電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，包括溫度預設裝置，所述調理輸出裝置包括直流電壓調理電路和/或直流電流調理電路，所述直流電壓調理電路包括運算放大器U1B、電阻R1和電阻R3，所述電阻R1的一端與所述運算放大器U1B的正極連接；所述電阻R3一端與所述運算放大器U1B的正極連接；所述直流電流調理電路包括濾波電路、電流變送器U3和放大器，所述濾波電路的信號輸入端口與所述AD轉換器連接，所述濾波電路的信號輸出端口與所述電流變送器U3的信號輸入端口連接。本實用新型對故障進行定位排查，提高故障處理的效率，把人員從繁重的勞動中解脫出來，提高了系統(tǒng)的可用率。
【專利說明】電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬量輸入裝置，具體涉及電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，屬于電力行業(yè)檢測設備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]主變是變電站內最主要的一次設備之一，而主變溫度是判斷主變運行狀況的重要判據(jù)之一。監(jiān)控和運維人員能否對主變的油溫進行正確監(jiān)視、及時掌握主變油溫的變化情況，將直接關系到電網的安全可靠。隨著電力管理水平的不斷提高和計算機應用技術的不斷深入，再加上各相關配套產品的成熟，變電站各種設備基本已經達到自動化要求，而對主變溫度的自動化配套還停留在簡單的測溫報警方面。
[0003]綜自站主變測溫系統(tǒng)是由本體溫包、毛細管、溫度表、溫度變送器、通道電纜、遠方溫度測試儀、信號采集轉換模塊、信息傳輸裝置(遠動機)、通信裝置、光纜、監(jiān)控系統(tǒng)主機(變電站綜自后臺機、集控站集控主機、調度集控主機)等組成，具體為在主變處設置熱電阻，將熱電阻通過電路與溫度變送器連接，將溫度變送器通過電路與測控裝置連接，再將測控裝置與總控裝置連接，維護人員在總控室對主變的溫度進行監(jiān)控，溫度異常時，發(fā)出報警信號。發(fā)出報警信號后，現(xiàn)場人員確認現(xiàn)場溫度，如果現(xiàn)場的主變溫度沒有異常，則主變正常，是主變的溫度采集回路發(fā)生異常，此時，需要修復溫度采集回路，目前，在處理溫度異常時，由于主變的溫度采集回路環(huán)節(jié)多，回路復雜，故障原因多樣，只能依靠維護人員的自身經驗來逐步分段排查，手段單一，排查難度大，工作效率低下。


【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種降低排查難度、提高工作效率的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置。
[0005]技術方案:本發(fā)明所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，包括AD轉換器和數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器的信號輸出端口與所述AD轉換器的信號輸入端口連接，還包括溫度預設裝置和調理輸出裝置，所述溫度預設裝置的信號輸出端口與所述數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端口連接，所述調理輸出裝置的信號輸入端口與所述AD轉換器的信號輸出端口連接，所述調理輸出裝置的信號輸出端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接，所述調理輸出裝置包括直流電壓調理電路和/或直流電流調理電路，
[0006]所述直流電壓調理電路包括運算放大器U1B、電阻R1、電阻R3和電阻R6，所述電阻Rl的一端與所述AD轉換器連接，另一端與所述運算放大器UlB的正極連接；所述電阻R3一端與所述運算放大器UlB的正極連接，另一端接地；所述電阻R6 —端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接；
[0007]所述直流電流調理電路包括濾波電路、電流變送器U3和放大器，所述濾波電路的信號輸入端口與所述AD轉換器連接，所述濾波電路的信號輸出端口與所述電流變送器U3的信號輸入端口連接，所述電流變送器的信號輸出端口與所述放大器的信號輸入端口連接，所述放大器的信號輸出端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。
[0008]本裝置應用于確認電力發(fā)熱設備的溫度采集回路出現(xiàn)故障后，在模擬溫度輸入裝置處輸入正常的溫度，由本裝置產生溫度采集回路所需要的電壓或者電流，通過模擬的電壓或電流輸出，對溫度采集回路進行一段一段的檢測，從而對故障進行定位排查，提高故障處理的效率。
[0009]本實用新型技術方案的進一步限定為，所述直流電壓調理電路還包括電阻R4和電阻R5，所述電阻R4—端與所述運算放大器UlB的負極連接，另一端接地；所述電阻R5的一端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述運算放大器UlB的負極連接。
[0010]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理器的單片機為STM32F107。
[0011]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理器還包括穩(wěn)波電路，所述穩(wěn)波電路包括晶振X1、電容C2和電容C3，所述晶振Xl的兩端分別于所述單片機STM32F107的OSC_IN腳和OSC_OUT腳連接，并且，所述晶振Xl的兩端分別串聯(lián)所述電容C2和所述電容C3后接地。
[0012]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理器還包括復位電路，所述復位電路包括二極管D2、電阻R13和有源電容Cl，所述有源電容Cl的正極與所述單片機STM32F107的NRST腳連接，所述有源電容Cl的負極接地；所述電阻R13與所述二極管D2并聯(lián)，所述二極管D2的漏極與所述單片機STM32F107的NRST腳連接，所述二極管D2的柵極與電源連接。。
[0013]有益效果:本實用新型提供的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，通過預設正常的溫度值提供穩(wěn)定的電壓、電流或者電阻的輸出，模擬正常的溫度采集回路運作，從而對故障進行定位排查，提高故障處理的效率，把人員從繁重的勞動中解脫出來，提高了系統(tǒng)的可用率；本實用新型采用的電子元器件均為常用的元器件，電路結構簡單，價格便宜，功能操作容易，便于電力系統(tǒng)使用，尤其便于對變電站內主變的溫度的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型提供的調理輸出裝置的直流電壓條路電路的電路圖；
[0015]圖2為本實用新型提供的調理輸出裝置的直流電流調理電路和AD轉換器連接的電路圖；
[0016]圖3為本實用新型提供的數(shù)據(jù)處理器的電路圖；
[0017]圖4為本實用新型提供的數(shù)據(jù)處理器的穩(wěn)波電路的電路圖；
[0018]圖5為本實用新型提供的數(shù)據(jù)處理器的復位電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0019]下面通過附圖對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0020]實施例1:一種電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，用于確認電力發(fā)熱設備的溫度采集回路出現(xiàn)故障后，在模擬溫度輸入裝置處輸入正常的溫度，由本裝置產生溫度采集回路所需要的電壓或者電流，通過模擬的電壓或電流輸出，對溫度采集回路進行一段一段的檢測。本裝置用于對變電站中主變的溫度檢測回路的故障進行定位，本實施例中，主變的溫度檢測回路簡單表示如下:溫度計-------線路①------溫度變送器-------線路②——測控裝置------總控，當已經確定溫度變送器輸出的電壓或電流沒有問題之后，對溫度變送器到總控之間的線路進行故障定位。
[0021]本實用新型的設計原理為:在觸摸屏上設定電壓、電流或者電阻的輸出值，觸摸屏把數(shù)據(jù)傳送至單片機，單片機經過內部運算和DA轉換輸入到調理電路，調理電路將模擬的電壓信號轉換成需要輸出的電壓、電流和電阻值。觸摸屏設定輸出值并確認后，單片機對數(shù)據(jù)進行計算并輸出相應的模擬信號或開關信號。電壓輸出是由單片機直接輸出模擬電壓經過比例運算放大器輸出；電流輸出時單片機輸出PWM信號經過調理電路控制晶體管的線性區(qū)達到輸出電流可調的效果；電阻輸出是單片機控制開關信號通過選擇電阻網絡的電阻達到電阻值可調輸出的效果。
[0022]本實用新型提供的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置包括溫度預設裝置、AD轉換器、數(shù)據(jù)處理器和調理輸出裝置。
[0023]溫度預設裝置采用觸摸屏，設定電壓、電流或者電阻的輸出值，用于后續(xù)的檢測。
[0024]所述溫度預設裝置的信號輸出端口與所述數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端口連接，所述數(shù)據(jù)處理器的信號輸出端口與所述AD轉換器的信號輸入端口連接，所述數(shù)據(jù)處理器的單片機為STM32F107，其電路圖如圖3所示。STM32F107功能全面，外圍電路簡單性能穩(wěn)定，是目前作為單片機控制比較常用芯片之一，因為需要大量的I/O 口控制電阻輸N出而且價格也比較便宜，故選用該單片機。STM32F107是意法半導體推出全新STM32互連型系列微控制器中的一款性能較強產品，此芯片集成了各種高性能工業(yè)標準接口，且STM32不同型號產品在引腳和軟件上具有完美的兼容性，可以輕松適應更多的應用。新STM32的標準外設包括10個定時器、兩個12位1-Msample/s AD (模數(shù)轉換器)(快速交替模式下2M sample/s)、兩個12位DA(數(shù)模轉換器)、兩個I2C接口、五個USART接口和三個SPI端口和高質量數(shù)字音頻接口 HS，另外STM32F107擁有全速USB (OTG)接口，兩路CAN2.0B接口，以及以太網 10/100 MAC 模塊。
[0025]所述數(shù)據(jù)處理器還包括穩(wěn)波電路，穩(wěn)波電路的電路圖如圖4所示，所述穩(wěn)波電路包括晶振X1、電容C2和電容C3，所述晶振Xl的兩端分別于所述單片機STM32F107的OSC_IN腳和OSC_OUT腳連接，并且，所述晶振Xl的兩端分別串聯(lián)所述電容C2和所述電容C3后接地。接32MHz晶振，根據(jù)芯片手冊，適合并聯(lián)1pf微調電容，從而構成并聯(lián)諧振，幫助和穩(wěn)定輸出波形。
[0026]所述數(shù)據(jù)處理器還包括復位電路，所述復位電路的電路圖如圖5所示，包括二極管D2、電阻R13和有源電容Cl，所述有源電容Cl的正極與所述單片機STM32F107的NRST腳連接，所述有源電容Cl的負極接地；所述電阻R13與所述二極管D2并聯(lián)，所述二極管D2的漏極與所述單片機STM32F107的NRST腳連接，所述二極管D2的柵極與電源連接。復位電路，開機時電源經過R13對電容Cl充電，Cl端的電壓開始上升，電壓超過復位電壓時，單片機開始工作，工作結束斷電后，Cl通過二極管D2迅速放電，使電容兩端電壓迅速下降，單片復位。
[0027]AD轉換器為常見的AD轉換器，實現(xiàn)電壓或電流的轉換，便于后續(xù)處理。
[0028]所述調理輸出裝置的信號輸入端口與所述AD轉換器的信號輸出端口連接，所述調理輸出裝置的信號輸出端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接，所述調理輸出裝置包括直流電壓調理電路和/或直流電流調理電路，
[0029]所述直流電壓調理電路如圖1所示，包括運算放大器U1B、電阻R1、電阻R3和電阻R6，所述電阻Rl的一端與所述AD轉換器連接，另一端與所述運算放大器UlB的正極連接；所述電阻R3—端與所述運算放大器UlB的正極連接，另一端接地；所述電阻R6—端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。單片機輸出的模擬電壓信號通過電阻R1、R3對直流電壓進行分壓，取R3兩端電壓輸入比例運算放大器經過比例運算放大，最后經R6輸出。通過調整R3電阻的阻值可以控制輸入運算放大器的電壓。直流電壓調理電路還包括電阻R4和電阻R5，所述電阻R4 —端與所述運算放大器UlB的負極連接，另一端接地；所述電阻R5的一端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述運算放大器UlB的負極連接。調整R5、R4電阻的阻值可以調整電壓的輸出，所以本電路的前后級均可調，讓電路變得更靈活。
[0030]所述直流電流調理電路如圖2所示，包括濾波電路、電流變送器U3和放大器，所述濾波電路的信號輸入端口與所述AD轉換器連接，所述濾波電路的信號輸出端口與所述電流變送器U3的信號輸入端口連接，所述電流變送器的信號輸出端口與所述放大器的信號輸入端口連接，所述放大器的信號輸出端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。單片機輸出PWM信號經過Ul進行D/A轉換成直流電壓信號，經過濾波輸送到U3電流變送器，電流變送器控制Ql的放大區(qū)調整回路電流直接。U3屬于精密電流輸出變送器，可在整個工業(yè)標準電流環(huán)內發(fā)送4?20mA模擬信號，提供精確的電流定標和輸出電流限制功能。
[0031]調理輸出裝置還包括電阻值調理電路，所述電阻值調理電路包括至少4級電阻網絡和一個外接電阻，每級電阻網絡通過9個電阻單元串聯(lián)，每級電阻網絡的控制端與所述數(shù)據(jù)處理器連接，所述數(shù)據(jù)處理器選擇控制每一級電阻網絡的輸出端達到電阻值可調。
[0032]所述每個電阻單元均包括三極管和繼電器，所述三極管與所述數(shù)據(jù)處理器連接，所述繼電器與所述三極管連接。電阻調理電路是通過一個電阻網絡實現(xiàn)的，電阻網絡根據(jù)每級電阻值分4級，每級網絡有9個電阻串聯(lián)，整個串聯(lián)網絡的阻值為99.99Ω，由于電阻輸出范圍是100-199.99 Ω所以在網絡外端再串聯(lián)一只100 Ω的電阻。單片機I/O 口直接控制電阻網絡的控制端，通過選擇控制每一級電阻網絡的輸出端達到電阻值可調的效果。電阻網絡輸出端是由繼電器電路構成，控制端是通過三極管構成，信號控制三極管導通，三極管控制繼電器閉合達到所需要的電阻值。
[0033]本實用新型提供的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，應用于確認電力發(fā)熱設備的溫度采集回路出現(xiàn)故障后，在模擬溫度輸入裝置處輸入正常的溫度，由本裝置產生溫度采集回路所需要的電壓或者電流，通過模擬的電壓或電流輸出，對溫度采集回路進行一段一段的檢測，從而對故障進行定位排查，提高故障處理的效率。
[0034]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。
【權利要求】
1.電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，包括AD轉換器和數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器的信號輸出端口與所述AD轉換器的信號輸入端口連接，其特征在于，還包括溫度預設裝置和調理輸出裝置，所述溫度預設裝置的信號輸出端口與所述數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端口連接，所述調理輸出裝置的信號輸入端口與所述AD轉換器的信號輸出端口連接，所述調理輸出裝置的信號輸出端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接，所述調理輸出裝置包括直流電壓調理電路和/或直流電流調理電路， 所述直流電壓調理電路包括運算放大器U1B、電阻R1、電阻R3和電阻R6，所述電阻Rl的一端與所述AD轉換器連接，另一端與所述運算放大器UlB的正極連接；所述電阻R3—端與所述運算放大器UlB的正極連接，另一端接地；所述電阻R6 —端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接； 所述直流電流調理電路包括濾波電路、電流變送器U3和放大器，所述濾波電路的信號輸入端口與所述AD轉換器連接，所述濾波電路的信號輸出端口與所述電流變送器U3的信號輸入端口連接，所述電流變送器的信號輸出端口與所述放大器的信號輸入端口連接，所述放大器的信號輸出端口與所述電力發(fā)熱設備溫度采集回路中的檢測端口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，其特征在于，所述直流電壓調理電路還包括電阻R4和電阻R5，所述電阻R4 —端與所述運算放大器UlB的負極連接，另一端接地；所述電阻R5的一端與所述運算放大器UlB的信號輸出端口連接，另一端與所述運算放大器UlB的負極連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器的單片機為STM32F107。
4.根據(jù)權利要求3所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器還包括穩(wěn)波電路，所述穩(wěn)波電路包括晶振Xl、電容C2和電容C3，所述晶振Xl的兩端分別于所述單片機STM32F107的OSC_IN腳和OSC_OUT腳連接，并且，所述晶振Xl的兩端分別串聯(lián)所述電容C2和所述電容C3后接地。
5.根據(jù)權利要求3所述的電力發(fā)熱設備溫度采集回路的模擬量輸入裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器還包括復位電路，所述復位電路包括二極管D2、電阻R13和有源電容Cl，所述有源電容Cl的正極與所述單片機STM32F107的NRST腳連接，所述有源電容Cl的負極接地；所述電阻R13與所述二極管D2并聯(lián)，所述二極管D2的漏極與所述單片機STM32F107的NRST腳連接，所述二極管D2的柵極與電源連接。
【文檔編號】H03M1/12GK204258782SQ201420741424
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權日:2014年12月2日
【發(fā)明者】張云飛, 朱健, 徐行之, 過品佳, 王圣巧, 李滿 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司檢修分公司