CN215646138U - 一种5g智能化综合保护测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种5G智能化综合保护测控装置，包括电流电压互感器、电流电压信号调理电路、开关量隔离驱动输入电路、开关量隔离驱动输出电路、微处理器、5G通信模块和显示屏；电流电压互感器通过电流电压信号调理电路连接在微处理器的信号输入端口上；开关量隔离驱动输入电路连接在微处理器的信号输入端口上，开关量隔离驱动输出电路的一端连接在微处理器的信号输出端口上；5G通信模块连接在微处理器的通信端口上；显示屏连接在微处理器的显示端口上。本实用新型可以对受保护设备自动地进行精确、全面的保护，可以很好的保证矿井下供配电系统的安全稳定运行，提高矿井生产安全性。

Description

一种5G智能化综合保护测控装置

技术领域

本实用新型涉及综合保护测控装置，具体涉及一种5G智能化综合保护测控装置。

背景技术

目前，为了保证在煤矿井下供配电系统的安全稳定运行，预防用电设备在使用中烧毁或引发重大安全事故，供配电系统所使用的开关内都安装了综合保护测控装置。现有的综合保护测控装置采用CAN总线或Modbus通讯协议进行传输通讯，由于矿井下的通信信号比较弱，通信电路的通信能力较差，造成信号采集和数据处理速度慢，故障判断准确率较低，误判断时有发生。由于通讯方式的限制，造成信号传输速度慢，远程控制出现延时现象。同时，由于通讯信号传输速度的限制，也成为造成馈电开关短路时越级跳闸的重要原因之一。因此，如何解决综合保护测控装置的通信问题是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种5G智能化综合保护测控装置，实用5G通信技术，增强了综合保护测控装置的通信能力。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种5G智能化综合保护测控装置，包括电流电压互感器、电流电压信号调理电路、开关量隔离驱动输入电路、开关量隔离驱动输出电路、微处理器、5G通信模块和显示屏；所述电流电压互感器的初级线圈连接在给受保护设备供电的电网供电线路上，所述电流电压互感器的次级线圈通过所述电流电压信号调理电路连接在所述微处理器的信号输入端口上；所述开关量隔离驱动输入电路的一端连接在所述受保护设备上并用于接入所述受保护设备的开关量，所述开关量隔离驱动输入电路的另一端连接在所述微处理器的信号输入端口上，所述开关量隔离驱动输出电路的一端连接在所述微处理器的信号输出端口上，所述开关量隔离驱动输出电路的另一端连接在所述受保护设备上并用于向所述受保护设备输出开关量操作信号；所述5G通信模块连接在所述微处理器的通信端口上；所述显示屏连接在所述微处理器的显示端口上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种5G智能化综合保护测控装置根据电流电压互感器采集的电流电压信号以及开关量隔离驱动输入电路输入的开关量经过微处理处理，通过开关量隔离驱动输出电路输出开关量操作信号，可以对受保护设备自动地进行精确、全面的保护；同时，5G通信模块具有通信能力强、通信速度快的特点，可以提高微处理的信号采集和数据处理速度，进而提高故障判断准确率，因此可以很好的保证矿井下供配电系统的安全稳定运行，提高矿井生产安全性。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述电流电压互感器包括相电压互感器、零序电压互感器、相电流互感器和零序电流互感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：相电压互感器、零序电压互感器、相电流互感器和零序电流互感器能够全面的对给受保护设备供电的电网的电压、电流进行全面的采集，为后续精确的保护动作提供有效的依据。

进一步，所述电流电压信号调理电路包括两路电流滤波电路、两路电压滤波电路、两路电流信号放大电路、两路电压信号放大电路和四路AD采样电路；所述相电压互感器的次级线圈以及所述零序电压互感器的次级线圈通过所述两路电压滤波电路对应的与所述两路电压信号放大电路的输入端连接，所述相电流互感器的次级线圈以及所述零序电流互感器的次级线圈通过所述两路电流滤波电路对应的与所述两路电流信号放大电路的输入端连接，所述两路电压信号放大电路的输出端以及所述两路电流信号放大电路的输出端对应连接在所述四路AD采样电路的输入端上，所述四路AD采样电路的输出端连接在所述微处理器的信号输入端口上。

采用上述进一步方案的有益效果是：两路电流滤波电路和两路电压滤波电路可以对采集的电流信号以及电压信号进行滤波，避免杂质信号的干扰；两路电流信号放大电路和两路电压信号放大电路对滤波后的电流信号和电压信号进行放大，然后四路AD采样电路对放大的相电流信号、向电压信号、零序电流信号和零序电压信号进行AD采样，得到微处理器能够处理的信号，为后续微处理器的快速处理做好铺垫。

进一步，所述两路电流滤波电路中的任一路电流滤波电路包括比较器A1和晶体管M1；所述比较器A1的负向输入端连接在所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的一端，所述比较器A1的正向输入端通过电阻R2也连接在所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的一端，所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的另一端接地；所述比较器A1的正向输入端通过电容C1接地，所述比较器A1的负向输入端连接在所述晶体管M1的发射极上，所述晶体管M1的发射极通过电阻R3接地，所述晶体管M1的集电极通过电阻R1连接在电压VCC上，所述晶体管M1的集电极连接在所述晶体管M1的基极上，所述晶体管M1的基极通过电阻R4连接在所述比较器A1的输出端上，所述比较器A1的输出端通过电容C2连接在所述两路电流信号放大电路的一个输入端上。

进一步，所述两路电压滤波电路中的任一路电压滤波电路包括比较器A2和三极管M2；所述比较器A2的正向输入端通过电阻R5连接在所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的一端，所述比较器A2的负向输入端通过电阻R6接地，所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的另一端通过电容C3连接在所述比较器A2的输出端上，所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的另一端还依次通过二极管D2以及电阻R7连接在所述比较器A2的输出端上，所述比较器A2的正向输入端通过二极管D1连接在所述三极管M2的基极上，所述三极管M2的发射极连接在所述比较器A2的输出端上，所述三极管M2的集电极通过电阻R8连接在所述三极管M2的发射极上，所述三极管M2的集电极还连接在所述两路电压信号放大电路的一个输入端上。

进一步，所述5G通信模块包括功率放大电路、谐振电路和5G天线；所述5G天线依次通过所述谐振电路以及所述功率放大电路连接在所述微处理器的通信端口上。

采用上述进一步方案的有益效果是：功率放大电路可以降低互连损耗，提高通信质量，谐振电路可以滤除倍频信号，增加通信能力，5G天线可以快速的收发信号。

进一步，所述功率放大电路包括三极管M3；所述微处理的通信端口依次通过电容C4和电容C5连接在所述三极管M3的基极上，所述电容C4与所述电容C5的公共连接端通过电感L1接地，所述电容C5与所述三极管M3的基极的公共连接端通过电感L2接电压VCC，所述三极管M3的发射极接地，所述三极管M3的集电极依次通过电容C6和电感L3连接在所述谐振电路上，所述电容C6与所述电感L3的公共连接端通过电容C7接地；所述谐振电路包括电感L4和电感L5，所述电感L4的一端与所述电感L3连接，所述电感L4的一端海通过电容C8接地，所述电感L4的另一端通过电容C10与所述电感L5的一端连接，所述电感L5的另一端与所述5G天线连接，所述电感L4与所述电容C10的公共连接端通过电容C9接地，所述电感L5与所述电容C10的公共连接端通过电容C11接地，所述电感L5与所述5G天线的公共连接端通过电容C12接地。

采用上述进一步方案的有益效果是：功率放大电路采用耦合电感和耦合电容构成片上滤波器件，具有端口阻抗可调的性质，可调节其端口阻抗来配合功率放大器芯片输出阻抗的变化，降低互连损耗，提高通信质量；谐振电路中，由电感L4、电容C8和电容C9组成一级谐振，由电感L5、电容C11和电容C12组成二级谐振，一级谐振和二级谐振通过电容C10连接起来后可以滤除5G倍频信号，增加通信能力。

进一步，还包括本安电源，所述本安电源用于提供电压VCC，并与所述微处理连接且给所述微处理供电。

附图说明

图1为本实用新型一种5G智能化综合保护测控装置的整体结构示意图；

图2为电流电压互感器和电流电压信号调理电路的具体结构框图；

图3为电流滤波电路的电路结构示意图；

图4为电压滤波电路的电路结构示意图；

图5为5G通信模块的具体结构框图

图6为功率放大电路的电路结构示意图；

图7为谐振电路的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种5G智能化综合保护测控装置，包括电流电压互感器、电流电压信号调理电路、开关量隔离驱动输入电路、开关量隔离驱动输出电路、微处理器、5G通信模块和显示屏；所述电流电压互感器的初级线圈连接在给受保护设备供电的电网供电线路上，所述电流电压互感器的次级线圈通过所述电流电压信号调理电路连接在所述微处理器的信号输入端口上；所述开关量隔离驱动输入电路的一端连接在所述受保护设备上并用于接入所述受保护设备的开关量，所述开关量隔离驱动输入电路的另一端连接在所述微处理器的信号输入端口上，所述开关量隔离驱动输出电路的一端连接在所述微处理器的信号输出端口上，所述开关量隔离驱动输出电路的另一端连接在所述受保护设备上并用于向所述受保护设备输出开关量操作信号；所述5G通信模块连接在所述微处理器的通信端口上；所述显示屏连接在所述微处理器的显示端口上。

在本具体实施例中：如图2所示，所述电流电压互感器包括相电压互感器、零序电压互感器、相电流互感器和零序电流互感器。相电压互感器、零序电压互感器、相电流互感器和零序电流互感器能够全面的对给受保护设备供电的电网的电压、电流进行全面的采集，为后续精确的保护动作提供有效的依据。具体的，如图2所示，所述电流电压信号调理电路包括两路电流滤波电路、两路电压滤波电路、两路电流信号放大电路、两路电压信号放大电路和四路AD采样电路；所述相电压互感器的次级线圈以及所述零序电压互感器的次级线圈通过所述两路电压滤波电路对应的与所述两路电压信号放大电路的输入端连接，所述相电流互感器的次级线圈以及所述零序电流互感器的次级线圈通过所述两路电流滤波电路对应的与所述两路电流信号放大电路的输入端连接，所述两路电压信号放大电路的输出端以及所述两路电流信号放大电路的输出端对应连接在所述四路AD采样电路的输入端上，所述四路AD采样电路的输出端连接在所述微处理器的信号输入端口上。

两路电流滤波电路和两路电压滤波电路可以对采集的电流信号以及电压信号进行滤波，避免杂质信号的干扰；两路电流信号放大电路和两路电压信号放大电路对滤波后的电流信号和电压信号进行放大，然后四路AD采样电路对放大的相电流信号、向电压信号、零序电流信号和零序电压信号进行AD采样，得到微处理器能够处理的信号，为后续微处理器的快速处理做好铺垫。

在本具体实施例中：如图3所示，所述两路电流滤波电路中的任一路电流滤波电路包括比较器A1和晶体管M1；所述比较器A1的负向输入端连接在所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的一端，所述比较器A1的正向输入端通过电阻R2也连接在所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的一端，所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的另一端接地；所述比较器A1的正向输入端通过电容C1接地，所述比较器A1的负向输入端连接在所述晶体管M1的发射极上，所述晶体管M1的发射极通过电阻R3接地，所述晶体管M1的集电极通过电阻R1连接在电压VCC上，所述晶体管M1的集电极连接在所述晶体管M1的基极上，所述晶体管M1的基极通过电阻R4连接在所述比较器A1的输出端上，所述比较器A1的输出端通过电容C2连接在所述两路电流信号放大电路的一个输入端上。

在本具体实施例中：如图4所示，所述两路电压滤波电路中的任一路电压滤波电路包括比较器A2和三极管M2；所述比较器A2的正向输入端通过电阻R5连接在所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的一端，所述比较器A2的负向输入端通过电阻R6接地，所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的另一端通过电容C3连接在所述比较器A2的输出端上，所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的另一端还依次通过二极管D2以及电阻R7连接在所述比较器A2的输出端上，所述比较器A2的正向输入端通过二极管D1连接在所述三极管M2的基极上，所述三极管M2的发射极连接在所述比较器A2的输出端上，所述三极管M2的集电极通过电阻R8连接在所述三极管M2的发射极上，所述三极管M2的集电极还连接在所述两路电压信号放大电路的一个输入端上。

在本具体实施例中：如图5所示，所述5G通信模块包括功率放大电路、谐振电路和5G天线；所述5G天线依次通过所述谐振电路以及所述功率放大电路连接在所述微处理器的通信端口上。

功率放大电路可以降低互连损耗，提高通信质量，谐振电路可以滤除倍频信号，增加通信能力，5G天线可以快速的收发信号。

在本具体实施例中：如图6所示，所述功率放大电路包括三极管M3；所述微处理的通信端口依次通过电容C4和电容C5连接在所述三极管M3的基极上，所述电容C4与所述电容C5的公共连接端通过电感L1接地，所述电容C5与所述三极管M3的基极的公共连接端通过电感L2接电压VCC，所述三极管M3的发射极接地，所述三极管M3的集电极依次通过电容C6和电感L3连接在所述谐振电路上，所述电容C6与所述电感L3的公共连接端通过电容C7接地；如图7所示，所述谐振电路包括电感L4和电感L5，所述电感L4的一端与所述电感L3连接，所述电感L4的一端海通过电容C8接地，所述电感L4的另一端通过电容C10与所述电感L5的一端连接，所述电感L5的另一端与所述5G天线连接，所述电感L4与所述电容C10的公共连接端通过电容C9接地，所述电感L5与所述电容C10的公共连接端通过电容C11接地，所述电感L5与所述5G天线的公共连接端通过电容C12接地。

功率放大电路采用耦合电感和耦合电容构成片上滤波器件，具有端口阻抗可调的性质，可调节其端口阻抗来配合功率放大器芯片输出阻抗的变化，降低互连损耗，提高通信质量；谐振电路中，由电感L4、电容C8和电容C9组成一级谐振，由电感L5、电容C11和电容C12组成二级谐振，一级谐振和二级谐振通过电容C10连接起来后可以滤除5G倍频信号，增加通信能力。

在本具体实施例中：本实用新型还包括本安电源，所述本安电源用于提供电压VCC，并与所述微处理连接且给所述微处理供电。

本实用新型一种5G智能化综合保护测控装置根据电流电压互感器采集的电流电压信号以及开关量隔离驱动输入电路输入的开关量经过微处理处理，通过开关量隔离驱动输出电路输出开关量操作信号，可以对受保护设备自动地进行精确、全面的保护；同时，5G通信模块具有通信能力强、通信速度快的特点，可以提高微处理的信号采集和数据处理速度，进而提高故障判断准确率，因此可以很好的保证矿井下供配电系统的安全稳定运行，提高矿井生产安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：包括电流电压互感器、电流电压信号调理电路、开关量隔离驱动输入电路、开关量隔离驱动输出电路、微处理器、5G通信模块和显示屏；所述电流电压互感器的初级线圈连接在给受保护设备供电的电网供电线路上，所述电流电压互感器的次级线圈通过所述电流电压信号调理电路连接在所述微处理器的信号输入端口上；所述开关量隔离驱动输入电路的一端连接在所述受保护设备上并用于接入所述受保护设备的开关量，所述开关量隔离驱动输入电路的另一端连接在所述微处理器的信号输入端口上，所述开关量隔离驱动输出电路的一端连接在所述微处理器的信号输出端口上，所述开关量隔离驱动输出电路的另一端连接在所述受保护设备上并用于向所述受保护设备输出开关量操作信号；所述5G通信模块连接在所述微处理器的通信端口上；所述显示屏连接在所述微处理器的显示端口上。

2.根据权利要求1所述的5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：所述电流电压互感器包括相电压互感器、零序电压互感器、相电流互感器和零序电流互感器。

3.根据权利要求2所述的5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：所述电流电压信号调理电路包括两路电流滤波电路、两路电压滤波电路、两路电流信号放大电路、两路电压信号放大电路和四路AD采样电路；所述相电压互感器的次级线圈以及所述零序电压互感器的次级线圈通过所述两路电压滤波电路对应的与所述两路电压信号放大电路的输入端连接，所述相电流互感器的次级线圈以及所述零序电流互感器的次级线圈通过所述两路电流滤波电路对应的与所述两路电流信号放大电路的输入端连接，所述两路电压信号放大电路的输出端以及所述两路电流信号放大电路的输出端对应连接在所述四路AD采样电路的输入端上，所述四路AD采样电路的输出端连接在所述微处理器的信号输入端口上。

4.根据权利要求3所述的5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：所述两路电流滤波电路中的任一路电流滤波电路包括比较器A1和晶体管M1；所述比较器A1的负向输入端连接在所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的一端，所述比较器A1的正向输入端通过电阻R2也连接在所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的一端，所述相电流互感器或零序电流互感器的次级线圈的另一端接地；所述比较器A1的正向输入端通过电容C1接地，所述比较器A1的负向输入端连接在所述晶体管M1的发射极上，所述晶体管M1的发射极通过电阻R3接地，所述晶体管M1的集电极通过电阻R1连接在电压VCC上，所述晶体管M1的集电极连接在所述晶体管M1的基极上，所述晶体管M1的基极通过电阻R4连接在所述比较器A1的输出端上，所述比较器A1的输出端通过电容C2连接在所述两路电流信号放大电路的一个输入端上。

5.根据权利要求3所述的5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：所述两路电压滤波电路中的任一路电压滤波电路包括比较器A2和三极管M2；所述比较器A2的正向输入端通过电阻R5连接在所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的一端，所述比较器A2的负向输入端通过电阻R6接地，所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的另一端通过电容C3连接在所述比较器A2的输出端上，所述相电压互感器或所述零序电压互感器的次级线圈的另一端还依次通过二极管D2以及电阻R7连接在所述比较器A2的输出端上，所述比较器A2的正向输入端通过二极管D1连接在所述三极管M2的基极上，所述三极管M2的发射极连接在所述比较器A2的输出端上，所述三极管M2的集电极通过电阻R8连接在所述三极管M2的发射极上，所述三极管M2的集电极还连接在所述两路电压信号放大电路的一个输入端上。

6.根据权利要求1至5任一项所述的5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：所述5G通信模块包括功率放大电路、谐振电路和5G天线；所述5G天线依次通过所述谐振电路以及所述功率放大电路连接在所述微处理器的通信端口上。

7.根据权利要求6所述的5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：所述功率放大电路包括三极管M3；所述微处理的通信端口依次通过电容C4和电容C5连接在所述三极管M3的基极上，所述电容C4与所述电容C5的公共连接端通过电感L1接地，所述电容C5与所述三极管M3的基极的公共连接端通过电感L2接电压VCC，所述三极管M3的发射极接地，所述三极管M3的集电极依次通过电容C6和电感L3连接在所述谐振电路上，所述电容C6与所述电感L3的公共连接端通过电容C7接地；所述谐振电路包括电感L4和电感L5，所述电感L4的一端与所述电感L3连接，所述电感L4的一端海通过电容C8接地，所述电感L4的另一端通过电容C10与所述电感L5的一端连接，所述电感L5的另一端与所述5G天线连接，所述电感L4与所述电容C10的公共连接端通过电容C9接地，所述电感L5与所述电容C10的公共连接端通过电容C11接地，所述电感L5与所述5G天线的公共连接端通过电容C12接地。

8.根据权利要求2或7所述的5G智能化综合保护测控装置，其特征在于：还包括本安电源，所述本安电源用于提供电压VCC，并与所述微处理连接且给所述微处理供电。

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