CN105866668A - 电动隔离刀闸二次回路检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动隔离刀闸二次回路检测装置，包括ARM控制器、双电源、TPS电源管理芯片、光电耦合器、继电器、SHT温湿度芯片、信号调理电路、片外SRAM和EEPROM芯片；其中双电源通过TPS管理芯片为ARM控制器供电，ARM控制器通过光电耦合器驱动继电器，SHT温湿度芯片将温湿度信息发送到ARM控制器中，电流互感器和电压互感器连接信号调理电路，并将接收信号发至ARM控制器；所述的片外SRAM和EEPROM芯片均与ARM控制器相连。本发明通过状态检测、位移角度、位移角速度、电动机电流、电动机电压、温度、湿度和检测位移传感器等，来采集数据分析隔离开关的可靠性，通过对电动机过压保护、欠压保护、过流保护以及断相保护等来分析保护电路的正常与否。

Description

电动隔离刀闸二次回路检测装置

技术领域

本发明属于输配电线路检修工具领域，特别涉及一种电动隔离刀闸二次回路检测装置。

背景技术

高压隔离开关作为输变电系统的一个重要元件，是电网中使用量最大的一次设备，目前高压隔离开关正朝着高电压、大容量、高机械可靠性、少维护、小型化和组合化方向改进。隔离开关主要用途是形成明显的电路断开点，保证检修装置时工作的安全；其中操动机构是操作隔离开关主刀闸和接地刀闸的机械装置，操作机构的二次回路元器件多，任意一个元器件故障都将导致不能正常分合闸。

现阶段，对电动隔离刀闸二次回路做测试一直存在设备技术的空白，没有专门的测试装置，所以设计了电动隔离刀闸二次回路检测装置，该装置的技术核心就是对隔离刀闸控制电路的设计。

发明内容

本发明为了解决电动隔离刀闸的检测难题，设计了电动隔离刀闸二次回路检测装置。该设计以ARM控制器为控制核心，以来自开关柜的相关命令使高压隔离开关打开、闭合和停止作为依据，通过并行设计，操作电动机构实现了对隔离开关的控制；通过状态检测、位移角度、位移角速度、电动机电流、电动机电压、温度、湿度和检测位移传感器等，来采集数据分析隔离开关的可靠性，通过对电动机过压保护、欠压保护、过流保护以及断相保护等来分析保护电路的正常与否。

本发明采用的技术方案是：

一种电动隔离刀闸二次回路检测装置，包括ARM控制器、双电源、TPS电源管理芯片、光电耦合器、继电器、SHT温湿度芯片、信号调理电路、片外SRAM和EEPROM芯片；其中双电源通过TPS管理芯片为ARM控制器供电，ARM控制器通过光电耦合器驱动继电器，SHT温湿度芯片将温湿度信息发送到ARM控制器中，电流互感器和电压互感器连接信号调理电路，并将接收信号发至ARM控制器；所述的片外SRAM和EEPROM芯片均与ARM控制器相连。

在所述的ARM控制器中设有片内ADC模块、片内SARAM、片内FLASH、SCI接口和SPI接口。

在电路设计上，双电源输入220V交流电，输出5V/3A和24V/0.2A的电压电流，并通过TPS电源管理芯片得到5V、3.3V和1.8V三种电压作为ARM控制器、光电耦合器和继电器的工作电源。

在ARM控制器部分的设计上，ARM芯片的GPIO端口与SHT温湿度芯片模拟类IIC通讯方式实现，ARM芯片的SPI端口与EEPROM芯片进行通信，ARM芯片的SCI口与上位机进行通信，并采用USB接口与外部进行数据交换。

本发明的控制器硬件方案设计原则为在保证完成功能、满足性能的要求下，通过充分使用ARM内部资源进行设计。ARM控制器电源由输入为220V电压，输出5V/3A及24V/0.2A的双电源提供，输出的电压电流通过TPS电源管理芯片得到5V、3.3V和1.8V三种电压作为ARM控制器、继电器及光电耦合器的工作电源。

定值存储采用的EEPROM芯片通过与ARM控制器的SPI接口连接，实现装置掉电数据不丢失；与上位机交换数据通过与ARM芯片的SCI接口实现；用于数据监视、定值整定、报告查询等功能的PC机调试工具，通过USB接口与ARM芯片实现通讯。片内SARAM、片内FLASH、片外SRAM完成控制器数据存储功能。

附图说明

图1是本发明中的硬件方案框图；

图2是交流量采集电路图；

图3是通信电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的电动隔离刀闸二次回路检测装置包括：ARM控制器1、TPS电源管理系统4、双电源5、光电耦合器2、继电器3、SHT温湿度芯片8、电流与电压互感器6、信号调理电路7、片外SRAM、EEPROM芯片9等部分。

以ARM控制器1作为核心，为ARM控制器1供电的电源由输入为ADC220V的电压，输出为5V/3A和24V/0.2A的双电源5，将输出的电源电压输入到电源管理模块到TPS电源管理芯片4，得到5V、3.3V和1.8V三种电源作为ARM控制器1、继电器3及光电耦合器2的工作电源方案。

在信号采集方面，温度、湿度采集采用SHT温湿度芯片，通过与ARM芯片GPIO模拟类IIC通讯方式实现；定值的存储采用EEPROM芯片，通过与ARM芯片的SPI接口实现，完成装置掉电数据不丢失。与上位机交换数据通过与ARM芯片的SCI接口实现；实现数据监视、定值整定、报告查询等功能的PC机调试工具，通过USB接口与ARM芯片实现通讯；片内SARAM、片内FLASH、片外SRAM完成控制器数据存储功能。

交流量采集电路的设计：

如图2所示，ARM控制器1的片内ADC模块是一个12位带流水线的模数转换器，其模拟输入电压范围为0～3V，时钟可以配置为25MHz，最高采样带宽12.5MSPS，共16路。片内ADC模块配合外围电路设计可满足控制器采集要求。经微型精密变化器变化得到的幅值5V交流电压，通过SMBJ5.0CA型TVS二极管进行限幅，进而通过1%高精度60.4kΩ的电阻R18及40.2kΩ的电阻R23进行分压得到幅值约2V交流电压，再通过运算放大器OPA4340UA及加法器电路整体抬高2V输入到ADCINB4管脚，完成交流量采集。

通信电路的设计：

如图3所示，ARM控制器通过软件设置寄存器，定义管脚为外设专用功能模式，提供2个SCI接口。SCI模块采用标准非归零(NRZ)数据格式，可编程波特率、数据字长度、停止位，提供SCI标准模式及16级SCIFIFO增强功能，实现半双工或全双工的异步通信。SCITXDA管脚发送数据经与非门变换器SN74AC00DR，抑制干扰、加强驱动能力后接入光纤收发射器HFBR-1414TZ，传输距离可以达到2km。SCIRXDA管脚接收来自光纤收发射器HFBR-2414TZ的数据。

综合以上的叙述，本发明的电动隔离刀闸二次回路检测装置的工作方法和工作过程是：由传感器部分进行直流数据采样，由交流量采集电路进行交流量数据采集，通过信号调理电路与ARM控制器进行连接，完成位移角度、位移角速度、电动机电流、电动机电压、温度、湿度、检测位移传感器等数据量的采集；同时可以完成对电动机过压保护、欠压保护、过流保护、断相保护等来分析保护电路的分析判断；通过光电耦合器控制继电器对高压隔离开关进行打开、闭合和停止等命令的操作。

本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化应包括在本发明内。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种电动隔离刀闸二次回路检测装置，包括ARM控制器、双电源、TPS电源管理芯片、光电耦合器、继电器、SHT温湿度芯片、信号调理电路、片外SRAM和EEPROM芯片；其中双电源通过TPS管理芯片为ARM控制器供电，ARM控制器通过光电耦合器驱动继电器，SHT温湿度芯片将温湿度信息发送到ARM控制器中，电流互感器和电压互感器连接信号调理电路，并将接收信号发至ARM控制器；所述的片外SRAM和EEPROM芯片均与ARM控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种电动隔离刀闸二次回路检测装置，其特征在于：所述的ARM控制器中设有A/D转换模块、片内SARAM、片内FLASH、SCI接口和SPI接口。