǎn)程報(bào)警模塊，三極管BG4的發(fā)射極接數(shù)字電源VCC，三極管BG4的基極通過電阻R35接至MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片Ul的P2. 3引腳，三極管BG4的集電極接二極管D4的反向端，同時(shí)接繼電器Kl的線圈一引腳，二極管D4的正向端和繼電器Kl的線圈另一引腳接地，繼電器Kl的常開觸點(diǎn)輸出電流超限報(bào)警信號(hào)；三極管BG5的發(fā)射極接數(shù)字電源VCC，三極管BG5的基極通過電阻R36接至MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片Ul的P2. 2引腳，三極管BG5的集電極接二極管D5的反向端，同時(shí)接繼電器K2的線圈一引腳，二極管D5的正向端和繼電器K2的線圈另一引腳接地，繼電器K2的常閉觸點(diǎn)輸出運(yùn)行故障報(bào)警信號(hào)。
外電源，外接220V交直流變5V直流電源，經(jīng)過一系列的濾波穩(wěn)壓后，輸出的電壓作為本發(fā)明的工作電源。以下敘述采用本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測工作過程
電流變送器采用無殘壓全隔離的電流檢測方式，選用單匝穿芯電流傳感器、先進(jìn)的微處理技術(shù)以及獨(dú)有的瞬態(tài)參數(shù)測試技術(shù)進(jìn)行線性化處理及計(jì)算，檢測漏電流的大小，電流值超過所設(shè)定的值時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，蜂鳴器發(fā)聲進(jìn)行本地報(bào)警，繼電器將報(bào)警信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，并將測試結(jié)果用總線進(jìn)行數(shù)字傳輸；數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集電流變送器測量數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，就地顯示。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，包括MCU處理器，A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸入所述MCU處理器，與所述MCU處理器相連接、接收所述MCU處理器發(fā)出的信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘信號(hào)控制模塊、LCD顯示模塊、報(bào)警電路、485通訊模塊；為上述各模塊提供工作電源的電源處理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，所述MCU處理器包含一STC12C5620型處理器芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，所述電源處理模塊中包含一開關(guān)電源模塊，220V交流電源經(jīng)過所述開關(guān)電源模塊輸出兩路電壓，其中一路經(jīng)濾波電路處理后，為所述MCU處理器、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘信號(hào)控制模塊、LCD顯示模塊及報(bào)警電路提供工作電壓；另一路經(jīng)濾波后為所述485通訊模塊提供工作電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，報(bào)警電路中的本地報(bào)警電路中包含一三極管，三極管的基極通過一電阻連接至所述MCU處理器中的一引腳上，所述三極管的集電極接到報(bào)警蜂鳴器上，所述三極管的發(fā)射集接數(shù)字電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，報(bào)警電路中的遠(yuǎn)程報(bào)警電路中包含兩個(gè)三極管，兩個(gè)三極管的基極分別通過一電阻連接至所述MCU處理器中引腳上，兩個(gè)三極管的集電極分別接到遠(yuǎn)程報(bào)警繼電器上，兩個(gè)三極管的發(fā)射集接數(shù)字電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，所述時(shí)鐘信號(hào)控制模塊中包含一時(shí)鐘芯片，所述時(shí)鐘芯片與MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中包含一存儲(chǔ)芯片，所述存儲(chǔ)芯片與MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，所述LCD顯示模塊中包含一液晶屏IXD和一三極管，所述三極管的發(fā)射極接數(shù)字電源VCC，三極管的基極通過電阻接至MCU處理器中的STC12C5620AD型芯片的一引腳，所述三極管的集電極接至液晶屏IXD的其中一引腳上；所述液晶屏IXD與所述MCU處理器中STC12C5620AD型芯片連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PT回路接地監(jiān)測裝置，其特征是，所述485通訊模塊中包含通訊串行接口 MAX485芯片，所述MAX485芯片經(jīng)過光耦隔離器與所述MCU處理器中STC12C5620AD型芯片連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PT回路接地監(jiān)測裝置，包括MCU處理器，A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，與所述MCU處理器相連接、接收所述MCU處理器發(fā)出的信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘信號(hào)控制模塊、LCD顯示模塊、報(bào)警電路、485通訊模塊；為上述各模塊提供工作電源的電源處理模塊。電力設(shè)備中存在PT回路接地故障時(shí)，本裝置能夠及時(shí)準(zhǔn)確定位PT回路接地故障，檢測漏電流的大小，當(dāng)泄漏電流超過定值時(shí)自動(dòng)報(bào)警，便于盡快地發(fā)現(xiàn)潛伏性的故障，為查找接地故障提供有力的幫助，以保證電力電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，精度高，可靠性強(qiáng)，維護(hù)方便。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102944807SQ20121049776
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者易愷, 李社勇 申請(qǐng)人:易愷, 李社勇