CN201623475U - 小电流系统接地保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小电流系统接地保护装置，包括数据采集模块、选线控制模块、中央处理器模块、开关量输入模块、开关量输出模块和系统输出模块，数据采集模块、选线控制模块和中央处理器模块互相连接，开关量输入模块、开关量输出模块和系统输出模块均与中央处理器模块连接，数据采集模块包括模拟量输入子模块、多路开关子模块、模数转换子模块和双口随机存取存储器，选线控制模块包括现场可编程门阵列子模块和同步动态随机存取存储器子模块，系统输出模块包括远动通信子模块、键盘显示子模块和实时时钟子模块。本实用新型采用上述结构的小电流系统接地保护装置，能够节省生产厂家工业成本并提高原有小电流系统接地保护装置的选线准确率。

Description

小电流系统接地保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统领域，尤其是涉及一种小电流系统接地保护装置。

背景技术

小电流系统即中性点不直接接地系统，包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统或中性点经电阻接地系统三种类型，一般在66千伏及其以下电压等级的电网中使用。小电流系统发生单相接地后，故障特征并不明显，使得电力系统不能快速指示接地回路。

在我国有一些比较成熟的小电流系统接地保护装置主要有两类：第一类主要是采用线路接地故障时系统产生的故障量，如母线产生的零序电压，接地线路零序电流与非接地线路零序电流和零序电压比相等方法，来分析接地故障发生在某一条线路。第二类主要是利用外部输入信号法，就是在系统发生接地故障时采用外部设备输入信号源，并通过检测每条线路反馈信号，来分析接地故障发生在某一条线路。目前公知的小电流系统接地保护装置由模拟处理单元，人机交互界面，通讯单元，开关量输入输出单元，单片机处理单元构成。但是传统硬件搭构方法使得接地选线方法拘泥于简单算法，选线准确率不高，容易造成错误判断，而如果在系统中采用工控机方案的话会大大提高了保护装置的工业成本，不利于小电流系统接地保护装置的推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小电流系统接地保护装置，能够在节省生产厂家工业成本的前提下，提高原有小电流系统接地保护装置的选线准确率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种小电流系统接地保护装置，包括数据采集模块、选线控制模块、中央处理器模块、开关量输入模块、开关量输出模块和系统输出模块，数据采集模块、选线控制模块和中央处理器模块互相连接，开关量输入模块、开关量输出模块和系统输出模块均与中央处理器模块连接，数据采集模块包括模拟量输入子模块、多路开关子模块、模数转换子模块和双口随机存取存储器，选线控制模块包括现场可编程门阵列子模块和同步动态随机存取存储器子模块，系统输出模块包括远动通信子模块、键盘显示子模块和实时时钟子模块。本实用新型采用上述结构的小电流系统接地保护装置，能够节省生产厂家工业成本并提高原有小电流系统接地保护装置的选线准确率。

因此，本实用新型采用上述结构的小电流系统接地保护装置，能够在节省生产厂家工业成本的前提下，提高原有小电流系统接地保护装置的选线准确率。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型小电流系统接地保护装置实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型小电流系统接地保护装置实施例的电路结构图。

具体实施方式

实施例

图1为本实用新型小电流系统接地保护装置实施例的电路结构示意图，如图1所示，包括数据采集模块1、选线控制模块2、中央处理器模块3、开关量输入模块4、开关量输出模块5和系统输出模块6，所述数据采集模块1、所述选线控制模块2和所述中央处理器模块3互相连接，所述开关量输入模块4、所述开关量输出模块5和所述系统输出模块6均与所述中央处理器模块连接，所述数据采集模块1包括模拟量输入子模块101、多路开关子模块102、模数转换子模块103和双口随机存取存储器104，所述选线控制模块2包括现场可编程门阵列子模块201和同步动态随机存取存储器子模块202，所述系统输出模块6包括远动通信子模块601、键盘显示子模块602和实时时钟子模块603。

所述模拟量输入子模块101为六路相同电路，将多路采集模拟信号经MC74HC4051A模拟多路复用器与所述多路开关子模块102连接，所述多路开关子模块102将多路采集模拟信号经MC74HC4051A多路开关U1901并进行滤波放大后与所述模数转换子模块103相连，所述模数转换子模块103为AD7472模数转换器U1902，将多路采集模拟信号经模数转换后与所述双口随机存取存储器104相连，所述双口随机存取存储器104为IDT7206双口随机存取存储器U2101，U2101为32K×16位，用于采样数据存储，本实施例将多路采集模拟信号经所述双口随机存取存储器104计算后与所述中央处理器模块3相连，所述多路开关子模块102、所述模数转换子模块103和所述双口随机存取存储器104均与所述选线控制模块2中的现场可编程门阵列子模块201相连。

所述现场可编程门阵列子模块201为A3P250现场可编程门阵列(FPGA)U401，采用AD14位分辨率，支持-5V到5V之间的电压信号输入，单位成本较低，在系统上电时无需额外配置非挥发内存以载入器件配置数据，从而降低了系统成本，增加了系统安全性和稳定性，简化了系统设计，使得器件既可以执行重要的系统初始化任务，又节省了物料清单(BOM)成本和印刷电路(PCB)空间。所述现场可编程门阵列子模块201与所述同步动态随机存取存储器子模块202相连，所述同步动态随机存取存储器子模块202为4MX16同步动态随机存取存储器U403，U403为32MB SDRAM，2×8M×16位，可存储大量数据。

所述中央处理器模块3为AT91RM9200中央处理器PC104，AT91RM9200处理器为嵌入式ARM微处理器，在180兆赫兹工作频率下运行在200MIPS，处理器内嵌16KB数据缓存(Cache)和16KB指令缓存(Cache)及内存管理单元(MMU)，4兆比特闪存(Flash)，64兆比特非易失闪存(NAND Flash)，可存储大量数据。所述中央处理器模块3与所述开关量输出模块5及所述系统输出模块6相连，所述开关量输出模块5为82C55A可编程外围接口U502，所述开关量输出模块5与报警器相连，所述开关量输出模块5还可与断路器跳闸回路相连，选线与自动重合闸结合，可以实现选线后的自动点灭和进一步确认。

所述系统输出模块6包括远动通信子模块601、所述键盘显示子模块602和所述实时时钟子模块603，所述中央处理器模块3经所述远动通信子模块601使用RS485、RS232或TCPIP协议与远动装置通信，本实施例中的AT91RM9200处理器具有3个9针D型RS-232C串行接口、1路RS485接口、1路RJ-4510/100M自适应以太网接口、1路CAN总线接口，1个液晶显示器接口，4×4矩阵键盘接口用于跟所述远动通信子模块601、所述键盘显示子模块602和所述实时时钟子模块603连接，9针D型RS-232C串行接口对应于Debug UART、UART2和UART3，所述键盘显示子模块602通过74LVCC4245转换器U601和74LVCC4245转换器U602在液晶显示器显示，外围控制逻辑通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现。

所述开关量输入模块4与所述中央处理器模块3相连，所述开关量输入模块为82C55A可编程外围接口U501。

图2为本实用新型小电流系统接地保护装置实施例的电路结构图，如图2所示，AT91RM9200中央处理器PC104基于嵌入式linux操作系统，负责外围键盘显示人机交互以及通信，信息融合等工作，U401负责采样及快速傅立叶、小波包运算。在系统发生单相接地时，U401控制模拟量输入子模块六路电路U1801、U1802、U1803、U1804、U1805、U1806通过U1901采样电压和采样电流并传输至U1902模数转换子模块，在每个周波进行256点采样，然后控制U1902将系统零序电压及零序电流转换成中央处理器模块能够处理的数字信号，在U401中进行数据的前期处理快速傅立叶，小波包计算，数据通过U2101将计算后数据传送给AT91RM9200中央处理器PC104，由PC104进行信息融合，当零序电压超过门限后，由PC104通过U501判断开入量进行母联识别，识别参与选线的线路数，对选线算法进行甄选，再根据U401的计算数据进行进一步分析处理，进行选线识别，并对选线结果进行信息融合，大大提高选线准确率，再通过液晶显示屏(LCD)将选线结果输出，并通过U502开关量输出予以报警，本实施例中还可经由RS485、RS232或TCPIP协议将选线数据远传至远动装置即后台。本实施例采用ARM+FPGA架构充分应用ARM控制能力和FPGA的可编程高速处理能力，首创综合判据选线理论与方法，采用测度理论和证据理论对每一种选线方法在不同运行方式和故障下选线结果的可信度做量化评估，绝对综合判据的选线结果保证可以最大限度地发挥每一种选线方法的优势，装置综合应用了新的智能群体比幅比相法、首半波法、暂态小波法、暂态小波包法、有功分量法、能量法。融合了证据理论、粗糙集理论、故障测度理论和多判据理论。采用了连续判断技术和有效域技术，对比传统的硬件搭构方法，提高了系统的性能。

因此，本实用新型采用上述结构的小电流系统接地保护装置，能够在节省生产厂家工业成本的前提下，提高原有小电流系统接地保护装置的选线准确率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种小电流系统接地保护装置，其特征在于：包括数据采集模块、选线控制模块、中央处理器模块、开关量输入模块、开关量输出模块和系统输出模块，所述数据采集模块、所述选线控制模块和所述中央处理器模块互相连接，所述开关量输入模块、所述开关量输出模块和所述系统输出模块均与所述中央处理器模块连接，所述数据采集模块包括模拟量输入子模块、多路开关子模块、模数转换子模块和双口随机存取存储器，所述选线控制模块包括现场可编程门阵列子模块和同步动态随机存取存储器子模块，所述系统输出模块包括远动通信子模块、键盘显示子模块和实时时钟子模块。

2.根据权利要求1所述的小电流系统接地保护装置，其特征在于：所述模拟量输入子模块将多路采集模拟信号经MC74HC4051A模拟多路复用器与所述多路开关子模块连接，所述多路开关子模块将多路采集模拟信号经MC74HC4051A多路开关U1901并进行滤波放大后与所述模数转换子模块相连，所述模数转换子模块为AD7472模数转换器U1902，将多路采集模拟信号经模数转换后与所述双口随机存取存储器相连，所述双口随机存取存储器为IDT7206双口随机存取存储器U2101，将多路采集模拟信号经所述双口随机存取存储器计算后与所述中央处理器模块相连，所述多路开关子模块、所述模数转换子模块和所述双口随机存取存储器均与所述选线控制模块中的现场可编程门阵列子模块相连。

3.根据权利要求2所述的小电流系统接地保护装置，其特征在于：所述现场可编程门阵列子模块为A3P250现场可编程门阵列U401，所述现场可编程门阵列子模块与所述同步动态随机存取存储器子模块相连，所述同步动态随机存取存储器子模块为4MX16同步动态随机存取存储器U403。

4.根据权利要求3所述的小电流系统接地保护装置，其特征在于：所述中央处理器模块为AT91RM9200中央处理器PC104，所述中央处理器模块与所述开关量输出模块及所述系统输出模块相连，所述开关量输出模块为82C55A可编程外围接口U502，所述开关量输出模块与报警器相连。

5.根据权利要求4所述的小电流系统接地保护装置，其特征在于：所述系统输出模块包括远动通信子模块、所述键盘显示子模块和所述实时时钟子模块，所述中央处理器模块经所述远动通信子模块使用RS485、RS232或TCPIP协议与远动装置通信，所述键盘显示子模块通过74LVCC4245转换器U601和74LVCC4245转换器U602在液晶显示器显示。

6.根据权利要求5所述的小电流系统接地保护装置，其特征在于：所述开关量输入模块与所述中央处理器模块相连，所述开关量输入模块为82C55A可编程外围接口U501。

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