專利名稱：用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)保護(hù)裝置，尤其涉及一種用于故障定位的微機(jī)保護(hù) 裝置，用于在IOkv領(lǐng)域的電力系統(tǒng)中提供保護(hù)和故障定位。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有中、低壓微機(jī)保護(hù)裝置大都體積較大，高寬尺寸不等，深度多在200mm以上， 由多個(gè)不同功能的插件構(gòu)成。中國(guó)實(shí)用新型專利ZL200320101660. 6公開(kāi)了一種電力系統(tǒng) 微機(jī)保護(hù)裝置，包括一個(gè)裝置的機(jī)箱，一個(gè)前面板及機(jī)箱內(nèi)裝置的電子線路板，機(jī)箱由一個(gè) 矩形柜通過(guò)卡框緊密地連接著前面板，前面板上中部，裝有一個(gè)占據(jù)大面積的液晶顯示屏 幕，其下方設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)旋鈕，機(jī)箱內(nèi)部所安裝的主要電子線路板。這種微機(jī)保護(hù)裝置 不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，而且保護(hù)功能與測(cè)控功能并重，不同種類的設(shè)備需要不同型號(hào)的 保護(hù)，使得裝置各類型號(hào)繁雜，缺少通用性和互換性。實(shí)際應(yīng)用中，許多中、低壓用戶只注重 保護(hù)功能，并不要求測(cè)控功能，如果選用現(xiàn)有的保護(hù)裝置，既使用戶增加了成本，還使裝置 的測(cè)控功能閑置，造成資源浪費(fèi)。此外，多種功能，也增加了裝置操控的復(fù)雜程度。隨著現(xiàn) 代電氣發(fā)展日益趨向于輕巧緊湊，許多用戶已使用體積很小的環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜替代傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān) 柜，由于安裝空間的限制，必須需要使用體積更小的微機(jī)保護(hù)裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，現(xiàn)有的微機(jī)保護(hù)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)故障位置的準(zhǔn)確定位， 增加了系統(tǒng)故障位置定位的難度，拖延了故障排除時(shí)間，對(duì)電力系統(tǒng)恢復(fù)工作造成重大影 響，

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置，對(duì)電力系統(tǒng)的故 障進(jìn)行定位。本裝置還采取小體積器件及貼片器件，并充分利用CPU的自身資源來(lái)減少外 圍器件，以減少裝置的體積；同時(shí)將保護(hù)功能由原來(lái)的固定保護(hù)功能改為可任選保護(hù)功能， 從而用單一的型號(hào)就可適應(yīng)不同的設(shè)備。本實(shí)用新型提供的一種用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置，包括CPU模塊，用于對(duì)外部指令或采集的信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出工作指令。優(yōu)先選擇的， CPU模塊為嵌入式單片機(jī)，采用數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)。信號(hào)采集模塊，通過(guò)低通濾波器與CPU模塊連接，包括電流互感器和電壓互感器。開(kāi)關(guān)量輸入模塊，與CPU模塊連接，具有8路并聯(lián)開(kāi)關(guān)量輸入，各個(gè)開(kāi)關(guān)量采用光 電隔離電路輸入，可以減少電磁干擾。開(kāi)關(guān)量輸出模塊，與CPU模塊連接，具有4路并聯(lián)開(kāi)關(guān)量輸出。故障定位發(fā)聲模塊，與CPU模塊連接，接收CPU模塊輸出的工作指令，并產(chǎn)生聲響。顯示模塊，與CPU模塊連接，用于顯示CPU模塊處理結(jié)果。存儲(chǔ)模塊，與CPU模塊連接，包括鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)，時(shí)鐘電路和外部開(kāi)門狗電 路。FRAM用于保存定值，記錄事件信息。外部看門狗提供了可靠的程序運(yùn)行，防止程序跑飛。為了減少微機(jī)保護(hù)裝置的體積，減少外圍器件，提供多種保護(hù)功能，CPU模塊包括 AD采樣處理模塊、快速傅立葉變換(FFT)模塊和保護(hù)功能模塊。為了便于與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信，本實(shí)用新型提供的微機(jī)保護(hù)裝置，還包括通 信模塊，與CPU模塊連接。本實(shí)用新型提供的用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置，還包括按鍵輸入模塊，與CPU 模塊連接，以減少外圍繁瑣的硬件電路，減少線路板空間，便于通過(guò)外部設(shè)備控制CPU模 塊，以節(jié)省CPU的I/O資源。本實(shí)用新型技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的有益效果本實(shí)用新型提供的用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置，采用與CPU模塊連接的可發(fā)出 聲響的故障定位發(fā)聲模塊，接收CPU模塊輸出的工作指令，并依指令發(fā)聲，使得工作人員能 對(duì)故障位置準(zhǔn)確、及時(shí)的定位。本實(shí)用新型提供的裝置，在器件設(shè)計(jì)選型方面，盡量采取小體積器件及貼片器件， 并充分利用CPU的自身資源來(lái)減少外圍器件，實(shí)現(xiàn)了將原來(lái)的由多個(gè)不同功能的插件集成 于一塊面積僅為150mmX 90mm的電子線路板上，把普通微機(jī)保護(hù)的深度從200mm以上，縮小 到50mm之內(nèi)，且突出裝置的保護(hù)功能，降低測(cè)控功能的技術(shù)要求，將保護(hù)功能由原來(lái)的固 定保護(hù)功能改為可任選保護(hù)功能，從而用單一的型號(hào)就可適應(yīng)不同的設(shè)備，產(chǎn)品的造價(jià)也 大大降低，適合大面積推廣。

圖1為本實(shí)用新型用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型實(shí)施例僅用以說(shuō)明本 實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫 離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍中。圖1為本實(shí)用新型用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1 所示，該微機(jī)保護(hù)裝置，包括CPU模塊1、信號(hào)采集模塊2、開(kāi)關(guān)量輸入模塊3、按鍵輸入模塊 4、顯示模塊5、存儲(chǔ)模塊6、開(kāi)關(guān)量輸出模塊7、通信模塊8和故障定位發(fā)聲模塊9。其中，信 號(hào)采集模塊2通過(guò)低通濾波器10與CPU模塊1連接，開(kāi)關(guān)量輸入模塊3、按鍵輸入模塊4、 顯示模塊5、存儲(chǔ)模塊6、開(kāi)關(guān)量輸出模塊7、通信模塊8和故障定位發(fā)聲模塊9分別與CPU 模塊1連接。本實(shí)施例中，CPU模塊為嵌入式單片機(jī)，采用數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)，其中包括 AD采樣處理模塊11、FFT模塊12和保護(hù)功能模塊13。考慮減少成本及空間限制，AD采樣模 塊12采用8路12位的CPU片內(nèi)AD，并且?guī)D基準(zhǔn)校驗(yàn)功能，完全滿足采樣精度要求。DSP 芯片采用循環(huán)尋址、位倒序等特殊指令使FFT、卷積等運(yùn)算中的尋址、排序及計(jì)算速度大大 提高，1024點(diǎn)FFT的時(shí)間可小于1 μ S。FFT算法能分離出諧波和基波及各波形的矢量值，為 保護(hù)功能模塊13提供基準(zhǔn)電壓電流。保護(hù)功能模塊13采用32種保護(hù)庫(kù)的形式，包含了中、低壓用戶所有要求的保護(hù)功能，方便用戶現(xiàn)場(chǎng)對(duì)保護(hù)功能的修改。如三段式電流保護(hù)，采 集的電流跟三段定值參數(shù)比較，超過(guò)門限電流及延時(shí)時(shí)間，認(rèn)為線路發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作出 口。又如一般反時(shí)限保護(hù)，被保護(hù)的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，故障電流越大，保護(hù)動(dòng)作出口越快。 再如零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)，當(dāng)電流或電壓發(fā)生不平衡或者接地時(shí)，電流或電壓超 過(guò)門限，保護(hù)動(dòng)作出口越快。還如低電壓過(guò)電壓保護(hù)，設(shè)備在運(yùn)行中，電壓過(guò)高或過(guò)低容易 造成，影響設(shè)備的使用壽命或損壞設(shè)備。信號(hào)采集模塊2包括電流互感器21和電壓互感器22，以采集電力系統(tǒng)中的電流和 電壓信號(hào)。信號(hào)采集模塊2將現(xiàn)場(chǎng)電流互感器21和電壓互感器22傳遞過(guò)來(lái)的電流、電壓 信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被計(jì)算機(jī)采集的小信號(hào)，再通過(guò)低通濾波器10進(jìn)行濾波后輸入到CPU模塊 1中的AD采樣模塊11。低通濾波器10的作用是濾除輸入模擬量的高次諧波，提高保護(hù)的 抗干擾能力。開(kāi)關(guān)量輸入模塊3，與CPU模塊1連接，具有8路并聯(lián)開(kāi)關(guān)量輸入，各個(gè)開(kāi)關(guān)量采用 光電隔離電路輸入，可以減少電磁干擾。按鍵輸入模塊4，利用CPU模塊1中的AD采樣模塊11來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵的功能，節(jié)省了 CPU模塊1本身的I/O資源，也避免了外圍繁瑣的硬件電路，減少了線路板空間。顯示模塊5，與CPU模塊1連接，用于顯示CPU模塊1的處理結(jié)果。本實(shí)施例中，顯 示模塊5采用4個(gè)發(fā)光二極管，及12864的點(diǎn)陣液晶，使用戶在操作上更加方便和簡(jiǎn)單。存儲(chǔ)模塊6，與CPU模塊1連接，含有鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)。本實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊 6采用Ramtron公司生產(chǎn)的FM3116芯片，集成有時(shí)鐘電路和外部開(kāi)門狗電路。FRAM用于保 存定值，記錄事件信息。外部看門狗提供了可靠的程序運(yùn)行，防止程序跑飛。開(kāi)關(guān)量輸出模塊7，與CPU模塊1連接，具有4路并聯(lián)開(kāi)關(guān)量輸出。本實(shí)施例中，采 用繼電器(松下NAIS，dsp系列繼電器)輸出，繼電器采用光電隔離電路控制，各繼電器配 置固定功能分閘、合閘、預(yù)告和事故。通信模塊8，與CPU模塊連接，便于與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信。本實(shí)施例中，通信模 塊8使用RS485通信模塊，并采用IEC103協(xié)議或ModbusRTU協(xié)議。故障定位發(fā)聲模塊9，與CPU模塊連接，接收CPU模塊輸出的工作指令，并產(chǎn)生聲 響。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，信號(hào)采集模塊2采集的電壓和電流信號(hào)經(jīng)低通濾波器10進(jìn)行濾波后輸 入到CPU模塊1中，經(jīng)CPU模塊1處理后將工作指令發(fā)送給故障定位發(fā)聲模塊9，故障定位 發(fā)聲模塊9據(jù)此發(fā)出聲響，故障檢修人員就可以根據(jù)發(fā)出的聲響進(jìn)行故障定位，準(zhǔn)確并及 時(shí)的排出故障，恢復(fù)電力系統(tǒng)的工作。本實(shí)施例中，故障定位發(fā)聲模塊9采用蜂鳴器。
權(quán)利要求1.一種用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于包括CPU模塊，用于對(duì)外部指令或采集的信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出工作指令； 信號(hào)采集模塊，通過(guò)低通濾波器與所述CPU模塊連接，包括電流互感器和電壓互感器； 開(kāi)關(guān)量輸入模塊，與所述CPU模塊連接； 開(kāi)關(guān)量輸出模塊，與所述CPU模塊連接；故障定位發(fā)聲模塊，與CPU模塊連接，接收CPU模塊輸出的工作指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于所述CPU模塊包括AD采樣處理模 塊、快速傅立葉變換模塊和保護(hù)功能模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于還包括顯示模塊，與所述CPU模塊 連接，用于顯示所述CPU模塊處理結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于還包括存儲(chǔ)模塊，與所述CPU模塊 連接，其包括鐵電存儲(chǔ)器，時(shí)鐘電路和外部開(kāi)門狗電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于還包括通信模塊，與CPU模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于還包括按鍵輸入模塊，與CPU模塊 連接。
專利摘要一種用于故障定位的微機(jī)保護(hù)裝置，包括CPU模塊，分別與CPU模塊連接的信號(hào)采集模塊、故障定位發(fā)聲模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、顯示模塊和存儲(chǔ)模塊。故障定位發(fā)聲模塊接收CPU模塊輸出的工作指令并產(chǎn)生聲響，故障檢修人員就可以根據(jù)發(fā)出的聲響進(jìn)行故障定位，準(zhǔn)確并及時(shí)的排出故障，恢復(fù)電力系統(tǒng)的工作。本實(shí)用新型還充分利用CPU的自身資源來(lái)減少外圍器件，實(shí)現(xiàn)了將原來(lái)的由多個(gè)不同功能的插件集成于一塊面積僅為150mm×90mm的電子線路板上，大大降低產(chǎn)品的造價(jià)也，擴(kuò)大產(chǎn)品的適用群體。
文檔編號(hào)H02H7/00GK201910615SQ20112001859
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者萬(wàn)獻(xiàn)建, 任凱, 任安俊, 馮輝, 張超, 馬云濤 申請(qǐng)人:上海金導(dǎo)電力科技有限公司