CN105182102A - 小水电上网出线端监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电网监测领域，尤其涉及一种小水电上网出线端监测装置，包括人机接口、主控系统、报警模块、监测模块以及触摸屏控制模块，所述人机接口与所述主控系统通过Zigbee网路连接，所述主控系统分别与所述报警模块、监测模块以及触摸屏模块连接，所述报警模块包括灯光报警模块和声音报警模块，所述检测模块包括电流监测模块和电压监测模块。嵌入式系统具有系统内核小、专用性强、系统精简、实时性好、有专用的开发工具和开发环境等特点。采用嵌入式系统进行出线端监测的设计，不仅可以完成复杂任务的调度，还可以保证系统的实时性，同时，也可以为用户提供友好的人机交互界面。

Description

小水电上网出线端监测装置

技术领域

本发明属于电力电网监测领域，尤其涉及一种小水电上网出线端监测装置。

背景技术

近几年随着国民经济的高速发展，我国水电装机总容量也得到了很大的发展，尤其是大型水电站的数量及装机容量更是得到前所未有的发展，电站的输出线路容量及电压等级不断提高。高压电缆作为水电站电量输出的重要设备，其安全性也受到极大重视，高压母线在过负荷运行或高压开关的触头接触不良时，因接触电阻变大，在负载电流流过时会产生发热现象，此发热现象引起绝缘老化甚至击穿，从而引发短路，形成重大事故，造成重大经济损失。为了保障高压电缆的安全运行，对高压电缆的线芯导体温度、接头温度、金属护套温度及金属护套绝缘监测至关重要。

现有的小水电站高压出线端监测装置结构复杂，使得监测以及处理速度慢，不能及时发现和处理异常，造成高压电缆出现一定的损坏，严重时造成更大的经济损失以及人员事故。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述技术的不足，而提供一种小水电上网出线端监测装置，系统精简，监测及时。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种小水电上网出线端监测装置，其特征在于，包括人机接口、主控系统、报警模块、监测模块以及触摸屏控制模块，所述人机接口与所述主控系统通过Zigbee网路连接，所述主控系统分别与所述报警模块、监测模块以及触摸屏模块连接，所述报警模块包括灯光报警模块和声音报警模块，所述检测模块包括电流监测模块和电压监测模块。

优选地，所述电压监测模块采用电压比较器，包括运放U1A、电阻R1-电阻R7、稳压管D1、D2、三极管Q1，所述运放U1A的2、3管脚分别接电阻R1和电阻R2、所述电阻R1分别与三级管Q1的集电极和电阻R7的一端连接，所述电阻R5、R6串联，电阻R5的一端与三级管Q1的基极连接，U所述电阻R6和电阻R7分别接地；所述运放U1A的第1管脚与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与稳压管D1和电阻R3连接，所述电阻R3另一端与运放U1A的第3管脚连接，所述稳压管D1和稳压管D2串联，稳压管D2另一端接地。

优选地，所述电流监测模块主要由运放U2A和运放U2B及其外围电路构成。

优选地，还包括电源电路，所述电源电路分别为主控系统、报警模块、监测模块以及触摸屏控制模块供电。

优选地，所述Zigbee网路采用CC2430射频芯片。

优选地，所述主控系统采用嵌入式ARM9处理器芯片S3C2440。

有益效果:嵌入式系统具有系统内核小、专用性强、系统精简、实时性好、有专用的开发工具和开发环境等特点。采用嵌入式系统进行出线端监测的设计，不仅可以完成复杂任务的调度，还可以保证系统的实时性，同时，也可以为用户提供友好的人机交互界面。整个系统在S3C2440开发板上试验后运行可靠，操作简单，显示清晰美观。本设计软件结构简单，占用存储空间少，可灵活扩充功能。同时对计算机要求低，实用性强，适用范围广。

附图说明

图1是本发明的组成框图；

图2是本发明中电压监测模块的电路图；

图3是本发明中电流监测模块的电路图；

图4是本发明中电源模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图1所示，一种小水电上网出线端监测装置，包括人机接口、主控系统、报警模块、监测模块以及触摸屏控制模块，所述人机接口与所述主控系统通过Zigbee网路连接，Zigbee网络中，每个设备拥有两个地址：一个是64位IEEE物理地址，每个节点拥有全球唯一的MAC地址，另一个是所在PAN里独有16位网络地址，也称短地址。网络地址是在节点加入网络时，由其父节点分配给它的。协调器在建立网络后使用0x000作为自己的短地址。路由器和终端加入网络后，使用父设备给它分配的短地址来通讯。工作人员无需到现场，通过查看网络地址即可知道哪一点传来的数据，这样既方便快速又可集中查询、管理数据。所述主控系统分别与所述报警模块、监测模块以及触摸屏模块连接，所述报警模块包括灯光报警模块和声音报警模块，所述检测模块包括电流监测模块和电压监测模块。所述Zigbee网路采用CC2430射频芯片。所述主控系统采用嵌入式ARM9处理器芯片S3C2440。报警模块由LED灯和蜂鸣器组成，如果电压监测模块和电流监测模块监测到电压或电流超出安全范围，报警模块会发出相应的声光报警。由于触摸屏的控制较复杂，S3C2440有自带的触摸屏控制模块，可以简化对触摸屏的写指令和读写数据等操作。

如图2所示，所述电压监测模块采用电压比较器，包括运放U1A、电阻R1-电阻R7、稳压管D1、D2、三极管Q1，所述运放U1A的2、3管脚分别接电阻R1和电阻R2、所述电阻R1分别与三级管Q1的集电极和电阻R7的一端连接，所述电阻R5、R6串联，电阻R5的一端与三级管Q1的基极连接，U所述电阻R6和电阻R7分别接地；所述运放U1A的第1管脚与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与稳压管D1和电阻R3连接，所述电阻R3另一端与运放U1A的第3管脚连接，所述稳压管D1和稳压管D2串联，稳压管D2另一端接地。电压监测电路是一个迟滞回环比较器，如图2所示。由于正反馈作用，该比较器的门限电压随着输出电压Uo的变化而变化。Uo接到S3C2440的ADC1接口，为满足ADC的需要，在集成运放的输出端增加两个稳压管反向串联的限幅电路，使得输出电压被钳位在合适的Uoh和Uol。

如图3所示，所述电流监测模块主要由运放U2A和运放U2B及其外围电路构成。利用电流采样电阻R1将电流信号变换成电压信号。放电时该信号为正，充电时该信号为负，S3C2440中的A/D转换输入电压范围为0～3.3V，因此信号变换电路应起到整流的作用，且能让S3C2440识别电流的方向。信号变换电路如图4所示。运放U2A是电压跟随器，输出反映电流大小的电压信号，Ibat2，输出到S3C2440的ADC2口，U2B将Ibat12反向，得到Ibat1，输出到S3C2440的ADC3口。参数选取：R10＝R11＝10kΩ，C1＝0.1μF，D3取3.3V的稳压管。

如图4所示，还包括电源电路，所述电源电路分别为主控系统、报警模块、监测模块以及触摸屏控制模块供电。系统中S3C2440芯片需要的电源是3.3V直流稳压电源，而我们常用的电源电压是5V，所以需要用DC—DC直流转换器1117—3.3将5V直流电转换为3.3V直流电，以供系统正常工作需求。

嵌入式系统具有系统内核小、专用性强、系统精简、实时性好、有专用的开发工具和开发环境等特点。采用嵌入式系统进行出线端监测的设计，不仅可以完成复杂任务的调度，还可以保证系统的实时性，同时，也可以为用户提供友好的人机交互界面。整个系统在S3C2440开发板上试验后运行可靠，操作简单，显示清晰美观。本设计软件结构简单，占用存储空间少，可灵活扩充功能。同时对计算机要求低，实用性强，适用范围广。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种小水电上网出线端监测装置，其特征在于，包括人机接口、主控系统、报警模块、监测模块以及触摸屏控制模块，所述人机接口与所述主控系统通过Zigbee网路连接，所述主控系统分别与所述报警模块、监测模块以及触摸屏模块连接，所述报警模块包括灯光报警模块和声音报警模块，所述检测模块包括电流监测模块和电压监测模块。

2.根据权利要求1所述的小水电上网出线端监测装置，其特征在于：所述电压监测模块采用电压比较器，包括运放U1A、电阻R1-电阻R7、稳压管D1、D2、三极管Q1，所述运放U1A的2、3管脚分别接电阻R1和电阻R2、所述电阻R1分别与三级管Q1的集电极和电阻R7的一端连接，所述电阻R5、R6串联，电阻R5的一端与三级管Q1的基极连接，U所述电阻R6和电阻R7分别接地；所述运放U1A的第1管脚与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与稳压管D1和电阻R3连接，所述电阻R3另一端与运放U1A的第3管脚连接，所述稳压管D1和稳压管D2串联，稳压管D2另一端接地。

3.根据权利要求2所述的小水电上网出线端监测装置，其特征在于：所述电流监测模块主要由运放U2A和运放U2B及其外围电路构成。

4.根据权利要求3所述的小水电上网出线端监测装置，其特征在于：还包括电源电路，所述电源电路分别为主控系统、报警模块、监测模块以及触摸屏控制模块供电。

5.根据权利要求4所述的小水电上网出线端监测装置，其特征在于：所述Zigbee网路采用CC2430射频芯片。

6.根据权利要求5所述的小水电上网出线端监测装置，其特征在于：所述主控系统采用嵌入式ARM9处理器芯片S3C2440。