CN110514912A - 一种二次电压核相系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二次电压核相系统，包括三相电压采样电路模块、MCU控制器、显示器以及按键模块，该系统基于同步发生技术，通过三相电压采样电路模块先后对已知的三相电压和待测的三相电压分别进行采样，进而通过MCU控制器将待测三相电压波形与已知的三相电压波形进行比较，实现二次电压核相，该系统无需通过万用表进行重复繁琐的相位关系判断，实现了智能化、高精度的快速核相，更满足现代智能变电站对高效二次电压核相的需求。
Description
技术领域
本发明涉及电压核相设备技术领域，更具体的说是涉及一种用于变电站的二次电压核相系统。
背景技术
目前，在新建变电站投运时，需要进行二次电压核相以保证供电系统安全运行。在进行二次电压核相时，常规做法是用万用表的两只表笔一只接第一路电源的A相，另一只表笔接第二路电源的某相，当信号为零时，则说明第二路的该项为第一路电源的同相，当信号不为零时，则说明为异相，通过调整第一路电源的相别，直到信号为零。以此类推对各相位逐一核相，确保相位一致，实现对相位的核相。
但是，常规的核相方式存在这样的弊端：需要不断的通过万用表两支表笔对两路相位关系进行判断，过程繁琐且重复工作量较大；当两条线路二次回路距离较远时，类如110kV母线电压与10kV母线电压核相，距离太远，需要使用相对较长的试验线来实现长距离核相，这不仅增加了核相工作的投入成本，还无形中提高了核相过程的安全隐患。
因此，如何提供一种智能、便捷、安全可靠的用于变电站的二次电压核相系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种二次电压核相系统，该系统基于同步发生技术，通过将待测三相电压波形与已知的三相电压波形进行比较，实现二次电压核相，该系统通过搭建一系列硬件电路实现智能化、高精度的快速核相，更满足现代智能变电站对高效二次电压核相的需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种二次电压核相系统，该系统包括三相电压采样电路模块、MCU控制器、显示器以及按键模块，所述三相电压采样电路模块、显示器以及按键模块均与所述MCU控制器电连接；
所述三相电压采样电路模块，用于对已知的A、B、C三相电压进行定时测量，得到A、B、C三相电压的标准电压波形，还用于对线路上待测点的A、B、C三相电压进行测量，得到测量电压波形；
所述MCU控制器，用于存储标准电压波形数据和测量电压波形数据，还用于对测量电压波形和标准电压波形进行比对分析处理，根据波形相位关系输出核相结果；
所述显示器，用于对所述标准电压波形、测量电压波形以及核相结果进行显示；
按键模块，用于用户输入操作指令。
进一步地，所述三相电压采样电路模块包括测量电路和模数转换电路，所述测量电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接，所述测量电路用于将交流电压进行测量，得到低幅值的交流电压信号，所述模数转换电路用于将交流电压信号进行模数转换，得到电压波形。
进一步地，所述测量电路由两个分压电阻串联组成。
更进一步地，两个所述分压电阻均为高精密RJ711型分压电阻。
进一步地，所述模数转换电路包括A/D转换芯片，所述测量电路的输出端与所述A/D转换芯片连接，所述A/D转换芯片用于将交流电压信号进行采样，得到电压波形，所述A/D转换芯片还与所述MCU控制器上相应的引脚连接。
进一步地，所述A/D转换芯片的型号为MAX1241芯片。
进一步地，所述MCU控制器为型号是STC89C51的单片机。
进一步地，所述MCU控制器根据测量电压波形和标准电压波形的波形相位关系输出核相结果的依据为：根据测量电压波形和标准电压波形过零点时间，分析两个波形过零点之间的时间差，如果两个波形过零点的时间差在100us之内，则判定为同相，反之则判定为不同相。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种二次电压核相系统，该系统基于同步发生技术，通过三相电压采样电路模块先后对已知的三相电压和待测的三相电压分别进行采样，进而通过MCU控制器将待测三相电压波形与已知的三相电压波形进行比较，实现二次电压核相，该系统无需通过万用表进行重复繁琐的相位关系判断，实现了智能化、高精度的快速核相，更满足现代智能变电站对高效二次电压核相的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种二次电压核相系统的结构架构示意图；
图2附图为本发明实施例中三相电压采样电路模块测量三相电压的原理示意图；
图3附图为本发明实施例中测量电路的电路原理图；
图4附图为本发明实施例中模数转换电路与MCU控制器连接的电路原理示意图；
图5附图为本发明实施例中A、B、C三相电压的标准电压波形示意图；
图6附图为本发明实施例中110kV、10kV无相位差波形图示意图；
图7附图为本发明实施例中110kV、10kV有相位差波形图示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，本发明实施例公开了一种二次电压核相系统，该系统包括三相电压采样电路模块1、MCU控制器2、显示器3以及按键模块4，三相电压采样电路模块1、显示器3以及按键模块4均与MCU控制器2电连接；
三相电压采样电路模块1，用于对已知的A、B、C三相电压进行定时测量，得到A、B、C三相电压的标准电压波形，还用于对线路上待测点的A、B、C三相电压进行测量，得到测量电压波形；
MCU控制器2，用于存储标准电压波形数据和测量电压波形数据，还用于对测量电压波形和标准电压波形进行比对分析处理，根据波形相位关系输出核相结果；
显示器3，用于对标准电压波形、测量电压波形以及核相结果进行显示；
按键模块4，用于用户输入操作指令。
具体地，三相电压采样电路模块1包括测量电路和模数转换电路，测量电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，测量电路用于将交流电压进行测量，得到低幅值的交流电压信号，模数转换电路用于将交流电压信号进行采集，得到电压波形，三相电压采样电路模块对A、B、C三相电压进行测量的原理示意图可参见附图2。
在一个具体的实施例中，显示器3采用LCD液晶显示屏。
在一个具体的实施例中，按键模块2可以由触摸按键组成，也可以由多个按压式按键组成，按键主要功能包括测量、计算和复位，其中测量键主要用于启动测量，实现对电压波形的采集，复位键主要用于系统的重启，计算键主要由于计算和分析是否同相。
在一个具体的实施例中，参见附图3，测量电路由两个分压电阻串联组成。
在一个具体的实施例中，两个分压电阻均为高精密RJ711型分压电阻。
具体地，模数转换电路包括A/D转换芯片，测量电路的输出端与A/D转换芯片连接，A/D转换芯片用于将交流电压信号进行模数转换，得到电压波形，A/D转换芯片还与MCU控制器上相应的引脚连接。
在一个具体的实施例中，A/D转换芯片的型号为MAX1241芯片，MAX1241是一种低功耗、低电压的12位串行ADC，它使用逐次逼近技术完成A/D转换过程，最大非线性误差小于1LSB，转换时间9μs；采用三线式串行接口，内置快速采样/保持电路。
在一个具体的实施例中，MCU控制器为型号是STC89C51的单片机，STC89C51单片机是采用8051核的ISP(In System Programming)在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程(ISP)特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机，全新的流水线/精简指令集结构，内部集成MAX810专用复位电路。
具体地，参见附图4，A/D转换芯片MAX1241的1引脚和3引脚接+5V电源，2引脚与测量电路连接，4引脚与+10V基准电压连接，并通过电容C7接地，A/D转换芯片MAX1241的6引脚、7引脚、8引脚分别依次与STC89C51单片机的P1.2、P1.1、P1.0端口连接，A/D转换芯片MAX1241的5引脚接地。
此外，STC89C51单片机的外围还设有由按键S2电容C14和电阻R41组成的复位电路，由电容C12、电容C13和晶振Y2组成的晶振电路，以及由R61、R62、R65、R67、R70、R72、R73、R74组成的上拉电阻。
在一个具体的实施例中，以10kV和110KV系统为例，MCU控制器根据测量电压波形和标准电压波形的波形相位关系输出核相结果的依据为：根据测量电压波形和标准电压波形过零点时间，分析两个波形过零点之间的时间差，标准电压波形如图5所示，如果两个波形过零点的时间差在100us之内，则判定为同相，波形图可参见图6所示的110kV、10kV无相位差波形图，反之则判定为不同相，波形图可参见图7所示的110kV、10kV有相位差波形图。
本发明实施例公开提供了一种二次电压核相系统，该系统基于同步发生技术，通过三相电压采样电路模块先后对已知的三相电压和待测的三相电压分别进行采样，进而通过MCU控制器将待测三相电压波形与已知的三相电压波形进行比较，实现二次电压核相，该系统无需通过万用表进行重复繁琐的相位关系判断，实现了智能化、高精度的快速核相，更满足现代智能变电站对高效二次电压核相的需求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种二次电压核相系统，其特征在于，包括三相电压采样电路模块、MCU控制器、显示器以及按键模块，所述三相电压采样电路模块、显示器以及按键模块均与所述MCU控制器电连接；
所述三相电压采样电路模块，用于对已知的A、B、C三相电压进行定时测量，得到A、B、C三相电压的标准电压波形，还用于对线路上待测点的A、B、C三相电压进行测量，得到测量电压波形；
所述MCU控制器，用于存储标准电压波形数据和测量电压波形数据，还用于对测量电压波形和标准电压波形进行比对分析处理，根据波形相位关系输出核相结果；
所述显示器，用于对所述标准电压波形、测量电压波形以及核相结果进行显示；
按键模块，用于用户输入操作指令。
2.根据权利要求1所述的一种二次电压核相系统，其特征在于，所述三相电压采样电路模块包括测量电路和模数转换电路，所述测量电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接，所述测量电路用于对交流电压进行测量，得到低幅值的交流电压信号，所述模数转换电路用于将交流电压信号进行采集，得到电压波形。
3.根据权利要求2所述的一种二次电压核相系统，其特征在于，所述测量电路由两个分压电阻串联组成。
4.根据权利要求3所述的一种二次电压核相系统，其特征在于，两个所述分压电阻均为高精密RJ711型分压电阻。
5.根据权利要求2所述的一种二次电压核相系统，其特征在于，所述模数转换电路包括A/D转换芯片，所述测量电路的输出端与所述A/D转换芯片连接，所述A/D转换芯片用于将交流电压信号进行模数转换，得到电压波形，所述A/D转换芯片还与所述MCU控制器上相应的引脚连接。
6.根据权利要求5所述的一种二次电压核相系统，其特征在于，所述A/D转换芯片的型号为MAX1241芯片。
7.根据权利要求1所述的一种二次电压核相系统，其特征在于，所述MCU控制器为型号是STC89C51的单片机。
8.根据权利要求1所述的一种二次电压核相系统，其特征在于，所述MCU控制器根据测量电压波形和标准电压波形的波形相位关系输出核相结果的依据为：根据测量电压波形和标准电压波形过零点时间，分析两个波形过零点之间的时间差，如果两个波形过零点的时间差在100us之内，则判定为同相，反之则判定为不同相。
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