CN104360174A - 环网柜二次自动核相装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环网柜二次自动核相装置，包括多通道分配器、AD采集单元、处理运算单元、输入输出接口电路和电源系统；多通道分配器、AD采集单元和输入输出接口电路均与处理运算单元相连接；电源系统与多通道分配器和AD采集单元相连接；输入输出接口电路与AD采集单元相连接；多通道分配器与被测环网柜的进线母线上的电压互感器回路相连接；多通道分配器与被测环网柜的进线母线串接有熔断器F和电压表V；电压表V的一端与熔断器F相连接，电压表V的另一端连接多通道分配器。本发明的环网柜二次自动核相装置，具有可实现双电源进线母线的自动核相工作、提高核相工作效率、准确性和可靠性、缩短停电时间、提高供电质量等优点。

Description

环网柜二次自动核相装置

技术领域

本发明涉及一种环网柜二次自动核相装置。

背景技术

核相仪一般都具有相位校验和相序校验这两种主要功能，或者还具有核相、测相序、验电等功能。当前核相应用场合上，可以划分为一次核相和二次核相。其中一次核相是指高压侧(一次侧)的核相，是通过高压核相仪表，对高压母线进行核相。二次核相(二次侧核相)是指高压母线通过电压互感器PT隔离降压后的低压端进行核相。

在工程上，高压核相和低压核相都是必不可少的工作步骤。传统的核相方法都是采用多人分工合作(操作人员，安全监视人员)，而且是带电操作，必须严格按照操作步骤完成，具有一定的危险性。同时由于是现场操作，受天气和现场操作人员的主观影响，可能出现记录错误，操作失误等可能，给核相工作带来一定的危险性和不可预见的错误。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种环网柜二次自动核相装置，以实现双电源进线母线的自动核相工作、提高核相工作效率和准确性。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

环网柜二次自动核相装置，其结构特点是，包括多通道分配器、AD采集单元、处理运算单元、输入输出接口电路和电源系统；所述多通道分配器、AD采集单元和输入输出接口电路均与所述处理运算单元相连接；所述电源系统与所述多通道分配器和AD采集单元相连接；所述输入输出接口电路与所述AD采集单元相连接；

所述多通道分配器与被测环网柜的进线母线上的电压互感器回路相连接；

所述多通道分配器与被测环网柜的进线母线串接有熔断器F和电压表V；所述电压表V的一端与所述熔断器F相连接，所述电压表V的另一端连接所述多通道分配器。

本发明的环网柜二次自动核相装置的结构特点也在于：

所述处理运算单元包括微控制器U2、电阻R1、接口P1～P3、时钟芯片U8、接口芯片P11、蓄电池U6、电容C13、电容C18和晶振X1；所述电阻R1、接口P1～P3、接口芯片P11均与所述微控制器U2相连接，所述接口芯片P11还与所述时钟芯片U8相连接；所述电容C13、晶振X1相互并联连接后的两端分别连接在时钟芯片U8的引脚2和引脚3上；所述蓄电池U6、电容C18串联连接在所述时钟芯片U8的引脚1和引脚8之间，所述蓄电池U6与时钟芯片U8的引脚8相连接，所述电容C18与时钟芯片U8的引脚1相连接。

所述处理运算单元包括电源系统包括用于接入外部电源并将外部电源转为+5V电源输出的第一电源电路和连接所述第一电源电路并将+5V电源转为+3.3V电源输出的第二电源电路；

所述第一电源电路包括电源芯片U11、电阻R14～电阻R16、二极管D2、电感L3、电感L4、电容C34～电容C43；

所述第二电源电路包括稳压器U9、电阻R11～电阻R13、电容C28～电容C28、电容C31～电容C32和电感L2。

所述输入输出接口电路包括RS232接口芯片U4、9针串口J1、接口P13、接口P7、接口P8、电容C4～电容C7；

所述9针串口J1依次通过所述接口P13、接口P7与所述RS232接口芯片U4相连接，所述接口P7与所述RS232接口芯片U4的引脚13和引脚14相连接；所述接口P8与所述处理运算单元相连接，接口P8还与所述RS232接口芯片U4的引脚11和引脚12相连接；

所述电容C3的一端连接+3.3V电源并和RS232接口芯片U4的引脚16相连接，所述电容C3的另一端与RS232接口芯片U4的引脚2相连接；所述电容C5的两端分别连接RS232接口芯片U4的引脚1和引脚3；所述电容C7的两端分别连接RS232接口芯片U4的引脚4和引脚5；

所述电容C6的一端连接接地端AGND并和RS232接口芯片U4的引脚15相连接，所述电容C6的另一端与RS232接口芯片U4的引脚6相连接。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的环网柜二次自动核相装置，包括多通道分配器、AD采集单元、处理运算单元、输入输出接口电路和电源系统。通过多通道分配器、AD采集单元能同步采集各个电源的各相电压电压幅度和角度信息(AD采样)，然后通过硬件滤波、软件路波、FFT算法运算后，得出各路电压的电压幅度和相互角度关系，即可实现相序检测、电压幅度检测、角度检测等功能，并可通过液晶显示屏显示各相之间的角度关系。

环网柜的2路电源自动核相，实时显示相位关系，不需要传统的人工操作核相，大大的提高了核相工作的速度；由于无需人工现场核相，能够避免人工核相存在的操作风险和安全风险。在当前对供电质量，可靠性以及缩短停电时间提出更高要求的今天，提高核相时间，就是提高供电质量。

本发明的环网柜二次自动核相装置，具有可实现双电源进线母线的自动核相工作、提高核相工作效率、准确性和可靠性、缩短停电时间、提高供电质量等优点。

附图说明

图1为本发明的环网柜二次自动核相装置的结构框图。

图2为本发明的环网柜二次自动核相装置的连接环网柜时的接线原理图。

图3为本发明的环网柜二次自动核相装置的处理运算单元的电路图。

图4为本发明的环网柜二次自动核相装置的电源系统的第一电源电路的电路图。

图5为本发明的环网柜二次自动核相装置的电源系统的第二电源电路的电路图。

图6为本发明的环网柜二次自动核相装置的输入输出接口电路的电路图。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见附图1-6，本发明的环网柜二次自动核相装置，包括多通道分配器、AD采集单元、处理运算单元、输入输出接口电路和电源系统；所述多通道分配器、AD采集单元和输入输出接口电路均与所述处理运算单元相连接；所述电源系统与所述多通道分配器和AD采集单元相连接；所述输入输出接口电路与所述AD采集单元相连接；

所述多通道分配器与被测环网柜的进线母线上的电压互感器回路相连接；

所述多通道分配器与被测环网柜的进线母线串接有熔断器F和电压表V；所述电压表V的一端与所述熔断器F相连接，所述电压表V的另一端连接所述多通道分配器。

所述处理运算单元包括微控制器U2、电阻R1、接口P1～P3、时钟芯片U8、接口芯片P11、蓄电池U6、电容C13、电容C18和晶振X1；所述电阻R1、接口P1～P3、接口芯片P11均与所述微控制器U2相连接，所述接口芯片P11还与所述时钟芯片U8相连接；所述电容C13、晶振X1相互并联连接后的两端分别连接在时钟芯片U8的引脚2和引脚3上；所述蓄电池U6、电容C18串联连接在所述时钟芯片U8的引脚1和引脚8之间，所述蓄电池U6与时钟芯片U8的引脚8相连接，所述电容C18与时钟芯片U8的引脚1相连接。

所述处理运算单元的电路的各元器件连接如图3所示。微控制器U2选择STM32系列芯片，所述时钟芯片U8为DS1302。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，具有涓细电流充电能力。DS1302的在实时显示时间中的应用。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302接口简单、价格低廉、使用方便，采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。

所述处理运算单元包括电源系统包括用于接入外部电源并将外部电源转为+5V电源输出的第一电源电路和连接所述第一电源电路并将+5V电源转为+3.3V电源输出的第二电源电路；

所述第一电源电路包括电源芯片U11、电阻R14～电阻R16、二极管D2、电感L3、电感L4、电容C34～电容C43；

所述第二电源电路包括稳压器U9、电阻R11～电阻R13、电容C28～电容C28、电容C31～电容C32和电感L2。

第一电源电路的各元器件连接如图4所示。第一电源电路的外部电源通过芯片U11处理后，输出+5V和-5V的电压。

第二电源电路的各元器件连接如图5所示。第二电源电路输入+5V电压，经过芯片U9处理后输出+3.3V电压。两种电压分别为装置的各个电路提供电源。

U11电源模块为BSD5-12D05型正负电源模块，该电源模块输入电压最高可达18V，输出为±5V，转换效率高达80％，而且该模块输出噪声小，很适合模拟通道信号的处理。

所述稳压器U9为LP3878。LP3878是输入电压为2.5V～16V、输出电压1V～5.5V的低压差稳压器，微功耗800mA，低噪声。

所述输入输出接口电路包括RS232接口芯片U4、9针串口J1、接口P13、接口P7、接口P8、电容C4～电容C7；

所述9针串口J1依次通过所述接口P13、接口P7与所述RS232接口芯片U4相连接，所述接口P7与所述RS232接口芯片U4的引脚13和引脚14相连接；所述接口P8与所述处理运算单元相连接，接口P8还与所述RS232接口芯片U4的引脚11和引脚12相连接；

所述电容C3的一端连接+3.3V电源并和RS232接口芯片U4的引脚16相连接，所述电容C3的另一端与RS232接口芯片U4的引脚2相连接；所述电容C5的两端分别连接RS232接口芯片U4的引脚1和引脚3；所述电容C7的两端分别连接RS232接口芯片U4的引脚4和引脚5；

所述电容C6的一端连接接地端AGND并和RS232接口芯片U4的引脚15相连接，所述电容C6的另一端与RS232接口芯片U4的引脚6相连接。

所述输入输出接口电路的各元器件连接如图6。RS232接口芯片U4为SP3232ECY，采用TSSOP-16封装形式，工作电源电压：3V-5.5V电源电流：0.3mA。

如图1-2所示，本发明的环网柜二次自动核相装置，主要实现对两路或者多路的10KV进线母线进行自动核相(也可以直接应用于低压场合下)。环网柜进线母线，通过PT(电压互感器)隔离降压后，输出34V-220V交流电压连接到该装置的模拟量输入端子，通过装置核相后，即可通过装置的指示面板(LED指示灯和液晶面板)，显示两路进线的各相之间是否同相，相序连接是否正确，各相是否有电，电压是否正常，以及各相之间相角值等信息。通过该装置，可以实现双进线环网柜在需要合环运行时，提供一个进行母线的重要相角数据。交流电压信号经过PT后，进入系统内部过滤和AD采样后，送到运算处理单元进行FFT运算以及判决处理后，通过显示单元实时显示核相数据。

在很多场合下，特别是在重要区域，为了提高供电质量质量，避免出现用户断电情况的发生，或者为了平衡负载均衡等需要，双进线环网柜需要手拉手的合环运行，这个时候就要求两条进线母线必须是同频同相的，而且要求相序不能弄错，否则合环运行会造成短路而可能酿成重大事故。所以核相是一项很重要的工作，也是必不可少的工作。采用二次自动核相装置，可以有效的提供服务反应的速度，避免人工核相所需要的人力成本，时间成本。

为了避免现有系统的人工核相的反映速度出现过慢的问题，解决人工核相的潜在危险性和主观错误的问题，提供本发明的的环网柜二次自动核相装置，共用环网柜内已有的PT，安装本装置，即可实现双电源进线母线的自动核相工作。

本发明的环网柜二次自动核相装置的技术原理：每条母线通过PT后，一般是提供Uab，Ucb两个线电压(或者Ua，Ub，Uc相电压)，通过装置的同步采样，AD转换以及FFT等运算处理后，计算出各相电压的电压幅度，相角等信息，根据幅度，相角信息可以准确的判断出各相电压是否同相，通过LED指示灯，液晶面板显示当前的最新状态。如图2为本发明的环网柜二次自动核相装置与环网柜的接线示意图。

本发明的环网柜二次自动核相装置，实时指示相位关系，不需要在合环等场合时，才临时采用仪表结合人工操作来核相，既明显的提高了反应速度，又可以把传统人工操作现场核相操作可能危险性得以避免。

通过本发明的环网柜二次自动核相装置可以实时检测双(多)进线环网柜(L1母线，L2母线)母线间的是否同相，相序是否正确的状态。通过该装置，可以避免在环网柜需要闭环运行时，还需要人工核相的繁琐而又相对危险的操作，提供可靠性和安全性。可以及时提供正确的数据，为合环运行提供及时，可靠的依据。本装置具有安装使用简单易行、性能可靠，反映准确迅速等优点。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.环网柜二次自动核相装置，其特征是，包括多通道分配器、AD采集单元、处理运算单元、输入输出接口电路和电源系统；所述多通道分配器、AD采集单元和输入输出接口电路均与所述处理运算单元相连接；所述电源系统与所述多通道分配器和AD采集单元相连接；所述输入输出接口电路与所述AD采集单元相连接；

所述多通道分配器与被测环网柜的进线母线上的电压互感器回路相连接；

所述多通道分配器与被测环网柜的进线母线串接有熔断器F和电压表V；所述电压表V的一端与所述熔断器F相连接，所述电压表V的另一端连接所述多通道分配器。

2.根据权利要求1所述的环网柜二次自动核相装置，其特征是，所述处理运算单元包括微控制器U2、电阻R1、接口P1～P3、时钟芯片U8、接口芯片P11、蓄电池U6、电容C13、电容C18和晶振X1；所述电阻R1、接口P1～P3、接口芯片P11均与所述微控制器U2相连接，所述接口芯片P11还与所述时钟芯片U8相连接；所述电容C13、晶振X1相互并联连接后的两端分别连接在时钟芯片U8的引脚2和引脚3上；所述蓄电池U6、电容C18串联连接在所述时钟芯片U8的引脚1和引脚8之间，所述蓄电池U6与时钟芯片U8的引脚8相连接，所述电容C18与时钟芯片U8的引脚1相连接。

3.根据权利要求1所述的环网柜二次自动核相装置，其特征是，所述处理运算单元包括电源系统包括用于接入外部电源并将外部电源转为+5V电源输出的第一电源电路和连接所述第一电源电路并将+5V电源转为+3.3V电源输出的第二电源电路；

所述第一电源电路包括电源芯片U11、电阻R14～电阻R16、二极管D2、电感L3、电感L4、电容C34～电容C43；

所述第二电源电路包括稳压器U9、电阻R11～电阻R13、电容C28～电容C28、电容C31～电容C32和电感L2。

4.根据权利要求1所述的环网柜二次自动核相装置，其特征是，所述输入输出接口电路包括RS232接口芯片U4、9针串口J1、接口P13、接口P7、接口P8、电容C4～电容C7；

所述9针串口J1依次通过所述接口P13、接口P7与所述RS232接口芯片U4相连接，所述接口P7与所述RS232接口芯片U4的引脚13和引脚14相连接；所述接口P8与所述处理运算单元相连接，接口P8还与所述RS232接口芯片U4的引脚11和引脚12相连接；

所述电容C3的一端连接+3.3V电源并和RS232接口芯片U4的引脚16相连接，所述电容C3的另一端与RS232接口芯片U4的引脚2相连接；所述电容C5的两端分别连接RS232接口芯片U4的引脚1和引脚3；所述电容C7的两端分别连接RS232接口芯片U4的引脚4和引脚5；

所述电容C6的一端连接接地端AGND并和RS232接口芯片U4的引脚15相连接，所述电容C6的另一端与RS232接口芯片U4的引脚6相连接。