一种配网故障指示器
技术领域
本发明属于电力系统检测技术领域,特别是一种配网故障指示器。
背景技术
我国配电网多采用小电流接地方式(大多是经消弧线圈接地),发生单相接地故障时,故障点电流很小(一般小于5A),线路电流变化不大,系统可以继续运行,因而给故障定位带来了很大的困扰。
在线路的节点或分支线安装故障指示器是目前常用的故障定位手段。在变电站内的消弧线圈上增设并联中值电阻,当发生单相接地故障时,投切这个中值电阻,引起在变电站母线到故障点沿线电流的变化,结合故障指示器测量的稳态电流,可以进行较好的定位。由于配电网网格复杂,分支很多,其他采用故障测距的方式一般都不能进行有效的故障定位。
但是采用投切中值电阻的方法需要在变电所内重新增设中值电阻、投切开关和相关控制装置,增加了系统的复杂性和投资。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配网故障指示器。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种配网故障指示器,包括罗氏线圈、峰值保持模块、测量线圈、主控制器模块、RF输出模块、取电线圈、电源模块和电池模块;所述罗氏线圈输出端通过峰值保持模块与主控制器模块相连,将罗氏线圈输出高频电流信号经峰值保持电路处理后传输给主控制器模块,测量线圈与主控制器模块相连,将测量线圈输出工频电流信号输给主控制器模块,取电线圈与电源模块相连,经过电磁感应完成线上取电功能,该电源模块与主控制器模块相连,经过整流降压后给主控制器提供电源,该电源模块还与电池模块相连,经过电池充电芯片给电池模块充电蓄能,电池模块与主控制器模块相连,经过电池管理芯片完成给主控制器提供电源,主控制器模块与RF输出模块相连,经过RF内核完成ZIGBEE无线通讯。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)本发明的配网故障指示器可以有效的测量单相接地故障瞬间暂态电流的峰值大小和方向,通过暂态电路峰值大小和方向进行故障定位;2)本发明的配网故障指示器无需在变电所增设任何其他设备;3)本发明的配网故障指示器实现方法简单,造价低廉;4)本发明所述的故障指示器不仅具备常规的稳态电流测量功能,还具有高频暂态电流峰值检测功能。当系统发生单相接地故障瞬间,本发明所示故障指示器能记录高频暂态电流的峰值的大小和方向,因为故障点处暂态电流的峰值最大且前后方向相反,可以用来判断系统故障点的位置,而不需要在变电所内增设中值电阻等设备,且结构简单,造价低廉。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的功能模块图。
图2为本发明的峰值保持模块电路图。
图3为本发明的电池模块电路图。
图4为本发明的电源模块电路图。
具体实施方式
结合图1,本发明的一种配网故障指示器,包括罗氏线圈、峰值保持模块、测量线圈、主控制器模块、RF输出模块、取电线圈、电源模块和电池模块;所述罗氏线圈输出端通过峰值保持模块与主控制器模块相连,将罗氏线圈输出高频电流信号经峰值保持电路处理后传输给主控制器模块,测量线圈与主控制器模块相连,将测量线圈输出工频电流信号输给主控制器模块,取电线圈与电源模块相连,经过电磁感应完成线上取电功能,该电源模块与主控制器模块相连,经过整流降压后给主控制器提供电源,该电源模块还与电池模块相连,经过电池充电芯片给电池模块充电蓄能,电池模块与主控制器模块相连,经过电池管理芯片完成给主控制器提供电源,主控制器模块与RF输出模块相连,经过RF内核完成ZIGBEE无线通讯。
结合图3,所述电池模块包含第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一电容C1、第二电容C5、充电电池BT1、第一二极管D4、P沟道MOS管Q1、LED灯LM1、MOS管集成芯片D1、电池管理芯片D2、电池充电控制芯片D5,电源输入VDD5V与第九电阻R9的一端相连接,第九电阻R9的另一端与电池充电控制芯片D5的1脚相连接,第九电阻R9的另一端同时与第六电阻R6的一端相连接,第六电阻R6的一端与P沟道MOS管的S极相连接,第六电阻R6的另一端与P沟道MOS管的G极相连接,第六电阻R6的另一端同时与第七电阻R7的一端相连接,P沟道MOS管的D极与第一二极管D4的阳极相连接,第一二极管D4的阴极与电池BT1的正极相连接,第七电阻R7的另一端与电池充电控制芯片D5的7脚相连接,电池充电控制芯片D5的2脚与第一电阻R1的一端相连接,电池充电控制芯片D5的2脚同时与第五电阻R5的一端相连接,第一电阻R1的另一端与电池BT1的正极相连接,第五电阻R5的另一端与DGND相连接,电池充电控制芯片D5的3脚与电源输入VDD5V相连接,电池充电控制芯片D5的4脚与第三电阻R3的一端相连接,电池充电控制芯片D5的4脚同时与第八电阻R8的一端相连接,第八电阻R8的另一端与DGND相连接,第三电阻R3的另一端与电源输入VDD5V相连接,电池充电控制芯片D5的5脚与第十电阻R10的一端相连接,第十电阻R10的另一端与LED灯LM1的阳极相连接,LED灯LM1的阴极与DGND相连接,第二电容C5的一端与电源输入VDD5V相连接,第二电容C5的另一端与DGND相连接,电池BT1的正极与第二电阻R2的一端相连接,第二电阻R2的另一端与电池管理芯片D2的5脚相连接,第二电阻R2的另一端同时与第一电容C1的一端相连接,第一电容C1的另一端与电池BT1的负极相连接,第一电容C1的另一端同时与电池管理芯片D2的6脚相连接,电池管理芯片D2的6脚与MOS管集成芯片D1的7脚相连接,电池管理芯片D2的1脚与MOS管集成芯片D1的5脚相连接,电池管理芯片D2的2脚与MOS管集成芯片D1的4脚相连接,电池管理芯片D2的3脚与MOS管集成芯片D1的4脚相连接,电池管理芯片D2的3脚同时与第四电阻R4的一端相连接,第四电阻R4的另一端与MOS管集成芯片D1的3脚相连接,电池BT1的正极与输出Vbat相连接。
结合图2,所述峰值保持模块包括第十一电阻R11、第十二电阻R15、第十三电阻R16、第十四电阻R18、第十五电阻R19、第十六电阻R20、第十七电阻R21、电位器R22、第三电容C8、第四电容C10、第五电容C19、第二二极管D6、第三二极管D7、第四二极管D9、第五二极管D12、第六二极管D13、第一运算放大器D15、第二运算放大器D18、比较器D17、多谐振荡器D10,信号输入IN+与比较器D17的2脚相连接,比较器D17的3脚与电位器R22的滑动触点相连接,比较器D17的1脚与DGND相连接,比较器D17的4脚与DGND相连接,比较器D17的8脚与VCC5V相连接,比较器D17的7脚与多谐振荡器D10的2脚相连接,第十五电阻R19的一端与比较器D17的7脚相连接,第十五电阻R19的另一端与8脚相连接,电位器R22的固定端的一端与VCC5V相连接,电位器R22的固定端的另一端DGND相连接,第十六电阻R20的一端与第二运算放大器D18的2脚相连接,第十六电阻R20的另一端与第二运算放大器D18的1脚相连接,第十六电阻R20的另一端同时与第十七电阻R21的一端相连接,第十七电阻R21的另一端与第二运算放大器D18的6脚相连接,第十七电阻R21的另一端同时与第五电容C19的一端相连接,第五电容C19的另一端与第二运算放大器D18的7脚相连接,第五电容C19的另一端同时与第二运算放大器D18的3脚相连接,第二运算放大器D18的4脚与VCC5V相连接,第二运算放大器D18的11脚与DGND相连接,第二运算放大器D18的5脚与第三电容C8的一端相连接,第二运算放大器D18的5脚同时与第五二极管D12的阳极相连接,第二运算放大器D18的5脚同时还与第四二极管D9的阴极相连接,第四二极管D9的阳极与第一运算放大器D15的6脚相连接,第四二极管D9的阳极同时与第二二极管D6的阳极相连接,第四二极管D9的阳极同时还与第三二极管D7的阴极相连接,第三电容C8的另一端与第十三电阻R16的一端相连接,第三电容C8的另一端同时与DGND相连接,第三二极管D7的阳极与第二二极管D6的阴极相连接,第三二极管D7的阳极同时与第十三电阻R16的另一端相连接,第三二极管D7的阳极同时还与第一运算放大器D15的2脚相连接,第一运算放大器D15的7脚与VCC5V相连接,第一运算放大器D15的4脚与VSS-5V相连接,第一运算放大器D15的3脚与第十四电阻R18的一端相连接,第十四电阻R18的另一端与输入信号IN+相连接,第五二极管D12的阴极与第十二电阻R15的一端相连接,第五二极管D12的阴极同时与第六二极管D13的阴极相连接,第十二电阻R15的另一端与VSS-5V相连接,第六二极管D13的阳极与多谐振荡器D10的13脚相连接,多谐振荡器D10的1脚和多谐振荡器D10的8脚相连接,多谐振荡器D10的1脚同时与DGND相连接,多谐振荡器D10的3脚与VCC5V相连接,多谐振荡器D10的2脚与输出OUT2相连接,多谐振荡器D10的16脚与VCC5V相连接,多谐振荡器D10的14脚与DGND相连接,第十一电阻R11的一端与VCC5V相连接,第十一电阻R11的另一端与第四电容C10的一端相连接,第十一电阻R11的另一端同时与多谐振荡器D10的15脚相连接,第四电容C10的另一端与DGND相连接。
结合图4,所述电源模块包括接线端子P2、整流桥D8、第六电容C9、电解电容C11、第七电容C12、第八电容C13、第九电容C14、第十电容C15、第十一电容C16、第十二电容C17、第一电感L1、第二电感L2、第十八电阻R12、第十九电阻R13、第二十电阻R14、第二十一电阻R17、第七二极管D16、稳压管D14、电源芯片D11,接线端子P2的一端与整流桥D8的交流输入端相连接,接线端子P2的另一端与整流桥D8的交流输入另一端相连接,整流桥D8的直流输出正极与电解电容C11的正极相连接,整流桥D8的直流输出负极与电解电容C11的负极相连接,电解电容C11的负极与DGND相连接,电解电容C11的正极与第一电感L1的一端相连接,第一电感L1的另一端与第十八电阻R12的一端相连接,第一电感L1的另一端同时与电源芯片D11的2脚相连接,电源芯片D11的2脚与第十电容C15的一端相连接,电源芯片D11的2脚同时与第十一电容C16的一端相连接,第十电容C15的另一端与DGND相连接,第十一电容C16的另一端与DGND相连接,第十八电阻R12的另一端与电源芯片D11的7脚相连接,第十八电阻R12的另一端同时与稳压管D14的阴极相连接,稳压管D14的阳极与DGND相连接,电源芯片D11的8脚与第十二电容C17的一端相连接,第十二电容C17的另一端与DGND相连接,电源芯片D11的4脚与DGND相连接,电源芯片D11的6脚与第九电容C14的一端相连接,第九电容C14的另一端与第二十一电阻R17的一端相连接,第二十一电阻R17的另一端与DGND相连接,电源芯片D11的1脚与第六电容C9的一端相连接,电源芯片D11的3脚与第六电容C9的另一端相连接,电源芯片D11的3脚同时与第七二极管D16的阴极相连接,第七二极管D16的阳极与DGND相连接,第六电容C9的另一端与第二电感L2的一端相连接,第二电感L2的另一端与输出VDD5V相连接,第二电感L2的另一端同时与第十九电阻R13的一端相连接,第十九电阻R13的一端与第七电容C12的一端相连接,第十九电阻R13的一端同时与第八电容C13的一端相连接,第十九电阻R13的另一端与电源芯片D11的5脚相连接,第十九电阻R13的另一端同时与第二十电阻R14的一端相连接,第二十电阻R14的另一端与DGND相连接,第七电容C12的另一端与DGND相连接,第八电容C13的另一端与DGND相连接。
所述MOS管集成芯片D1的型号为8205A,电池管理芯片D2的型号为S-8261ABJMD-G3JT2G,电池充电控制芯片D5的型号为BQ2057C。
多谐振荡器D10的型号为74HC123N,第二运算放大器D18的型号为LM324N,比较器D17的型号为LM311。
电源芯片D11的型号为MP1593。
本发明的配网故障指示器可以有效的测量单相接地故障瞬间暂态电流的峰值大小和方向,通过暂态电路峰值大小和方向进行故障定位。