多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置及其方法。多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置包括：感應裝置、接口電路、微處理器模塊和聲光報警電路。檢測裝置實時檢測回路接地及短路狀態(tài)，并向低壓回路提供電源，當短路和接地故障發(fā)生時，檢測裝置向接口電路輸出故障信號，僅切斷故障回路的電源，而不切斷上級斷路器。接口電路包括聲光報警接口電路和數(shù)碼管顯示接口電路，故障信號分為常閉觸點信號和常開觸點信號，分別接入聲光報警接口電路和數(shù)碼管顯示接口電路。數(shù)碼管顯示接口電路與微處理器模塊的輸入端相連，微處理器模塊的輸出端輸出故障顯示字符。聲光報警接口電路與聲光報警電路相連，聲光報警電路輸出聲音和光線報警。
【專利說明】多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及供電回路故障的監(jiān)測和顯示，更具體地說，涉及一種多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]在冷軋工序自動控制過程中，使用了大量的檢測器件，用于實現(xiàn)全工序過程的自動化生產，維持需要通過電纜向檢測器件提供電源和傳輸信號。檢測器件的安裝位置和環(huán)境，如冷軋機內部、爐子周邊、酸槽周邊等，受油污、高溫、酸霧等決定了電纜故障的易發(fā)性。多個檢測器件共用一個斷路器是主流的供電方式，但當該斷路器下任何一回路發(fā)生短路或接地故障時，該斷路器將跳電保護，其它正常回路也將失電，影響面擴大，因沒有回路短路和接地故障快速定位裝置，因此無法知曉哪條回路有異常，處理時往往需要分片、分回路逐一查找，在回路眾多如40條，那么要確定哪條回路有異常將很費時很費力，特別是對于瞬時性短路故障的排查就更顯困難，查找效率低，往往困擾維護人員，有時甚至會給機組造成重大停機損失。
[0003]對于檢測器件回路短路和接地故障的定位技術，經查閱，目前國內外也碰到相同的問題?，F(xiàn)有技術僅提供了 35KV架空線路、電力電纜線路和開關母排柜的短路及接地指示的裝置，或者是6-35KV電力線路中相間和單相接地及短路故障檢測和指示方法?，F(xiàn)有技術的共同特點是僅提供了高壓線路的短路和接地故障指示，且僅為單回路故障檢測，不能對多回路短路及接地故障集中檢測。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在提供一種多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置及其方法，來解決現(xiàn)有技術中存在的各種不足。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供一種多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置，包括:感應裝置、接口電路、微處理器模塊和聲光報警電路。檢測裝置實時檢測回路接地及短路狀態(tài)，并向低壓回路提供電源，當短路和接地故障發(fā)生時，檢測裝置向接口電路輸出故障信號，僅切斷故障回路的電源，而不切斷上級斷路器。接口電路包括聲光報警接口電路和數(shù)碼管顯示接口電路，故障信號分為常閉觸點信號和常開觸點信號，分別接入聲光報警接口電路和數(shù)碼管顯示接口電路。數(shù)碼管顯示接口電路與微處理器模塊的輸入端相連，微處理器模塊的輸出端輸出故障顯示字符。聲光報警接口電路與聲光報警電路相連，聲光報警電路輸出聲音和光線報
目O
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，接口電路還包括復位按鈕，切斷聲光報警電路的輸出聲音，并且將微處理器模塊復位。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，檢測裝置包括多個熔絲、電阻、二極管和繼電器。檢測裝置通過熔絲分別給聲光報警接口電路中的多個開關和多個檢測器檢測器提供電源，此時供給開關的電壓為高于開關的動作電壓，使開關全部吸合，生成常閉觸點信號。[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，數(shù)碼管顯示接口電路包括多個常開觸點，多個電阻和多個三極管。常開觸點信號接入數(shù)碼管顯示接口電路，分別經過信號隔離回路中的電阻和三極管，使微處理器模塊的輸入端接收低電平信號。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，微處理器模塊包括多個輔助觸點、電阻、三極管組成的高輸入阻抗隔離電路和微處理器芯片，微處理器芯片周期性掃描輸入端。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，還包括電源模塊、數(shù)顯裝置、報警指示燈和聲音報警器。電源模塊對感應裝置和接口電路供電，數(shù)顯裝置為7段LED數(shù)碼管，與微處理器模塊的輸出端相連，顯示線路接地及短路故障的回路號，報警指示燈和聲音報警器與聲光報警電路相連，用于指示回路有故障發(fā)生。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種多回路線路故障快速定位方法，包括以下步驟:初始化處理；端口數(shù)據(jù)讀取及故障譯碼；故障存在判定；多路故障存在判定；多路循環(huán)定位及顯示輸出；延時處理；單回路定位及顯示輸出。
[0012]采用了本發(fā)明的技術方案，不僅能快速檢測多回路接地及短路故障，尤其是瞬時性短路故障，而且還能快速僅切斷故障回路而不跳上級開關，確保其它回路的正常運行，具有數(shù)值顯示故障點的回路號和聲光報警功能，能為現(xiàn)場維護人員快速鎖定故障回路，減少故障范圍確定時間，提高故障處理效率,減少企業(yè)停機損失,適用于DC24V檢測器供電線路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]在本發(fā)明中，相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中:
[0014]圖1是本發(fā)明多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置的外觀示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置的結構示意圖；
[0016]圖3是檢測裝置、接口電路和聲光警報電路的電路圖；
[0017]圖4是微處理器電路圖；
[0018]圖5是電源電路圖；
[0019]圖6是本發(fā)明多回路線路故障快速定位方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0021]參見圖1和圖5，本發(fā)明涉及一種16路檢測器回路接地及短路故障數(shù)顯裝置，其外殼面板設有-J段LED數(shù)碼管8、復位按鈕5、紅色報警指示燈4和聲音報警器3 ;復位按鈕5用于去除報警器3的報警音和LED數(shù)碼管8顯示清零；紅色報警指示燈4用于指示回路有故障發(fā)生；聲音報警器3用于警報回路有故障發(fā)生；電纜接入口 7用于220V交流電源接入裝置內部；電纜輸出口 6用于供給檢測器DC24V電源。聲光報警電路12用于故障發(fā)生時發(fā)出聲光信號，起提醒警示目的；電源模塊13用于將220V交流電轉換成各裝置所需的DC24V和DC5V電源。
[0022]220V交流電源從電纜接入口 7進入裝置內部，與電源模塊13的Tl變壓器一次側相連，電源模塊13經Tl變壓器二次側、Dl?D4整流二級管、整流濾波電容Cl、穩(wěn)壓管DWl和D5?D8整流二級管、整流濾波電容C2、穩(wěn)壓管DW2分別獲得DC24V電源VSS和DC5V電源VCG ;檢測器的DC24V供電電纜經裝置輸出口 6與現(xiàn)場檢測器PXl?16相連。
[0023]參見圖2，外殼內部2包括:檢測裝置9，用于向檢測器提供DC24V電源和向接口電路10提供信號，當短路和接地故障發(fā)生時，檢測裝置9向接口電路10輸出故障信號，僅切斷故障回路的電源，而不切斷上級斷路器，不影響其它回路的運行；檢測裝置9輸出的故障信號，接入聲光報警接口電路10-1(圖3)和數(shù)碼管顯示接口電路10-2(圖4);微處理器11，可進行邏輯判斷和運算處理，內部為集成電路，故障信號經過接口電路10-2隔離后輸入到微處理器11的Pl 口和P2 口，對16路接口信號進行編碼，并經內部運算處理、解析，輸出給PO 口，PO 口輸出0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)共16位字符所對應的驅動信號給7段共陽LED數(shù)碼管8，顯示相應的字符，表示故障回路的編號，根據(jù)回路編號，維護人員可快速鎖定方向，在多路故障發(fā)生時具有記憶、循環(huán)顯示等功能。
[0024]PXl?16檢測器回路無故障時:
[0025]參見圖3和圖4，檢測裝置9通過FUl?FU16分別給接口電路10_1中的KAl?KA16和PXl?16檢測器提供電源，此時供給KAl?KA16的電壓為Vss，高于KAl?KA16的動作電壓Vdz，使KAl?KA16全部吸合，常閉觸點信號接入警報接口電路10-1，因常閉觸點KAbl?KAbl6斷開，故紅色報警指示燈4 (HYl)和聲音報警器3 (BJl)不動作，表示線路無任何故障，常開觸點信號接入數(shù)顯接口電路10-2，因常開觸點KAal?KAal6接通，分別經信號隔離回路中的電阻RTl?RT16、三極管NI?N16，使NI?N16輸出低電平信號給微處理器11中的數(shù)字量輸入端口 Pl和P2，微處理器11實時周期性掃描端口 Pl和P2信號，進行內部處理和編碼，無任何短路故障時，輸出段碼表“Oxff”給輸出端口 PO，經驅動電路給7段LED數(shù)碼管8不顯示任何字符，表示無任何線路存在故障。
[0026]PXl?16檢測器回路中有I路有短路及接地故障時(以PXl為例)=
[0027]參見圖3和圖4，因回路發(fā)生短路及接地故障，檢測裝置9中的FUl斷路，此時DC24V經檢測裝置9中的電阻RX1(500 Ω )、二級管DXl大阻抗分壓作用，KAl將獲得“0V”異常電壓，遠低于KAl的動作電壓Vdz，使KAl不吸合，常閉觸點信號接入警報接口電路10-1，因常閉觸點KAbl接通，故紅色報警指示燈4 (HYl)和聲音報警器3 (BJl)動作，發(fā)出聲光報警，表示線路目前有故障，提醒人員注意，接口電常開觸點信號接入數(shù)顯接口電路10-2，因常開觸點KAal斷開，經信號隔離回路中的電阻RT1、三極管NI，使NI輸出高電平信號給微處理器11中的數(shù)字量輸入端口 Pl.0位，Pl 口的其余7位和P2 口的8位都為低電平，微處理器11實時周期性掃描端口 Pl和P2信號，進行內部處理和編碼，第“O”回路有短路故障時，輸出段碼表“OxcO”給輸出端口 PO，經驅動電路給7段LED數(shù)碼管8顯示字符“0”，表示“O”號線路目前有短路故障，維護人員可根據(jù)該數(shù)字快速鎖定故障回路，而不用對16條回路逐一排查，大大提高了故障排查效率。按下復位按鈕3時，可立即消除聲音報警，但紅色警報指示燈直至故障解決才會消失。
[0028]PXl?16檢測器回路中有多路有短路及梓地故障時(以2路PXl和PX16為例):
[0029]參見圖3和圖4，因線路發(fā)生短路及接地故障，檢測裝置9中的FUl和FU16斷路，此時DC24V經檢測裝置9中的電阻RXl (500 Ω )、二級管DXl和電阻RX16 (500 Ω)、二級管DX16大阻抗分壓作用，KAl和KA16將獲得“0V”異常電壓，遠低于動作電壓Vdz，使KAl、KA16不吸合，常閉觸點信號接入警報接口電路10-1，因常閉觸點KAbl、KAb16接通，故紅色報警指示燈4 (HYl)和聲音報警器3 (BJl)動作，發(fā)出聲光報警，表示線路目前有故障，提醒人員注意，常開觸點信號接入數(shù)顯接口電路10-2，因常開觸點KAal、KAal6斷開，經信號隔離回路中的電阻RTl、三極管NI和電阻RT16、三極管N16，使NI和N16輸出高電平信號給微處理器11中的數(shù)字量輸入端口 P1.0和P2.7，P1 口和P2 口的其余7位都為低電平，微處理器11實時周期性掃描端口 Pl和P2信號，進行內部處理和編碼，有多路短路故障時，以IS為周期循環(huán)輸出段碼表“OxcO”和“0x8e”給輸出端口 PO，經驅動電路給7段LED數(shù)碼管8顯示字符“O”和“F”，兩字符以IS間隔周期切換顯示，表示“O”和“F”號線路目前有短路故障，維護人員可根據(jù)該數(shù)字快速鎖定故障回路，而不用對16條回路逐一排查，大大提高了故障排查效率。按下復位按鈕3時，可立即消除聲音報警，但紅色警報指示燈直至故障解決才會消失。
[0030]另一方面，本發(fā)明還涉及一種多回路線路故障快速定位方法，如圖6所示，主要應用在微處理器模塊11的編程中，采用C語言編程，包括7個步驟:
[0031]11.1初始化處理:int Fault=O (故障存在標記)，
[0032]int Fault_n=0 (多路故障計數(shù)值)，char channel [15] = {OxcO, 0xf9,0xa4,OxbO, 0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,Oxal,0x86,0x8e}, int pl_in=0 (端口 I 輸入值)，int p2_in=0 (端口 2 輸入值)，int p0_out=0 (端口 0 輸出值)，intchanO chanl5=0 (通道故障信號標記)。
[0033]11.2端口數(shù)據(jù)讀取及故障譯碼:微處理器11周期掃描端口 I和端口 2的信號，并將各端口數(shù)值存儲在pl_in和p2_in中，故障譯碼環(huán)節(jié)對端口輸入值pl_in和p2_in進行判斷，解碼出哪個通道存在故障，若Pl」n的最低位信號為“I”時，那么對chanO賦值“I”，同時多路故障計數(shù)值Fault_n遞增“ I ”，故障存在標記Fault賦值“ I ”，若存在多路故障,解碼后相應通道賦值，且Fault_n遞增相應數(shù)值。
[0034]11.3故障存在判定:判定11.2步驟中的Fault數(shù)值，若不為“O”時，則存在故障，為“O”時，則不存在故障，流程結束。
[0035]11.4多路故障存在判定:步驟11.3中Fault不為“0”，若11.2中的Fault_n大于“1”，則進入步驟11.5，否則，進入步驟11.7。
[0036]11.5多路循環(huán)定位及顯不輸出:循環(huán)判定通道故障信號標記chanO chan 15中最小故障通道，并調用通道數(shù)值對應LED顯示驅動的代碼，例如線路I即通道O故障時，查找驅動代碼為channel [0] = “OxcO”,并將channel [0]賦值給p0_out,輸出給微處理器11端口 PO，驅動數(shù)顯裝置8，顯示值“0”，定位線路I存在故障。進入步驟11.6延時等待處理，完畢后，再判定已顯示通道chanO后最近的故障通道是否為“1”，例如為線路10，即最近通道9故障時，此時查找驅動代碼為channel [9] =“0x90”,并將channel [9]賦值給p0_out,輸出給微處理器11端口 PO，驅動數(shù)顯裝置8，顯示值“9”，定位線路10存在故障，其它通道存在故障時，以此定位顯示故障線路。
[0037]11.6延時I秒處理:利用空指令循環(huán)操作，根據(jù)程序執(zhí)行周期時間，計數(shù)I秒鐘對應數(shù)值，然后再進入步驟11.5，顯示下一故障線路數(shù)值，多路故障存在時，步驟11.5和步驟
11.6配合以IS間隔循環(huán)顯示故障線路，便于觀察。
[0038]11.7單回路定位及顯示輸出:若步驟11.4判斷僅存在單路故障，即Fault_n值為“I”時，那么該步驟循環(huán)檢查chanO至chanl5值為“I”者，并查找該通道對應的LED驅動代碼，例如僅通道15，即線路16存在故障時，將channel [15]值“0x8e”輸出給微處理器11的端口 PO，驅動數(shù)顯裝置8，顯示值“F”，定位線路16存在故障，并且持續(xù)固定顯示該數(shù)值。
[0039]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的說明書僅是本發(fā)明眾多實施例中的一種或幾種實施方式，而并非用對本發(fā)明的限定。任何對于以上所述實施例的均等變化、變型以及等同替代等技術方案，只要符合本發(fā)明的實質精神范圍，都將落在本發(fā)明的權利要求書所保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置，其特征在于，包括: 感應裝置、接口電路、微處理器模塊和聲光報警電路； 所述檢測裝置實時檢測回路接地及短路狀態(tài)，并向低壓回路提供電源，當短路和接地故障發(fā)生時，所述檢測裝置向所述接口電路輸出故障信號，僅切斷故障回路的電源，而不切斷上級斷路器； 所述接口電路包括聲光報警接口電路和數(shù)碼管顯示接口電路，所述故障信號分為常閉觸點信號和常開觸點信號，分別接入所述聲光報警接口電路和所述數(shù)碼管顯示接口電路；所述數(shù)碼管顯示接口電路與所述微處理器模塊的輸入端相連，所述微處理器模塊的輸出端輸出故障顯示字符； 所述聲光報警接口電路與所述聲光報警電路相連，所述聲光報警電路輸出聲音和光線報警。
2.如權利要求1所述的多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置，其特征在于: 所述接口電路還包括復位按鈕，切斷所述聲光報警電路的輸出聲音，并且將所述微處理器模塊復位。
3.如權利要求1所述的多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置，其特征在于: 所述檢測裝置包括多個熔絲、電阻、二極管和繼電器； 所述檢測裝置通過所述熔絲分別給所述聲光報警接口電路中的多個開關和多個檢測器檢測器提供電源，此時供給所述開關的電壓為高于所述開關的動作電壓，使所述開關全部吸合，生成所述常閉觸點信號。
4.如權利要求1所述的多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置，其特征在于:` 所述數(shù)碼管顯示接口電路包括多個常開觸點，多個電阻和多個三極管； 所述常開觸點信號接入所述數(shù)碼管顯示接口電路，分別經過信號隔離回路中的所述電阻和所述三極管，使所述微處理器模塊的輸入端接收低電平信號。
5.如權利要求1所述的多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置，其特征在于: 所述微處理器模塊包括多個輔助觸點、電阻、三極管組成的高輸入阻抗隔離電路和微處理器芯片； 所述微處理器芯片周期性掃描所述輸入端。
6.如權利要求1所述的多回路線路故障快速定位數(shù)顯裝置，其特征在于，還包括: 電源模塊、數(shù)顯裝置、報警指示燈和聲音報警器； 所述電源模塊對所述感應裝置和所述接口電路供電； 所述數(shù)顯裝置為7段LED數(shù)碼管，與所述微處理器模塊的輸出端相連，顯示線路接地及短路故障的回路號； 所述報警指示燈和聲音報警器與所述聲光報警電路相連，用于指示回路有故障發(fā)生。
7.一種多回路線路故障快速定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 初始化處理； 端口數(shù)據(jù)讀取及故障譯碼； 故障存在判定； 多路故障存在判定； 多路循環(huán)定位及顯示輸出；延時處理；單回路定位及顯示輸出 。
【文檔編號】G01R31/08GK103675573SQ201210342378
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月14日 優(yōu)先權日:2012年9月14日
【發(fā)明者】肖至勇, 江浩杰, 孫波 申請人:寶鋼不銹鋼有限公司