CN106680648A - 一种避雷器阻性电流测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种避雷器阻性电流测量系统，涉及避雷器技术领域，包括数字信号控制器，数字信号控制器外围电路包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、液晶显示模块和微型打印机接口，电压信号采集电路的输出端连接电平转换电路和频率检测电路，电平转换电路和频率检测电路与数字信号控制器连接，电流信号采集电路输出端与电平转换电路连接，电平转换电路与数字信号控制器连接，数字信号控制器还连接有温度传感器、外部存储器和外部时钟。本发明提供的一种避雷器阻性电流测量系统，主要是以数字信号控制器为处理器，利用小电压和小电流互感器采集电压和电流信号，并通过液晶模块显示测量过程和操作界面，以及实现测量数据的打印和存储。
Description
技术领域
本发明涉及避雷器技术领域，尤其是一种避雷器阻性电流测量系统。
背景技术
氧化锌避雷器(MOA)是现代电力系统中过电压保护的重要器件。由于长期工作在室外，其内部很容易老化以及受潮，这不仅影响氧化锌避雷器的工作效果，更容易引起事故。为保证其发挥正常作用，需要定期进行检测。
目前的检测方法大多是通过分析氧化锌避雷器泄漏电流中的阻性分量以判断其性能的优劣。但由于泄漏电流中阻性分量的成分很小，并且容易受现场测量环境，以及电网谐波的干扰，因此需要设计检测准确并且使用方便的测试仪。
发明内容
本发明提供一种避雷器阻性电流测量系统，采集电压信号和总泄漏电流信号，对采集到的信号进行各次谐波分析，从而判断避雷器的运行状况。
本发明具体采用如下技术方案实现：
一种避雷器阻性电流测量系统，其特征在于，包括数字信号控制器，作为主控制芯片，所述数字信号控制器外围电路包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、液晶显示模块和微型打印机接口，所述电压信号采集电路的输出端连接电平转换电路和频率检测电路，所述电平转换电路和频率检测电路与所述数字信号控制器连接，所述电流信号采集电路输出端与电平转换电路连接，所述电平转换电路与所述数字信号控制器连接，所述数字信号控制器还连接有温度传感器、外部存储器和外部时钟。
作为优选，所述电压信号采集电路包括电压互感器及放大器，待测电压经探头引入所述电压互感器，所述电压互感器二次侧的电压信号送给所述放大器进行零点及幅值调整，所述放大器的输出电压再送到所述数字信号控制器的模拟输入端口，进行A/D采样。
作为优选，所述频率检测电路包括比较器，所述电压互感器二次侧的电压信号送给所述比较器，将将正弦电压信号转变为频率相同的方波信号，再送到所述数字信号控制器的输入捕捉引脚进行频率测量。
作为优选，所述电流信号采集电路包括电流互感器及放大器，待测电压经探头引入所述电流互感器，所述电流互感器将电流信号变换后送给所述放大器进行零点及幅值调整，所述放大器的输出电压再送到所述数字信号控制器的模拟输入端口，进行A/D转换。
本发明提供的一种避雷器阻性电流测量系统，其有益效果在于：主要是以数字信号控制器为处理器，利用小电压和小电流互感器采集电压和电流信号，并通过液晶模块显示测量过程和操作界面，以及实现测量数据的打印和存储。
附图说明
图1是本发明的一种避雷器阻性电流测量系统的结构框图；
图2是电压信号采集电路原理图；
图3是电压频率测量电路原理图；
图4是泄漏电流信号采集电路原理图；
图5打印接口电路图；
图6温度传感器连接电路图；
图7外部时钟连接电路图；
图8外部存储器连接电路图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本实施提供的一种避雷器阻性电流测量系统，包括数字信号控制器，本实施例选用dsPIC30F6015作为主控制芯片，充分利用其处理速度快，性价比高的特点。数字信号控制器外围电路包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、液晶显示模块和微型打印机接口，电压信号采集电路的输出端连接电平转换电路和频率检测电路，电平转换电路和频率检测电路与数字信号控制器连接，电流信号采集电路输出端与电平转换电路连接，电平转换电路与数字信号控制器连接，数字信号控制器还连接有温度传感器、外部存储器和外部时钟。
如图2所示，电压经探头引入电压互感器SPT204A，互感器二次侧的电压信号一路送给放大器AD620进行零点及幅值调整，AD620输出的电压幅值在0～5V之间，再送到控制器的模拟输入端口AN0，供A/D采样，这部分电路是用于电压有效值及各次谐波的测量。在电压互感器的一次侧串联电阻将电压信号转换为允许范围内的电流信号。串联了两个阻值为47kΩ，功率为2W的电阻用以将引入的电压信号转换为电流信号。为了抑制冲击电压，在信号引入前加了压敏电阻进行抑制。由于测试电压最高为250V，则从互感器SPT204A二次侧出来的电流值最大是在2.7mA左右，还需要转换为电压信号并进行放大。通过200Ω的电阻R11进行电流到电压的信号转换，转换得到的电压值在-0.54V～+0.54V之间，再送给AD620芯片进行放大。AD620共有8个外部引脚，其中引脚7和4分别为正负电源极，图中分别接+15V和-15V；引脚1和8之间接电位器用以调节放大增益，引脚5为参考电压输入引脚，用以调整输出零点，本实施例的是参考电压为+2.5V，通过电路图中的电位器W3进行调整，从而将输出电压信号提高到0V以上并且以2.5V为零点以满足单片机A/D转换引脚的输入要求；图中引脚3和2分别为正负信号输入极；引脚6为放大后信号的输出端。
如图3所示，电压互感器SPT204A二次侧信号另一路则是送给比较器LM393，将正弦电压信号转变为频率相同的方波信号，再送到dsPIC30F6015控制器的输入捕捉引脚RD8(IC1)进行频率测量。
如图4所示，与电压信号的采集十分类似，避雷器的泄漏电流首先由探头引入电流互感器KT0.02A/PJ-1.6V，经变换后送给AD620进行零点及幅值调整，最后由控制器的AN1引脚采集并进行A/D转换。电流信号经过电流互感器采样后二次侧输出的电流信号通过电位器W1转换为电压信号，再经过AD620进行放大后，输出0～5V的电压信号送给控制器的AN1引脚进行A/D转换测量。在AN0和AN1引脚输入端前面均加了5.1V的稳压二极管，防止AD620的输出电压过高而损坏单片机的A/D转换模块。
本实施例选用OCMJ15×20D液晶显示模块，具有中英文文字与绘图模式的点矩阵液晶显示模块，内部建有512K字节的ROM字形码，可用于中文字型、数字符号以及英日欧文等语言的显示。
本实施例采用的数字信号控制器与外部打印机通过RS-232串行接口连接，由于控制器使用的是TTL电平，与RS‐232c标准的接口通信时需要经过芯片Max232进行电平转换，其接口电路如图5所示。
本实施例中还连接了温度传感器DS18B20、实时时钟芯片DS1302以及存储芯片AT24C256与控制器的接口，这三款芯片与控制器的接口电路都非常简单，电路图如图6-8所示。控制器对温度传感器DS18B20进行温度信息的读取只通过一根引脚；对实时时钟芯片DS1302的控制则需要三根线，分别是串行时钟信号线(SCLK)，数据线(I/O)和复位线(RST)，对时间的设置以及当前时钟信息(年月日时分秒)的读取也均通过数据线进行；外部存储器AT24C256为32K的2-wire EEPROM，控制器通过2IC模块对其进行控制，其时钟引脚SCL连接dsPIC30F6015控制器2I C模块的时钟引脚SCL(RG2)，其数据引脚SDA连接2I C模块的数据引脚SDA(RG3)，A1和A0引脚用于设置该芯片的地址，设计时均接地。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种避雷器阻性电流测量系统，其特征在于，包括数字信号控制器，作为主控制芯片，所述数字信号控制器外围电路包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、液晶显示模块和微型打印机接口，所述电压信号采集电路的输出端连接电平转换电路和频率检测电路，所述电平转换电路和频率检测电路与所述数字信号控制器连接，所述电流信号采集电路输出端与电平转换电路连接，所述电平转换电路与所述数字信号控制器连接，所述数字信号控制器还连接有温度传感器、外部存储器和外部时钟。
2.根据权利要求1所述的一种避雷器阻性电流测量系统，其特征在于：所述电压信号采集电路包括电压互感器及放大器，待测电压经探头引入所述电压互感器，所述电压互感器二次侧的电压信号送给所述放大器进行零点及幅值调整，所述放大器的输出电压再送到所述数字信号控制器的模拟输入端口，进行A/D采样。
3.根据权利要求2所述的一种避雷器阻性电流测量系统，其特征在于：所述频率检测电路包括比较器，所述电压互感器二次侧的电压信号送给所述比较器，将将正弦电压信号转变为频率相同的方波信号，再送到所述数字信号控制器的输入捕捉引脚进行频率测量。
4.根据权利要求1所述的一种避雷器阻性电流测量系统，其特征在于：所述电流信号采集电路包括电流互感器及放大器，待测电压经探头引入所述电流互感器，所述电流互感器将电流信号变换后送给所述放大器进行零点及幅值调整，所述放大器的输出电压再送到所述数字信号控制器的模拟输入端口，进行A/D转换。
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