CN214703797U - 一种开关柜加热器故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种开关柜加热器故障检测装置，包括电流传感器、信号调理模块、滤波模块、ADC采样模块、微处理器模块、电源模块和USB接口模块，所述电流传感器连接于加热器的输出回路上，以检测加热器是否有电流输出，所述电流传感器依次经信号调理模块、滤波模块、ADC采样模块与微处理器模块连接，以采集电流信号并进行处理，所述电源模块与微处理器模块连接，并外接220V交流电，以为装置供电，所述微处理器模块经USB接口模块与上位系统连接，以将处理后的电流数据上传，判断加热器是否发生故障。该装置有利于对开关柜内加热器的故障状况进行监测。
Description
技术领域
本实用新型属于电力设备检测技术领域，具体涉及一种开关柜加热器故障检测装置。
背景技术
电力开关柜为配电网变电站内重要的电力设施，其稳定性直接影响电力客户的用电可靠性。电力开关柜在设备运行和检修中易受到潮气的侵蚀，特别是在夏季梅雨季节，当潮气侵入开关柜内，对柜内的设备，如母线、断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器、绝缘子、电缆终端等设备会逐渐锈蚀，严重时还会引起设备绝缘击穿、相间短路、设备误动和拒动等现象。目前，开关柜内控制温湿度的方法多为利用加热器除湿和增温，通过智能型温湿度控制器控制并自动调节。电力开关柜内部结构紧凑，电磁环境复杂，加热器和智能温湿度控制器经常出现故障，由于开关柜内部存在高压危险，普通巡视很难发现加热器故障，开关柜内部长时间温湿度异常影响柜内电气设备的正常运行，甚至造成停电事故。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种开关柜加热器故障检测装置，该装置有利于对开关柜内加热器的故障状况进行监测。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种开关柜加热器故障检测装置，包括电流传感器、信号调理模块、滤波模块、ADC采样模块、微处理器模块、电源模块和USB接口模块，所述电流传感器连接于加热器的输出回路上，以检测加热器是否有电流输出，所述电流传感器依次经信号调理模块、滤波模块、ADC采样模块与微处理器模块连接，以采集电流信号并进行处理，所述电源模块与微处理器模块连接，并外接220V交流电，以为装置供电，所述微处理器模块与USB接口模块连接，以将处理后的电流数据上传。
进一步地，所述电流传感器为高精度钳形电流互感器，所述高精度钳形电流互感器钳设于加热器的输出回路上，以感应回路电流，作为判断加热器能否正常工作的依据。
进一步地，所述信号调理模块采用AD8221芯片，采用±12V的双电源供电，并采用等效串联电阻极小的0.1uF瓷片电容和10uF的钽电容对输入的电源端进行去耦和滤波，将参考电源输入端接地。
进一步地，所述滤波模块采用通用型有源滤波芯片MAX275，组成二阶有源巴特沃斯低通滤波器。
进一步地，所述ADC采样模块采用16位ADC数据采集模块AD7606。
进一步地，所述微处理器模块采用基于ARM的32位微控制器STM32F429。
进一步地，还设有上位系统，所述微处理器模块经USB接口模块与上位系统连接，以将处理后的电流数据上传，判断加热器是否发生故障。
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种开关柜加热器故障检测装置，该装置通过检测加热器的工作电流来监测加热器的工作状况，工作简单可靠，解决了变电运维工作中巡视困难的问题，适合变电站现场应用，具有较高的应用价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的装置原理框图。
图2是本实用新型实施例中信号调理模块的实现电路图。
图3是本实用新型实施例中滤波模块的实现电路图。
图4是本实用新型实施例中ADC采样模块的实现电路图。
图5是本实用新型实施例中微处理器模块的实现电路图。
图6是本实用新型实施例中USB接口模块的实现电路图。
图7是本实用新型实施例中电源模块的实现电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型提供了一种开关柜加热器故障检测装置，包括电流传感器1、信号调理模块2、滤波模块3、ADC采样模块4、微处理器模块5、电源模块6和USB接口模块7，所述电流传感器1连接于加热器8的输出回路上，以检测加热器是否有电流输出，所述电流传感器1依次经信号调理模块2、滤波模块3、ADC采样模块4与微处理器模块5连接，以采集电流信号并进行处理，所述电源模块6与微处理器模块5连接，并外接220V交流电8，以为装置供电，所述微处理器模块5与USB接口模块7连接，以将处理后的电流数据上传。
在本实施例中，所述电流传感器为高精度钳形电流互感器，所述高精度钳形电流互感器钳设于加热器的输出回路上，以感应回路电流，作为判断加热器能否正常工作的依据。有电流输出，则工作正常，否则，加热器有故障。
电流信号转换成适合处理的低电压和小电流信号，另外，除了信号幅值变换外，还应有隔离和滤波措施，消除各种电磁干扰产生的高次谐波。电流互感器的选择变得至关重要的，如果选取的互感器精度不够，线性度不好，无论是信号转换或信息处理，或者最佳数据的显示和控制都无法实现，相应的后续分析工作也就变得毫无意义。采用1000：1高磁通量0.2级导线长度3米的电流互感器，每路单独补偿，对线性度和频谱同时处理，满足电流测试的要求。
由于经电流互感器采样得来的电压幅值较小，峰值约为 40mV，显然这么微弱的电压信号并不便于测量，因此信号调理中还需对信号进一步放大。目前市场上大部分仪用放大器的共模抑制比在200Hz处就开始衰减，因而不能满足本监测终端的设计要求，而美国ADI公司推出的增益可编程高性能仪用放大器AD8221，则能提供工业上最高的共模抑制比。当增益为 1 时，AD8221能够在各级保持最小80dB的共模抑制比，直至频率达到 10kHz。因而它能很好的抑制宽带干扰和线性失真。因此，在本实施例中，所述信号调理模块采用AD8221芯片，其实现电路如图2所示。其采用±12V的双电源供电，并采用等效串联电阻极小的0.1uF瓷片电容和10uF的钽电容对输入的电源端进行去耦和滤波，将参考电源输入端接地。又由于前端 CT、PT 变送过来的电压信号值为 0mV~40mV，并结合 A/D转换 0V~+5V 的输入要求，所以采用 AD8221 进行信号放大的倍数最大应该为 125 倍。由 AD8221 的增益公式，可以得出GR 的取值应大于 399 欧姆，选用阻值为 412 欧姆，0.1%的高精密电阻。
另外，AD8221 不仅能对 CT、PT 取样得来的微弱电压信号进行放大，而且能对前后级负载阻抗进行匹配，提高输入电阻，隔离取样电路和后级 A/D 转换的采样保持电路，减小输出电阻，从而缩短 ADC 模块进行转换所需的跟踪时间。
本装置为防止混叠现象，电流必须经过抗混叠滤波器，将高次谐波滤除，以确保测量精度。因此，在本实施例中，所述滤波模块采用通用型有源滤波芯片MAX275，组成二阶有源巴特沃斯低通滤波器，其实现电路如图3所示。MAX275 内含两个独立的二阶有源滤波电路，可分别同时进行低通和带通滤波，也可通过级联实现四阶有源滤波，其中心截止频率在100Hz~300kHZ内可调，精确度在±0.1%之内。它无需时钟电路，因此与开关电容滤波器相比，其噪声更低，动态性能更好，能广泛应用于各种精密测试设备和数据采集系统。
在本实施例中，所述ADC采样模块采用16位ADC数据采集模块AD7606，其实现电路如图4所示。
在本实施例中，所述微处理器模块采用基于ARM的32位微控制器STM32F429，其实现电路如图5所示。
在本实施例中，还设有上位系统9，所述微处理器模块5经USB接口模块7与上位系统9连接，以将处理后的电流数据上传，判断加热器是否发生故障。USB接口模块7的实现电路如图6所示。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种开关柜加热器故障检测装置，其特征在于，包括电流传感器、信号调理模块、滤波模块、ADC采样模块、微处理器模块、电源模块和USB接口模块，所述电流传感器连接于加热器的输出回路上，以检测加热器是否有电流输出，所述电流传感器依次经信号调理模块、滤波模块、ADC采样模块与微处理器模块连接，以采集电流信号并进行处理，所述电源模块与微处理器模块连接，并外接220V交流电，以为装置供电，所述微处理器模块与USB接口模块连接，以将处理后的电流数据上传。
2.根据权利要求1所述的一种开关柜加热器故障检测装置，其特征在于，所述电流传感器为高精度钳形电流互感器，所述高精度钳形电流互感器钳设于加热器的输出回路上，以感应回路电流，作为判断加热器能否正常工作的依据。
3.根据权利要求1所述的一种开关柜加热器故障检测装置，其特征在于，所述信号调理模块采用AD8221芯片，采用±12V的双电源供电，并采用等效串联电阻极小的0.1uF瓷片电容和10uF的钽电容对输入的电源端进行去耦和滤波，将参考电源输入端接地。
4.根据权利要求1所述的一种开关柜加热器故障检测装置，其特征在于，所述滤波模块采用通用型有源滤波芯片MAX275，组成二阶有源巴特沃斯低通滤波器。
5.根据权利要求1所述的一种开关柜加热器故障检测装置，其特征在于，所述ADC采样模块采用16位ADC数据采集模块AD7606。
6.根据权利要求1所述的一种开关柜加热器故障检测装置，其特征在于，所述微处理器模块采用基于ARM的32位微控制器STM32F429。
7.根据权利要求1所述的一种开关柜加热器故障检测装置，其特征在于，还设有上位系统，所述微处理器模块经USB接口模块与上位系统连接，以将处理后的电流数据上传，判断加热器是否发生故障。
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