CN202770939U

CN202770939U - 中性点接地电阻故障监测报警装置

Info

Publication number: CN202770939U
Application number: CN 201220241487
Authority: CN
Inventors: 吴细秀; 梅朝奎; 谢洵; 许嵩; 谢秉誉
Original assignee: WENZHOU XINDE ELECTRIC FITTINGS CO Ltd
Current assignee: WENZHOU XINDE ELECTRIC FITTINGS CO Ltd
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-05-28

Abstract

本实用新型提出一种中性点接地电阻故障监测报警装置，利用主控芯片及相应的外围接口，监测中性点接地电阻运行情况，以及电阻自身断线、烧损、熔焊等故障；录波数据存储于SD卡或TF卡中，长时间采集及USB端口数据拷贝与传输；多种通讯接口实现数据的现场或远程采集与传送；还具备节能型LCD屏显示、GSM单元及蜂鸣器同时触发远程及现场报警，利用该装置可缩短故障分析时间，提高电力系统运行的安全性和可靠性。

Description

中性点接地电阻故障监测报警装置

技术领域

本实用新型涉及一种中性点接地电阻故障监测报警装置，具体为电力系统中中性点接地电阻运行中实记录、监测与报警装置，属电力系统中设备的运行、监控与保护技术领域。

背景技术

电力配网系统中,中性点接地电阻能保证线路出现接地短路时,快速切除故障、对保护人身及设备安全有重要作用。对接地电阻电压、电流、温度等运行数据需实时监测、记录，并具备故障报警功能。公知的监测的设备是采用带单片机及少量外设接口的装置，其不足之处是：处理速度较慢，实现的功能较简单；不具备对接地电阻自身运行故障的诊断功能，当监测装置检测到单相、两相接地短路故障时不能快速识别故障，特别是不能对接地电阻自身断线、部分电阻烧损或电阻间熔焊等故障进行准确判断；检测、录波数据仅存于EEPROM中；LCD显示屏无屏保功能；故障报警功能单一；外设的RS485接口传输距离短，不利于远程监控。

中国实用新型专利《中性点电阻信息检测记录仪》(申请号：200620127313.4)、《一种中性点接地电阻突变电流测录仪》(申请号：200710037708.4)、《中性点接地电阻器监测装置》(申请号：200710108451.7)所公开的，均没有涉及运行过程中中性点接地电阻自身的故障诊断功能，且外设的存储容量低、处理速度慢；实用新型专利《中性点接地系统故障监测报警装置》（申请号：200920261825.3）所公开的，仅述及一种中性点接地电阻故障的判断方法，是通过电流、温度模块获取相应的电流、温度值后与比较模块比较后判定中性点接地电阻运行情况，没有涉及利用主控芯片及相关软件直接进行计算并诊断、同时实现现场及远程通讯、报警等内容。

发明内容

本实用新型针对背景技术所述问题，提出一种中性点接地电阻故障监测报警装置，利用主控芯片及相应的外围接口，监测中性点接地电阻运行情况，以及电阻自身断线、烧损、熔焊等故障；录波数据存储于SD卡或TF卡中，长时间采集及USB端口数据拷贝与传输；多种通讯接口实现数据的现场或远程采集与传送；还具备节能型LCD屏显示、GSM单元及蜂鸣器同时触发远程及现场报警，利用该装置可缩短故障分析时间，提高电力系统运行的安全性和可靠性。

本实用新型的技术方案是：中性点接地电阻故障监测报警装置，是对电力系统中性点接地电阻运行状态实时监测的智能诊断装置；其特征在于：所述智能诊断装置包括ARM处理器以及与ARM连接的信号调理模块、存储模块、报警模块、人机交互模块、数据通讯模块和继电器电路；所述ARM处理器是STM32F107处理器；所述信号调理模块是接收外部电压、电流、温度信号并传送至ARM处理器AD采集口的信号调理模块；所述存储模块包括SD卡、EEPROM和USB接口；所述报警模块包括GSM模块和蜂鸣器报警电路；所述人机交互模块包括LCD显示单元和键盘单元；所述数据通讯模块包括以太网、RS485和CAN总线接口电路。

本实用新型所采用的ARM处理器、各功能模块及继电器电路的功能是：ARM作为控制芯片，主要负责内部数据运算和对外围电路进行控制；信号调理模块将电压传感器、电流传感器以及温度传感器采集到的中性点接地电阻上的相应信号处理后传送给控制芯片ARM自带的AD进行采集；存储模块（包括SD卡、EEPROM及USB接口）中的SD可长时间实时存储采集的电压、电流、温度信号;EEPROM负责保存人机交互的参数设置和故障事件的保存;USB接口可以将SD卡中的数据拷贝到U盘或输出；报警模块由GSM单元和蜂鸣器报警电路组成，当系统诊断到故障时，现场蜂鸣器鸣叫，ARM立即发送指令启动GSM单元，对预设手机号码发送报警语音或短信信号，从而及时可靠的实现现场和远程同时报警；人机交互模块的LCD显示单元完成对电流、电压、温度、电阻比较值和系统运行状态的显示，当某一时间段内中性点接地电阻智能诊断仪没有任何操作时，液晶显示屏将进入节电模式,键盘单元完成对运行参数的设置以及SD数据的存储、拷贝、传送等操作；数据通讯模块主要是将实时采集的数据和存储的故障事件传送给主控室和实现远程监控（本实用新型中采用了三种通讯方式：以太网、RS485、CAN总线）；继电器电路保留了相应的接口，可以拓展为中性点接地电阻切断电路等保护电路。

附图说明

附图1为本实用新型实施例结构框图；

附图2为电路原理图；

附图3为电源电路图；

附图4为通讯模块中的以太网电路图；

附图5为报警模块中的GSM单元电路图；

附图6为存储模块电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例进一步说明：

如附图所示，本实用新型中性点接地电阻故障监测报警装置，包括ARM处理器以及与ARM连接的信号调理模块、存储模块、报警模块、人机交互模块、数据通讯模块和继电器电路，还有为本装置供电的电源；其中ARM处理器是STM32F107处理器；信号调理模块是接收外部电压、电流、温度信号并传送至ARM处理器AD采集口的信号调理模块；存储模块包括SD卡、EEPROM和USB接口；报警模块包括GSM模块和蜂鸣器报警电路；人机交互模块包括LCD显示单元和键盘单元；数据通讯模块包括以太网、RS485和CAN总线接口电路。

本实用新型所采用的ARM处理器、各功能模块及继电器电路的功能是：ARM作为控制芯片，主要负责内部数据运算和对外围电路进行控制；信号调理模块将电压传感器、电流传感器以及温度传感器采集到的中性点接地电阻上的相应信号处理后传送给控制芯片ARM自带的AD进行采集；存储模块（包括SD卡、EEPROM及USB接口）中的SD可长时间实时存储采集的电压、电流、温度信号、EEPROM负责保存人机交互的参数设置和故障事件的保存、USB接口可以将SD卡中的数据拷贝到U盘或输出；报警模块由GSM单元和蜂鸣器报警电路组成，当系统诊断到故障时，现场蜂鸣器鸣叫，ARM立即发送指令启动GSM单元，对预设手机号码发送报警语音或短信信号，从而及时可靠的实现现场和远程同时报警；人机交互模块的LCD显示单元完成对电流、电压、温度、电阻比较值和系统运行状态的显示，当某一时间段内中性点接地电阻智能诊断仪没有任何操作时，液晶显示屏将进入节电模式,键盘单元完成对运行参数的设置以及SD数据的存储、拷贝、传送等操作；数据通讯模块主要是将实时采集的数据和存储的故障事件传送给主控室和实现远程监控（本实用新型中采用了三种通讯方式：以太网、RS485、CAN总线）；继电器电路保留了相应的接口，可以拓展为中性点接地电阻切断电路等保护电路。

本实用新型电路的原理如下：如附图2所示，主控芯片采用ARM/STM32F107处理器，附图2中U1A。外部信号经过调理电路模块处理后通过附图2中Sensor端口进入主控芯片AD进行采集，包括一路电压信号PA4，一路电流信号PA5和2路温度信号PA6、PC0。输入U1A的信号，经过采集处理，配合单片机内部软件进行计算后与软件预设故障信息进行智能诊断，判断出系统单相、两相接地故障特别是电阻自身断线、电阻自身短路等故障类型，缩短了故障分析时间，提高电力系统运行的安全性和可靠性。

当实用新型监测到故障时则U1A的PE15口相连接的Speaker蜂鸣器便会报警，同时ARM芯片则向GSM单元发送触发报警指令以及故障类型信号，启动通过附图2中U1A的PD4、PD3、PA9、PA10端口相连的GSM单元（如附图5），向预设的特定号码发送预警短信或语音信息，通知工作人员，完成远程报警。每次监测到故障都会生成一个故障事件文件存入与U1A的IIC端口 PB6、PB7相连的EEPROM存储器24C256，此外EEPROM还能存储人接界面LCD设置的参数。装置通过U1A的PC10、PC11、PC12端口接入SD存储卡，可以实现对采集的电流电压温度数据进行实时存储，为事后故障分析提供依据，SD卡中的数据可以通过与U1A的端口 PA11、PA12相连的USB接口拷贝和输出。存储模块电路如附图6所示。

LCD模块通过PD[8-15]、PE9、PE10、PE10、 PE10、PE11、PE12、PE13、PE14与U1A相连。可以显示采集的电压、电流、温度信号的有效值和通过采集的电压值和电流值计算的实际电阻值。通过LCD显示模块可以查看系统的运行状态。当长时间未操作时，则诊断仪进入节电模式，即关闭LCD背光屏电源。通过附图2中的CN1端口建立操作键盘模块可以实现LCD面板上显示参数的修改和设定，可以查看存放在EEPROM中的每次故障事件的信息以及故障时保存的波形，并能对SD卡中存放的数据进行拷贝、删除等操作，可以查看SD卡存储容量等。

本实用新型具有三种数据传送的通讯接口，以太网接口（附图4），CAN总线接口、RS485接口。以太网接口工作速率可达10Mbit/s，利用开放的TCP/IP 网络通讯协议，任何的计算机都可以使用通用的网络浏览软件实现对中性点接地电阻远程监测，甚至不需要专门的计算机和专门的软件，设备的信息通过网页的形式体现，可以使用数据、图表、动画等各种丰富的表现方式。CAN总线模块通过PD0、PD1与U1A相连，是应用最广泛的现场总线之一， RS485总线模块通过U1A的端口 PC6、PD5、PD6与U1A相连，可以根据实际情况使用两者将实时采集的电流、电压、温度数据传送给主控室。此外两者还能作为拓展接口备用。

监控中性点接地电阻断线的装置通过外部提供9V~15V直流电压作为基础供电，电源模块电路如附图3所示，图中的J1与外部电源相接，通过S1开关控制内部电源的开断，通过U2、U3、U4模块转换成诊断仪内部各个器件所需压降，LED0为电源通断指示灯，点亮则诊断仪通电，反之则断电。

本实用新型是一种能够24小时对电力系统中性点接地电阻运行状态、中性点不平衡电流、中性点接地电阻温升情况进行监测的智能诊断仪。通过将采集的中性点接地电阻的电压、电流、温度数据与软件预设故障信息进行对比和分析可以准确的诊断出包括系统单相、两相接地故障等系统故障，特别是能对接地电阻断线、部分电阻烧损或电阻间熔焊等故障做出快速准确的判断，并能通过现场蜂鸣器和GSM单元及通讯模块向工作人员发出及时可靠的报警信息。通讯模块采用高速的以太网利用开放的TCP/IP 网络通讯协议，可以使用任何的计算机通过通用的网络浏览软件实现对中性点接地电阻远程监测，也可以根据实际情况使用CAN总线、RS485总线等接口能将采集电流、电压、温度数据及时的传送给主控制。而大容量的存储介质SD卡和LCD节电模式更好的保证智能诊断仪长时间可靠的实时监测。

Claims

1. 中性点接地电阻故障监测报警装置，是对电力系统中性点接地电阻运行状态实时监测的智能诊断装置；其特征在于：所述智能诊断装置包括ARM处理器以及与ARM连接的信号调理模块、存储模块、报警模块、人机交互模块、数据通讯模块和继电器电路；所述ARM处理器是STM32F107处理器；所述信号调理模块是接收外部电压、电流、温度信号并传送至ARM处理器AD采集口的信号调理模块；所述存储模块包括SD卡、EEPROM和USB接口；所述报警模块包括GSM模块和蜂鸣器报警电路；所述人机交互模块包括LCD显示单元和键盘单元；所述数据通讯模块包括以太网、RS485和CAN总线接口电路。