專利名稱：高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀及在線監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置及方法。該裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)各相的合閘時(shí)間與分閘時(shí)間參數(shù)，并對(duì)時(shí)間參數(shù)進(jìn)行判斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與預(yù)警。其中包括電磁互感原理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和基于RS-485串行總線的遠(yuǎn)程通訊技術(shù)。該裝置屬于參數(shù)測(cè)量與監(jiān)測(cè)類(lèi)裝置。
背景技術(shù)：
高壓開(kāi)關(guān)作為絕緣和滅弧的裝置，是保證電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的至關(guān)重要的設(shè)備。其作為發(fā)電和用電之間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中肩負(fù)著控制和保護(hù)雙重任務(wù)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)的好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。近十年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，我國(guó)每次開(kāi)關(guān)事故平均損失的電量達(dá)數(shù)百萬(wàn)千瓦時(shí)，它所導(dǎo)致的損失為設(shè)備本身價(jià)格的數(shù)千倍甚至數(shù)萬(wàn)倍。因此，為了提高開(kāi)關(guān)運(yùn)行的可靠性，需要在開(kāi)關(guān)發(fā)生故障以前，對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行必要的檢查和維修，避免故障的發(fā)生。機(jī)械故障作為引發(fā)高壓開(kāi)關(guān)故障的主要原因，檢測(cè)和提取機(jī)械狀態(tài)信息對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)的故障診斷和工作狀態(tài)評(píng)判具有重要的意義。機(jī)械狀態(tài)主要是通過(guò)采集開(kāi)關(guān)在合分閘過(guò)程中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理之后得到的。分閘速度的降低將使電弧的燃燒時(shí)間增加，從而加速開(kāi)關(guān)觸頭的電磨損，降低開(kāi)關(guān)的使用壽命；分閘速度過(guò)高，又會(huì)使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)承受過(guò)大的機(jī)械應(yīng)力和沖擊，從而造成個(gè)別部件的損壞或者縮短使用壽命；開(kāi)關(guān)分合閘的嚴(yán)重不同期將造成線路和變壓器的非全相運(yùn)行，從而可能出現(xiàn)導(dǎo)致絕緣損壞的操作過(guò)電壓、繼電保護(hù)誤動(dòng)作等不利現(xiàn)象。因此對(duì)于開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間的測(cè)試十分必要，是高壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)測(cè)試的一項(xiàng)重要內(nèi)容。目前，對(duì)于開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間的檢測(cè)方式主要是將檢測(cè)電路連接到開(kāi)關(guān)合閘線圈與分閘線圈回路中，通過(guò)自發(fā)觸發(fā)信號(hào)，檢測(cè)合分閘線圈回路以及一次回路內(nèi)部電流情況得出最終的合分閘時(shí)間，因此只能進(jìn)行斷電后離線檢測(cè)，缺少靈活、高效的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明提供了一種高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀及在線監(jiān)測(cè)方法，其目的是解決以往的方式所存在的靈活性和效率不高的問(wèn)題。技術(shù)方案:本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:該監(jiān)測(cè)儀包括下位機(jī)和上位機(jī)兩部分，下位機(jī)與上位機(jī)之間通過(guò)RS485串行總線實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊連接；下位機(jī)包括基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元、傳感器單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、RS485串行收發(fā)單元及電源模塊；傳感器單元通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接至基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元，基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和RS485串行收發(fā)單元；電源模塊連接傳感器單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元；上位機(jī)由監(jiān)控中心工控機(jī)單元和RS485串行收發(fā)單元組成，上位機(jī)由監(jiān)控中心工控機(jī)單元連接RS485串行收發(fā)單元，RS485串行收發(fā)單元通過(guò)RS485串行總線與下位機(jī)上的RS485串行收發(fā)單元無(wú)線通訊連接。傳感器單元包括開(kāi)閘線圈傳感器、合閘線圈傳感器和一次回路傳感器；三個(gè)傳感器均連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。利用上述高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀實(shí)施的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:該方法的步驟如下:
利用上位機(jī)中的監(jiān)控中心工控機(jī)單元首先根據(jù)默認(rèn)配置或工作人員的設(shè)定向指定編號(hào)的下位機(jī)發(fā)送工作起始信號(hào)，完成對(duì)下位機(jī)的遠(yuǎn)程配置，然后，利用合閘線圈傳感器、分閘線圈傳感器和一次回路傳感器采集合閘線圈、分閘線圈和一次回路的電流信息，利用下位機(jī)中的基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元控制模數(shù)轉(zhuǎn)換單元分別采集合閘線圈傳感器、分閘線圈傳感器和一次回路傳感器采集回來(lái)輸出的電流信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中；當(dāng)開(kāi)關(guān)合分閘完成之后，基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)參數(shù)的計(jì)算；最后將處理結(jié)果通過(guò)RS485串行通信單元發(fā)送至上位機(jī)中的監(jiān)控中心工控單元。優(yōu)點(diǎn)及效果:
本發(fā)明提供一種高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀及在線監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明是一種基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置，由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成:該硬件結(jié)構(gòu)分為下位機(jī)和上位機(jī)兩部分。其中，下位機(jī)硬件部分包括基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元、傳感器單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、RS485串行收發(fā)單元及電源模塊；上位機(jī)硬件部分由監(jiān)控中心工控機(jī)單元和RS485串行收發(fā)單元組成。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)RS485串行總線實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊。相應(yīng)的，軟件也分為下位機(jī)和上位機(jī)兩部分。下位機(jī)軟件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、算法分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)RS485串行總線方式將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送到上位機(jī)；下位機(jī)軟件負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)下位機(jī)的硬件完成各部分傳感器輸出數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算合閘時(shí)間與分閘時(shí)間。最后下位機(jī)軟件將三相高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間匯總，并驅(qū)動(dòng)RS485串行發(fā)送單元將每相的監(jiān)測(cè)結(jié)果一起發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)軟件負(fù)責(zé)完成與下位機(jī)的RS485串行總線通信并存儲(chǔ)下位機(jī)發(fā)送的監(jiān)測(cè)信息；上位機(jī)軟件負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)上位機(jī)硬件完成RS485串行總線通信，并實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面和監(jiān)測(cè)信息的管理。本發(fā)明在常規(guī)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，提出一種基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置。該裝置利用高靈敏度的閉環(huán)電流傳感器，采取引線穿心而非破壞性串入的方式，分別檢測(cè)合分閘線圈回路與一次回路的電流信息，得出開(kāi)關(guān)每次合分閘的時(shí)間參數(shù)，并能夠及時(shí)地提供有效預(yù)警。這種方案避免了將檢測(cè)電路串入開(kāi)關(guān)回路，做到了無(wú)需斷電的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。在保證了檢測(cè)精度的同時(shí)，提高了檢測(cè)效率。優(yōu)點(diǎn)及功效:
本發(fā)明提供一種基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下:
1.裝置采用電磁互感技術(shù)，利用開(kāi)關(guān)回路從傳感器穿心過(guò)而非破壞式串入的方法，實(shí)現(xiàn)了在不用斷電的情況下對(duì)高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，方法簡(jiǎn)單可靠；
2.裝置采用RS485串行通信網(wǎng)絡(luò)星型連接組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)多對(duì)一的通訊。多臺(tái)下位機(jī)可以分布于不同地理位置，能夠同時(shí)完成對(duì)多個(gè)開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間參數(shù)的監(jiān)測(cè)；
3.裝置自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間參數(shù)24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)；


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圖1本發(fā)明硬件結(jié)構(gòu)方框示意圖2高精度電流傳感器結(jié)構(gòu) 圖3數(shù)據(jù)采集單元結(jié)構(gòu)圖 圖4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)圖 圖5下位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)示意圖 圖6合分閘時(shí)間算法軟件流程示意圖 圖7上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
:下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:
如圖1所示，本發(fā)明提供一種高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀，該監(jiān)測(cè)儀包括下位機(jī)和上位機(jī)兩部分，下位機(jī)與 上位機(jī)之間通過(guò)RS485串行總線實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊連接；下位機(jī)包括基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元、傳感器單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、RS485串行收發(fā)單元及電源模塊；傳感器單元通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接至基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元，基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和RS485串行收發(fā)單元；電源模塊連接傳感器單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元；上位機(jī)由監(jiān)控中心工控機(jī)單元和RS485串行收發(fā)單元組成，上位機(jī)由監(jiān)控中心工控機(jī)單元連接RS485串行收發(fā)單元，RS485串行收發(fā)單元通過(guò)RS485串行總線與下位機(jī)上的RS485串行收發(fā)單元無(wú)線通訊連接。傳感器單元包括開(kāi)閘線圈傳感器、合閘線圈傳感器和一次回路傳感器；三個(gè)傳感器均連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。利用上述高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀實(shí)施的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)方法，該方法的步驟如下:
利用上位機(jī)中的監(jiān)控中心工控機(jī)單元首先根據(jù)默認(rèn)配置或工作人員的設(shè)定向指定編號(hào)的下位機(jī)發(fā)送工作起始信號(hào)，完成對(duì)下位機(jī)的遠(yuǎn)程配置，然后，利用合閘線圈傳感器、分閘線圈傳感器和一次回路傳感器采集合閘線圈、分閘線圈和一次回路的電流信息，利用下位機(jī)中的基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元控制模數(shù)轉(zhuǎn)換單元分別采集合閘線圈傳感器、分閘線圈傳感器和一次回路傳感器采集回來(lái)輸出的電流信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中；當(dāng)開(kāi)關(guān)合分閘完成之后，基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)參數(shù)的計(jì)算；最后將處理結(jié)果通過(guò)RS485串行通信單元發(fā)送至上位機(jī)中的監(jiān)控中心工控單元。本發(fā)明中的硬件及軟件結(jié)構(gòu)及原理具體如下:(I)硬件結(jié)構(gòu):
基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置的硬件結(jié)構(gòu)可以分為下位機(jī)和上位機(jī)兩大部分。其中，下位機(jī)由基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元、傳感器單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、RS485串行收發(fā)單元及開(kāi)關(guān)電源單元組成。基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元是下位機(jī)硬件的核心，它控制模數(shù)轉(zhuǎn)換單元完成對(duì)每相開(kāi)關(guān)合閘線圈、分閘線圈、一次回路傳感器輸出電流信號(hào)的采集，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。然后，基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)完成對(duì)每相合閘時(shí)間、分閘時(shí)間的計(jì)算。最后，所有監(jiān)測(cè)結(jié)果通RS485串行總線通信單元向上位機(jī)發(fā)送。電源模塊將輸入的220V交流電壓轉(zhuǎn)換為± 12V、5V、
3.3V的直流電壓，分別為傳感器單元、控制及處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元提供電源。所述基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元由AVR公司的ATmegal28單片機(jī)芯片構(gòu)成。該芯片是一款的高性能、低功耗的8位單片機(jī)，內(nèi)部集成了 128K的FLASH存儲(chǔ)，兩路8位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器以及兩路16位定時(shí)器。工作主頻可達(dá)16MHz，處理能力可達(dá)16MIPS，它是下位機(jī)部分的核心，負(fù)責(zé)控制整個(gè)監(jiān)測(cè)流程并處理采集到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出合分閘時(shí)間參數(shù)。所述合閘線圈、分閘線圈、一次回路處傳感器是有北京森杜電子有限公司研發(fā)的宇波模塊CHB-10A構(gòu)成。該模塊是利用閉環(huán)霍爾磁補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)的高精度電流傳感器，用電氣隔離的方式測(cè)量直流、交流、脈沖電流，原邊被測(cè)電流與副邊輸出電流按照1000:1的比例輸出。測(cè)量電流范圍從OA到10A，輸出范圍從OmA到10mA，測(cè)量精度高達(dá)
0.2%，響應(yīng)時(shí)間小于lus，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元由AD公司生產(chǎn)的AD7491芯片、控制接口及信號(hào)調(diào)理電路組成，負(fù)責(zé)采集模擬量輸出的傳感器信號(hào)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。信號(hào)調(diào)理電路將傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，并進(jìn)行調(diào)理和濾波?？刂萍疤幚韱卧ㄟ^(guò)控制接口完成對(duì)AD7491芯片的配置工作。AD7491芯片為逐次逼近型8通道12位高精度、低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，支持并行和串行接口，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.6us，提供片上的參考電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓的采集。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元由FLASH (閃存)存儲(chǔ)器構(gòu)成。FLASH采用ATMEL公司的AT45DB642芯片，存儲(chǔ)容量達(dá)到8兆位，用來(lái)緩存由ADC采集到的傳感器輸出信號(hào)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)如圖4所示。AT4OTB642 FLASH芯片通過(guò)地址總線和數(shù)據(jù)總線與外部存儲(chǔ)器接口連接?；贏VR單片機(jī)的控制及處理單元通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。所述RS485串行總線通信單元MAX485芯片，它負(fù)責(zé)和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊； 所述電源模塊由兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊組成。兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源將輸入的220V交流電壓轉(zhuǎn)換
為± 12V、5V、3.3V的直流電壓，分別為傳感器單元、控制及處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元提供電源。其中，上位機(jī)由監(jiān)控中心工控機(jī)單元和RS485串行收發(fā)單元組成。它們之間采用串口連接。該上位機(jī)的RS485串行接收單元由MAX485芯片搭建，它用于和下位機(jī)的RS485串行發(fā)送單元進(jìn)行通訊。該監(jiān)控中心工控機(jī)用來(lái)接收、存儲(chǔ)、顯示并管理監(jiān)測(cè)到的信息。RS485串行通信網(wǎng)絡(luò)采用星型連接組網(wǎng)，即三個(gè)下位機(jī)位于不同地點(diǎn)分別對(duì)三相高壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，各個(gè)下位機(jī)分別向監(jiān)控中心的RS485串行接收單元發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)下位機(jī)的遠(yuǎn)程配置和數(shù)據(jù)接收。整個(gè)裝置的工作過(guò)程是:當(dāng)?shù)顷懮衔粰C(jī)的軟件系統(tǒng)后，上位機(jī)首先根據(jù)默認(rèn)配置或工作人員的設(shè)定向指定編號(hào)的下位機(jī)發(fā)送工作起始信號(hào)，完成對(duì)下位機(jī)的遠(yuǎn)程配置。然后，下位機(jī)中的基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元控制模數(shù)轉(zhuǎn)換單元分別采集合閘線圈、分閘線圈、一次回路傳感器輸出電流信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中。當(dāng)開(kāi)關(guān)合分閘完成之后，控制及處理單元調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。最后將處理結(jié)果通過(guò)RS485串行通信單元發(fā)送至監(jiān)控中心的工控機(jī)。
(2)軟件結(jié)構(gòu):
基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置的軟件設(shè)計(jì)分為下位機(jī)和上位機(jī)兩個(gè)部分。下位機(jī)程序是AVR單片機(jī)芯片的控制及處理程序，負(fù)責(zé)控制下位機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及RS485遠(yuǎn)程通訊。下位機(jī)程序在AVR Studio4編譯環(huán)境下編寫(xiě)，整個(gè)程序架構(gòu)主要由以下模塊組成:時(shí)鐘管理模塊、變量管理模塊、延時(shí)模塊、RS485通信模塊、ADC驅(qū)動(dòng)模塊、定時(shí)器管理模塊、定時(shí)中斷模塊、FLASH存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、開(kāi)、合閘時(shí)間算法模塊以及主程序模塊。各模塊間的關(guān)系如下:RS485通信模塊接收上位機(jī)的控制參數(shù)以及起始信號(hào)，啟動(dòng)ADC驅(qū)動(dòng)模塊以及定時(shí)器管理、中斷模塊，開(kāi)始對(duì)開(kāi)閘線圈、合閘線圈、一次回路的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)數(shù)據(jù)緩存模塊和FLASH驅(qū)動(dòng)模塊將采集的數(shù)據(jù)存入FLASH中。當(dāng)開(kāi)關(guān)完成一次開(kāi)閘或者合閘過(guò)程后，主程序模塊中的閾值單元被觸發(fā)，并將FLASH存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)調(diào)入開(kāi)、合閘時(shí)間算法模塊進(jìn)行處理，處理完成后將數(shù)據(jù)按照規(guī)定的幀格式打包，并通過(guò)RS485發(fā)送模塊將其發(fā)送到監(jiān)控中心的工控機(jī)。各模塊之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖5所75。所述時(shí)鐘管理模塊負(fù)責(zé)完成程序時(shí)鐘的分頻、倍頻工作。為整個(gè)芯片提供基準(zhǔn)時(shí)鐘。所述RS485通信模塊完成對(duì)MAX485芯片的配置，使之完成TTL電平與485電平的轉(zhuǎn)換。同時(shí)通過(guò)串行方式接收上位機(jī)發(fā)出的開(kāi)啟信號(hào)，并將最終的開(kāi)、合閘時(shí)間參數(shù)發(fā)送至上位機(jī)。所述ADC驅(qū)動(dòng)模塊完成對(duì)AD7491芯片的配置，控制其轉(zhuǎn)換速率，轉(zhuǎn)換精度，數(shù)據(jù)傳輸方式等。并通過(guò)數(shù)據(jù)總線讀取芯片輸出數(shù)據(jù)，送入緩存模塊中。所述FLASH存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)模塊完成對(duì)AT4OTB642芯片的配置，確定數(shù)據(jù)寫(xiě)入和讀出的方式。并將數(shù)據(jù)從緩存模塊中讀出，送入指定的FLASH頁(yè)面地址中。當(dāng)主程序閾值被觸發(fā)后，按順序讀出存入的數(shù)據(jù)，并送入合分閘時(shí)間算法模塊進(jìn)行時(shí)間參數(shù)的計(jì)算。所述定時(shí)器管理、中斷模塊完成對(duì)Atmegal28單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)器的初始化，配置定時(shí)長(zhǎng)度，執(zhí)行中斷程序。所述開(kāi)、合閘時(shí)間算法模塊是裝置的軟件核心。當(dāng)主程序中合分閘閾值被觸發(fā)后，該模塊首先開(kāi)啟對(duì)一次回路傳感器的數(shù)據(jù)，再?gòu)腇LASH中讀出采集的數(shù)據(jù)。裝置采集的數(shù)據(jù)等效于合閘線圈、分閘線圈的電流波形，考慮到運(yùn)算量的限制，該算法先將數(shù)據(jù)送入低階的FIR低通濾波器，濾掉信號(hào)的高頻分量。在通過(guò)逐點(diǎn)逼近算法檢測(cè)合分閘過(guò)程的起始點(diǎn)，計(jì)算出時(shí)間tl。當(dāng)主程序中一次回路閾值被觸發(fā)后，該模塊從FLASH中讀出一次回路采集的數(shù)據(jù)，用相似的算法得到一次回路通斷電起始點(diǎn)，計(jì)算出時(shí)間t2。而最終的合分閘時(shí)間t=t2-tl，并將得到的時(shí)間參數(shù)打包送至RS485通信模塊。開(kāi)、合閘時(shí)間算法軟件流程如圖6所示。上位機(jī)軟件采用LABVIEW編寫(xiě)完成，上位機(jī)要完成的功能有，能夠輸入密碼進(jìn)行登錄，具有功能選擇窗口，具有查看歷史數(shù)據(jù)功能，具有查看當(dāng)前分合閘時(shí)間的功能，具有修改密碼的功能，具有退出軟件界面的功能，具有返回上級(jí)菜單的功能，具有存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的功能。具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下位機(jī)觸發(fā)信號(hào)的功能，上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)如圖7所示。本發(fā)明的目的是提供一種基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置。該裝置采用AVR單片機(jī)平臺(tái)，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)距離串行功能集成于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間參數(shù)在線監(jiān)測(cè)以及通過(guò)RS485串行總線將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心。
權(quán)利要求
1.一種高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:該監(jiān)測(cè)儀包括下位機(jī)和上位機(jī)兩部分，下位機(jī)與上位機(jī)之間通過(guò)RS485串行總線實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊連接；下位機(jī)包括基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元、傳感器單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、RS485串行收發(fā)單元及電源模塊；傳感器單元通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接至基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元，基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和RS485串行收發(fā)單元；電源模塊連接傳感器單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元；上位機(jī)由監(jiān)控中心工控機(jī)單元和RS485串行收發(fā)單元組成，上位機(jī)由監(jiān)控中心工控機(jī)單元連接RS485串行收發(fā)單元，RS485串行收發(fā)單元通過(guò)RS485串行總線與下位機(jī)上的RS485串行收發(fā)單元無(wú)線通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:傳感器單元包括開(kāi)閘線圈傳感器、合閘線圈傳感器和一次回路傳感器；三個(gè)傳感器均連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。
3.利用權(quán)利要求1所述的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)儀實(shí)施的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:該方法的步驟如下: 利用上位機(jī)中的監(jiān)控中心工控機(jī)單元首先根據(jù)默認(rèn)配置或工作人員的設(shè)定向指定編號(hào)的下位機(jī)發(fā)送工作起始信號(hào)，完成對(duì)下位機(jī)的遠(yuǎn)程配置，然后，利用合閘線圈傳感器、分閘線圈傳感器和一次回路傳感器采集合閘線圈、分閘線圈和一次回路的電流信息，利用下位機(jī)中的基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元控制模數(shù)轉(zhuǎn)換單元分別采集合閘線圈傳感器、分閘線圈傳感器和一次回路傳感器采集回來(lái)輸出的電流信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中；當(dāng)開(kāi)關(guān)合分閘完成之后，基于AVR單片機(jī)平臺(tái)的控制及處理單元調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)參數(shù)的計(jì)算；最后將處理結(jié)果通過(guò)RS485串行通信單元發(fā)送至上位機(jī)中的監(jiān)控中心工控單元。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種基于電磁互感技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間在線監(jiān)測(cè)裝置。該裝置采用AVR單片機(jī)平臺(tái)，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)距離串行功能集成于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)合分閘時(shí)間參數(shù)在線監(jiān)測(cè)以及通過(guò)RS485串行總線將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心。
文檔編號(hào)G01R31/327GK103197233SQ20121055088
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者王繼偉, 尹寶權(quán), 張利群, 姚志凡, 范乃心, 陳瑞國(guó), 孫艷玢 申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司檢修分公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司