CN220105248U - 一种用于高低压配电柜的漏电监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，包括交流信号采样模块、微处理器、显示模块以及报警模块，交流信号采样模块、显示模块以及报警模块均与微处理器电信号连接；其中，交流信号采样模块包括电压采样单元、电流采样单元和采样芯片，电压采样单元和电流采样单元均与采样芯片电连接，采样芯片与微处理器电连接；电压采样单元包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，电流采样单元包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器。基于ATmega329和ATT7022的配电柜的漏电监测装置精度较高；集合故障判断和控制相分离的设计思想，较好地提高了故障的动作速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气设备技术领域，具体涉及一种用于高低压配电柜的漏电监测装置。
背景技术
高低压配电柜是是电力供电系统中用于进行电能分配、控制、计量以及连接线缆的配电设备，一般供电局、变电所都是用高压开关柜，然后经变压器降压低压侧引出到低压配电柜，低压配电柜再到各个用电的配电盘，控制箱，开关箱，里面就是通过将一些开关、断路器、熔断器、按钮、指示灯、仪表、电线之类保护器件组装成一体达到设计功能要求的配电装置的设备。
配电柜内部装有大量的电器元件和线路，而配电柜的外壳通常为金属材质，一旦内部元件或者漏电的时候，工作人员若接触配电柜会有触电的危险，因此需要对可能存在漏电隐患的配电柜安装漏电监测装置进行监测，避免触电的安全隐患发生。
目前，国内设计的配电柜馈电保护开关多采用单片机作为核心器件。单片机在系统中不仅要实现数据采集和运算功能，同时还要对系统进行控制和故障分析判断。对于8位甚至是16位单片机来说，处理交流信号必然会导致运算时间过长，而MT189-88标准中规定的第一级漏电保护设备漏电动作时间不大于30ms。因此，国内多数智能馈电保护开关动作时间只能勉强达到标准。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，该装置可在采集信号和统计计算的同时对故障进行判断并实施控制，从而大大减小了漏电动作的时间。
一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，包括交流信号采样模块、微处理器、显示模块以及报警模块，所述交流信号采样模块、显示模块以及报警模块均与所述微处理器电信号连接；其中，
所述交流信号采样模块包括电压采样单元、电流采样单元和采样芯片，所述电压采样单元和电流采样单元均与所述采样芯片电连接，所述采样芯片与所述微处理器电连接；
所述电压采样单元包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，所述电流采样单元包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器。
进一步，所述采样芯片的型号为ATT702。
进一步，所述微处理器的型号为ATmega329。
进一步，所述微处理器通过SPI总线与所述采样芯片电连接。
进一步，所述显示模块为LCD显示器。
进一步，所述报警模块包括蜂鸣器和闪光灯。
进一步，所述漏电监测装置还包括两路史密斯触发器、零序电流互感器、零序电压互感器、附加直流检测电路以及两个多路选择开关；其中，
所述史密斯触发器的输入分别接零序电压互感器、零序电流互感器的二次侧，输出分别接微处理器；
附加直流检测电路的输入端接附加直流采样电阻的非接地端，输出端接微处理器；
所述多路选择开关与所述微处理器电连接。
本实用新型的有益效果体现在：
基于ATmega329和ATT7022的配电柜的漏电监测装置精度较高；集合故障判断和控制相分离的设计思想，较好地提高了故障的动作速度；选择性漏电检测和自调节、自适应电路的设计使得该装置对不同的配电柜工作环境具有很好的适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型实施例提供的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置的电气结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的交流信号采集电路图；
图3为本实用新型实施例提供的多路选择开关的连接电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型提供的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，包括交流信号采样模块、微处理器、显示模块以及报警模块，所述交流信号采样模块、显示模块以及报警模块均与所述微处理器电信号连接。其中，所述交流信号采样模块包括电压采样单元、电流采样单元和采样芯片，所述电压采样单元和电流采样单元均与所述采样芯片电连接，所述采样芯片与所述微处理器电连接。所述电压采样单元包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，所述电流采样单元包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器。
具体如图1所示，漏电监测装置以ATMEL公司生产的ATmega329作为控制CPU对故障进行判断和控制；采用带6路16位ADC的DSP电网测量专用芯片ATT7022对6路交流信号进行采样。该装置能够快速计算出功率因数、电压、电流、谐波等电网运行参数。ATmega329通过SPI总线与ATT7022通信，实现数据采集功能。所述采样芯片的型号为ATT702，适用常见的三相三线制和三相四线制接法。
交流信号采集电路如图2所示，其工作原理如下：电压和电流互感器的二次侧信号通过信号调理电路进入ATT7022，ATT7022内部运行式(1)、式(2)、式(3)：
其中：un为第点的采样电压值；in为第i点的采样电流值。然后ATT7200将得到的电压和电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、夹角、相角和频率等参数放置在内部128个相应的寄存器中，供ATmega329按相应地址通过SPI总线读取。
本实施例中，所述显示模块为LCD显示器。所述报警模块包括蜂鸣器和闪光灯，当监测到漏电后，微处理器通过相应的驱动电路驱动LCD显示器进行文字提示，并驱动相应的闪光灯闪烁发出警报。
当供电网络的某一个支路出现漏电故障时，供电系统产生零序电流和零序电压，且非漏电支路的零序电流超前零序电压9O，漏电支路的零序电流滞后零序电压9O～180；不同额定电压的供电系统所要求的漏电阻值不同，具体的漏电阻值与额定电压的对应值如表1所示。因此，只要检测出零序电流和零序电压的夹角和漏电阻值便可判断出该支路是否漏电。
如图1所示，所述漏电监测装置还包括两路史密斯触发器、零序电流互感器、零序电压互感器、附加直流检测电路以及两个多路选择开关。其中，所述史密斯触发器的输入分别接零序电压互感器、零序电流互感器的二次侧，输出分别接ATmega329的外部输入捕获口ICP1和模拟比较器的输人口AINT1。附加直流检测电路的输入端接附加直流采样电阻的非接地端，输出端接微处理器ADC0端口。
所述多路选择开关与所述微处理器电连接。具体的，如图3所示，多路选择开关4051A和4051B用于选择性漏电的自适应调整，当装置出现不正常情况时，调整零序电流和零序电压的触发值，使其适应当地配电柜的环境，以提高漏电动作的可靠性。
综上所述，本实用新型以ATmega329单片机为控制核心实现故障判断和控制功能，采用ATT7022 DSP实现交流信号采集与统计计算功能，从而分开处理数据处理和控制功能，有效提高了装置的故障处理速度和交流信号数据采集的准确性；选择性漏电检测和自调节、自适应电路的设计使得该装置对不同的配电柜工作环境具有很好的适应性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (7)
1.一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，其特征在于，包括交流信号采样模块、微处理器、显示模块以及报警模块，所述交流信号采样模块、显示模块以及报警模块均与所述微处理器电信号连接；其中，
所述交流信号采样模块包括电压采样单元、电流采样单元和采样芯片，所述电压采样单元和电流采样单元均与所述采样芯片电连接，所述采样芯片与所述微处理器电连接；
所述电压采样单元包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，所述电流采样单元包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器。
2.根据权利要求1所述的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，其特征在于：所述采样芯片的型号为ATT702。
3.根据权利要求2所述的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，其特征在于：所述微处理器的型号为ATmega329。
4.根据权利要求3所述的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，其特征在于：所述微处理器通过SPI总线与所述采样芯片电连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，其特征在于：所述显示模块为LCD显示器。
6.根据权利要求1所述的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，其特征在于：所述报警模块包括蜂鸣器和闪光灯。
7.根据权利要求1所述的一种用于高低压配电柜的漏电监测装置，其特征在于：所述漏电监测装置还包括两路史密斯触发器、零序电流互感器、零序电压互感器、附加直流检测电路以及两个多路选择开关；其中，
所述史密斯触发器的输入分别接零序电压互感器、零序电流互感器的二次侧，输出分别接微处理器；
附加直流检测电路的输入端接附加直流采样电阻的非接地端，输出端接微处理器；
所述多路选择开关与所述微处理器电连接。
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