環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種環(huán)網(wǎng)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(yùn)算單元、輸入輸出接口電路和電源系統(tǒng)；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(yùn)算單元相連接；電源系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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。本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，具有可實(shí)現(xiàn)雙電源進(jìn)線母線的自動核相工作、提高核相工作效率、準(zhǔn)確性和可靠性、縮短停電時間、提高供電質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]核相儀一般都具有相位校驗(yàn)和相序校驗(yàn)這兩種主要功能，或者還具有核相、測相序、驗(yàn)電等功能。當(dāng)前核相應(yīng)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(cè)(一次側(cè))的核相，是通過高壓核相儀表，對高壓母線進(jìn)行核相。二次核相(二次側(cè)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(jìn)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(tǒng)的核相方法都是采用多人分工合作(操作人員，安全監(jiān)視人員)，而且是帶電操作，必須嚴(yán)格按照操作步驟完成，具有一定的危險(xiǎn)性。同時由于是現(xiàn)場操作，受天氣和現(xiàn)場操作人員的主觀影響，可能出現(xiàn)記錄錯誤，操作失誤等可能，給核相工作帶來一定的危險(xiǎn)性和不可預(yù)見的錯誤。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，以實(shí)現(xiàn)雙電源進(jìn)線母線的自動核相工作、提高核相工作效率和準(zhǔn)確性。
[0005]本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。
[0006]環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括多通道分配器、AD采集單元、處理運(yùn)算單元、輸入輸出接口電路和電源系統(tǒng)；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(yùn)算單元相連接；所述電源系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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]本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:
[0010]所述處理運(yùn)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(lián)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(lián)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(yùn)算單元包括電源系統(tǒng)包括用于接入外部電源并將外部電源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wěn)壓器U9、電阻Rl I?電阻R13、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(yùn)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(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在:
[0019]本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)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(yùn)算單元、輸入輸出接口電路和電源系統(tǒng)。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(yùn)算后，得出各路電壓的電壓幅度和相互角度關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)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(guān)系。
[0020]環(huán)網(wǎng)柜的2路電源自動核相，實(shí)時顯示相位關(guān)系，不需要傳統(tǒng)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(xiàn)場核相，能夠避免人工核相存在的操作風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對供電質(zhì)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，就是提高供電質(zhì)量。
[0021]本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，具有可實(shí)現(xiàn)雙電源進(jìn)線母線的自動核相工作、提高核相工作效率、準(zhǔn)確性和可靠性、縮短停電時間、提高供電質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖2為本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置的連接環(huán)網(wǎng)柜時的接線原理圖。
[0024]圖3為本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置的處理運(yùn)算單元的電路圖。
[0025]圖4為本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置的電源系統(tǒng)的第一電源電路的電路圖。
[0026]圖5為本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置的電源系統(tǒng)的第二電源電路的電路圖。
[0027]圖6為本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)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(shí)施方式】，并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0029]參見附圖1-6，本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)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(yùn)算單元、輸入輸出接口電路和電源系統(tǒng)；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(yùn)算單元相連接；所述電源系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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(yùn)算單元包括微控制器U2、電阻R1、接口 P1?P3、時鐘芯片U8、接口芯片P11、蓄電池U6、電容C13、電容C18和晶振XI ;所述電阻R1、接口 P1?P3、接口芯片P11均與所述微控制器U2相連接，所述接口芯片P11還與所述時鐘芯片U8相連接；所述電容C13、晶振XI相互并聯(lián)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(lián)連接在所述時鐘芯片U8的引腳1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1相連接。
[0033]所述處理運(yùn)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(shí)時時鐘電路，具有涓細(xì)電流充電能力。DS1302的在實(shí)時顯示時間中的應(yīng)用。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進(jìn)行計(jì)時，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。DS1302接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。
[0034]所述處理運(yùn)算單元包括電源系統(tǒng)包括用于接入外部電源并將外部電源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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U11、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(wěn)壓器U9、電阻Rl 1?電阻R13、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U11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(jīng)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]U11電源模塊為BSD5-12D05型正負(fù)電源模塊，該電源模塊輸入電壓最高可達(dá)18V，輸出為±5V，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)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(wěn)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(wěn)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 J1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(yùn)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TSSOP-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，本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，主要實(shí)現(xiàn)對兩路或者多路的1KV進(jìn)線母線進(jìn)行自動核相(也可以直接應(yīng)用于低壓場合下)。環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)雙進(jìn)線環(huán)網(wǎng)柜在需要合環(huán)運(yùn)行時，提供一個進(jìn)行母線的重要相角數(shù)據(jù)。交流電壓信號經(jīng)過PT后，進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部過濾和AD采樣后，送到運(yùn)算處理單元進(jìn)行FFT運(yùn)算以及判決處理后，通過顯示單元實(shí)時顯示核相數(shù)據(jù)。
[0047]在很多場合下，特別是在重要區(qū)域，為了提高供電質(zhì)量質(zhì)量，避免出現(xiàn)用戶斷電情況的發(fā)生，或者為了平衡負(fù)載均衡等需要，雙進(jìn)線環(huán)網(wǎng)柜需要手拉手的合環(huán)運(yùn)行，這個時候就要求兩條進(jìn)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(huán)運(yùn)行會造成短路而可能釀成重大事故。所以核相是一項(xiàng)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(wù)反應(yīng)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(xiàn)有系統(tǒng)的人工核相的反映速度出現(xiàn)過慢的問題，解決人工核相的潛在危險(xiǎn)性和主觀錯誤的問題，提供本實(shí)用新型的的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，共用環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)已有的PT，安裝本裝置，即可實(shí)現(xiàn)雙電源進(jìn)線母線的自動核相工作。
[0049]本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置的技術(shù)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(zhuǎn)換以及FFT等運(yùn)算處理后，計(jì)算出各相電壓的電壓幅度，相角等信息，根據(jù)幅度，相角信息可以準(zhǔn)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(dāng)前的最新狀態(tài)。如圖2為本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置與環(huán)網(wǎng)柜的接線示意圖。
[0050]本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，實(shí)時指示相位關(guān)系，不需要在合環(huán)等場合時，才臨時采用儀表結(jié)合人工操作來核相，既明顯的提高了反應(yīng)速度，又可以把傳統(tǒng)人工操作現(xiàn)場核相操作可能危險(xiǎn)性得以避免。
[0051]通過本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置可以實(shí)時檢測雙(多)進(jìn)線環(huán)網(wǎng)柜(LI母線，L2母線)母線間的是否同相，相序是否正確的狀態(tài)。通過該裝置，可以避免在環(huán)網(wǎng)柜需要閉環(huán)運(yùn)行時，還需要人工核相的繁瑣而又相對危險(xiǎn)的操作，提供可靠性和安全性?？梢约皶r提供正確的數(shù)據(jù)，為合環(huán)運(yùn)行提供及時，可靠的依據(jù)。本裝置具有安裝使用簡單易行、性能可靠，反映準(zhǔn)確迅速等優(yōu)點(diǎn)。
[0052]以上的實(shí)施例僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.環(huán)網(wǎng)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(yùn)算單元、輸入輸出接口電路和電源系統(tǒng)；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(yùn)算單元相連接；所述電源系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，其特征是，所述處理運(yùn)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(lián)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(lián)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(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)柜二次自動核相裝置，其特征是，所述處理運(yùn)算單元包括電源系統(tǒng)包括用于接入外部電源并將外部電源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wěn)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(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)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(yùn)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】G01R25/00GK204203367SQ201420762352
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】夏煒, 韓先國, 施淮生, 朱文協(xié), 馬杰, 侯傳錦, 郭祥, 解厚喜, 甄武東 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司淮南供電公司