電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，包括AD轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器，還包括調(diào)理電路，所述調(diào)理電路包括直流電壓調(diào)理電路和/或直流電流調(diào)理電路，所述直流電壓調(diào)理電路包括運算放大器U1B、電阻R1、電阻R3和電阻R6；所述直流電流調(diào)理電路包括電流轉(zhuǎn)換電路、V/F變換電路、光耦隔離電路和整形電路，所述電流轉(zhuǎn)換電路包括電阻Ri1、電阻Ri2和電容Ci1，所述轉(zhuǎn)換芯片UIi2的型號為AD654JN，所述光耦芯片的型號為6NI37，所述光耦芯片Ui4的2腳和3腳分別與所述轉(zhuǎn)換芯片UIi2的腳和1腳連接。本實用新型對故障進行定位排查，提高故障處理的效率，把人員從繁重的勞動中解脫出來。
【專利說明】電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種模擬溫度輸出裝置，具體涉及一種電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，屬于電力行業(yè)檢測設備【技術(shù)領域】。

【背景技術(shù)】
[0002]主變是變電站內(nèi)最主要的一次設備之一，而主變溫度是判斷主變運行狀況的重要判據(jù)之一。監(jiān)控和運維人員能否對主變的油溫進行正確監(jiān)視、及時掌握主變油溫的變化情況，將直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全可靠。隨著電力管理水平的不斷提高和計算機應用技術(shù)的不斷深入，再加上各相關(guān)配套產(chǎn)品的成熟，變電站各種設備基本已經(jīng)達到自動化要求，而對主變溫度的自動化配套還停留在簡單的測溫報警方面。
[0003]綜自站主變測溫系統(tǒng)是由本體溫包、毛細管、溫度表、溫度變送器、通道電纜、遠方溫度測試儀、信號采集轉(zhuǎn)換模塊、信息傳輸裝置(遠動機)、通信裝置、光纜、監(jiān)控系統(tǒng)主機(變電站綜自后臺機、集控站集控主機、調(diào)度集控主機)等組成，具體為在主變處設置熱電阻，將熱電阻通過電路與溫度變送器連接，將溫度變送器通過電路與測控裝置連接，再將測控裝置與總控裝置連接，維護人員在總控室對主變的溫度進行監(jiān)控，溫度異常時，發(fā)出報警信號。發(fā)出報警信號后，現(xiàn)場人員確認現(xiàn)場溫度，如果現(xiàn)場的主變溫度沒有異常，則主變正常，是主變的溫度采集回路發(fā)生異常，此時，需要修復溫度采集回路，目前，在處理溫度異常時，由于主變的溫度采集回路環(huán)節(jié)多，回路復雜，故障原因多樣，只能依靠維護人員的自身經(jīng)驗來逐步分段排查，手段單一，排查難度大，工作效率低下。
實用新型內(nèi)容
[0004]實用新型目的:本實用新型目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種降低排查難度、提高工作效率的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置。
[0005]技術(shù)方案:本實用新型提供電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，包括AD轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器，所述AD轉(zhuǎn)換器的信號輸出端口與所述數(shù)據(jù)處理器的信號輸入端口連接，還包括調(diào)理電路，所述調(diào)理電路的信號輸入端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路的檢測端口連接，所述調(diào)理電路的信號輸出端口與所述AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端口連接，所述調(diào)理電路包括直流電壓調(diào)理電路和/或直流電流調(diào)理電路，
[0006]所述直流電壓調(diào)理電路包括運算放大器U1B、電阻R1、電阻R3和電阻R6，所述電阻Rl的一端與所述AD轉(zhuǎn)換器連接，另一端與所述運算放大器UlB的正極連接；所述電阻R3一端與所述運算放大器UlB的正極連接，另一端接地；所述電阻R6 —端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接；
[0007]所述直流電流調(diào)理電路包括電流轉(zhuǎn)換電路、V/F變換電路、光耦隔離電路和整形電路，所述電流轉(zhuǎn)換電路包括電阻Ri 1、電阻Ri2和電容Ci I，所述電阻Ri I和所述電阻Ri2串聯(lián)后與所述電容Cil并聯(lián)；所述V/F變換電路包括轉(zhuǎn)換芯片UIi2，所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的型號為AD654JN，其4腳與所述電流轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端口連接，所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的8腳和I腳為交流信息輸出端口 ；所述光耦隔離電路包括光耦芯片Ui4，所述光耦芯片的型號為6NI37，所述光耦芯片Ui4的2腳和3腳分別與所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的腳和I腳連接，所述光耦芯片Ui4的6腳為信號輸出端口 ；所述整形電路包括整形芯片Ui2，所述整形芯片Ui2的2腳與所述光耦芯片Ui4的6腳連接，所述整形芯片Ui2的4腳為信號輸出端口。
[0008]本實用新型技術(shù)方案的進一步限定為，所述調(diào)理電路還包括電阻調(diào)理電路，所述電阻調(diào)理電路包括運算放大器U1A、電阻R2、電阻R7、電阻R8和電阻R9，所述運算放大器UlA的型號為LM358，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R2串聯(lián)，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R7串聯(lián)后與電源VCC連接，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R3串聯(lián)后接地；所述運算放大器UlA的7腳與所述電阻R9串聯(lián)后與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。
[0009]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理器為芯片STM32F107。
[0010]進一步地，所述芯片STM32F107的引腳pcl4和引腳pcl5與穩(wěn)波電路連接，所述穩(wěn)波電路包括晶振和電容C2、電容C3，所述電容C2和所述電容C3串聯(lián)后與所述晶振并聯(lián)，所述電容C2和所述電容C3相互連接的引腳同時接地。
[0011]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理器還包括復位電路，所述復位電路包括電阻R13、二極管D2和有源電容Cl，所述電阻R13與所述二極管D2并聯(lián)，所述二極管D2的柵極與電源連接，所述二極管D2的漏極與所述芯片STM32F107的引腳NRST連接；所述有源電容Cl的正極與所述芯片STM32F107的引腳NRST連接，所述有源電容Cl的負極接地。
[0012]有益效果:本實用新型提供的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，將電壓和電流采入AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將電壓電流轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后通過數(shù)據(jù)處理器進行常規(guī)處理得到溫度值，測量精度高，數(shù)值準確，電壓和電流的切換方便；本實用新型輸出的溫度值用于與現(xiàn)場的溫度進行對比，從而，對故障進行定位排查，提高故障處理的效率，把人員從繁重的勞動中解脫出來，提高了系統(tǒng)的可用率；本實用新型采用的電子元器件均為常用的元器件，電路結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，功能操作容易，便于電力系統(tǒng)使用，尤其便于對變電站內(nèi)主變的溫度的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型提供的直流電壓調(diào)理電路的電路圖；
[0014]圖2為本實用新型提供的直流電流調(diào)理電路的電路圖；
[0015]圖3為本實用新型提供的電阻調(diào)理電路的電路圖；
[0016]圖4為本實用新型提供數(shù)據(jù)處理器的電路圖；
[0017]圖5為本實用新型提供的數(shù)據(jù)處理器的穩(wěn)波電路的電路圖；
[0018]圖6為本實用新型提供的數(shù)據(jù)處理器的復位電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0019]下面通過附圖對本實用新型技術(shù)方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。
[0020]實施例1:一種電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，用單片機測量0-5V的直流電壓或0-20MA的直流電流，通過電壓和電流與溫度的對應關(guān)系，得到需要采集的溫度。本裝置用于對變電站中主變的溫度檢測回路的故障進行定位，本實施例中，主變的溫度檢測回路簡單表示如下:溫度計-------線路①------溫度變送器-------線路②——測控裝置------總控，本裝置接在溫度變送器上，將對溫度變送器傳送的電壓或者電流進行處理，用于定位故障是在溫度變送器之前的線路還是在溫度變送器之后的線路。
[0021]本實施例提供的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置的設計思路為:用調(diào)理電路將電壓和電流采入AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將電壓電流轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，使用單片機與AD進行數(shù)據(jù)傳輸，在單片機的內(nèi)部進行處理得到需要采集的電力發(fā)熱設備的溫度。本實施例采用STM32F107單片機芯片配合ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個簡易的數(shù)字電表。電路通過ADC0809芯片調(diào)理電路輸入口 INl輸入的O?5 V的模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道DO?D7傳送給STM32F107單片機，STM32F107單片機負責把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理。
[0022]本實施例提供的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置包括調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器，所述調(diào)理電路的信號輸入端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路的檢測端口連接，本實施例中，調(diào)理電路的信號輸入端口與溫度采集回路的溫度變送器連接。所述調(diào)理電路的信號輸出端口與所述AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端口連接，所述AD轉(zhuǎn)換器的信號輸出端口與所述數(shù)據(jù)處理器的信號輸入端口連接。下面對具體的電路設計進行詳細的說明。
[0023]所述調(diào)理電路包括直流電壓調(diào)理電路和/或直流電流調(diào)理電路，本實施例中，采用直流電壓電路和直流電流電路同時使用的辦法，在調(diào)理電路的輸入端口設置選擇開關(guān)，進行電壓還是電流測量的選擇。
[0024]所述直流電壓調(diào)理電路的電路圖如圖1所示，包括運算放大器U1B、電阻R1、電阻R3和電阻R6，所述電阻Rl的一端與所述AD轉(zhuǎn)換器連接，另一端與所述運算放大器UlB的正極連接；所述電阻R3 —端與所述運算放大器UlB的正極連接，另一端接地；所述電阻R6一端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。通過電阻Rl、R3對直流電壓進行分壓，取R3兩端電壓輸入比例運算放大器經(jīng)過比例運算得到符合A/D轉(zhuǎn)換的電壓最后經(jīng)R6輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中。通過調(diào)整R3電阻的阻值可以控制輸入運算放大器的電壓；調(diào)整R5、R4電阻的阻值可以調(diào)整電壓的輸出，所以本電路的前后級均可調(diào)，讓電路變得更靈活。
[0025]所述直流電流調(diào)理電路的電路圖如圖2所示，包括電流轉(zhuǎn)換電路、V/F變換電路、光耦隔離電路和整形電路，所述電流轉(zhuǎn)換電路包括電阻Ril、電阻Ri2和電容Cil，所述電阻Ril和所述電阻Ri2串聯(lián)后與所述電容Cil并聯(lián)；所述V/F變換電路包括轉(zhuǎn)換芯片UIi2，所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的型號為AD654JN，其4腳與所述電流轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端口連接，所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的8腳和I腳為交流信息輸出端口 ；所述光耦隔離電路包括光耦芯片Ui4，所述光耦芯片的型號為6NI37，所述光耦芯片Ui4的2腳和3腳分別與所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的腳和I腳連接，所述光耦芯片Ui4的6腳為信號輸出端口 ；所述整形電路包括整形芯片Ui2，所述整形芯片Ui2的2腳與所述光耦芯片Ui4的6腳連接，所述整形芯片Ui2的4腳為信號輸出端口。輸入直流電流經(jīng)電阻Ril、Ri2轉(zhuǎn)換成電壓輸入到V/F變換器中，將電壓信號轉(zhuǎn)換成交流信號，再通過光耦隔離輸入最后經(jīng)整形輸入到單片機I/O 口。在V/F變換器中，把輸入的交變調(diào)幅信號Vin_ADl轉(zhuǎn)換為頻率與幅值對應的調(diào)頻信號，它是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的另一種形式，是一種輸出頻率與輸入信號成正比的電路。由于本電路輸出的直接為數(shù)字信號，故可以直接輸入到單片機I/O 口，并且通過光耦使輸入信號與內(nèi)部信號有效的隔離增加了抗干擾能力。
[0026]另外，調(diào)理電路還包括電阻調(diào)理電路，其電路圖如圖3所示，所述電阻調(diào)理電路包括運算放大器U1A、電阻R2、電阻R7、電阻R8和電阻R9，所述運算放大器UlA的型號為LM358，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R2串聯(lián)，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R7串聯(lián)后與電源VCC連接，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R3串聯(lián)后接地；所述運算放大器UlA的7腳與所述電阻R9串聯(lián)后與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。電阻調(diào)理電路與電壓調(diào)理電路類似，被測電阻一端接電源VCC —端接電阻Rl，形成被測電阻與Rl串聯(lián)再與R2并聯(lián)最后與R3分壓輸入比例運算放大器經(jīng)過比例運算得到符合A/D轉(zhuǎn)換的電壓最后經(jīng)R6輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中。同樣通過調(diào)整R3電阻的阻值可以控制輸入運算放大器的電壓；調(diào)整R5、R4電阻的阻值可以調(diào)整電壓的輸出，所以本電路的前后級均可調(diào)，讓電路變得更靈活。
[0027]數(shù)據(jù)處理器的電路圖如圖4所示，為芯片STM32F107，STM32F107功能全面，外圍電路簡單性能穩(wěn)定，是目前作為單片機控制比較常用芯片之一。因為需要大量的I/o 口控制電阻輸出而且價格也比較便宜，故選用該單片機，STM32F107是意法半導體推出全新STM32互連型系列微控制器中的一款性能較強產(chǎn)品，此芯片集成了各種高性能工業(yè)標準接口，且STM32不同型號產(chǎn)品在引腳和軟件上具有完美的兼容性，可以輕松適應更多的應用。新STM32的標準外設包括10個定時器、兩個12位1-Msample/s AD (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)(快速交替模式下2M sample/s)、兩個12位DA (數(shù)模轉(zhuǎn)換器)、兩個I2C接口、五個USART接口和三個SPI端口和高質(zhì)量數(shù)字音頻接口 IIS，另外STM32F107擁有全速USB (OTG)接口，兩路CAN2.0B接口，以及以太網(wǎng)10/100 MAC模塊。
[0028]為了使芯片STM32F107工作穩(wěn)定并可以及時復位，本實用新型的的數(shù)據(jù)處理器還包括穩(wěn)波電路和復位電路。
[0029]所述芯片STM32F107的引腳pcl4和引腳pcl5與穩(wěn)波電路連接，所述穩(wěn)波電路的電路圖如圖5所示，包括晶振和電容C2、電容C3，所述電容C2和所述電容C3串聯(lián)后與所述晶振并聯(lián)，所述電容C2和所述電容C3相互連接的引腳同時接地。晶振為32MHz晶振，根據(jù)芯片手冊，適合并聯(lián)1pf微調(diào)電容，從而構(gòu)成并聯(lián)諧振，幫助和穩(wěn)定輸出波形。
[0030]所述復位電路的電路圖如圖6所示，包括電阻Rl3、二極管D2和有源電容Cl，所述電阻R13與所述二極管D2并聯(lián)，所述二極管D2的柵極與電源連接，所述二極管D2的漏極與所述芯片STM32F107的引腳NRST連接；所述有源電容Cl的正極與所述芯片STM32F107的引腳NRST連接，所述有源電容Cl的負極接地。斷電復位電路，開機時電源經(jīng)過R13對電容Cl充電，Cl端的電壓開始上升，電壓超過復位電壓時，單片機開始工作，工作結(jié)束斷電后，Cl通過二極管D2迅速放電，使電容兩端電壓迅速下降，單片復位。
[0031]本實施例提供的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，當電力發(fā)熱設備的溫度采集回路出現(xiàn)故障時，將本裝置的調(diào)理電路的信號輸入端口與溫度采集回路的溫度變送器連接，采集電壓或電流，與電壓和電流對應的溫度值進行對比，獲得溫度進行輸出，此溫度用于與現(xiàn)場的溫度進行對比，如果與現(xiàn)場的溫度誤差在允許的范圍內(nèi)，則證明溫度采集回路的溫度變送器與電力發(fā)熱設備之間的線路正常，故障出在溫度變送器與總控裝置之間，從而對故障進行定位排查，提高故障處理的效率。
[0032]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，包括AD轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器，所述AD轉(zhuǎn)換器的信號輸出端口與所述數(shù)據(jù)處理器的信號輸入端口連接，其特征在于，還包括調(diào)理電路，所述調(diào)理電路的信號輸入端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路的檢測端口連接，所述調(diào)理電路的信號輸出端口與所述AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端口連接，所述調(diào)理電路包括直流電壓調(diào)理電路和/或直流電流調(diào)理電路， 所述直流電壓調(diào)理電路包括運算放大器U1B、電阻R1、電阻R3和電阻R6，所述電阻Rl的一端與所述AD轉(zhuǎn)換器連接，另一端與所述運算放大器UlB的正極連接；所述電阻R3—端與所述運算放大器UlB的正極連接，另一端接地；所述電阻R6 —端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接； 所述直流電流調(diào)理電路包括電流轉(zhuǎn)換電路、V/F變換電路、光耦隔離電路和整形電路，所述電流轉(zhuǎn)換電路包括電阻Ri 1、電阻Ri2和電容Ci I，所述電阻Ri I和所述電阻Ri2串聯(lián)后與所述電容Cil并聯(lián)；所述V/F變換電路包括轉(zhuǎn)換芯片UIi2，所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的型號為AD654JN，其4腳與所述電流轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端口連接，所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的8腳和I腳為交流信息輸出端口 ；所述光耦隔離電路包括光耦芯片Ui4，所述光耦芯片的型號為6NI37，所述光耦芯片Ui4的2腳和3腳分別與所述轉(zhuǎn)換芯片Π?2的腳和I腳連接，所述光耦芯片Ui4的6腳為信號輸出端口 ；所述整形電路包括整形芯片Ui2，所述整形芯片Ui2的2腳與所述光耦芯片Ui4的6腳連接，所述整形芯片Ui2的4腳為信號輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，其特征在于，所述調(diào)理電路還包括電阻調(diào)理電路，所述電阻調(diào)理電路包括運算放大器U1A、電阻R2、電阻R7、電阻R8和電阻R9，所述運算放大器UlA的型號為LM358，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R2串聯(lián)，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R7串聯(lián)后與電源VCC連接，所述運算放大器UlA的5腳與所述電阻R3串聯(lián)后接地；所述運算放大器UlA的7腳與所述電阻R9串聯(lián)后與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器為芯片STM32F107。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，其特征在于，所述芯片STM32F107的引腳pcl4和引腳pcl5與穩(wěn)波電路連接，所述穩(wěn)波電路包括晶振和電容C2、電容C3，所述電容C2和所述電容C3串聯(lián)后與所述晶振并聯(lián)，所述電容C2和所述電容C3相互連接的引腳同時接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的模擬溫度輸出裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器還包括復位電路，所述復位電路包括電阻R13、二極管D2和有源電容Cl，所述電阻R13與所述二極管D2并聯(lián)，所述二極管D2的柵極與電源連接，所述二極管D2的漏極與所述芯片STM32F107的引腳NRST連接；所述有源電容Cl的正極與所述芯片STM32F107的引腳NRST連接，所述有源電容Cl的負極接地。
【文檔編號】G01K7/00GK204255519SQ201420741423
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】張云飛, 董可為, 蔣煊, 侯永春, 王圣巧, 李滿 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司檢修分公司