環網柜二次自動核相裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種環網柜二次自動核相裝置，包括多通道分配器、AD采集單元、處理運算單元、輸入輸出接口電路和電源系統；多通道分配器、AD采集單元和輸入輸出接口電路均與處理運算單元相連接；電源系統與多通道分配器和AD采集單元相連接；輸入輸出接口電路與AD采集單元相連接；多通道分配器與被測環網柜的進線母線上的電壓互感器回路相連接；多通道分配器與被測環網柜的進線母線串接有熔斷器F和電壓表V；電壓表V的一端與熔斷器F相連接，電壓表V的另一端連接多通道分配器。本發明的環網柜二次自動核相裝置，具有可實現雙電源進線母線的自動核相工作、提高核相工作效率、準確性和可靠性、縮短停電時間、提高供電質量等優點。
【專利說明】
環網柜二次自動核相裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種環網柜二次自動核相裝置。
【背景技術】
[0002]核相儀一般都具有相位校驗和相序校驗這兩種主要功能，或者還具有核相、測相序、驗電等功能。當前核相應用場合上，可以劃分為一次核相和二次核相。其中一次核相是指高壓側(一次側)的核相，是通過高壓核相儀表，對高壓母線進行核相。二次核相(二次側核相)是指高壓母線通過電壓互感器PT隔離降壓后的低壓端進行核相。
[0003]在工程上，高壓核相和低壓核相都是必不可少的工作步驟。傳統的核相方法都是采用多人分工合作(操作人員，安全監視人員)，而且是帶電操作，必須嚴格按照操作步驟完成，具有一定的危險性。同時由于是現場操作，受天氣和現場操作人員的主觀影響，可能出現記錄錯誤，操作失誤等可能，給核相工作帶來一定的危險性和不可預見的錯誤。
【發明內容】
[0004]本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種環網柜二次自動核相裝置，以實現雙電源進線母線的自動核相工作、提高核相工作效率和準確性。
[0005]本發明為解決技術問題采用以下技術方案。
[0006]環網柜二次自動核相裝置，其結構特點是，包括多通道分配器、AD采集單元、處理運算單元、輸入輸出接口電路和電源系統；所述多通道分配器、AD采集單元和輸入輸出接口電路均與所述處理運算單元相連接；所述電源系統與所述多通道分配器和AD采集單元相連接；所述輸入輸出接口電路與所述AD采集單元相連接；
[0007]所述多通道分配器與被測環網柜的進線母線上的電壓互感器回路相連接；
[0008]所述多通道分配器與被測環網柜的進線母線串接有熔斷器F和電壓表V ;所述電壓表V的一端與所述熔斷器F相連接，所述電壓表V的另一端連接所述多通道分配器。
[0009]本發明的環網柜二次自動核相裝置的結構特點也在于:
[0010]所述處理運算單元包括微控制器U2、電阻R1、接口 Pl?P3、時鐘芯片U8、接口芯片P11、蓄電池U6、電容C13、電容C18和晶振Xl ;所述電阻R1、接口 Pl?P3、接口芯片Pll均與所述微控制器U2相連接，所述接口芯片Pll還與所述時鐘芯片U8相連接；所述電容C13、晶振Xl相互并聯連接后的兩端分別連接在時鐘芯片U8的引腳2和引腳3上；所述蓄電池U6、電容C18串聯連接在所述時鐘芯片U8的引腳I和引腳8之間，所述蓄電池U6與時鐘芯片U8的引腳8相連接，所述電容C18與時鐘芯片U8的引腳I相連接。
[0011]所述處理運算單元包括電源系統包括用于接入外部電源并將外部電源轉為+5V電源輸出的第一電源電路和連接所述第一電源電路并將+5V電源轉為+3.3V電源輸出的第二電源電路；
[0012]所述第一電源電路包括電源芯片U11、電阻R14?電阻R16、二極管D2、電感L3、電感L4、電容C34?電容C43 ；
[0013]所述第二電源電路包括穩壓器U9、電阻Rl I?電阻Rl3、電容C28?電容C28、電容C31?電容C32和電感L2。
[0014]所述輸入輸出接口電路包括RS232接口芯片U4、9針串口 J1、接口 P13、接口 P7、接口 P8、電容C4?電容C7 ；
[0015]所述9針串口 Jl依次通過所述接口 P13、接口 P7與所述RS232接口芯片U4相連接，所述接口 P7與所述RS232接口芯片U4的引腳13和引腳14相連接；所述接口 P8與所述處理運算單元相連接，接口 P8還與所述RS232接口芯片U4的引腳11和引腳12相連接；
[0016]所述電容C3的一端連接+3.3V電源并和RS232接口芯片U4的引腳16相連接，所述電容C3的另一端與RS232接口芯片U4的引腳2相連接；所述電容C5的兩端分別連接RS232接口芯片U4的引腳I和引腳3 ;所述電容C7的兩端分別連接RS232接口芯片U4的引腳4和引腳5 ;
[0017]所述電容C6的一端連接接地端AGND并和RS232接口芯片U4的引腳15相連接，所述電容C6的另一端與RS232接口芯片U4的引腳6相連接。
[0018]與已有技術相比，本發明有益效果體現在:
[0019]本發明的環網柜二次自動核相裝置，包括多通道分配器、AD采集單元、處理運算單元、輸入輸出接口電路和電源系統。通過多通道分配器、AD采集單元能同步采集各個電源的各相電壓電壓幅度和角度信息(AD采樣)，然后通過硬件濾波、軟件路波、FFT算法運算后，得出各路電壓的電壓幅度和相互角度關系，即可實現相序檢測、電壓幅度檢測、角度檢測等功能，并可通過液晶顯示屏顯示各相之間的角度關系。
[0020]環網柜的2路電源自動核相，實時顯示相位關系，不需要傳統的人工操作核相，大大的提高了核相工作的速度；由于無需人工現場核相，能夠避免人工核相存在的操作風險和安全風險。在當前對供電質量，可靠性以及縮短停電時間提出更高要求的今天，提高核相時間，就是提聞供電質量。
[0021]本發明的環網柜二次自動核相裝置，具有可實現雙電源進線母線的自動核相工作、提高核相工作效率、準確性和可靠性、縮短停電時間、提高供電質量等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的環網柜二次自動核相裝置的結構框圖。
[0023]圖2為本發明的環網柜二次自動核相裝置的連接環網柜時的接線原理圖。
[0024]圖3為本發明的環網柜二次自動核相裝置的處理運算單元的電路圖。
[0025]圖4為本發明的環網柜二次自動核相裝置的電源系統的第一電源電路的電路圖。
[0026]圖5為本發明的環網柜二次自動核相裝置的電源系統的第二電源電路的電路圖。
[0027]圖6為本發明的環網柜二次自動核相裝置的輸入輸出接口電路的電路圖。
[0028]以下通過【具體實施方式】，并結合附圖對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0029]參見附圖1-6，本發明的環網柜二次自動核相裝置，包括多通道分配器、AD采集單元、處理運算單元、輸入輸出接口電路和電源系統；所述多通道分配器、AD采集單元和輸入輸出接口電路均與所述處理運算單元相連接；所述電源系統與所述多通道分配器和AD采集單元相連接；所述輸入輸出接口電路與所述AD采集單元相連接；
[0030]所述多通道分配器與被測環網柜的進線母線上的電壓互感器回路相連接；
[0031]所述多通道分配器與被測環網柜的進線母線串接有熔斷器F和電壓表V ;所述電壓表V的一端與所述熔斷器F相連接，所述電壓表V的另一端連接所述多通道分配器。
[0032]所述處理運算單元包括微控制器U2、電阻R1、接口 Pl?P3、時鐘芯片U8、接口芯片P11、蓄電池U6、電容C13、電容C18和晶振Xl ;所述電阻R1、接口 Pl?P3、接口芯片Pll均與所述微控制器U2相連接，所述接口芯片Pll還與所述時鐘芯片U8相連接；所述電容C13、晶振Xl相互并聯連接后的兩端分別連接在時鐘芯片U8的引腳2和引腳3上；所述蓄電池U6、電容C18串聯連接在所述時鐘芯片U8的引腳I和引腳8之間，所述蓄電池U6與時鐘芯片U8的引腳8相連接，所述電容C18與時鐘芯片U8的引腳I相連接。
[0033]所述處理運算單元的電路的各元器件連接如圖3所示。微控制器U2選擇STM32系列芯片，所述時鐘芯片U8為DS1302。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，具有涓細電流充電能力。DS1302的在實時顯示時間中的應用。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。DS1302接口簡單、價格低廉、使用方便，采用串行數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。
[0034]所述處理運算單元包括電源系統包括用于接入外部電源并將外部電源轉為+5V電源輸出的第一電源電路和連接所述第一電源電路并將+5V電源轉為+3.3V電源輸出的第二電源電路；
[0035]所述第一電源電路包括電源芯片Ul1、電阻R14?電阻R16、二極管D2、電感L3、電感L4、電容C34?電容C43 ；
[0036]所述第二電源電路包括穩壓器U9、電阻Rl I?電阻Rl3、電容C28?電容C28、電容C31?電容C32和電感L2。
[0037]第一電源電路的各元器件連接如圖4所示。第一電源電路的外部電源通過芯片Ull處理后，輸出+5V和-5V的電壓。
[0038]第二電源電路的各元器件連接如圖5所示。第二電源電路輸入+5V電壓，經過芯片U9處理后輸出+3.3V電壓。兩種電壓分別為裝置的各個電路提供電源。
[0039]Ull電源模塊為BSD5-12D05型正負電源模塊，該電源模塊輸入電壓最高可達18V，輸出為± 5V，轉換效率高達80 %，而且該模塊輸出噪聲小，很適合模擬通道信號的處理。
[0040]所述穩壓器U9為LP3878。LP3878是輸入電壓為2.5V?16V、輸出電壓IV?5.5V的低壓差穩壓器，微功耗800mA,低噪聲。
[0041]所述輸入輸出接口電路包括RS232接口芯片U4、9針串口 J1、接口 P13、接口 P7、接口 P8、電容C4?電容C7 ；
[0042]所述9針串口 Jl依次通過所述接口 P13、接口 P7與所述RS232接口芯片U4相連接，所述接口 P7與所述RS232接口芯片U4的引腳13和引腳14相連接；所述接口 P8與所述處理運算單元相連接，接口 P8還與所述RS232接口芯片U4的引腳11和引腳12相連接；
[0043]所述電容C3的一端連接+3.3V電源并和RS232接口芯片U4的引腳16相連接，所述電容C3的另一端與RS232接口芯片U4的引腳2相連接；所述電容C5的兩端分別連接RS232接口芯片U4的引腳I和引腳3 ;所述電容C7的兩端分別連接RS232接口芯片U4的引腳4和引腳5 ;
[0044]所述電容C6的一端連接接地端AGND并和RS232接口芯片U4的引腳15相連接，所述電容C6的另一端與RS232接口芯片U4的引腳6相連接。
[0045]所述輸入輸出接口電路的各元器件連接如圖6。RS232接口芯片U4為SP3232ECY，采用TSS0P-16封裝形式，工作電源電壓:3V-5.5V電源電流:0.3mA。
[0046]如圖1-2所示，本發明的環網柜二次自動核相裝置，主要實現對兩路或者多路的1KV進線母線進行自動核相(也可以直接應用于低壓場合下)。環網柜進線母線，通過PT(電壓互感器)隔離降壓后，輸出34V-220V交流電壓連接到該裝置的模擬量輸入端子，通過裝置核相后，即可通過裝置的指示面板(LED指示燈和液晶面板)，顯示兩路進線的各相之間是否同相，相序連接是否正確，各相是否有電，電壓是否正常，以及各相之間相角值等信息。通過該裝置，可以實現雙進線環網柜在需要合環運行時，提供一個進行母線的重要相角數據。交流電壓信號經過PT后，進入系統內部過濾和AD采樣后，送到運算處理單元進行FFT運算以及判決處理后，通過顯示單元實時顯示核相數據。
[0047]在很多場合下，特別是在重要區域，為了提高供電質量質量，避免出現用戶斷電情況的發生，或者為了平衡負載均衡等需要，雙進線環網柜需要手拉手的合環運行，這個時候就要求兩條進線母線必須是同頻同相的，而且要求相序不能弄錯，否則合環運行會造成短路而可能釀成重大事故。所以核相是一項很重要的工作，也是必不可少的工作。采用二次自動核相裝置，可以有效的提供服務反應的速度，避免人工核相所需要的人力成本，時間成本。
[0048]為了避免現有系統的人工核相的反映速度出現過慢的問題，解決人工核相的潛在危險性和主觀錯誤的問題，提供本發明的的環網柜二次自動核相裝置，共用環網柜內已有的PT，安裝本裝置，即可實現雙電源進線母線的自動核相工作。
[0049]本發明的環網柜二次自動核相裝置的技術原理:每條母線通過PT后，一般是提供Uab，Ucb兩個線電壓(或者Ua，Ub, Uc相電壓)，通過裝置的同步采樣，AD轉換以及FFT等運算處理后，計算出各相電壓的電壓幅度，相角等信息，根據幅度，相角信息可以準確的判斷出各相電壓是否同相，通過LED指示燈，液晶面板顯示當前的最新狀態。如圖2為本發明的環網柜二次自動核相裝置與環網柜的接線示意圖。
[0050]本發明的環網柜二次自動核相裝置，實時指示相位關系，不需要在合環等場合時，才臨時采用儀表結合人工操作來核相，既明顯的提高了反應速度，又可以把傳統人工操作現場核相操作可能危險性得以避免。
[0051]通過本發明的環網柜二次自動核相裝置可以實時檢測雙(多)進線環網柜(LI母線，L2母線)母線間的是否同相，相序是否正確的狀態。通過該裝置，可以避免在環網柜需要閉環運行時，還需要人工核相的繁瑣而又相對危險的操作，提供可靠性和安全性。可以及時提供正確的數據，為合環運行提供及時，可靠的依據。本裝置具有安裝使用簡單易行、性能可靠，反映準確迅速等優點。
[0052]以上的實施例僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.環網柜二次自動核相裝置，其特征是，包括多通道分配器、AD采集單元、處理運算單元、輸入輸出接口電路和電源系統；所述多通道分配器、AD采集單元和輸入輸出接口電路均與所述處理運算單元相連接；所述電源系統與所述多通道分配器和AD采集單元相連接；所述輸入輸出接口電路與所述AD采集單元相連接； 所述多通道分配器與被測環網柜的進線母線上的電壓互感器回路相連接； 所述多通道分配器與被測環網柜的進線母線串接有熔斷器F和電壓表V ;所述電壓表V的一端與所述熔斷器F相連接，所述電壓表V的另一端連接所述多通道分配器。
2.根據權利要求1所述的環網柜二次自動核相裝置，其特征是，所述處理運算單元包括微控制器U2、電阻R1、接口 Pl?P3、時鐘芯片U8、接口芯片P11、蓄電池U6、電容C13、電容C18和晶振Xl ;所述電阻R1、接口 Pl?P3、接口芯片Pll均與所述微控制器U2相連接，所述接口芯片Pll還與所述時鐘芯片U8相連接；所述電容C13、晶振Xl相互并聯連接后的兩端分別連接在時鐘芯片U8的引腳2和引腳3上；所述蓄電池U6、電容C18串聯連接在所述時鐘芯片U8的引腳I和引腳8之間，所述蓄電池U6與時鐘芯片U8的引腳8相連接，所述電容C18與時鐘芯片U8的引腳I相連接。
3.根據權利要求1所述的環網柜二次自動核相裝置，其特征是，所述處理運算單元包括電源系統包括用于接入外部電源并將外部電源轉為+5V電源輸出的第一電源電路和連接所述第一電源電路并將+5V電源轉為+3.3V電源輸出的第二電源電路； 所述第一電源電路包括電源芯片U11、電阻R14?電阻R16、二極管D2、電感L3、電感L4、電容C34?電容C43 ； 所述第二電源電路包括穩壓器U9、電阻Rll?電阻R13、電容C28?電容C28、電容C31?電容C32和電感L2。
4.根據權利要求1所述的環網柜二次自動核相裝置，其特征是，所述輸入輸出接口電路包括RS232接口芯片U4、9針串口 J1、接口 P13、接口 P7、接口 P8、電容C4?電容C7 ； 所述9針串口 Jl依次通過所述接口 P13、接口 P7與所述RS232接口芯片U4相連接，所述接口 P7與所述RS232接口芯片U4的引腳13和引腳14相連接；所述接口 P8與所述處理運算單元相連接，接口 P8還與所述RS232接口芯片U4的引腳11和引腳12相連接； 所述電容C3的一端連接+3.3V電源并和RS232接口芯片U4的引腳16相連接，所述電容C3的另一端與RS232接口芯片U4的引腳2相連接；所述電容C5的兩端分別連接RS232接口芯片U4的引腳I和引腳3 ;所述電容C7的兩端分別連接RS232接口芯片U4的引腳4和引腳5; 所述電容C6的一端連接接地端AGND并和RS232接口芯片U4的引腳15相連接，所述電容C6的另一端與RS232接口芯片U4的引腳6相連接。
【文檔編號】G01R19/25GK104360174SQ201410738819
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】夏煒, 韓先國, 施淮生, 朱文協, 馬杰, 侯傳錦, 郭祥, 解厚喜, 甄武東 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司淮南供電公司