CN110824263A - 一种相位差式多功能核相装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相位差式多功能核相装置，电容传感器一和电容传感器二均与信号处理电路连接，用于分别采集两条高压线路上的两路电压信号；所述信号处理电路包括限幅电路、相位检测电路和积分比较电路，限幅电路依次与相位检测电路和积分比较电路连接后与微处理器连接，信号处理电路用于接收采集的两路电压信号，并对两路电压信号依次进行波形提取、相位检测及相位差信号输出、相位差信号的积分比较处理后，将处理后的数据传递给微处理器；微处理器用于接收信号处理电路处理后的数据，进行分析处理后，分别控制带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯点亮；因此能对不同电压等级间的设备或系统进行核相，同时能保证核相判断准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种核相装置，具体是一种相位差式多功能核相装置。
背景技术
核相试验是核对两路电源之间三相电源相位/相位的测试试验，是电力系统的基础实验之一。若相位或相序不同的交流电源“并列”或“合环”，将产生很大的电流，巨大的电流(俗称“环流”)会造成电气设备的损坏。因此，对于新建、改建、扩建后的变电所和输电线路，以及在线路检修完毕、向用户送电前，都必须进行三相电路的核相试验，以确保输电线路相序与用户三相负载所需求的相序一致，其是确保输变电工程竣工后，安全顺利投运的重要条件之一。
传统的高压系统核相方法，只能针对同一电压等级的电源设备，在应用范围上有诸多限制。如果通过技术手段，既可以对相同电压等级的设备进行核相，又能对不同电压等级间的设备或系统进行核相，这就突破了以往的惯性思维，使得核相试验变得极为简单可靠，核相试验范围也更加广泛。
目前国内对于高压开关柜核相试验基本局限于传统电压差式，该种方式对于两条线路电压基本相同的情况下可以较准确地核对出相位，同相时电压差最小，一般认为接近零值，异相时电压差值较大，但是当两条线路电压不同的情况下，即使同相时电压差值也比较大，采用电压差式核相无法判断出是同相还是异相，尤其在实际应用中，电容式传感器电容量不同耦合出的电压值不可能完全达到一致，所以，针对传统的电压差式对高压线路核相试验会存在误判等严重的问题。因此如何研发一种能对不同电压等级间的设备或系统进行核相，同时能保证判断准确性的装置，是本行业的研究方向。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种相位差式多功能核相装置，能有效解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种相位差式多功能核相装置，包括电容传感器一、电容传感器二、信号处理电路、微处理器、电源、开关电路、电源指示灯、带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯，
所述电容传感器一和电容传感器二均与信号处理电路连接，用于分别采集两条高压线路上的两路电压信号；
所述信号处理电路包括限幅电路、相位检测电路和积分比较电路，限幅电路依次与相位检测电路和积分比较电路连接后与微处理器连接，信号处理电路用于接收采集的两路电压信号，并对两路电压信号依次进行波形提取、相位检测及相位差信号输出、相位差信号的积分比较处理后，将处理后的数据传递给微处理器；
所述微处理器与带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯连接，用于接收信号处理电路处理后的数据，进行分析处理后，分别控制带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯点亮；
所述开关电路与电源、电源指示灯和微处理器连接，通过通断用于控制电源与微处理器之前的供电。
进一步，所述微处理器为单片机。
进一步，所述相位检测电路包括与非门U1、非门U2、与非门U3、与非门U4、二极管D1、电阻R1～R5和电容C1，与非门U1的第一输入端接+5V电压，与非门U1的第二输入端接电容传感器一，与非门U1的输出端与电阻R1一端、二极管D1的负极和与非门U3的第一输入端连接，电阻R1另一端接+9V电压；非门U2的输入端与电容传感器二连接，非门U2的输出端和与非门U3的第二输入端连接，二极管D1的正极与电阻R2一端和电阻R3一端连接，电阻R2另一端接+9V电压，电阻R3另一端与电容C1一端和与非门U4的第二输入端连接，电容C1另一端接地，与非门U4的第一输入端和与非门U3的输出端连接，与非门U4的输出端与电阻R4一端和电阻R5一端连接后接相位差信号输出端；电阻R4另一端接+5V电压，电阻R5另一端接地。
进一步，所述积分比较电路包括二极管D2、电容C2、电阻R6、电阻R8～R9、电位器R7和比较器MAX933；二极管D2的正极与相位差信号输出端连接，二极管D2的负极与电容C2一端、电阻R6一端、电阻R8一端和比较器MAX933的同相输入端连接，电容C2另一端接地、电阻R6另一端接地，电阻R8另一端与电位器R7一端和电阻R9一端连接，电位器R7另一端接+5V电压；电阻R9另一端与比较器MAX933的输出端连接后接微处理器。
与现有技术相比，本发明采用电容传感器一、电容传感器二、信号处理电路、微处理器、电源、开关电路、电源指示灯、带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯相结合，通过电容传感器一和电容传感器二采集两路电压信号，信号处理电路对两路电压信号依次进行波形提取、相位检测及相位差信号输出、相位差信号的积分比较处理后，将处理后的数据传递给微处理器；微处理器接收信号处理电路处理后的数据，进行分析处理，其中通过带电指示灯一和带电指示灯二分别显示两个线路是否具有电压；若分析结果为两路电压同相，则微控制器控制同相指示灯点亮，若分析结果为两路电压异相，则微控制器控制异相指示灯点亮。因此本发明采用相位差的方式，能对不同电压等级间的设备或系统进行核相，同时能保证核相判断准确性。
附图说明
图1是本发明整体电原理框图；
图2是本发明中相位检测电路的电路原理图；
图3是本发明中电压相位差的采集波形示意图；
图4是本发明中积分比较电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括电容传感器一、电容传感器二、信号处理电路、微处理器、电源、开关电路、电源指示灯、带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯，
所述电容传感器一和电容传感器二均与信号处理电路连接，用于分别采集两条高压线路上的两路电压信号；
所述信号处理电路包括限幅电路、相位检测电路和积分比较电路，限幅电路依次与相位检测电路和积分比较电路连接后与微处理器连接，信号处理电路用于接收采集的两路电压信号，并对两路电压信号依次进行波形提取、相位检测及相位差信号输出、相位差信号的积分比较处理后，将处理后的数据传递给微处理器；
所述微处理器与带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯连接，用于接收信号处理电路处理后的数据，进行分析处理后，分别控制带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯点亮；
所述开关电路与电源、电源指示灯和微处理器连接，通过通断用于控制电源与微处理器之前的供电。
进一步，所述微处理器为单片机。
进一步，如图2所示，所述相位检测电路包括与非门U1、非门U2、与非门U3、与非门U4、二极管D1、电阻R1～R5和电容C1，与非门U1的第一输入端接+5V电压，与非门U1的第二输入端接电容传感器一，与非门U1的输出端与电阻R1一端、二极管D1的负极和与非门U3的第一输入端连接，电阻R1另一端接+9V电压；非门U2的输入端与电容传感器二连接，非门U2的输出端和与非门U3的第二输入端连接，二极管D1的正极与电阻R2一端和电阻R3一端连接，电阻R2另一端接+9V电压，电阻R3另一端与电容C1一端和与非门U4的第二输入端连接，电容C1另一端接地，与非门U4的第一输入端和与非门U3的输出端连接，与非门U4的输出端与电阻R4一端和电阻R5一端连接后接相位差信号输出端；电阻R4另一端接+5V电压，电阻R5另一端接地。
进一步，如图4所示，所述积分比较电路包括二极管D2、电容C2、电阻R6、电阻R8～R9、电位器R7和比较器MAX933；二极管D2的正极与相位差信号输出端连接，二极管D2的负极与电容C2一端、电阻R6一端、电阻R8一端和比较器MAX933的同相输入端连接，电容C2另一端接地、电阻R6另一端接地，电阻R8另一端与电位器R7一端和电阻R9一端连接，电位器R7另一端接+5V电压；电阻R9另一端与比较器MAX933的输出端连接后接微处理器。
工作过程：当高压开关柜核相时，先闭合开关电路，使电源为微处理器供电，同时电源指示灯点亮，两个电极与分别和电容传感器一和电容传感器二的各自输出端接触，在两个电容传感器输出端上就产生了具有相位关系频率为工频的电压信号，将两路电压信号传递给信号处理电路，其中通过限幅电路把具有相位关系的电压波形信号取出，然后将提取的电压波形信号传递给相位检测电路进行整形(如图3所示信号A和信号B)，然后整形后通过相位检测电路的处理获得两条被测量线路电压信号的相位差Φ(脉冲信号)。假设信号A和信号B是相位差为Φ的两个同频信号，那么信号A和信号B通过相位检测电路处理后会输出相位脉冲信号，如图3所示，然后将相位差Φ(脉冲信号)送到积分比较电路中，积分比较电路先将脉冲信号转换成电压信号(电压的大小取决于脉冲信号的占空比)，然后送到比较器MAX933比较，如果两个信号为同相(相位差在±10°范围以内)，那么积分所得电压相应地比较低，比较器MAX933输出低电平给微处理器；如果两信号异相(相位差超过±30°范围)，那么所得电压相应地比较高，比较器MAX933输出高电平给微处理器；微处理器接收到比较器MAX933发来的电平后进行判断，若为高电平，则控制异相指示灯点亮；若为低电平，则控制同相指示灯点亮，从而提醒工作人员。
Claims (4)
1.一种相位差式多功能核相装置，其特征在于，包括电容传感器一、电容传感器二、信号处理电路、微处理器、电源、开关电路、电源指示灯、带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯，
所述电容传感器一和电容传感器二均与信号处理电路连接，用于分别采集两条高压线路上的两路电压信号；
所述信号处理电路包括限幅电路、相位检测电路和积分比较电路，限幅电路依次与相位检测电路和积分比较电路连接后与微处理器连接，信号处理电路用于接收采集的两路电压信号，并对两路电压信号依次进行波形提取、相位检测及相位差信号输出、相位差信号的积分比较处理后，将处理后的数据传递给微处理器；
所述微处理器与带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯连接，用于接收信号处理电路处理后的数据，进行分析处理后，分别控制带电指示灯一、带电指示灯二、同相指示灯和异相指示灯点亮；
所述开关电路与电源、电源指示灯和微处理器连接，通过通断用于控制电源与微处理器之前的供电。
2.根据权利要求1所述的一种相位差式多功能核相装置，其特征在于，所述微处理器为单片机。
3.根据权利要求2所述的一种相位差式多功能核相装置，其特征在于，所述相位检测电路包括与非门U1、非门U2、与非门U3、与非门U4、二极管D1、电阻R1～R5和电容C1，与非门U1的第一输入端接+5V电压，与非门U1的第二输入端接电容传感器一，与非门U1的输出端与电阻R1一端、二极管D1的负极和与非门U3的第一输入端连接，电阻R1另一端接+9V电压；非门U2的输入端与电容传感器二连接，非门U2的输出端和与非门U3的第二输入端连接，二极管D1的正极与电阻R2一端和电阻R3一端连接，电阻R2另一端接+9V电压，电阻R3另一端与电容C1一端和与非门U4的第二输入端连接，电容C1另一端接地，与非门U4的第一输入端和与非门U3的输出端连接，与非门U4的输出端与电阻R4一端和电阻R5一端连接后接相位差信号输出端；电阻R4另一端接+5V电压，电阻R5另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种相位差式多功能核相装置，其特征在于，所述积分比较电路包括二极管D2、电容C2、电阻R6、电阻R8～R9、电位器R7和比较器MAX933；二极管D2的正极与相位差信号输出端连接，二极管D2的负极与电容C2一端、电阻R6一端、电阻R8一端和比较器MAX933的同相输入端连接，电容C2另一端接地、电阻R6另一端接地，电阻R8另一端与电位器R7一端和电阻R9一端连接，电位器R7另一端接+5V电压；电阻R9另一端与比较器MAX933的输出端连接后接微处理器。
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