CN103675573A

CN103675573A - 多回路线路故障快速定位数显装置及其方法

Info

Publication number: CN103675573A
Application number: CN201210342378.0A
Authority: CN
Inventors: 肖至勇; 江浩杰; 孙波
Original assignee: Baosteel Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明揭示了一种多回路线路故障快速定位数显装置及其方法。多回路线路故障快速定位数显装置包括：感应装置、接口电路、微处理器模块和声光报警电路。检测装置实时检测回路接地及短路状态，并向低压回路提供电源，当短路和接地故障发生时，检测装置向接口电路输出故障信号，仅切断故障回路的电源，而不切断上级断路器。接口电路包括声光报警接口电路和数码管显示接口电路，故障信号分为常闭触点信号和常开触点信号，分别接入声光报警接口电路和数码管显示接口电路。数码管显示接口电路与微处理器模块的输入端相连，微处理器模块的输出端输出故障显示字符。声光报警接口电路与声光报警电路相连，声光报警电路输出声音和光线报警。

Description

多回路线路故障快速定位数显装置及其方法

技术领域

本发明涉及供电回路故障的监测和显示，更具体地说，涉及一种多回路线路故障快速定位数显装置及其方法。

背景技术

在冷轧工序自动控制过程中，使用了大量的检测器件，用于实现全工序过程的自动化生产，维持需要通过电缆向检测器件提供电源和传输信号。检测器件的安装位置和环境，如冷轧机内部、炉子周边、酸槽周边等，受油污、高温、酸雾等决定了电缆故障的易发性。多个检测器件共用一个断路器是主流的供电方式，但当该断路器下任何一回路发生短路或接地故障时，该断路器将跳电保护，其它正常回路也将失电，影响面扩大，因没有回路短路和接地故障快速定位装置，因此无法知晓哪条回路有异常，处理时往往需要分片、分回路逐一查找，在回路众多如40条，那么要确定哪条回路有异常将很费时很费力，特别是对于瞬时性短路故障的排查就更显困难，查找效率低，往往困扰维护人员，有时甚至会给机组造成重大停机损失。

对于检测器件回路短路和接地故障的定位技术，经查阅，目前国内外也碰到相同的问题。现有技术仅提供了35KV架空线路、电力电缆线路和开关母排柜的短路及接地指示的装置，或者是6-35KV电力线路中相间和单相接地及短路故障检测和指示方法。现有技术的共同特点是仅提供了高压线路的短路和接地故障指示，且仅为单回路故障检测，不能对多回路短路及接地故障集中检测。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种多回路线路故障快速定位数显装置及其方法，来解决现有技术中存在的各种不足。

根据本发明，提供一种多回路线路故障快速定位数显装置，包括：感应装置、接口电路、微处理器模块和声光报警电路。检测装置实时检测回路接地及短路状态，并向低压回路提供电源，当短路和接地故障发生时，检测装置向接口电路输出故障信号，仅切断故障回路的电源，而不切断上级断路器。接口电路包括声光报警接口电路和数码管显示接口电路，故障信号分为常闭触点信号和常开触点信号，分别接入声光报警接口电路和数码管显示接口电路。数码管显示接口电路与微处理器模块的输入端相连，微处理器模块的输出端输出故障显示字符。声光报警接口电路与声光报警电路相连，声光报警电路输出声音和光线报警。

根据本发明的一实施例，接口电路还包括复位按钮，切断声光报警电路的输出声音，并且将微处理器模块复位。

根据本发明的一实施例，检测装置包括多个熔丝、电阻、二极管和继电器。检测装置通过熔丝分别给声光报警接口电路中的多个开关和多个检测器检测器提供电源，此时供给开关的电压为高于开关的动作电压，使开关全部吸合，生成常闭触点信号。

根据本发明的一实施例，数码管显示接口电路包括多个常开触点，多个电阻和多个三极管。常开触点信号接入数码管显示接口电路，分别经过信号隔离回路中的电阻和三极管，使微处理器模块的输入端接收低电平信号。

根据本发明的一实施例，微处理器模块包括多个辅助触点、电阻、三极管组成的高输入阻抗隔离电路和微处理器芯片，微处理器芯片周期性扫描输入端。

根据本发明的一实施例，还包括电源模块、数显装置、报警指示灯和声音报警器。电源模块对感应装置和接口电路供电，数显装置为7段LED数码管，与微处理器模块的输出端相连，显示线路接地及短路故障的回路号，报警指示灯和声音报警器与声光报警电路相连，用于指示回路有故障发生。

根据本发明的另一方面，还提供一种多回路线路故障快速定位方法，包括以下步骤：初始化处理；端口数据读取及故障译码；故障存在判定；多路故障存在判定；多路循环定位及显示输出；延时处理；单回路定位及显示输出。

采用了本发明的技术方案，不仅能快速检测多回路接地及短路故障，尤其是瞬时性短路故障，而且还能快速仅切断故障回路而不跳上级开关，确保其它回路的正常运行，具有数值显示故障点的回路号和声光报警功能，能为现场维护人员快速锁定故障回路，减少故障范围确定时间，提高故障处理效率，减少企业停机损失，适用于DC24V检测器供电线路。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明多回路线路故障快速定位数显装置的外观示意图；

图2是本发明多回路线路故障快速定位数显装置的结构示意图；

图3是检测装置、接口电路和声光警报电路的电路图；

图4是微处理器电路图；

图5是电源电路图；

图6是本发明多回路线路故障快速定位方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参见图1和图5，本发明涉及一种16路检测器回路接地及短路故障数显装置，其外壳面板设有：7段LED数码管8、复位按钮5、红色报警指示灯4和声音报警器3；复位按钮5用于去除报警器3的报警音和LED数码管8显示清零；红色报警指示灯4用于指示回路有故障发生；声音报警器3用于警报回路有故障发生；电缆接入口7用于220V交流电源接入装置内部；电缆输出口6用于供给检测器DC24V电源。声光报警电路12用于故障发生时发出声光信号，起提醒警示目的；电源模块13用于将220V交流电转换成各装置所需的DC24V和DC5V电源。

220V交流电源从电缆接入口7进入装置内部，与电源模块13的T1变压器一次侧相连，电源模块13经T1变压器二次侧、D1～D4整流二级管、整流滤波电容C1、稳压管DW1和D5～D8整流二级管、整流滤波电容C2、稳压管DW2分别获得DC24V电源VSS和DC5V电源VCG；检测器的DC24V供电电缆经装置输出口6与现场检测器PX1～16相连。

参见图2，外壳内部2包括：检测装置9，用于向检测器提供DC24V电源和向接口电路10提供信号，当短路和接地故障发生时，检测装置9向接口电路10输出故障信号，仅切断故障回路的电源，而不切断上级断路器，不影响其它回路的运行；检测装置9输出的故障信号，接入声光报警接口电路10-1（图3）和数码管显示接口电路10-2（图4）；微处理器11，可进行逻辑判断和运算处理，内部为集成电路，故障信号经过接口电路10-2隔离后输入到微处理器11的P1口和P2口，对16路接口信号进行编码，并经内部运算处理、解析，输出给P0口，P0口输出0，1，2，3,4，5，6，7,8，9,A,B,C，D，E，F共16位字符所对应的驱动信号给7段共阳LED数码管8，显示相应的字符，表示故障回路的编号，根据回路编号，维护人员可快速锁定方向，在多路故障发生时具有记忆、循环显示等功能。

PX1～16检测器回路无故障时：

参见图3和图4，检测装置9通过FU1～FU16分别给接口电路10-1中的KA1～KA16和PX1～16检测器提供电源，此时供给KA1～KA16的电压为Vss，高于KA1～KA16的动作电压Vdz，使KA1～KA16全部吸合，常闭触点信号接入警报接口电路10-1，因常闭触点KAb1～KAb16断开，故红色报警指示灯4（HY1）和声音报警器3（BJ1）不动作，表示线路无任何故障，常开触点信号接入数显接口电路10-2，因常开触点KAa1～KAa16接通，分别经信号隔离回路中的电阻RT1～RT16、三极管N1～N16，使N1～N16输出低电平信号给微处理器11中的数字量输入端口P1和P2，微处理器11实时周期性扫描端口P1和P2信号，进行内部处理和编码，无任何短路故障时，输出段码表“0xff”给输出端口P0，经驱动电路给7段LED数码管8不显示任何字符，表示无任何线路存在故障。

PX1～16检测器回路中有1路有短路及接地故障时（以PX1为例）：

参见图3和图4，因回路发生短路及接地故障，检测装置9中的FU1断路，此时DC24V经检测装置9中的电阻RX1（500Ω）、二级管DX1大阻抗分压作用，KA1将获得“0V”异常电压，远低于KA1的动作电压Vdz，使KA1不吸合，常闭触点信号接入警报接口电路10-1，因常闭触点KAb1接通，故红色报警指示灯4（HY1）和声音报警器3（BJ1）动作，发出声光报警，表示线路目前有故障，提醒人员注意，接口电常开触点信号接入数显接口电路10-2，因常开触点KAa1断开，经信号隔离回路中的电阻RT1、三极管N1，使N1输出高电平信号给微处理器11中的数字量输入端口P1.0位，P1口的其余7位和P2口的8位都为低电平，微处理器11实时周期性扫描端口P1和P2信号，进行内部处理和编码，第“0”回路有短路故障时，输出段码表“0xc0”给输出端口P0，经驱动电路给7段LED数码管8显示字符“0”，表示“0”号线路目前有短路故障，维护人员可根据该数字快速锁定故障回路，而不用对16条回路逐一排查，大大提高了故障排查效率。按下复位按钮3时，可立即消除声音报警，但红色警报指示灯直至故障解决才会消失。

PX1～16检测器回路中有多路有短路及接地故障时（以2路PX1和PX16 为例）：

参见图3和图4，因线路发生短路及接地故障，检测装置9中的FU1和FU16断路，此时DC24V经检测装置9中的电阻RX1（500Ω）、二级管DX1和电阻RX16（500Ω）、二级管DX16大阻抗分压作用，KA1和KA16将获得“0V”异常电压，远低于动作电压Vdz，使KA1、KA16不吸合，常闭触点信号接入警报接口电路10-1，因常闭触点KAb1、KAb16接通，故红色报警指示灯4（HY1）和声音报警器3（BJ1）动作，发出声光报警，表示线路目前有故障，提醒人员注意，常开触点信号接入数显接口电路10-2，因常开触点KAa1、KAa16断开，经信号隔离回路中的电阻RT1、三极管N1和电阻RT16、三极管N16，使N1和N16输出高电平信号给微处理器11中的数字量输入端口P1.0和P2.7，P1口和P2口的其余7位都为低电平，微处理器11实时周期性扫描端口P1和P2信号，进行内部处理和编码，有多路短路故障时，以1S为周期循环输出段码表“0xc0”和“0x8e”给输出端口P0，经驱动电路给7段LED数码管8显示字符“0”和“F”，两字符以1S间隔周期切换显示，表示“0”和“F”号线路目前有短路故障，维护人员可根据该数字快速锁定故障回路，而不用对16条回路逐一排查，大大提高了故障排查效率。按下复位按钮3时，可立即消除声音报警，但红色警报指示灯直至故障解决才会消失。

另一方面，本发明还涉及一种多回路线路故障快速定位方法，如图6所示，主要应用在微处理器模块11的编程中，采用C语言编程，包括7个步骤：

11.1初始化处理：int Fault=0（故障存在标记），

int Fault_n=0（多路故障计数值），char channel[15]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0,0x99，0x92，0x82，0xf8,0x80，0x90,0x88，0x83，0xc6，0xa1，0x86，0x8e}，int p1_in=0(端口1输入值)，int p2_in=0(端口2输入值)，int p0_out=0(端口0输出值)，int chan0∽chanl5=0（通道故障信号标记）。

11.2端口数据读取及故障译码：微处理器11周期扫描端口1和端口2的信号，并将各端口数值存储在p1_in和p2_in中，故障译码环节对端口输入值p1_in和p2_in进行判断，解码出哪个通道存在故障，若p1_in的最低位信号为“1”时，那么对chan0赋值“1”，同时多路故障计数值Fault_n递增“1”，故障存在标记Fault赋值“1”，若存在多路故障，解码后相应通道赋值，且Fault_n递增相应数值。

11.3故障存在判定：判定11.2步骤中的Fault数值，若不为“0”时，则存在故障，为“0”时，则不存在故障，流程结束。

11.4多路故障存在判定：步骤11.3中Fault不为“0”，若11.2中的Fault_n大于“1”，则进入步骤11.5，否则，进入步骤11.7。

11.5多路循环定位及显示输出：循环判定通道故障信号标记chan0∽chanl5中最小故障通道，并调用通道数值对应LED显示驱动的代码，例如线路1即通道0故障时，查找驱动代码为channel[0]＝“0xc0”，并将channel[0]赋值给p0_out，输出给微处理器11端口P0，驱动数显装置8，显示值“0”，定位线路1存在故障。进入步骤11.6延时等待处理，完毕后，再判定已显示通道chan0后最近的故障通道是否为“1”，例如为线路10，即最近通道9故障时，此时查找驱动代码为channel[9]＝“0x90”，并将channel[9]赋值给p0_out，输出给微处理器11端口P0，驱动数显装置8，显示值“9”，定位线路10存在故障，其它通道存在故障时，以此定位显示故障线路。

11.6延时1秒处理：利用空指令循环操作，根据程序执行周期时间，计数1秒钟对应数值，然后再进入步骤11.5，显示下一故障线路数值，多路故障存在时，步骤11.5和步骤11.6配合以1S间隔循环显示故障线路，便于观察。

11.7单回路定位及显示输出：若步骤11.4判断仅存在单路故障，即Fault_n值为“1”时，那么该步骤循环检查chan0至chan15值为“1”者，并查找该通道对应的LED驱动代码，例如仅通道15，即线路16存在故障时，将channel[15]值“0x8e”输出给微处理器11的端口P0，驱动数显装置8，显示值“F”，定位线路16存在故障，并且持续固定显示该数值。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims

1.一种多回路线路故障快速定位数显装置，其特征在于，包括：

感应装置、接口电路、微处理器模块和声光报警电路；

所述检测装置实时检测回路接地及短路状态，并向低压回路提供电源，当短路和接地故障发生时，所述检测装置向所述接口电路输出故障信号，仅切断故障回路的电源，而不切断上级断路器；

所述接口电路包括声光报警接口电路和数码管显示接口电路，所述故障信号分为常闭触点信号和常开触点信号，分别接入所述声光报警接口电路和所述数码管显示接口电路；

所述数码管显示接口电路与所述微处理器模块的输入端相连，所述微处理器模块的输出端输出故障显示字符；

所述声光报警接口电路与所述声光报警电路相连，所述声光报警电路输出声音和光线报警。

2.如权利要求1所述的多回路线路故障快速定位数显装置，其特征在于：

所述接口电路还包括复位按钮，切断所述声光报警电路的输出声音，并且将所述微处理器模块复位。

3.如权利要求1所述的多回路线路故障快速定位数显装置，其特征在于：

所述检测装置包括多个熔丝、电阻、二极管和继电器；

所述检测装置通过所述熔丝分别给所述声光报警接口电路中的多个开关和多个检测器检测器提供电源，此时供给所述开关的电压为高于所述开关的动作电压，使所述开关全部吸合，生成所述常闭触点信号。

4.如权利要求1所述的多回路线路故障快速定位数显装置，其特征在于：

所述数码管显示接口电路包括多个常开触点，多个电阻和多个三极管；

所述常开触点信号接入所述数码管显示接口电路，分别经过信号隔离回路中的所述电阻和所述三极管，使所述微处理器模块的输入端接收低电平信号。

5.如权利要求1所述的多回路线路故障快速定位数显装置，其特征在于：

所述微处理器模块包括多个辅助触点、电阻、三极管组成的高输入阻抗隔离电路和微处理器芯片；

所述微处理器芯片周期性扫描所述输入端。

6.如权利要求1所述的多回路线路故障快速定位数显装置，其特征在于，还包括：

电源模块、数显装置、报警指示灯和声音报警器；

所述电源模块对所述感应装置和所述接口电路供电；

所述数显装置为7段LED数码管，与所述微处理器模块的输出端相连，显示线路接地及短路故障的回路号；

所述报警指示灯和声音报警器与所述声光报警电路相连，用于指示回路有故障发生。

7.一种多回路线路故障快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

初始化处理；

端口数据读取及故障译码；

故障存在判定；

多路故障存在判定；

多路循环定位及显示输出；

延时处理；

单回路定位及显示输出。