CN219915799U - 基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及配网自动化技术领域，提供一种基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，包括：低功耗单片机、微型锂电池、DC‑DC转换器、残压功率互感器和逆变电路；微型锂电池与低功耗单片机连接为低功耗单片机供电；残压功率互感器与逆变电路电连接，逆变电路与DC‑DC转换器电连接，DC‑DC转换器与低功耗单片机电连接；逆变电路接收残压功率互感器传输的交流电压，并将该交流电压转换为直流电压，然后将直流电压传输至DC‑DC转换器，DC‑DC转换器将直流电压降压后为低功耗单片机供电。根据本实用新型的方案，可以满足常规残压闭锁功能，可以在残压来临时、来临后数秒都可提供录波波形、可记录残压过程波形的残压模块来保证残压闭锁可靠性，也为故障分析提供数据。

Description

基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置

技术领域

本实用新型涉及配网自动化技术领域，尤其涉及一种基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置。

背景技术

为了全面提高城市配电网的供电质量，配电终端的智能、可靠成了电网公司关注的焦点，装置是否能有效隔离故障、能否做到复杂工况下不误动是保证配电网运行安全的关键。

对于配电终端来说，要实现切除的准确、可靠则终端必须配备残压闭锁功能。这一功能能在检测到残压时驱使装置残压(反向)闭锁，从而确保开关不会合于故障。各大厂家通过互感器、磁保持继电器等方案陆续都推出了残压闭锁模块或含有残压闭锁功能的配电终端。但在实际投运过程中，后备电源往往使用铅酸电池，寿命较短，在无后备电源时，残压波形无从获取，残压闭锁是否可靠、动作时是否满足整定值要求、是否发生了误动无从验证，这也给用户带来了很大困扰、无法大范围的应用残压模块。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，包括：低功耗单片机、微型锂电池、DC-DC转换器、残压功率互感器和逆变电路；

所述微型锂电池与所述低功耗单片机连接为所述低功耗单片机供电；

所述残压功率互感器与所述逆变电路电连接，所述逆变电路与所述DC-DC转换器电连接，所述DC-DC转换器与所述低功耗单片机电连接；

所述逆变电路接收所述残压功率互感器传输的交流电压，并将该交流电压转换为直流电压，然后将直流电压传输至所述DC-DC转换器，所述DC-DC转换器将所述直流电压降压后为所述低功耗单片机供电。

根据本实用新型的一个方面，还包括：TVS管，所述TVS管与所述逆变电路电连接，用于吸收浪涌功率。

根据本实用新型的一个方面，所述低功耗单片机最高工作频率为72MHz，工作电压为2.0V～5.5V。

根据本实用新型的一个方面，所述微型锂电池标准电压为3.6V、额定容量1200mah。

根据本实用新型的一个方面，所述DC-DC转换器工作在4V～60V输入电压范围。

根据本实用新型的一个方面，所述残压功率互感器在220V输入时输出20V，在110V-50V时输出10V，在残压大于55V时采集残压波形。

根据本实用新型的方案，本实用新型提供一种基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，该装置以模件形式直接安装在间隔单元配电终端中，在线路停电、后备电源故障时，也可通过自有的微型锂电池进行供电，并且在残压来临时通过互感器采集电压并作为电源驱动芯片退出低功耗模式进行录波，该装置在满足残压闭锁常规功能的基础上可以记录残压时、来临后的馈线波形。可以满足常规残压闭锁功能，又可以在残压来临时、来临后数秒都可提供录波波形、可以记录残压过程波形的残压模块来保证残压闭锁的可靠性，也为故障分析提供数据。

附图说明

图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的印制板图；

图2示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置的工作逻辑图；

图3示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置应用的FTU母板图；

图4示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置作为插件模件安装于配电终端图。

具体实施方式

现在将参照示例性实施例来论述本实用新型的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本实用新型的内容，而不是暗示对本实用新型的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。

根据本实用新型的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，包括：低功耗单片机、微型锂电池、DC-DC转换器、残压功率互感器和逆变电路；

其中，微型锂电池与低功耗单片机连接为低功耗单片机供电；

残压功率互感器与逆变电路电连接，逆变电路与DC-DC转换器电连接，DC-DC转换器与低功耗单片机电连接；

逆变电路接收残压功率互感器传输的交流电压，并将该交流电压转换为直流电压，然后将直流电压传输至DC-DC转换器，DC-DC转换器将直流电压降压后为低功耗单片机供电。

基于本实用新型的上述方案，以下结合附图详述本实用新型的方案。

图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的印制板图；图2示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置的工作逻辑图。结合图1和图2所示，根据本实用新型的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，包括：低功耗单片机1、微型锂电池2、DC-DC转换器3、残压功率互感器4、TVS管(图中未示出)、逆变电路5。如图1所示，在本实施方式中，本实用新型的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置可集成在配电终端AC交流量采集模块6中，并作为插件安装于配电终端机箱中。

进一步地，如图1所示，根据经本实用新型的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置具有多种电源切换功能及多模式切换功能，在线路正常供电时残压录波装置处于低功耗休眠状态；在线路故障、停电，后备电源正常工作时，可在检测到残压时开始录波，提供残压来临时、残压来临后的线路波形；在后备电源故障、欠压时可由微型锂电池供电并在低功耗模式下休眠等待残压唤醒，在残压来临时通过残压功率互感器取电并启动残压录波功能，也可采集残压来临时的线路波形，在残压消失后，装置重新进入低功耗模式。

进一步地，图3示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置应用的FTU母板图。如图3所示，两台残压功率互感器分别连接到线路的AB相和BC相。当线路中出现残压并大于55V时，残压功率互感器将其降低到10V，然后传输到逆变电路。逆变电路将交流量转换为直流量，并将其传输至DC/DC转换器进行高压同步降压。DC/DC转换器输出3.3V为低功耗单片机供电。低功耗单片机得电后退出低功耗模式、开始录波，测量的残压波形记录在FLASH中，并将残压闭锁信号通过连接到主板的48针插头输出到主CPU。

如图3所示，低功耗单片机启动录波、测量残压后，故障波形、故障信息在FLASH存储并传输到配电终端的主CPU。线路正常或备用电源正常后，主CPU通电。在读取AB和BC相的残压信号之后，执行残压闭锁保护逻辑判别并获取录波根据要求上送主站。在逻辑判别、录波上送完成之后，复位信号被输出到残压模块，残压模块清除残压信号、残压波形。

进一步地，图4示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置作为插件模件安装于配电终端图。如图4所示，本实用新型的残压录波装置可作为插件模件安装于配电终端中，配电终端CPU板经过母板，通过48针插头连接本通讯模块(本实用新型的残压录波装置)进行数据交换。POWER板经过母板，通过48针插头连接本通讯模块，为模块提供5V电源。5V电源通过DC/DC转换器转换成3.3V为无线通信模块供电。图中CN1-CN6分别为：POWER板、DIO板1、DIO板2、CPU板、AC/残压录波板、通讯板的48针插头母头，起到连接各个模件板、各个模件间通讯及供电的作用。

本实用新型通过各模块与配电终端耦合后，以模块形式集成在常规AC交流量检测模件中，并以模件形式直接安装在配电终端中，满足了配电终端装置残压可靠、高效检测需求的同时降低了硬件成本减少了空间占用。

进一步地，基于本实用新型的上述方案，需要说明的是，在本实用新型中，低功耗单片机是以高性能的-M0为内核的32位MCU--MM32F0133C6P，该单片机工作频率最高可达72MHz，工作电压为2.0V～5.5V，其独特的低功耗模式可以在仅有微型锂电池供电的特殊工况下仍保持长达8到9年的续航时间。

微型锂电池为ER14250型锂电池标准电压3.6V、额定容量1200mah，该锂电池室温下可储存10年以上且平均每年损耗小于1％。

DC-DC转换器为MAX17552，其为内置MOSFET，高效、高压、同步降压型的DC-DC转换器，可工作在4V至60V输入电压范围。

残压功率互感器为TV52-220V-20V，在220V输入时输出20V，在110V-50V时输出10V，可在残压大于55V时准确采集残压波形。

逆变电路可将互感器侧交流量转换为直流量供给后续电路作为电源使用。

TVS管可在受到浪涌脉冲时将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护残压电路免受各种浪涌脉冲的损坏，该TVS管安装于逆变电路后方。

进一步地，两个功率互感器输入分别连接线路AB相及BC相，输出端连接逆变模块，在线路有50V以上残压时输出10V交流电压给逆变模块。

进一步的，本实用新型的残压录波装置具有多电源切换功能，其切换逻辑是，当线路供电正常时，由PT取电装置休眠，当线路停电时，优先使用装置后备电源，若后备电源无电，则低功耗单片机进入低功耗模式，使用微型锂电池供电，当线路出现残压，电源切换到残压功率互感器供电模式，单片机退出低功耗并开始录波。

进一步的，低功耗单片机检测到配网线路中的残压电压的信号，单片机退出低功耗模式并开始测量、记录残压值并录波后保存到单片机flash中，并经48针插头、母板连接CPU板，输出残压信号、录波波形给配电终端CPU板上核心CPU做故障逻辑处理。

进一步的，当线路恢复正常、配电终端得电时，若残压信号已被核心CPU进行故障逻辑处理，则核心CPU发送复位信号给残压模块，使残压模块的残压信号消失。

进一步的，当残压消失时，为了延长电池使用寿命，低功耗单片机机会再次进入低功耗模式，等待线路恢复供电或残压来临。

根据本实用新型的上述方案，本实用新型提供一种基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，该装置以模件形式直接安装在间隔单元配电终端中，在线路停电、后备电源故障时，也可通过自有的微型锂电池进行供电，并且在残压来临时通过互感器采集电压并作为电源驱动芯片退出低功耗模式进行录波，该装置在满足残压闭锁常规功能的基础上可以记录残压时、来临后的馈线波形。可以满足常规残压闭锁功能，又可以在残压来临时、来临后数秒都可提供录波波形、可以记录残压过程波形的残压模块来保证残压闭锁的可靠性，也为故障分析提供数据。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，其特征在于，包括：低功耗单片机、微型锂电池、DC-DC转换器、残压功率互感器和逆变电路；

所述微型锂电池与所述低功耗单片机连接为所述低功耗单片机供电；

所述残压功率互感器与所述逆变电路电连接，所述逆变电路与所述DC-DC转换器电连接，所述DC-DC转换器与所述低功耗单片机电连接；

所述逆变电路接收所述残压功率互感器传输的交流电压，并将该交流电压转换为直流电压，然后将直流电压传输至所述DC-DC转换器，所述DC-DC转换器将所述直流电压降压后为所述低功耗单片机供电。

2.根据权利要求1所述的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，其特征在于，还包括：TVS管，所述TVS管与所述逆变电路电连接，用于吸收浪涌功率。

3.根据权利要求1所述的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，其特征在于，所述低功耗单片机最高工作频率为72MHz，工作电压为2.0V～5.5V。

4.根据权利要求1所述的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，其特征在于，所述微型锂电池标准电压为3.6V、额定容量1200mah。

5.根据权利要求1所述的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，其特征在于，所述DC-DC转换器工作在4V～60V输入电压范围。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于低功耗单片机的配电终端残压录波装置，其特征在于，所述残压功率互感器在220V输入时输出20V，在110V-50V时输出10V，在残压大于55V时采集残压波形。