一種氧化鋅避雷器分布式測量系統的製作方法

2023-12-10 01:00:47

本發明屬於電力系統領域，特別涉及一種氧化鋅避雷器分布式測量系統。

背景技術：

氧化鋅避雷器作為電力系統中重要的保護電氣設備，承載著各種電氣設備的運行安全問題，對整個電力系統來說具有不可替代的重要意義。許多因素會影響氧化性避雷器的運行狀態，如環境溫度、溼度、雨雪及雷擊情況，均會導致氧化鋅避雷器出現受潮或者老化的故障。因此確保氧化鋅避雷器的運行安全，對其投運情況進行實時測量有著重要的意義。

目前氧化鋅避雷器大多數採用集中式在線監測系統，將數據統一採集，由主機對所有的數據進行檢測和分析，由於將所有信號傳送至主機，測量的精度大大降低。本發明設計了氧化鋅避雷器分布式測量系統，就地採集數據，大大提高了處理效率，達到有效而又簡化測量的目的。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種氧化鋅避雷器分布式測量系統，包括電源模塊、傳感器模塊、信號調理電路模塊、單片機模塊、存儲器模塊、通信電路模塊、雷擊計數模塊、時鐘電路模塊。

各模塊之間的連接關係為：

電源模塊為單片機模塊提供工作電源；傳感器模塊通過收集電壓互感器、電流互感器中的電壓和電流信號，轉換為設計電路允許範圍的電壓和電流信號；信號調理電路模塊對電壓和電流信號進行濾波和隔離放大處理；單片機模塊作為核心處理器，提取出避雷器接入電壓、全電流和阻性基波電流等分布式測量的特徵量；處理後的信號存儲至存儲器模塊，等待上位機調用命令；當上位機發出調用命令時，處理信號由通信電路模塊上傳到上位機，完成一次數據的上傳任務；雷擊計數模塊檢測並記錄避雷器洩流的動作次數和雷電流衝擊次數，用於統計和分析該地區的雷電情況；時鐘電路模塊通過脈衝計數的方式形成有效的記錄時間，形成時間戳後傳至存儲器模塊，待單片機模塊調用。

所述的電源模塊由交流220v電源經變換得到，向單片機模塊提供±3.3v電源。

所述的傳感器模塊電流傳感器採用bct-1型傳感器，電壓傳感器採用yxy型傳感器。

所述的信號調理電路模塊包括濾波電路和隔離放大電路。

所述的單片機模塊採用cortex-m3晶片。

所述的存儲器模塊採用at24c02指針存儲器。

所述的通信電路模塊採用rs485通信電路。

所述的雷擊計數模塊採用下降沿脈衝觸發計數電路。

所述的時鐘電路模塊採用ds1302計數電路。

本發明提供的一種氧化鋅避雷器分布式測量系統有益效果包括：

（1）採用分布式測量系統，就地採集就地處理信號，大大加大了處理效率。

（2）抗幹擾能力強，使用方便，可以在氧化鋅避雷器使用中檢測運行狀態。

附圖說明

圖1是所述分布式測量系統功能框圖。

圖2是所述分布式測量系統軟體程序流程圖。

具體實施方式

本發明提供了一種氧化鋅避雷器分布式測量系統。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

圖1所示為所述分布式測量系統的功能框圖，主要包括：電源模塊、傳感器模塊、信號調理電路模塊、單片機模塊、存儲器模塊、通信電路模塊、雷擊計數模塊、時鐘電路模塊。

各模塊之間的連接關係為：

電源模塊為單片機模塊提供工作電源；傳感器模塊通過收集電壓互感器、電流互感器中的電壓和電流信號，轉換為設計電路允許範圍的電壓和電流信號；信號調理電路模塊對電壓和電流信號進行濾波和隔離放大處理；單片機模塊作為核心處理器，提取出避雷器接入電壓、全電流和阻性基波電流等分布式測量的特徵量；處理後的信號存儲至存儲器模塊，等待上位機調用命令；當上位機發出調用命令時，處理信號由通信電路模塊上傳到上位機，完成一次數據的上傳任務；雷擊計數模塊檢測並記錄避雷器洩流的動作次數和雷電流衝擊次數，用於統計和分析該地區的雷電情況；時鐘電路模塊通過脈衝計數的方式形成有效的記錄時間，形成時間戳後傳至存儲器模塊，待單片機模塊調用。

所述的電源模塊由交流220v電源經變換得到，向單片機模塊提供±3.3v電源。

所述的傳感器模塊包括電壓傳感器和電流傳感器，電流傳感器採用bct-1型傳感器，電壓傳感器採用yxy型傳感器，傳感器採集到電壓和電流的信號後傳到信號調理電路模塊。

所述的信號調理電路模塊包括濾波電路和隔離放大電路。濾波電路採用高通濾波與帶通濾波結合的方式，高通濾波的截止頻率為20khz，帶通濾波的帶寬為20khz～60khz。隔離放大電路採用非線性放大器，電路的穩定性好。

所述的單片機模塊採用cortex-m3晶片，是整個測量系統的控制核心，將信號調理模塊傳送來的信號經過運算後由其串口模塊傳送出去。

所述的存儲器模塊採用at24c02指針存儲器，用於存儲指向該內存地址所對應的變量或數組，存儲空間大小為1024mbit。

所述的通信電路模塊採用rs485通信電路，主機在規定的時間向各個測量單元發出採集命令，通過通信主機可以調用各個測量單元的測量結果。rs485通信電路具有限斜驅動器，能夠把驅動器發出的信號限定在一定的斜率範圍內，能夠滿足電磁幹擾的現場需求。

所述的雷擊計數模塊採用下降沿脈衝觸發計數電路。計數的原理是脈衝計數，cortex-m3進行採集和傳輸。雷擊大電流轉換為小電流要經過整流和限幅的過程，按接光電耦合來防止器件損壞，起到隔離保護和傳輸信號的功能。電信號通過光電耦合輸出通過一反相器傳送到cortex-m3的i/o口，作為中斷脈衝計數。當下降沿觸發時，計數器加1並累加。

所述的時鐘電路模塊採用ds1302計數電路，通過脈衝計數的方式有效的記錄時間，形成時間戳後傳至存儲器，待單片機進行調用。

圖2所述分布式測量系統軟體程序流程圖。本測量系統將採集的特徵量信號，包括避雷器接入電壓、阻性基波電流、全電流等反饋到上位機處，把所得處理信號按通信規約存儲，等待上位機調用數據命令。具體的流程為：系統開始運行後，完成多個模塊的初始化與設定任務，主控制器發送採集命令後，信號經過調理，進入單片機進行分析處理，後傳送至存儲器，等待上級調用，當上位機發送調用命令後，數據從存儲器發出，經過rs485接口與通信總線傳輸至上位機。如果當傳輸數據錯誤時，系統啟功自動修復功能，重新上傳數據，直至數據準確一次。如果數據仍然錯誤，上方控制形成誤報記錄。