一種變電室配電監測與保護裝置的製作方法

2024-01-22 01:08:15

專利名稱：一種變電室配電監測與保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於對變電室的配電設MS行檢測與保護的裝置，屬f對戶技術領域。
背景技術：
變電室是供電網絡的重要組成部分，由於過壓、欠壓、過載、短路、，器異常等故障在供電 網絡中時有發生，必須在變電室設置監測和i^戶裝置，以及時發現和切斷故障支路，保護線路和變
壓器，防止故障進一步擴大。現有的配電f對戶裝置(如油田的轉油站、注M佔變電室的配電f斜戶裝 置)， 一般是採用分散式儀表和斷路器實現^ffi器^^、低壓線斷斜戶和電流、電壓監測。這種監測 傲戶裝置的最大的缺陷是只戱寸低壓線路而不戱寸進線高壓線路進行監測、保護，不能協調管理， 也不能上傳數據，不能給維修人員提供必要的故障信息。 發明內容
本實用新型的目的在於克服現有技術的不足、提供一種監測功能完備，而且便於對所有保護和 數據進行統一管理的變電室配電監測與保護裝置。
本實用新型的目的^Sii下述技術方案解決的
一種變電室配 測與保護裝置，由依次連接的信號採集電路、單片機m、驅動電路和真空斷 路器k組成，所述信號採集電路包括變壓器狀劍言號輸入電路、 一次側參數檢測電路和二次側參數 檢測電路，它們的輸入端分別銜班器狀態開關、頓器一次線路和頓器二次線路，輸出端接單 片機ui的輸入端，所述真空斷路器k串聯於變壓器的一次迴路中。
上述變電室配TO測與保護裝置，所述二次側參數檢測電路由三個結構相同的二次側參數檢測
單元組成，齡二次側參數檢測單7^寸應二次側三相交流電中的一相，均由一個電虹麟PT、兩 個電流互,和一個電能計量晶片U2組成，所述電壓互感器PT的輸入端接相電壓，輸出端接電能 計量晶片U2的Vin+端，第一電流互感器CT1的輸入端接相線，輸出端接第二流互感器CT2的輸入
端，第二'^5繊CT2的輸出端接電會3慢晶片U2的Iin+端，電能計量晶片U2的^^ 、幼/、 5a,和幼(9端分別接單片機Ul的P3.9、 P0.6、 P0.4、 P0.5端，三個二次側參數檢測單元的三個電 能計量晶片U2的片選信號輸入端^分別接單片機U1的P1.25、 P3.14、 P3.15端。
上述變電室配 測與{尉戶裝置，戶脫一次側參類嫩觀他路由四個結構相同的一次電流檢測單 元組成，每+—次電流檢測單元均由電^E繊CT3組成，戶脫電箭ls繊CT3的輸出信號經兩個電阻分壓後再經耦合電阻R9接單片機U1的輸入端，四個一次電流檢測單元的輸出端分別接單片機 Ul的P2. 31、 P2. 30、 P0. 28和P0. 27端，三^次電流檢測單元的電^S繊CT3的輸入端分別經 一個外部電箭L5S^—次側的三個相線，另一t次側電流檢測單元的電tiE麟CT3的輸A^ 接零序電流傳,LX的信號輸出端。
上述變電室配M測與傲戶裝置，所述^Em)t劍言號輸入電路由三個結構相同的狀態信號輸
入單元糹賊，它們的輸入端分別接艦激鵬報警開關、重瓦報警開關和輕瓦報警開關，針狀態 信號輸入單元由光電耦合器U3和電阻組成，各報警開關的輸出信號經兩個電阻分壓後接光電耦合器 U3的輸入端，光電耦合器U3的輸出端經耦合電阻R9接單片機U1的輸入端，三個二次參i(^測單 元的三個電能計量晶片U2的片選信號輸入端&分別接單片機m的P1.25、 P3.14、 P3.15端。
上述變電室配TO測與《斜戶裝置，所述驅動電路由，達林頓陣列U6和兩個繼電器組成，單片機 Ul的P2.19端經光電耦合器U4接戶; ^ii林頓陣列U6的輸A^皿，P2.18端經光電耦合器U5接 達林頓陣列U6的輸入端IN2，達林頓陣列U6的0UT1端接第一繼電器Jl的控制線圈，0UT2端接第 二繼電器J2的控制線圈，第一繼電器Jl和第二繼電器J2的常開觸點分別控制真空斷路器K的分閘 線圈和合閘線圈。
J^變電室配fei訖測與保護裝置，增設GPRS通i報勢央，所述GPRS通訊模i;^妾單片機m的P0. 8、 P0. 9端。
本實用新型禾,信號採集電路對頓器狀態、 一次電流、二次電壓電流波形及有功功率、無功 功率、功率因數、電M^f旨息進行實時檢測，由單片tfW所採集的信息進行處理，並根據具體瞎況 向驅動電路輸出控制信號，由驅動電路驅動真空斷路器完)^訴見場一次高壓線路的^t刀，實:E似寸高 壓線路及低壓線路的可靠、有效保護，GPRS模i央用於無線上傳數據。本實用新型不ttJ^測功能完 備，而且便於對所有保護和數據進行統一管理，易於實現單元互耳M遠禾Mi!5控。

圖1是本實用新型的電原理框圖2是本實用新型的變壓微劍言號輸入電路和一次側參類嫩測電路的電原理圖3是二次側參數檢測電路的電原理圖4是驅動電路的電原理圖。
圖中各標號為Ul、單片機，U2、電能計量晶片，U3、， U4、 U5、光電耦合器，U6、達林頓陣列， Jl、 J2、繼電器，CTA、 CTB、 CTC、 CT1、 CT2、 CT3、電流互離，PT、電H5麟，Kt、艦:f^顯 度報警開關，KG1、重瓦報警開關，KG2、輕瓦報警開關，K、真空斷路器，Ks、真空斷路器合閘線圈， Kr、真空斷路器分閘線圈，LX、零序電流傳自，T、變壓器，XS、顯示器，Hl、 H2、 H3、 H4、 一次電流檢測單元，Ll、 L2、 L3、 二次參 集單元，Zl、 Z2、 Z3、艦微^{言號輸入單元。 具體實M^"式
本實用新型主要應用於油田的轉油站、注M佔變電室的配電監測保護，本實用新型可同時對高/ 低壓線路進行監測、f尉戶，對所有的f斜戶統1理，並記錄故障波形，艦GPRS無線上傳,。
參看圖2，電流互繊CTA、 CTB、 CTC以及零序電流傳感器LX是真空斷路器K中的部件，本 實用新翻以採集一次電流信號，具體實施時也可以採用3拉的電流互繊和零序電流傳繊。圖 2中，Vref為參考電壓，電阻R1、 R2為電流互繊CT3輸出信號的分壓電阻，電阻R3為耦合電阻， 穩壓管D1起鉗位作用。電阻R7、 R8為艦TO^f言號的分壓電阻，電容器C1起澹波作用，電阻 R9為光電耦合器U3的輸出耦合電阻，電阻R6為下拉電阻。
參看圖3，電壓互感器PT的輸出信號接電^ifM晶片U2的Vin+端，電阻R4有調節信號量的作 用；二極體D2、 D3起鉗位作用。電流信號由電流互麟CT1採集，再經電箭L5繊CT2變換後輸入 到電能計量晶片U2的Iin+端，電阻R5有調節信號量的作用；二極體D4、 D5起鉗位作用。三個電
能計量晶片的idg線並聯連接後接單片機ui的輸入端，由片選信號選擇要讀取數據的晶片。
參看圖4，單片機Ul輸出的控制信號經光電耦合器隔離，再經達林頓陣列U6放大後控制繼電 器J丄、J2，繼電器J1閉合時，真空斷路器分閘線圈Kr得電，使真空斷路器K斷開，繼電器J2閉 合時，真空斷路器合閘線圈Ks得電，使真空斷路器K閉合。
具體實施時，還可以設置顯示器xs、 m和其它通訊接口，增加本實用新型的的功能。
系統工作原理本實用新型由真空斷路器作為保護的司—控部件，由ARM單片機及外圍電路組成 監控及f斜戶部分，並可MM訊接口實現集中監控。單片機將採集到的電流瞬時值保存在循環隊列 中，根據當前採樣電流大小及設定的保護參數做出實時判斷，從而在線路故障時做出快速響應，控 制真空斷路器分斷故障線路，並保存循環隊列中的電流數據作為故障狀劍呆護電流的波形，單片機 同時實時採集頓器運行狀態，在'艦器異常時做出反應，達到f斜戶線路和變壓器的目的。單片機 通過電能測量晶片監測低壓側電參數為用戶樹共線路電壓電流波形及電壓、電流、有功功率、無功 功率、功率因數、電量劐言息。採用高性能的32位ARM單片飢作為主控晶片，l系統完全滿足硬實 時需求。系統可3iJi485接口進行腿巨離集中監控，也可ilJlGPRS通i辯勢央進行^巨離監控。
各集成電路的信號是U1採用LPC2214， U2採用CS5460A， U3、 U4、 U5採用TLP521， U6採用 UL腦03A。
權利要求1、一種變電室配電監測與保護裝置，其特徵是，它由依次連接的信號採集電路、單片機(U1)、驅動電路和真空斷路器(K)組成，所述信號採集電路包括變壓器狀態信號輸入電路、一次側參數檢測電路和二次側參數檢測電路，它們的輸入端分別接變壓器狀態開關、變壓器一次線路和變壓器二次線路，輸出端接單片機(U1)的輸入端，所述真空斷路器(K)串聯於變壓器的一次迴路中。
2、 根據權利要求i所述變電室配電監測與《尉戶裝置，其特徵是，戶腿二次側參 測電路由三 個結構相同的二次側參m^測單元組成，針二次側參數檢測單7^t應二次側三相交流電中的一相，均由一個電壓互殿l (PT)、兩個電流互繊和一個電能計量晶片(U2)組成，戶腐電J5S感器(PT) 的輸入端接相電壓，輸出端接電能計量晶片他)的Vin+端，第一電流互感器(CT1)的輸入端接 相線，輸出端接第二》fS自(CT2)的輸入端，第二流互感器(CT2)的輸出端接電倉a十量晶片(U2) 的Iin+端，電能計量晶片(U2)的願￡7\幼/、 6TZ,和5W端分別接單片機(III)的P3. 9、 P0. 6、 P0.4、 P0.5端，三個二次側參數檢測單元的三個電能計量晶片(U2)的片選信號輸入端^分別接 單片機(Ul)的P1.25、 P3.14、 P3. 15端。
3、 根據權禾腰求l或2所述變電室配電監觀ij與^斜戶裝置，其特徵是，所述一次側參數檢測電路 由四個結構相同的一次電流檢測單元組成，每個一次電流檢測單元均由電流互fi^ (CT3)組成，所 述電流互感器(CT3)的輸出信號經兩個電阻分壓後再經耦合電阻R9接單片機(Ul)的輸入端，四 個一次電流檢測單元的輸出端分別接單片機(Ul)的P2.31、 P2.30、 P0.28和P0.27端，三個一次 電流檢測單元的電2ifE離(CT3)的輸入端分別經一個外部電流互/i^l妾一次頂啲三個相線，另一 個一次側電流檢測單元的電流互感器(CT3)的輸入端接零序電流傳感器(LX)的信號輸出端。
4、 根據權禾腰求3戶; ^變電室配電監測與傲戶裝置，其特徵是，戶脫變壓m劍言號輸入電路由三個結構相同的狀劍言號輸入單元組成，它們的輸入端分別銜艦器鵬報警開關、重瓦報警開 關和輕瓦報警開關，*狀劍言號輸入單元由光電耦合器(U3)和電阻組成，射艮警開關的輸出信 號經兩個電阻分壓後接光電耦合器(U3)的輸入端，光電耦合器(U3)的輸出端經耦合電阻(R9) 接單片機(Ul)的輸入端，三個二次參數檢測單元的三個電能計量晶片(U2)的片選信號輸A^^ 分別接單片機(m)的P1.25、 P3.14、 P3.15端。
5、 根據權利要求4所述變電室配鵬測與{斜戶裝置，其特徵是，所述驅動電路由達林頓陣列(U6) 和兩個繼電器組成，單片機(Ul)的P2.19端經光電耦合器(U4)接Mayi林頓陣列(U6)的輸入 端IN1， P2.18端經光電耦合器(U5)接達林頓陣列(U6)的輸入端IN2，達林頓陣列(U6)的0UT1端接第一繼電器(Jl)的控制線圈，0UT2端接第二繼電器(J2)的控制線圈，第一繼電器(Jl)和 第二繼電器(J2)的常開觸點分別控制真空斷路器(K)的分閘線圈和合閘線圈。
6、根據權利要求5戶;M變電室配TO測與f對戶裝置，其特徵是，增設GPRS通i辯莫塊，戶7M GPRS 通mt穀娥單片機(Ul)的P0.8、 P0.9端。
專利摘要一種變電室配電監測與保護裝置，屬保護技術領域，用於解決線路保護問題。其技術方案是它由依次連接的信號採集電路、單片機、驅動電路和真空斷路器組成，所述信號採集電路包括變壓器狀態信號輸入電路、一次側參數檢測電路和二次側參數檢測電路，它們的輸入端分別接變壓器狀態開關、變壓器一次線路和變壓器二次線路，輸出端接單片機的輸入端，所述真空斷路器串聯於變壓器的一次迴路中。本實用新型不僅監測功能完備，而且便於對所有保護和數據進行統一管理，易於實現單元互聯及遠程監控。
文檔編號H02H7/26GK201222650SQ200820077588
公開日2009年4月15日 申請日期2008年6月20日 優先權日2008年6月20日
發明者智兆華, 李文朝 申請人:石家莊博發科技有限公司