CN102944807A

CN102944807A - Pt回路接地监测装置

Info

Publication number: CN102944807A
Application number: CN2012104977632A
Authority: CN
Inventors: 易恺; 李社勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明公开了一种PT回路接地监测装置，包括MCU处理器，A/D数据转换模块，与所述MCU处理器相连接、接收所述MCU处理器发出的信号的数据存储模块、时钟信号控制模块、LCD显示模块、报警电路、485通讯模块；为上述各模块提供工作电源的电源处理模块。电力设备中存在PT回路接地故障时，本装置能够及时准确定位PT回路接地故障，检测漏电流的大小，当泄漏电流超过定值时自动报警，便于尽快地发现潜伏性的故障，为查找接地故障提供有力的帮助，以保证电力电网的安全可靠运行。本装置结构简单，精度高，可靠性强，维护方便。

Description

PT回路接地监测装置

技术领域

本发明涉及一种电力系统中PT回路接地监测技术，属于电力系统技术领域。

背景技术

由于生产快速发展和人民生活水平的提高，对电力的需求也不断的增加，电力设备的安全运行显得尤为重要。目前，在电力系统中，如果PT二次回路中性点存在多点接地，当系统发生故障时，中性点上将流过大故障电流，在接地点间形成电位差，使PT二次回路中性点对地电位产生偏移而导致过电压辅助保护误动作的事故，可见PT回路接地情况直接影响系统相电压与零序电压的幅值与相位，而线路电压的保护的准确度直接关系到距离保护、零序保护、过电压保护、母差保护等的封锁条件，可能引起保护拒动作，严重威胁电网的安全运行，所以PT回路接地故障必须及时排除。然而查找PT回路接地故障相当困难，难以发现潜伏性的故障。

发明内容

本发明的目的是为了解决PT（电压互感器）回路接地故障给电力系统带来的隐患，提出了一种PT回路接地监测系统，实现电力设备安全运行，保障电网运行的安全。

本发明的技术解决方案：

一种PT回路接地监测装置，其特征是，包括

MCU处理器，

A/D数据转换模块，将采集的信号转换为数字信号后输入所述MCU处理器，

与所述MCU处理器相连接、接收所述MCU处理器发出的信号的数据存储模块、时钟信号控制模块、LCD显示模块、报警电路、485通讯模块；

为上述各模块提供工作电源的电源处理模块。

所述MCU处理器包含一STC12C5620型处理器芯片。

所述电源处理模块中包含一开关电源模块，220V交流电源经过所述开关电源模块输出两路电压，其中一路经滤波电路处理后，为所述MCU处理器、A/D数据转换模块、数据存储模块、时钟信号控制模块、LCD显示模块及报警电路提供工作电压；另一路经滤波后为所述485通讯模块提供工作电压。

报警电路中的本地报警电路中包含一三极管，三极管的基极通过一电阻连接至所述MCU处理器中的一引脚上，所述三极管的集电极接到报警蜂鸣器上，所述三极管的发射集接数字电源。

报警电路中的远程报警电路中包含两个三极管，两个三极管的基极分别通过一电阻连接至所述MCU处理器中引脚上，两个三极管的集电极分别接到远程报警继电器上，两个三极管的发射集接数字电源。

所述时钟信号控制模块中包含一时钟芯片，所述时钟芯片与MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片相连。

所述数据存储模块中包含一存储芯片，所述存储芯片与MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片相连。

所述LCD显示模块中包含一液晶屏LCD和一三极管，所述三极管的发射极接数字电源VCC, 三极管的基极通过电阻接至MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片的一引脚，所述三极管的集电极接至液晶屏LCD的其中一引脚上；所述液晶屏LCD与所述MCU处理器中STC12C5620AD型芯片连接。

所述485通讯模块中包含通讯串行接口MAX485芯片，所述MAX485芯片经过光耦隔离器与所述MCU处理器中STC12C5620AD型芯片连接。

本发明的进一步技术解决方案：

本发明的各组成器件经各种考验后，精选STC12C5620芯片为MCU核心处理器，AT24C32D芯片为程序存储器，PCF8563T芯片为时钟信号控制器，OCMJ12232C液晶屏为显示部分，CS5460A芯片为A/D转换器，通讯串行接口选用MAX485芯片。

本发明的PT回路接地监测装置的外接电源采用交流220V的市电电压，另外电路中还设计了由电池提供的备用电源，在220V市电中断时为时钟电路供电。

本发明的有益效果：

本发明的PT回路接地监测装置能对电力设备，尤其是电力设备中存在PT回路接地故障时，能为查找接地故障提供有力的帮助。当电力设备中存在回路接地时，本装置测量的电流值超过所设定的值时，本装置将自动报警，以便及时采取措施，以保证电力电网的安全可靠运行。

本装置能够及时准确定位PT回路接地故障，检测漏电流的大小，当泄漏电流超过定值时报警，便于尽快地发现潜伏性的故障，精度高，可靠性强，是保证电力设备安全运行和正常维护的主要手段。

本装置结构简单，维护方便。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为图1的电源处理模块电路图；

图3为图1的A/D数据数据转换模块及滤波电路图；

图4为图1的MCU处理器电路图；

图5为图1的时钟信号控制模块电路图；

图6为图1的存储数据模块电路图；

图7为图1的LCD显示模块电路图；

图8为图1的485通讯模块电路连接示意图；

图9为图1中的报警电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的PT回路接地监测装置主要由电源处理模块、MCU处理器、A/D数据转换模块、数据存储模块、时钟信号控制模块、LCD显示模块、报警电路、485通讯模块等部分构成。

图2、3、4、5、6分别为各部分所选用的芯片之间的功能脚及其所用的元器件的连接示意图。

图2为电源处理模块，220V交流电源经过型号为JXD2.5-0505-WFCIE的开关电源模块T1输出两路电压，分别为：5V/0.1A、5V/0.4A，一路经电容C1、电解电容E1、电感L1、L2、电容C14、C15、电阻R30等构成的滤波电路处理后，为MCU处理器、A/D数据转换模块、数据存储模块、时钟信号控制模块、LCD显示模块及报警电路提供工作电压；另一路经电容C2、E2滤波后为485通讯模块提供工作电压。

图3为电路数据滤波及A/D数据处理电路部分，其中主要由芯片CS5460A-BSZ及一些辅助器件构成A/D装换模块，由芯片LM236D-2-5及辅助器件构成电路为A/D提供基准电压，由肖特基二极管BAV199/BAT54S及辅助器件构成A/D前级信号滤波处理电路。经CT（电流互感器）采集来的信号经过电阻R1、R2、R3、R4、R5、肖特基二极管D1、电容C3、C4、C5组成的滤波电路处理后送至型号为CS5460的A/D芯片U2的15、16脚，即IIN-和IIN+脚。芯片LM236D及R8、R9、C13构成的电路为A/D芯片U2提供了基准电压，接至A/D芯片U2的11、13脚，即VREFOUT和VA-引脚；A/D芯片U2的2、8、18脚悬空；4.096M的晶振Y2接在A/D芯片U2的XOUT和XIN引脚之间；电容C9对地接在VA+引脚起到滤波的作用，VIN+和VIN-引脚接地；电阻R6、R7串联后和电容C10并联，取电阻R6两端的电压接至VD+和PFMON引脚上；电阻R33、R34分别接至EDIR和EOUT端，然后一同接至数字电源VCC；电阻R9、VREFIN引脚接2.5V的固定电压，RESET、CS、SDI、SDO、SCLK、INT引脚分别和型号为STC12C5620AD的MCU处理器芯片中的P1.7/SCLK/ADC7、P1.4/SS/ADC4、P2.0/CEX2/PCA2/PWM2、P1.5/MOSI/ADC5、P1.6/MISO/ADC6、P3.2/INT0引脚相连。电容C10、电阻R6、R7、R33、R34、晶振Y2等元器件构成了A/D芯片U2工作的基本条件。

图4 为MCU处理器，主要采用型号为STC12C5620AD的芯片U1，电容C6、C7、晶振Y1构成时钟电路接至芯片U1的XTAL1、XTAL2引脚上。电解电容E3、电阻R10构成复位信号接至芯片U1的RST引脚上，电容C8一端对地，一端接至数字电源VCC引脚；GND引脚接地。VCC、GND、RXD、TXD构成数据下载接口J2。

芯片U1的P2.5引脚通过电阻R16接三极管BG1的基极，三极管的发射极接模拟电源VCC，三极管BG1的集电极通过一蜂鸣器BEEP接地，构成报警电路。

图5为时钟信号控制模块，时钟芯片U4主要选PCF8563T，二极管D2、D3、电容C11、BT1构成时钟芯片的电源部分，接至芯片U4的VDD引脚；VSS引脚接地。晶振Y3和可变电容CW1组合为时钟芯片U4工作提供了基本条件。时钟芯片U4的INT和CLKOUT引脚悬空；SDA和SCL引脚分别与MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片U1的P2.6和P2.7引脚相连。

图6为存储数据模块，存储芯片U3主要选AT24C32D；存储芯片U3A0、GND引脚接地，A1、A2引脚接数字电源VCC，电容C12接数字电源VCC起到滤波作用；SDA、SCL引脚分别通过电阻R18、R17接数字电源VCC，同时SDA、SCL引脚分别接到MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片U1的P2.6和P2.7引脚上。

图7为图1的LCD显示模块，主要选用型号为OCMJ1223C的液晶屏LCD，三极管BG2的发射极接数字电源VCC, 三极管BG2的基极通过电阻R32接至MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片U1的P1.3/ADC3引脚，三极管BG2的集电极接OCMJ1223C液晶屏LCD的LED+引脚，液晶屏LCD的CLK、DATA引脚分别接到MCU处理器中STC12C5620AD型芯片U1的P1.0和P1.1引脚上。

图8为485通讯模块，通讯串行接口选用MAX485芯片U5。光耦隔离器Q1、Q2主要起到信号隔离的作用，光耦隔离器Q1的4脚接地，6脚接MCU处理器中STC12C5620AD型芯片U1的P3.0/RXD引脚，同时通过电阻R19接到数字电源VCC，1脚通过电阻R21接5V电压，3脚和485芯片U5的R引脚相连。

光耦隔离器Q2的3脚接MCU处理器中STC12C5620AD型芯片U1的P3.1/TXD引脚，1脚通过电阻R20接到模拟电源VCC，6脚接至485芯片U5的D引脚上，同时通过电阻R23接至三极管BG3的基极，4脚接到三极管BG3的发射极，同时接信号地5G。电阻R22、R23、R24和三极管BG3组成发射接收自动切换电路。三极管BG3集电极接到485芯片U5的RE和DE引脚上，电容C11接在485芯片U5的GND和VCC引脚之间起滤波作用。电感L3、电阻R25、R26、R27、R28、双向型TVS瞬态电压抑制二极管FL1和FL2组成485接口电路。

图9为图1中报警电路的远程报警模块，三极管BG4的发射极接数字电源VCC, 三极管BG4的基极通过电阻R35接至MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片U1的P2.3引脚，三极管BG4的集电极接二极管D4的反向端，同时接继电器K1的线圈一引脚，二极管D4的正向端和继电器K1的线圈另一引脚接地，继电器K1的常开触点输出电流超限报警信号；三极管BG5的发射极接数字电源VCC, 三极管BG5的基极通过电阻R36接至MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片U1的P2.2引脚，三极管BG5的集电极接二极管D5的反向端，同时接继电器K2的线圈一引脚，二极管D5的正向端和继电器K2的线圈另一引脚接地，继电器K2的常闭触点输出运行故障报警信号。

外电源，外接220V交直流变5V直流电源，经过一系列的滤波稳压后，输出的电压作为本发明的工作电源。

以下叙述采用本发明的监测系统的监测工作过程：

电流变送器采用无残压全隔离的电流检测方式，选用单匝穿芯电流传感器、先进的微处理技术以及独有的瞬态参数测试技术进行线性化处理及计算，检测漏电流的大小，电流值超过所设定的值时，自动报警，蜂鸣器发声进行本地报警，继电器将报警信号进行远程传输，并将测试结果用总线进行数字传输；数据采集器实时采集电流变送器测量数据，并将采集的数据进行处理和分析，就地显示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种PT回路接地监测装置，其特征是，包括

MCU处理器，

为上述各模块提供工作电源的电源处理模块。

2.根据权利要求1所述的PT回路接地监测装置，其特征是，所述MCU处理器包含一STC12C5620型处理器芯片。

3.根据权利要求1所述的PT回路接地监测装置，其特征是，所述电源处理模块中包含一开关电源模块，220V交流电源经过所述开关电源模块输出两路电压，其中一路经滤波电路处理后，为所述MCU处理器、A/D数据转换模块、数据存储模块、时钟信号控制模块、LCD显示模块及报警电路提供工作电压；另一路经滤波后为所述485通讯模块提供工作电压。

4.根据权利要求1或2所述的PT回路接地监测装置，其特征是，报警电路中的本地报警电路中包含一三极管，三极管的基极通过一电阻连接至所述MCU处理器中的一引脚上，所述三极管的集电极接到报警蜂鸣器上，所述三极管的发射集接数字电源。

5. 根据权利要求1或2所述的PT回路接地监测装置，其特征是，报警电路中的远程报警电路中包含两个三极管，两个三极管的基极分别通过一电阻连接至所述MCU处理器中引脚上，两个三极管的集电极分别接到远程报警继电器上，两个三极管的发射集接数字电源。

6.根据权利要求1或2所述的PT回路接地监测装置，其特征是，所述时钟信号控制模块中包含一时钟芯片，所述时钟芯片与MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片相连。

7.根据权利要求1或2所述的PT回路接地监测装置，其特征是，所述数据存储模块中包含一存储芯片，所述存储芯片与MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片相连。

8.根据权利要求1或2所述的PT回路接地监测装置，其特征是，所述LCD显示模块中包含一液晶屏LCD和一三极管，所述三极管的发射极接数字电源VCC, 三极管的基极通过电阻接至MCU处理器中的STC12C5620AD型芯片的一引脚，所述三极管的集电极接至液晶屏LCD的其中一引脚上；所述液晶屏LCD与所述MCU处理器中STC12C5620AD型芯片连接。

9.根据权利要求1所述的PT回路接地监测装置，其特征是，所述485通讯模块中包含通讯串行接口MAX485芯片，所述MAX485芯片经过光耦隔离器与所述MCU处理器中STC12C5620AD型芯片连接。