專利名稱：中性點接地電阻故障監(jiān)測報警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中性點接地電阻故障監(jiān)測報警裝置，具體為電力系統(tǒng)中中性點接地電阻運行中實記錄、監(jiān)測與報警裝置，屬電力系統(tǒng)中設備的運行、監(jiān)控與保護技術領域。
背景技術：
電力配網系統(tǒng)中，中性點接地電阻能保證線路出現(xiàn)接地短路時，快速切除故障、對保護人身及設備安全有重要作用。對接地電阻電壓、電流、溫度等運行數據需實時監(jiān)測、記錄，并具備故障報警功能。公知的監(jiān)測的設備是采用帶單片機及少量外設接口的裝置，其不足之處是處理速度較慢，實現(xiàn)的功能較簡單；不具備對接地電阻自身運行故障的診斷功能，當監(jiān)測裝置檢測到單相、兩相接地短路故障時不能快速識別故障，特別是不能對接地電阻自身斷線、部分電阻燒損或電阻間熔焊等故障進行準確判斷；檢測、錄波數據僅存于EEPROM中；IXD顯示屏無屏保功能；故障報警功能單一；外設的RS485接口傳輸距離短，不利于遠程監(jiān)控。中國實用新型專利《中性點電阻信息檢測記錄儀》(申請?zhí)?00620127313. 4)、《一種中性點接地電阻突變電流測錄儀》(申請?zhí)?00710037708. 4)、《中性點接地電阻器監(jiān)測裝置》(申請?zhí)?00710108451.7)所公開的，均沒有涉及運行過程中中性點接地電阻自身的故障診斷功能，且外設的存儲容量低、處理速度慢；實用新型專利《中性點接地系統(tǒng)故障監(jiān)測報警裝置》(申請?zhí)?00920261825. 3)所公開的，僅述及一種中性點接地電阻故障的判斷方法，是通過電流、溫度模塊獲取相應的電流、溫度值后與比較模塊比較后判定中性點接地電阻運行情況，沒有涉及利用主控芯片及相關軟件直接進行計算并診斷、同時實現(xiàn)現(xiàn)場及遠程通訊、報警等內容。
發(fā)明內容本實用新型針對背景技術所述問題，提出一種中性點接地電阻故障監(jiān)測報警裝置，利用主控芯片及相應的外圍接口，監(jiān)測中性點接地電阻運行情況，以及電阻自身斷線、燒損、熔焊等故障；錄波數據存儲于SD卡或TF卡中，長時間采集及USB端口數據拷貝與傳輸；多種通訊接口實現(xiàn)數據的現(xiàn)場或遠程采集與傳送；還具備節(jié)能型IXD屏顯示、GSM單元及蜂鳴器同時觸發(fā)遠程及現(xiàn)場報警，利用該裝置可縮短故障分析時間，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。本實用新型的技術方案是中性點接地電阻故障監(jiān)測報警裝置，是對電力系統(tǒng)中性點接地電阻運行狀態(tài)實時監(jiān)測的智能診斷裝置；其特征在于所述智能診斷裝置包括ARM處理器以及與ARM連接的信號調理模塊、存儲模塊、報警模塊、人機交互模塊、數據通訊模塊和繼電器電路；所述ARM處理器是STM32F107處理器；所述信號調理模塊是接收外部電壓、電流、溫度信號并傳送至ARM處理器AD采集口的信號調理模塊；所述存儲模塊包括SD卡、EEPROM和USB接口 ；所述報警模塊包括GSM模塊和蜂鳴器報警電路；所述人機交互模塊包括LCD顯示單元和鍵盤單元；所述數據通訊模塊包括以太網、RS485和CAN總線接口電路。本實用新型所采用的ARM處理器、各功能模塊及繼電器電路的功能是ARM作為控制芯片，主要負責內部數據運算和對外圍電路進行控制；信號調理模塊將電壓傳感器、電流傳感器以及溫度傳感器采集到的中性點接地電阻上的相應信號處理后傳送給控制芯片ARM自帶的AD進行采集；存儲模塊(包括SD卡、EEPROM及USB接口)中的SD可長時間實時存儲采集的電壓、電流、溫度信號；EEPROM負責保存人機交互的參數設置和故障事件的保存；USB接口可以將SD卡中的數據拷貝到U盤或輸出；報警模塊由GSM單元和蜂鳴器報警電路組成，當系統(tǒng)診斷到故障時，現(xiàn)場蜂鳴器鳴叫，ARM立即發(fā)送指令啟動GSM單元，對預設手機號碼發(fā)送報警語音或短信信號，從而及時可靠的實現(xiàn)現(xiàn)場和遠程同時報警；人機交互模塊的LCD顯示單元完成對電流、電壓、溫度、電阻比較值和系統(tǒng)運行狀態(tài)的顯示，當某一時間段內中性點接地電阻智能診斷儀沒有任何操作時，液晶顯示屏將進入節(jié)電模式，鍵盤單元完成對運行參數的設置以及SD數據的存儲、拷貝、傳送等操作；數據通訊模塊主要是將實時采集的數據和存儲的故障事件傳送給主控室和實現(xiàn)遠程監(jiān)控(本實用新型中采用了三種通訊方式以太網、RS485、CAN總線)；繼電器電路保留了相應的接口，可以拓展為中性點接地電阻切斷電路等保護電路。

[0007]附圖I為本實用新型實施例結構框圖；[0008]附圖2為電路原理圖；[0009]附圖3為電源電路圖；[0010]附圖4為通訊模塊中的以太網電路圖；[0011]附圖5為報警模塊中的GSM單元電路圖；[0012]附圖6為存儲模塊電路圖。
具體實施方式
[0013]
以下結合附圖對本實用新型實施例進一步說明[0014]如附圖所示，本實用新型中性點接地電阻故障監(jiān)測報警裝置，包括ARM處理器以
及與ARM連接的信號調理模塊、存儲模塊、報警模塊、人機交互模塊、數據通訊模塊和繼電器電路，還有為本裝置供電的電源；其中ARM處理器是STM32F107處理器；信號調理模塊是接收外部電壓、電流、溫度信號并傳送至ARM處理器AD采集口的信號調理模塊；存儲模塊包括SD卡、EEPROM和USB接口 ；報警模塊包括GSM模塊和蜂鳴器報警電路；人機交互模塊包括IXD顯示單元和鍵盤單元；數據通訊模塊包括以太網、RS485和CAN總線接口電路。 本實用新型所采用的ARM處理器、各功能模塊及繼電器電路的功能是ARM作為控制芯片，主要負責內部數據運算和對外圍電路進行控制；信號調理模塊將電壓傳感器、電流傳感器以及溫度傳感器采集到的中性點接地電阻上的相應信號處理后傳送給控制芯片ARM自帶的AD進行采集；存儲模塊(包括SD卡、EEPROM及USB接口)中的SD可長時間實時存儲采集的電壓、電流、溫度信號、EEPROM負責保存人機交互的參數設置和故障事件的保存、USB接口可以將SD卡中的數據拷貝到U盤或輸出；報警模塊由GSM單元和蜂鳴器報警電路組成，當系統(tǒng)診斷到故障時，現(xiàn)場蜂鳴器鳴叫，ARM立即發(fā)送指令啟動GSM單元，對預設手機號碼發(fā)送報警語音或短信信號，從而及時可靠的實現(xiàn)現(xiàn)場和遠程同時報警；人機交互模塊的LCD顯示單元完成對電流、電壓、溫度、電阻比較值和系統(tǒng)運行狀態(tài)的顯示，當某一時間段內中性點接地電阻智能診斷儀沒有任何操作時，液晶顯示屏將進入節(jié)電模式，鍵盤單元完成對運行參數的設置以及SD數據的存儲、拷貝、傳送等操作；數據通訊模塊主要是將實時采集的數據和存儲的故障事件傳送給主控室和實現(xiàn)遠程監(jiān)控(本實用新型中采用了三種通訊方式以太網、RS485、CAN總線)；繼電器電路保留了相應的接口，可以拓展為中性點接地電阻切斷電路等保護電路。本實用新型電路的原理如下如附圖2所示，主控芯片采用ARM/STM32F107處理器，附圖2中U1A。外部信號經過調理電路模塊處理后通過附圖2中Sensor端口進入主控芯片AD進行采集，包括一路電壓信號PA4，一路電流信號PA5和2路溫度信號PA6、PC0。輸入UlA的信號，經過采集處理，配合單片機內部軟件進行計算后與軟件預設故障信息進行智能診斷，判斷出系統(tǒng)單相、兩相接地故障特別是電阻自身斷線、電阻自身短路等故障類型，縮短了故障分析時間，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。當實用新型監(jiān)測到故障時則UlA的PE15 口相連接的Speaker蜂鳴器便會報警，同時ARM芯片則向GSM單元發(fā)送觸發(fā)報警指令以及故障類型信號，啟動通過附圖2中UlA的PD4.PD3.PA9.PA10端口相連的GSM單元(如附圖5)，向預設的特定號碼發(fā)送預警短信或語音信息，通知工作人員，完成遠程報警。每次監(jiān)測到故障都會生成一個故障事件文件存入與UlA的IIC端口 PB6、PB7相連的EEPROM存儲器24C256，此外EEPROM還能存儲人接界面IXD設置的參數。裝置通過UlA的PClO、PClI、PC12端口接入SD存儲卡，可以實現(xiàn)對采集的電流電壓溫度數據進行實時存儲，為事后故障分析提供依據，SD卡中的數據可以通過與UlA的端口 PA11、PA12相連的USB接口拷貝和輸出。存儲模塊電路如附圖6所示。LCD 模塊通過 PD[8-15]、PE9、PE10、PE10、PE10、PE11、PE12、PE13、PE14 與 UlA 相連?？梢燥@示采集的電壓、電流、溫度信號的有效值和通過采集的電壓值和電流值計算的實際電阻值。通過LCD顯示模塊可以查看系統(tǒng)的運行狀態(tài)。當長時間未操作時，則診斷儀進入節(jié)電模式，即關閉IXD背光屏電源。通過附圖2中的CNl端口建立操作鍵盤模塊可以實現(xiàn)LCD面板上顯示參數的修改和設定，可以查看存放在EEPROM中的每次故障事件的信息以及故障時保存的波形，并能對SD卡中存放的數據進行拷貝、刪除等操作，可以查看SD卡存儲容量等。本實用新型具有三種數據傳送的通訊接口，以太網接口(附圖4)，CAN總線接口、RS485接口。以太網接口工作速率可達10Mbit/s，利用開放的TCP/IP網絡通訊協(xié)議，任何的計算機都可以使用通用的網絡瀏覽軟件實現(xiàn)對中性點接地電阻遠程監(jiān)測，甚至不需要專門的計算機和專門的軟件，設備的信息通過網頁的形式體現(xiàn)，可以使用數據、圖表、動畫等各種豐富的表現(xiàn)方式。CAN總線模塊通過TOO、PDl與UlA相連，是應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，RS485總線模塊通過UlA的端口 PC6、PD5、PD6與UlA相連，可以根據實際情況使用兩者將實時采集的電流、電壓、溫度數據傳送給主控室。此外兩者還能作為拓展接口備用。監(jiān)控中性點接地電阻斷線的裝置通過外部提供9V 15V直流電壓作為基礎供電，電源模塊電路如附圖3所示，圖中的Jl與外部電源相接，通過SI開關控制內部電源的開斷，通過U2、U3、U4模塊轉換成診斷儀內部各個器件所需壓降，LEDO為電源通斷指示燈，點亮則診斷儀通電，反之則斷電。本實用新型是一種能夠24小時對電力系統(tǒng)中性點接地電阻運行狀態(tài)、中性點不平衡電流、中性點接地電阻溫升情況進行監(jiān)測的智能診斷儀。通過將采集的中性點接地電阻的電壓、電流、溫度數據與軟件預設故障信息進行對比和分析可以準確的診斷出包括系統(tǒng)單相、兩相接地故障等系統(tǒng)故障，特別是能對接地電阻斷線、部分電阻燒損或電阻間熔焊等故障做出快速準確的判斷，并能通過現(xiàn)場蜂鳴器和GSM單元及通訊模塊向工作人員發(fā)出及時可靠的報警信息。通訊模塊采用高速的以太網利用開放的TCP/IP網絡通訊協(xié)議，可以使用任何的計算機通過通用的網絡瀏覽軟件實現(xiàn)對中性點接地電阻遠程監(jiān)測，也可以根據實際情況使用CAN總線、RS485總線等接口能將采集電流、電壓、溫度數據及時的傳送給主控制。而大容量的存儲介質SD卡和LCD節(jié)電模式更好的保證智能診斷儀長時間可靠的實時監(jiān)測。
權利要求1.中性點接地電阻故障監(jiān)測報警裝置，是對電力系統(tǒng)中性點接地電阻運行狀態(tài)實時監(jiān)測的智能診斷裝置；其特征在于所述智能診斷裝置包括ARM處理器以及與ARM連接的信號調理模塊、存儲模塊、報警模塊、人機交互模塊、數據通訊模塊和繼電器電路；所述ARM處理器是STM32F107處理器；所述信號調理模塊是接收外部電壓、電流、溫度信號并傳送至ARM處理器AD采集口的信號調理模塊；所述存儲模塊包括SD卡、EEPROM和USB接口 ；所述報警模塊包括GSM模塊和蜂鳴器報警電路；所述人機交互模塊包括LCD顯示單元和鍵盤單元；所述數據通訊模塊包括以太網、RS485和CAN總線接口電路。
專利摘要本實用新型提出一種中性點接地電阻故障監(jiān)測報警裝置，利用主控芯片及相應的外圍接口，監(jiān)測中性點接地電阻運行情況，以及電阻自身斷線、燒損、熔焊等故障；錄波數據存儲于SD卡或TF卡中，長時間采集及USB端口數據拷貝與傳輸；多種通訊接口實現(xiàn)數據的現(xiàn)場或遠程采集與傳送；還具備節(jié)能型LCD屏顯示、GSM單元及蜂鳴器同時觸發(fā)遠程及現(xiàn)場報警，利用該裝置可縮短故障分析時間，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。
文檔編號G01R27/20GK202770939SQ20122024148
公開日2013年3月6日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權日2012年5月28日
發(fā)明者吳細秀, 梅朝奎, 謝洵, 許嵩, 謝秉譽 申請人:溫州信德電力配件有限公司