CN204214935U - 基于pic单片机的泄漏电流采集远传装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于开关柜在线监测中基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置。它包括设置在开关柜触头盒内的能够感应泄漏电流的金属漆环，金属漆环连接电流传感器，所述电流感应器经过信号调理放大电路、信号滤波电路连接内置EEPROM的PLC单片机，所述PLC单片机经过485通讯单元上传至控制器；所述调理放大电路、信号滤波电路、PLC单片机以及485通讯单元由电源模块供电。本实用新型采用隔离性能好，对微弱电流信号有效传递的电流传感器使其传递效果好；采用低温漂、时漂的运放，保证了泄漏电流的测量精度；采用高可靠性、多功能的PIC单片机，提高了装置的可靠性和低成本性；其结构设计新颖合理，检测运行可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种泄漏电流采集远传装置，特别涉及一种应用于开关柜在线监测中基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置。
背景技术
在中高压开关柜运行过程中，各绝缘件的绝缘性能至关重要，为此提出了在线监测各绝缘件绝缘性能的手段。表征绝缘特性有很多参量，比如介质损耗角正切、局部放电、泄漏电流等，考虑到成本及开关柜结构，确定采用泄漏电流来表征绝缘性能。开关柜中各绝缘件的对地泄漏电流非常低，以12kv开关柜的触头盒为例，额定电压下泄漏电流仅为几个uA，为此提出了微弱电流测量的解决。由于泄漏电流来自一次电压对大地，存在电压安全的问题，需要提出一种电压隔离的方法。采集到的泄漏电流值需要传送到仪表室或工程师站显示或处理，现有技术中，由于没有合理的检测处理装置，不能可靠有效的发现泄漏电流变化，给检测带来困难。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够可靠有效检测泄漏电流变化并能够实现微弱电流信号的隔离、采集及远传的基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型的基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置，包括设置在开关柜触头盒内的能够感应泄漏电流的金属漆环，金属漆环连接电流传感器，电流感应器经过信号调理放大电路、信号滤波电路连接内置EEPROM的PLC单片机，PLC单片机经过485通讯单元上传至控制器；调理放大电路、信号滤波电路、PLC单片机以及485通讯单元由电源模块供电。
所述金属漆环涂在触头盒靠近金属档板侧，金属漆环与金属挡板之间的距离为4-8mm。
所述电流传感器的磁芯采用坡莫合金。
所述信号滤波电路为低零飘运放OPA2227搭建的二阶有源低通滤波电路。
本实用新型的优点在于：通过金属漆环引流，经过电流传感器隔离，再到信号调理放大及滤波电路，然后通过PIC单片机采集处理，最后通过基于485电路的标准Modbus RTU协议远传；即利用电流传感器的电磁隔离、利用低温漂时漂的运放、利用PIC单片机的采集运算及通信能力，实现微弱电流信号的隔离、采集及远传，由此可见，本实用新型采用隔离性能好，对微弱电流信号有效传递的电流传感器使其传递效果好；采用低温漂、时漂的运放，保证了泄漏电流的测量精度；采用高可靠性、多功能的PIC单片机，提高了装置的可靠性和低成本性；其结构设计新颖合理，检测运行可靠。
附图说明
图1为本实用新型基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置的结构原理图；
图2为本实用新型基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置的调理放大及滤波电路原理图；
图3为本实用新型基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置的单片机电路原理图；
图4为本实用新型基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置的485通信电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置作进一步详细说明。
如图所示，本实用新型的基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置，包括设置在开关柜触头盒内的能够感应泄漏电流的金属漆环，金属漆环涂在触头盒靠近金属档板侧，金属漆环与金属挡板之间的距离为4-8mm，优选为6mm左右，使其不影响触头盒的爬电距离，因为金属挡板接大地，6mm左右的距离保证了金属漆和大地间有足够大的阻抗和容抗，金属漆呈环状涂抹于触头盒，保证了从母线侧向挡板侧各个方向的表面泄漏电流都能被金属漆拦截，金属漆环连接电流传感器，把泄漏电流引入电流传感器；电流传感器的磁芯采用坡莫合金；利用坡莫合金的高导磁率传递微弱的电流信号，利用电流传感器隔离一次电压和二次电压；坡莫合金的高磁通率保证了微弱电流信号的有效传递，传感器的电磁隔离及其它绝缘制作工艺，实现了电流传感器两边安全的电气隔离；电流感应器经过信号调理放大电路、信号滤波电路连接内置EEPROM的PLC单片机，PLC单片机经过485通讯单元上传至控制器；调理放大电路、信号滤波电路、PLC单片机以及485通讯单元由电源模块供电；所说的信号滤波电路为低零飘运放OPA2227搭建的二阶有源低通滤波电路。
具体工作原理如下：
金属漆环涂抹于触头盒靠近金属挡板侧，金属呈环状涂抹于触头盒，从母线侧向挡板侧各个方向的表面泄漏电流都能被金属漆环拦截，泄漏电流被引入电流传感器；电流传感器有效传递电流信号并隔离；如图1所示，电流传感器输出的微弱电流信号经过精密电阻调理后，采用低温漂及低时漂的AD620放大；然后通过opa2227运放搭建的二阶有源滤波器滤除高频干扰信号；PIC单片机内置的12位Ad转换器对滤波后的电压信号进行采集，经过计算处理得出电压信号的有效值，然后参考保存于单片机内置EEPROM中的标定参数，计算出泄漏电流值；最后单片机通过Modbus RTU协议把泄漏电流值传送给需要数据的处理单元；其中，采用标准的Modbus RTU协议，能最大程度兼容其他智能模块。
如图2所示，C1、C2为安规电容，接大地，对共模高频干扰构成泄放回路，R13、R14使输入信号在模拟地GNDB上下波动，TV1、TV3吸收差模高频干扰，R1把电流传感器输出的电流信号转换为电压信号。U1为低温漂时漂的仪表放大器Ad620，R2为仪表放大器放大倍数调整电阻，Z1、Z7把U7A的输入电压限制在约正负5.7v以内，U7A为OPA2227运放搭建的一个电压跟随器，U7B和R41、R42、C79、C73搭建一个二阶有源低通滤波器，滤除高频干扰信号。
如图3所示，C41、C42、X1及单片机内部的振荡电路构成单片系统工作的振荡源，R38、C67和D1和R29构成单片机的复位外围电路，R38和C67在系统上电时产生一个低电平复位信号，D1为反向放电二级管，当系统掉电时，D1可以快速地把C67上储存的电量释放掉，保证单片机系统重新上电复位的可靠性，R29为干扰吸收电阻及编程电压隔离电阻，保证在线编程时，Reset脚上的高编程电压不被D1拉低。LD1和R28构成发光指示电路，由单片机控制发光管闪烁表示单片机系统正常运行。C37、C68为单片机电源的滤波和解耦电容。单片机具体型号为PIC18F26K80，含有64KBFlash,3648BRam，1024BEeprom，8路12位Ad，2路USART等资源。
如图4所示，R31为下拉电阻，使上电瞬间，485通信芯片工作在接收状态，避免系统上电时总线上可能产生的冲突。R60、R61为总线上下拉电阻，使总线不受控时，总线上的信号强制为起始电平1，R27为阻抗匹配电阻。RT1、RT2,、TV15、TV16构成总线差模干扰吸收电路，并钳制总线对电源的共模电压，保护485通信芯片。通信芯片具体型号为ADM2483，为磁隔离485芯片，有效的隔离保证了通信可靠进行。
本实用新型的实施案例是以AD620、OPA2227运放及PIC18F26K80单片机和ADM2483通信芯片为范例，在实际的电路实现上，其它型号的运放、单片机及通信芯片也可以按此设计方法施行。虽然以上描述的示例只包括一路泄漏电流的采集处理，本领域的技术人员应该可以理解本实用新型的原理能够应用到含有任意路数泄漏电流的采集处理。
Claims (4)
1.一种基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置，其特征在于：包括设置在开关柜触头盒内的能够感应泄漏电流的金属漆环，所述金属漆环连接电流传感器，所述电流感应器经过信号调理放大电路、信号滤波电路连接内置EEPROM的PLC单片机，所述PLC单片机经过485通讯单元上传至控制器；所述调理放大电路、信号滤波电路、PLC单片机以及485通讯单元由电源模块供电。
2.按照权利要求1所述的基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置，其特征在于：所述金属漆环涂在触头盒靠近金属档板侧，金属漆环与金属挡板之间的距离为4-8mm。
3.按照权利要求1所述的基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置，其特征在于：所述电流传感器的磁芯采用坡莫合金。
4.按照权利要求1所述的基于PIC单片机的泄漏电流采集远传装置，其特征在于：所述信号滤波电路为低零飘运放OPA2227搭建的二阶有源低通滤波电路。
Priority Applications (1)
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| CN201420689052.XU CN204214935U (zh) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | 基于pic单片机的泄漏电流采集远传装置 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN204214935U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105301432A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-03 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 一种电力设备绝缘泄漏电流在线监测电路 |
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2014
- 2014-11-17 CN CN201420689052.XU patent/CN204214935U/zh active Active
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