CN208060618U - 一种瞬时故障电压检测记录电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配电线路瞬时故障电压检测记录电路，该电路包括：连接在配电线路上的电压互感器单元；与电压互感器单元相连的电压变换电路和信号调理电路、低功耗微处理器、存储器、以及通信电路。通过本实用新型，可检测并记录配电自动化馈线终端失电过程中配电线路出现过瞬时故障电压，待配电自动化馈线终端正常运行后，读取本电路记录信息，闭锁对应的出口，从而避免再次重合或环网供电给终端设备带来的故障冲击。

Description

一种瞬时故障电压检测记录电路

技术领域

本实用新型涉及配电自动化领域，具体涉及一种瞬时故障电压检测记录电路。

背景技术

在配电系统中，配电自动化馈线终端负责配电线路的状态检测和负荷开关的分合操作。当线路上发生永久性故障时，馈线保护动作，经设定时限后重合闸动作，重合于永久性故障点，保护后加速动作，此时会在线路上出现几个周波的瞬时电压，该电压有明显的故障特征，因此称之为瞬时故障电压。在配电自动化终端失电后，本区域出现的永久性故障会由上一级保护装置跳开，相应地，会在本区域配电线路上出现瞬时故障电压，但由于配电自动化终端失电，无法检测、判断瞬时故障电压，若在永久性故障尚未清除前终端恢复工作，会再次合闸、保护动作，对终端设备产生不必要的冲击。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种检测并记录配电线路瞬时故障电压的电路与配网自动化馈线终端配合使用，终端根据电路记录内容判断相应线路是否出现过瞬时故障电压，从而完善动作逻辑，减少不必要的保护动作，从而提高电网稳定性。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种配电线路瞬时故障电压检测记录电路，包括：电压互感器单元、电压变换电路、信号调理电路、低功耗微处理器、存储器、通信电路；

所述电压互感器单元的输入端连接配电线路，电压互感器单元的输出端连接电压变换电路的输入端和信号调理电路的信号输入端；

所述电压变换电路的输出端连接信号调理电路、低功耗微处理器和存储器的电源输入端；

所述信号调理电路的输出端与低功耗微处理器相连；低功耗微处理器与存储器和通信电路相连；

所述通信电路与配电自动化馈线终端连接。

进一步地，所述电压互感器单元包含两个独立的电压互感器，分别连接到配电线路1和线路2。

进一步地，所述电压变换电路包括依次连接的整流电路、滤波电路和稳压电路。

进一步地，所述信号调理电路包括依次连接的差动放大电路、减法电路和滤波电路。

进一步地，所述低功耗微处理器为内置模数转换器的MSP430单片机；所述低功耗微处理器由所述电压变换电路输出的直流3.3V供电，采集所述信号调理电路输出的0～3.3V信号。

进一步地，所述存储器为铁电存储器，通过I²C串行总线与所述低功耗微处理器通信，记录相关信息。

进一步地，所述通信电路连接所述低功耗微处理器和配电自动化馈线终端；所述通信电路由配电自动化馈线终端供电。

进一步地，所述电压变换电路包括分别连接到两只电压互感器的整流桥 T1、T2，两只整流桥的输出正、负极分别短接；整流后的直流正极串接第一电感L1、与负极间并接第一电容C1，实现LC滤波；滤波后的直流进入宽范围输入稳压器Q1，宽范围输入稳压器Q1输出直流电压3.3V，宽范围输入稳压器 Q1的输出连接第二电容C2用于滤波和储能。

进一步地，所述差动放大电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻(R3)、第四电阻R4和第一运算放大器IC1构成，电压互感器二次侧输出的差分电压信号分别连接所述第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1和第二电阻R2的另一端分别连接第一运算放大器IC1的反相输入端和同相输入端；所述第三电阻R3连接在第一运算放大器IC1的反相输入端和输出端之间；所述第四电阻 R4一端连接第一运算放大器IC1的同相输入端，另一端接地；

所述减法电路由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8 和第二运算放大器IC2构成；所述第五电阻R5一端连接第一算放大器IC1的输出端，另一端连接第二运算放大器IC2的反相输入端；所述第六电阻R6一端连接3.3V直流电源输入，另一端连接第二运算放大器IC2的同相输入端；所述第七电阻R7连接在第二运算放大器IC2的反相输入端和输出端之间；所述第八电阻R8一端连接第二运算放大器IC2的同相输入端，另一端接地；

所述滤波电路由第九电阻R9和第三电容C3构成；所述第九电阻R9的第一端连接第二运算放大器的输出端，第二端作为信号调理电路的输出端与低功耗微处理器的模数采样接口；所述第三电容C3一端连接第九电阻R9的第二端，另一端接地。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的瞬时故障电压检测记录电路检测并记录配电线路瞬时故障电压的电路与配网自动化馈线终端配合使用。该电路从配电线路取电，在瞬时故障电压出现后几个毫秒内进入工作状态，实时采集并判断线路电压状态；当故障电压消失后，利用储能电容上的电量将瞬时判断结果存储到非易失性的铁电存储器中；待馈线终端上电后，将记录结果传输给终端，终端根据记录内容判断相应线路是否出现过瞬时故障电压，从而完善动作逻辑，减少不必要的保护动作，从而提高电网稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的电压变换电路；

图3为本实用新型的信号调理电路；

其中：1-线路1；2-线路2；3-直流电源；4-采样信号；PT1-第一电压互感器；PT2-第二电压互感器；T1-第一整流桥；T2-第二整流桥；L1-第一电感；C1- 第一电容；Q1-宽范围输入稳压器；C2-第二电容；R1-第一电阻；R2-第二电阻； R3-第三电阻；R4-第四电阻；IC1-第一运算放大器；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；IC2-第二运算放大器；R9-第九电阻；C3-第三电容。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进一步详细阐述。

如图1所示为本实用新型的系统框图，本实用新型提供的这种配电线路瞬时故障电压检测记录电路，包括：电压互感器单元、电压变换电路、信号调理电路、低功耗微处理器、存储器、通信电路；电压互感器单元的输入端连接配电线路，电压互感器单元的输出端连接电压变换电路的输入端和信号调理电路的信号输入端；电压变换电路的输出端连接信号调理电路、低功耗微处理器和存储器的电源输入端；信号调理电路的输出端与低功耗微处理器相连；低功耗微处理器与存储器和通信电路相连；通信电路与配电自动化馈线终端连接。电压互感器单元包含两个独立的电压互感器，分别连接到配电线路1和线路2，将线路1和线路2上的电压信号转换为模拟小电压信号。电压变换电路将电压互感器单元输出的交流电变换成直流电源，供给信号调理电路、低功耗微处理器、存储器使用；信号调理电路将电压互感器单元输出的信号调理到适合低功耗微处理器采样的电压范围；低功耗微处理器负责采样电压的计算和状态判断、并将判断结果存入到存储器中；低功耗微处理器通过通信电路与配电自动化终端通信，实现故障记录信息的传输及复归。通信电路用于连接所述低功耗微处理器和配电自动化馈线终端，实现相关信息的传输；通信电路由配电自动化馈线终端供电。低功耗微处理器为内置模数转换器的MSP430单片机；低功耗微处理器由所述电压变换电路输出的直流3.3V供电，采集所述信号调理电路输出的0～3.3V信号。本实施例中存储器为铁电存储器，通过I²C串行总线与所述低功耗微处理器通信，记录相关信息。

电压变换电路包括依次连接的整流电路、滤波电路和稳压电路；整流电路将所述电压互感器单元输出的模拟小电压整成直流电、滤波电路滤除直流电上的交流纹波和噪声、稳压电路将该直流电转换为3.3V直流电源。如图2所示为本实用新型的瞬时故障电压检测记录电路的电压变换电路，：两只分别连接到配电线路1和线路2的电压互感器PT1、PT2，二次侧输出分别连接到整流桥T1、 T2，两只整流桥的输出正、负极分别短接；整流后的直流正极串接第一电感L1、与负极间并接第一电容C1，实现LC滤波；滤波后的直流进入宽范围输入稳压器Q1，宽范围输入稳压器Q1输出直流电压3.3V，宽范围输入稳压器Q1的输出连接第二电容C2用于滤波和储能。

信号调理电路包括依次连接的差动放大电路、减法电路和滤波电路；实现将所述电压互感器单元输出的模拟小电压调理到0～3.3V范围内。如图3所示为本实用新型的瞬时故障电压检测记录电路的信号调理电路：

差动放大电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻(R3)、第四电阻 R4和第一运算放大器IC1构成，电压互感器二次侧输出的差分电压信号分别连接所述第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1和第二电阻R2的另一端分别连接第一运算放大器IC1的反相输入端和同相输入端；所述第三电阻R3连接在第一运算放大器IC1的反相输入端和输出端之间；所述第四电阻R4一端连接第一运算放大器IC1的同相输入端，另一端接地；

减法电路由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第二运算放大器IC2构成；所述第五电阻R5一端连接第一算放大器IC1的输出端，另一端连接第二运算放大器IC2的反相输入端；所述第六电阻R6一端连接3.3V直流电源输入，另一端连接第二运算放大器IC2的同相输入端；所述第七电阻R7连接在第二运算放大器IC2的反相输入端和输出端之间；所述第八电阻R8一端连接第二运算放大器IC2的同相输入端，另一端接地；

滤波电路由第九电阻R9和第三电容C3构成；所述第九电阻R9的第一端连接第二运算放大器的输出端，第二端作为信号调理电路的输出端与低功耗微处理器的模数采样接口；所述第三电容C3一端连接第九电阻R9的第二端，另一端接地。

其中，I1+和I1-为电压互感器PT1二次侧输出的差分电压信号，该信号进入由电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器IC1构成的差动放大器后转换成单端信号，经过由电阻R5、R6、R7、R8和运算放大器IC2构成的减法电路变成0～3.3V 范围内的电压信号，再经由电阻R9和电容C3构成的RC滤波器后送入低功耗微处理器的模数采样接口；对于电压互感器PT2的输出，也有相同的信号调理电路。

Claims (9)

1.一种配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征是，包括：电压互感器单元、电压变换电路、信号调理电路、低功耗微处理器、存储器、通信电路；

所述电压互感器单元的输入端连接配电线路，电压互感器单元的输出端连接电压变换电路的输入端和信号调理电路的信号输入端；

所述电压变换电路的输出端连接信号调理电路、低功耗微处理器和存储器的电源输入端；

所述信号调理电路的输出端与低功耗微处理器相连；低功耗微处理器与存储器和通信电路相连；

所述通信电路与配电自动化馈线终端连接。

2.根据权利要求1所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述电压互感器单元包含两个独立的电压互感器，分别连接到配电线路1和线路2。

3.根据权利要求1或2所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述电压变换电路包括依次连接的整流电路、滤波电路和稳压电路。

4.根据权利要求1或2所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述信号调理电路包括依次连接的差动放大电路、减法电路和滤波电路。

5.根据权利要求1或2所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述低功耗微处理器为内置模数转换器的MSP430单片机；所述低功耗微处理器由所述电压变换电路输出的直流3.3V供电，采集所述信号调理电路输出的0～3.3V信号。

6.根据权利要求1所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述存储器为铁电存储器，通过I²C串行总线与所述低功耗微处理器通信，记录相关信息。

7.根据权利要求1所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述通信电路连接所述低功耗微处理器和配电自动化馈线终端；所述通信电路由配电自动化馈线终端供电。

8.根据权利要求2所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述电压变换电路包括分别连接到两只电压互感器的整流桥(T1、T2)，两只整流桥的输出正、负极分别短接；整流后的直流正极串接第一电感(L1)、与负极间并接第一电容(C1)，实现LC滤波；滤波后的直流进入宽范围输入稳压器(Q1)，宽范围输入稳压器(Q1)输出直流电压3.3V，宽范围输入稳压器(Q1)的输出连接第二电容(C2)用于滤波和储能。

9.根据权利要求4所述的配电线路瞬时故障电压检测记录电路，其特征在于，所述差动放大电路由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第一运算放大器(IC1)构成，电压互感器二次侧输出的差分电压信号分别连接所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的另一端分别连接第一运算放大器(IC1)的反相输入端和同相输入端；所述第三电阻(R3)连接在第一运算放大器(IC1)的反相输入端和输出端之间；所述第四电阻(R4)一端连接第一运算放大器(IC1)的同相输入端，另一端接地；

所述减法电路由第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)和第二运算放大器(IC2)构成；所述第五电阻(R5)一端连接第一算放大器(IC1)的输出端，另一端连接第二运算放大器(IC2)的反相输入端；所述第六电阻(R6)一端连接3.3V直流电源输入，另一端连接第二运算放大器(IC2)的同相输入端；所述第七电阻(R7)连接在第二运算放大器(IC2)的反相输入端和输出端之间；所述第八电阻(R8)一端连接第二运算放大器(IC2)的同相输入端，另一端接地；

所述滤波电路由第九电阻(R9)和第三电容(C3)构成；所述第九电阻(R9)的第一端连接第二运算放大器的输出端，第二端作为信号调理电路的输出端与低功耗微处理器的模数采样接口；所述第三电容(C3)一端连接第九电阻(R9)的第二端，另一端接地。