基於pic單片機的洩漏電流採集遠傳裝置製造方法
2023-08-02 05:53:01
基於pic單片機的洩漏電流採集遠傳裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應用於開關櫃在線監測中基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置。它包括設置在開關櫃觸頭盒內的能夠感應洩漏電流的金屬漆環，金屬漆環連接電流傳感器，所述電流感應器經過信號調理放大電路、信號濾波電路連接內置EEPROM的PLC單片機，所述PLC單片機經過485通訊單元上傳至控制器；所述調理放大電路、信號濾波電路、PLC單片機以及485通訊單元由電源模塊供電。本實用新型採用隔離性能好，對微弱電流信號有效傳遞的電流傳感器使其傳遞效果好；採用低溫漂、時漂的運放，保證了洩漏電流的測量精度；採用高可靠性、多功能的PIC單片機，提高了裝置的可靠性和低成本性；其結構設計新穎合理，檢測運行可靠。
【專利說明】基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種洩漏電流採集遠傳裝置，特別涉及一種應用於開關櫃在線監測中基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置。
【背景技術】
[0002]在中高壓開關櫃運行過程中，各絕緣件的絕緣性能至關重要，為此提出了在線監測各絕緣件絕緣性能的手段。表徵絕緣特性有很多參量，比如介質損耗角正切、局部放電、洩漏電流等，考慮到成本及開關櫃結構，確定採用洩漏電流來表徵絕緣性能。開關櫃中各絕緣件的對地洩漏電流非常低，以12kv開關櫃的觸頭盒為例，額定電壓下洩漏電流僅為幾個uA，為此提出了微弱電流測量的解決。由於洩漏電流來自一次電壓對大地，存在電壓安全的問題，需要提出一種電壓隔離的方法。採集到的洩漏電流值需要傳送到儀表室或工程師站顯示或處理，現有技術中，由於沒有合理的檢測處理裝置，不能可靠有效的發現洩漏電流變化，給檢測帶來困難。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠可靠有效檢測洩漏電流變化並能夠實現微弱電流信號的隔離、採集及遠傳的基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型的基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置，包括設置在開關櫃觸頭盒內的能夠感應洩漏電流的金屬漆環，金屬漆環連接電流傳感器，電流感應器經過信號調理放大電路、信號濾波電路連接內置EEPROM的PLC單片機，PLC單片機經過485通訊單元上傳至控制器；調理放大電路、信號濾波電路、PLC單片機以及485通訊單元由電源模塊供電。
[0005]所述金屬漆環塗在觸頭盒靠近金屬檔板側，金屬漆環與金屬擋板之間的距離為4_8mm0
[0006]所述電流傳感器的磁芯採用坡莫合金。
[0007]所述信號濾波電路為低零飄運放OPA2227搭建的二階有源低通濾波電路。
[0008]本實用新型的優點在於:通過金屬漆環引流，經過電流傳感器隔離，再到信號調理放大及濾波電路，然後通過PIC單片機採集處理，最後通過基於485電路的標準Modbus RTU協議遠傳；即利用電流傳感器的電磁隔離、利用低溫漂時漂的運放、利用PIC單片機的採集運算及通信能力，實現微弱電流信號的隔離、採集及遠傳，由此可見，本實用新型採用隔離性能好，對微弱電流信號有效傳遞的電流傳感器使其傳遞效果好；採用低溫漂、時漂的運放，保證了洩漏電流的測量精度；採用高可靠性、多功能的PIC單片機，提高了裝置的可靠性和低成本性；其結構設計新穎合理，檢測運行可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置的結構原理圖；
[0010]圖2為本實用新型基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置的調理放大及濾波電路原理圖；
[0011]圖3為本實用新型基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置的單片機電路原理圖；
[0012]圖4為本實用新型基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置的485通信電路原理圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型的基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置作進一步詳細說明。
[0014]如圖所示，本實用新型的基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置，包括設置在開關櫃觸頭盒內的能夠感應洩漏電流的金屬漆環，金屬漆環塗在觸頭盒靠近金屬檔板側，金屬漆環與金屬擋板之間的距離為4-8mm，優選為6mm左右，使其不影響觸頭盒的爬電距離，因為金屬擋板接大地，6mm左右的距離保證了金屬漆和大地間有足夠大的阻抗和容抗，金屬漆呈環狀塗抹於觸頭盒，保證了從母線側向擋板側各個方向的表面洩漏電流都能被金屬漆攔截，金屬漆環連接電流傳感器，把洩漏電流引入電流傳感器；電流傳感器的磁芯採用坡莫合金；利用坡莫合金的高導磁率傳遞微弱的電流信號，利用電流傳感器隔離一次電壓和二次電壓；坡莫合金的高磁通率保證了微弱電流信號的有效傳遞，傳感器的電磁隔離及其它絕緣製作工藝，實現了電流傳感器兩邊安全的電氣隔離；電流感應器經過信號調理放大電路、信號濾波電路連接內置EEPROM的PLC單片機，PLC單片機經過485通訊單元上傳至控制器；調理放大電路、信號濾波電路、PLC單片機以及485通訊單元由電源模塊供電；所說的信號濾波電路為低零飄運放0PA2227搭建的二階有源低通濾波電路。
[0015]具體工作原理如下:
[0016]金屬漆環塗抹於觸頭盒靠近金屬擋板側，金屬呈環狀塗抹於觸頭盒，從母線側向擋板側各個方向的表面洩漏電流都能被金屬漆環攔截，洩漏電流被引入電流傳感器；電流傳感器有效傳遞電流信號並隔離；如圖1所示，電流傳感器輸出的微弱電流信號經過精密電阻調理後，採用低溫漂及低時漂的AD620放大；然後通過opa2227運放搭建的二階有源濾波器濾除高頻幹擾信號；PIC單片機內置的12位Ad轉換器對濾波後的電壓信號進行採集，經過計算處理得出電壓信號的有效值，然後參考保存於單片機內置EEPROM中的標定參數，計算出洩漏電流值；最後單片機通過Modbus RTU協議把洩漏電流值傳送給需要數據的處理單元；其中，採用標準的Modbus RTU協議，能最大程度兼容其他智能模塊。
[0017]如圖2所示，C1、C2為安規電容，接大地，對共模高頻幹擾構成洩放迴路，R13、R14使輸入信號在模擬地GNDB上下波動，TVUTV3吸收差模高頻幹擾，R1把電流傳感器輸出的電流信號轉換為電壓信號。U1為低溫漂時漂的儀表放大器Ad620，R2為儀表放大器放大倍數調整電阻，Zl、Z7把U7A的輸入電壓限制在約正負5.7v以內，U7A為0PA2227運放搭建的一個電壓跟隨器，U7B和R41、R42、C79、C73搭建一個二階有源低通濾波器，濾除高頻幹擾信號。
[0018]如圖3所示，C41、C42、X1及單片機內部的振蕩電路構成單片系統工作的振蕩源，R38、C67和D1和R29構成單片機的復位外圍電路，R38和C67在系統上電時產生一個低電平復位信號，D1為反向放電二級管，當系統掉電時，D1可以快速地把C67上儲存的電量釋放掉，保證單片機系統重新上電復位的可靠性，R29為幹擾吸收電阻及編程電壓隔離電阻，保證在線編程時，Reset腳上的高編程電壓不被D1拉低。LD1和R28構成發光指示電路，由單片機控制發光管閃爍表示單片機系統正常運行。C37、C68為單片機電源的濾波和解耦電容。單片機具體型號為 PIC18F26K80，含有 64KBFlash, 3648BRam，1024BE印rom，8 路 12 位Ad，2路USART等資源。
[0019]如圖4所示，R31為下拉電阻，使上電瞬間，485通信晶片工作在接收狀態，避免系統上電時總線上可能產生的衝突。R60、R61為總線上下拉電阻，使總線不受控時，總線上的信號強制為起始電平1，R27為阻抗匹配電阻。RT1、RT2，、TV15、TV16構成總線差模幹擾吸收電路，並鉗制總線對電源的共模電壓，保護485通信晶片。通信晶片具體型號為ADM2483，為磁隔離485晶片，有效的隔離保證了通信可靠進行。
[0020]本實用新型的實施案例是以AD620、0PA2227運放及PIC18F26K80單片機和ADM2483通信晶片為範例，在實際的電路實現上，其它型號的運放、單片機及通信晶片也可以按此設計方法施行。雖然以上描述的示例只包括一路洩漏電流的採集處理，本領域的技術人員應該可以理解本實用新型的原理能夠應用到含有任意路數洩漏電流的採集處理。
【權利要求】
1.一種基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置，其特徵在於:包括設置在開關櫃觸頭盒內的能夠感應洩漏電流的金屬漆環，所述金屬漆環連接電流傳感器，所述電流感應器經過信號調理放大電路、信號濾波電路連接內置EEPROM的PLC單片機，所述PLC單片機經過485通訊單元上傳至控制器；所述調理放大電路、信號濾波電路、PLC單片機以及485通訊單元由電源模塊供電。
2.按照權利要求1所述的基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置，其特徵在於:所述金屬漆環塗在觸頭盒靠近金屬檔板側，金屬漆環與金屬擋板之間的距離為4-8_。
3.按照權利要求1所述的基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置，其特徵在於:所述電流傳感器的磁芯採用坡莫合金。
4.按照權利要求1所述的基於PIC單片機的洩漏電流採集遠傳裝置，其特徵在於:所述信號濾波電路為低零飄運放0PA2227搭建的二階有源低通濾波電路。
【文檔編號】G01R19/00GK204214935SQ201420689052
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】姜紅斌, 裴軍, 蔡平, 嶽經凱, 蔡晶晶 申請人:大全集團有限公司