专利名称：一种中压配电网故障监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种配电网故障监测装置，特别是涉及中压配电网的一种故障监测装置。
背景技术：
中压配电网是电力系统的毛细血管，其总长度远远长于电力系统的主动脉-高压输电线路。而且中压配电网在城市近郊区和远郊区还存在大量的架空输电线路，这些架空输电线路往往都是多分支线路，安全可靠性差，遇到刮风下雨等恶劣天气，极易产生单相接地和短路故障，严重影响了电网的安全可靠供电。而且，中压架空线路一般只对线路配置过流保护、速断保护、重合闸保护。上述特点，使得线路故障的机率加大，一旦发生故障查找困难，特别是当线路发生单相接地时，由于故障点难以确定，往往延误了事故处理，造成故障·扩大，进一步发展为相间短路，或者损坏电气设备。针对上述情况，需在中压配电网中配置合适的故障监测设备。目前，中压配网中所应用的故障监测设备，大多需要三相零序PT(电压互感器)和零序CT (电流互感器)，通过获取故障发生时的零序电压和电流进行故障监测，这种故障监测设备不但成本很高，而且因为三相零序PT的接入，需要接入部分线圈，容易对电网造成电磁干扰。并且大部分故障监测设备的电源获取是通过外接供电设备进行供电的方式，这使得实际应用中遇到很多问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种成本低、实现方式简单但准确、直接从电网中取电的中压配电网故障监测装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种中压配电网故障监测装置，包括信息采集系统，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括零序CT、短路CT模块、零序电流监测�？�、短路电流监测�？椤CU、第一通讯�？椋黄渲校�
零序CT，用于采集配电网的零序电流信号，并将所述零序电流信号传输到零序电流监测模块；
短路CT�？椋糜诓杉涞缤亩搪返缌餍藕牛⒔龆搪返缌餍藕糯涞蕉搪返缌骷嗖饽？椋�
零序电流监测�？椋糜诙运隽阈虻缌餍藕沤胁裳�、运算，得到精确的零序电压值，并将所述零序电压值发送到MCU ；
短路电流监测模块，用于对所述短路电流信号进行采样、运算，得到精确的短路电压值，并将所述短路电压值发送到MCU ；
MCU，用于接收所述零序电压值和/或短路电压值，计算相应的零序电流值和/或短路电流值，并判断是否超过告警门限值，若超过，则控制第一通讯模块发送告警信息；
第一通讯模块，用于与信息处理终端和/或手持终端进行通讯。
进一步，所述短路CT�？榘ǖ谝欢搪稢T和第二短路CT。进一步，所述第一短路CT和第二短路CT分别安装在三相电缆的A相、C相电缆上。进一步，所述信息采集系统还包括用于供电的供电�？椤＝徊剑龉┑缒？橹苯哟优涞缤缦呷θ〉纾韵低辰泄┑�。
进一步，所述信息处理终端包括
第二通讯�？椋糜谟胄畔⒉杉低辰型ㄑ叮约跋蛲夥⑺捅ň畔ⅲ�
第一 CPU，用于对所述信息采集系统发出的告警信息进行计算、处理，实现故障定位； 第一显示�？椋糜谙允舅龈婢畔⒑�/或故障定位结果；
第一电源�？椋糜诙运鲂畔⒋碇斩私泄┑�。进一步，所述信息处理终端还包括第一输入�？�。进一步，所述MCU还存储有接收告警信息的预设手机号码，所述第一通讯�？榛褂糜谙蛩鲈ど枋只怕敕⑺透婢畔ⅲ凰鍪殖种斩擞糜谏柚酶婢畔拗岛�/或预设手机号码，包括
第二输入�？椋�
第二显示�？椋�
第三通讯�？椋糜谟胄畔⒉杉低辰型ㄑ叮�
第二 CPU，用于通过第三通讯�？槎寥⌒畔⒉杉低车母婢畔拗岛�/或预设手机号码，或根据第二输入�？榈氖淙胄畔ⅲü谌ㄑ赌？椋蛐畔⒉杉低撤⑺投运龈婢畔拗岛�/或预设手机号码的设置信息；
第二电源�？椋糜诙运鍪殖种斩私泄┑�。进一步，所述MCU采用MSP430F149芯片。进一步，所述第一通讯�？椴捎肧MI900A芯片。本发明的有益效果是本发明的一种电网故障监测装置，不需要接入零序电压互感器，直接采用零序电流互感器对单相接地故障进行监测，同时，结合信息处理终端对零序电流进行计算、处理，可以对故障发生地点进行定位，成本低、实现方式简单，准确而方便。并且，本发明的一种电网故障监测装置直接从配电网电缆上取电，使用时无需另接供电设备，可以保证装置更加稳定、及时地工作。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图I是本发明的一种中压配电网故障监测装置结构框 图2是本发明的一种中压配电网故障监测装置的零序电流监控�？榈牡缏� 图3是本发明的一种中压配电网故障监测装置的短路电流监控�？榈缏� 图4是本发明的一种中压配电网故障监测装置的供电�？榈缏� 图5是本发明的一种中压配电网故障监测装置的第一通讯�？榈缏吠肌�
具体实施例方式为了便于下文的描述，首先，给出一些基本术语的描述
CT Current Transformer,电流互感器。
PT !Potential Transformer,电压互感器。MCU Micro Control Unit,微控制单元,又称单片微型计算机或单片机。参照图1，本发明提供一种中压配电网故障监测装置，包括信息采集系统，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括零序CT、短路CT�？椤⒘阈虻缌骷嗖饽？�、短路电流监测�？�、MCU、第一通讯模块；其中，
零序CT，用于采集配电网的零序电流信号，并将所述零序电流信号传输到零序电流监测�？椋�
短路CT�？椋糜诓杉涞缤亩搪返缌餍藕牛⒔龆搪返缌餍藕糯涞蕉搪返缌骷嗖饽？椋�
零序电流监测�？椋糜诙运隽阈虻缌餍藕沤胁裳�、运算，得到精确的零序电压值，并将所述零序电压值发送到MCU ；
短路电流监测�？椋糜诙运龆搪返缌餍藕沤胁裳⒃怂悖玫骄返亩搪返缪怪担⒔龆搪返缪怪捣⑺偷組CU ；
MCU，用于接收所述零序电压值和/或短路电压值，计算相应的零序电流值和/或短路电流值，并判断是否超过告警门限值，若超过，则控制第一通讯�？榉⑺透婢畔ⅲ�
第一通讯�？椋糜谟胄畔⒋碇斩撕�/或手持终端进行通讯。 进一步，所述短路CT�？榘ǖ谝欢搪稢T和第二短路CT。进一步，所述第一短路CT和第二短路CT分别安装在三相电缆的A相、C相电缆上。进一步，所述信息采集系统还包括用于供电的供电�？�。进一步，所述供电�？橹苯哟优涞缤缦呷θ〉纾韵低辰泄┑�。 进一步，所述信息处理终端包括
第二通讯模块，用于与信息采集系统进行通讯，以及向外发送报警信息；
第一 CPU，用于对所述信息采集系统发出的告警信息进行计算、处理，实现故障定位； 第一显示�？椋糜谙允舅龈婢畔⒑�/或故障定位结果；
第一电源模块，用于对所述信息处理终端进行供电。进一步，所述信息处理终端还包括第一输入�？椤＝徊剑鯩CU还存储有接收告警信息的预设手机号码，所述第一通讯模块还用于向所述预设手机号码发送告警信息；所述手持终端用于设置告警门限值和/或预设手机号码，包括
第二输入�？椋�
第二显示�？椋�
第三通讯�？椋糜谟胄畔⒉杉低辰型ㄑ叮�
第二 CPU，用于通过第三通讯�？槎寥⌒畔⒉杉低车母婢畔拗岛�/或预设手机号码，或根据第二输入�？榈氖淙胄畔ⅲü谌ㄑ赌？椋蛐畔⒉杉低撤⑺投运龈婢畔拗岛�/或预设手机号码的设置信息；
第二电源�？椋糜诙运鍪殖种斩私泄┑�。采用手持终端，可在距离信息采集终端50米范围内，通过无线通讯方式对信息采集终端进行参数修改，设置告警门限值和/或预设手机号码，操作方便、安全。信息采集系统工作原理为当有单相接地故障发生时，故障线路的零序电流等于全网除故障线路之外的对地电容电流总和。正常线路的零序电流等于本线路的对地电容电流。预先根据线路的实际情况设定系统的零序电流整定值，即告警门限值。参照图2，当单相接地故障发生时，零序CT采集到零序电流信号，零序电流监测模块对该零序电流信号进行整流、限幅、把交流信号转换为直流的零序电压值，并传递到MCU。电路图中，电阻R9让输入的零序电流信号转变为相应的电压信号，二极管D1，二极管D4，二极管D5和二极管D21都对该电压信号限幅作用，二极管D21为3. 3V的稳压二极管。TLV341为低功耗运算放大器，在这里作为同向比例放大器，MCU控制其第五脚(/SHDN)来关闭其工作。二极管D3为整流二极管，把交流负半周截止，通过电阻R8和电容C3，电容C2组成的滤波器滤波，输出稳定的零序电压值。MCU对零序电压值进行采样，便可以根据其数值换算出 输入的零序电流值。MCU根据零序电流值是否超过系统设定的告警门限值，判断系统是否发生单相接地故障。当发生单相接地故障时，通过第一通讯�？椋觳獾降牧阈虻缌髦档雀婢畔⒋透畔⒋碇斩恕Ｐ畔⒋碇斩烁萁邮盏降男畔⑷范ü收戏⑸危迪止收隙ㄎ唬灰部梢愿萆柚孟蛲夥⑺捅ň畔�。或者，当发生单相接地故障时，MCU通过第一通讯�？椋蛟ど枋只怕敕⑺透婢畔�。当有短路故障发生时，系统的A、C相短路电流互感器，检测到短路电流信号。短路电流监测�？槎愿枚搪返缌餍藕沤姓骱妥晃搪返缪怪担騇CU传递，MCU通过该短路电压值进行短路电流值的计算。系统预先设定短路电流的告警门限值。参照图3，当电缆相间发生短路时，短路电流互感器检测到短路电流信号，短路电流监测�？槎愿枚搪返缌餍藕沤新瞬�、整流、限幅，得到直流的短路电压值，同时产生一个下降沿脉冲，与该短路电压信号一起传送给MCU。4个二极管组成全波整流桥对短路电流信号进行整流，得到近似直流的信号，再通过电阻和电容组成的滤波网络，得到平稳的直流的短路电压值。该短路电压值通过稳压二极管D8、稳压二极管Dll进行限幅保护，电阻R31和电阻R28进行分压，最后大约I. 6V左右的电压输入到与非门74HC14，产生一个下降沿的脉冲。MCU被该脉冲引发中断后，对经过电阻R23和电阻R24分压的短路电压值进行AD采样，通过获取短路电压值换算出短路电流值的大小。MCU根据短路电流值是否超过系统设置的告警门限值，判断系统是否发生短路故障。当发生短路故障时，通过第一通讯�？椋搪返缌髦档雀婢畔⒎⑺透畔⒋碇斩�。信息处理终端根据接收到的信息确定故障发生区段，实现故障定位；也可以根据设置向外发送报警信息。或者，当发生短路故障时，MCU通过第一通讯�？椋蛟ど枋只怕敕⑺透婢畔ⅰ９┑缒？槎哉鱿低彻┑纾⑶叶阅谥玫谋赣蔑绯爻涞纾绞憋绯毓ぷ髟诟〕渥刺迸涞缤缋露系缥薹ɑ袢〉缭词保梢宰魑低车暮蟊傅缭炊韵低彻┑纭２握胀�4，供电�？橹苯哟优涞缤牡缋律先〉�。图中六个二极管分别对每相电缆上的取电线圈获取的电流进行半波整流，因为每相的电流相位分别相差120°，所以形成全波整流。电容E15起平滑滤波的作用。电阻R29，电阻R30作用是当电压幅度过大时，场效应管Q3导通，这时压降绝大部分分到电阻R29和电阻R30上，保护后级电路。稳压二极管TVS5和电阻R35将对后级的电压输出限制为6. 5V。电容C4和电容E14分别起滤波和储能作用。参照图5，第一通讯�？橛糜谟胄畔⒋碇斩私型ㄑ�。图中U4为短信收发的主工作芯片SM900A，U6为SM卡卡座，U7为静电防护芯片。本实施例中，第二通讯模块、第三通讯�？橐膊捎猛�5的实施方式。以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领 域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种中压配电网故障监测装置，其特征在于，包括信息采集系统，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括零序CT、短路CT�？�、零序电流监测�？�、短路电流监测模块、MCU、第一通讯�？椋黄渲校阈駽T，用于采集配电网的零序电流信号，并将所述零序电流信号传输到零序电流监测�？椋欢搪稢T�？椋糜诓杉涞缤亩搪返缌餍藕牛⒔龆搪返缌餍藕糯涞蕉搪返缌骷嗖饽？椋涣阈虻缌骷嗖饽？椋糜诙运隽阈虻缌餍藕沤胁裳�、运算，得到精确的零序电压值，并将所述零序电压值发送到MCU ；短路电流监测�？椋糜诙运龆搪返缌餍藕沤胁裳�、运算，得到精确的短路电压值，并将所述短路电压值发送到MCU ；MCU，用于接收所述零序电压值和/或短路电压值，计算相应的零序电流值和/或短路电流值，并判断是否超过告警门限值，若超过，则控制第一通讯�？榉⑺透婢畔ⅲ坏谝煌ㄑ赌？椋糜谟胄畔⒋碇斩撕�/或手持终端进行通讯。
2.根据权利要求I所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述短路CT�？榘ǖ谝欢搪稢T和第二短路CT。
3.根据权利要求2所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述第一短路CT和第二短路CT分别安装在三相电缆的A相、C相电缆上。
4.根据权利要求3所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述信息采集系统还包括用于供电的供电�？�。
5.根据权利要求4所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述供电�？橹苯哟优涞缤缦呷θ〉纾韵低辰泄┑�。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述信息处理终端包括第二通讯�？椋糜谟胄畔⒉杉低辰型ㄑ叮约跋蛲夥⑺捅ň畔ⅲ坏谝� CPU，用于对所述信息采集系统发出的告警信息进行计算、处理，实现故障定位；第一显示�？椋糜谙允舅龈婢畔⒑�/或故障定位结果；第一电源�？椋糜诙运鲂畔⒋碇斩私泄┑�。
7.根据权利要求6所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述信息处理终端还包括第一输入模块。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述MCU还存储有接收告警信息的预设手机号码，所述第一通讯�？榛褂糜谙蛩鲈ど枋只怕敕⑺透婢畔ⅲ凰鍪殖种斩擞糜谏柚酶婢畔拗岛�/或预设手机号码，包括第二输入�？椋� 第二显示�？椋坏谌ㄑ赌？椋糜谟胄畔⒉杉低辰型ㄑ叮坏诙� CPU，用于通过第三通讯�？槎寥⌒畔⒉杉低车母婢畔拗岛�/或预设手机号码，或根据第二输入模块的输入信息，通过第三通讯�？椋蛐畔⒉杉低撤⑺投运龈婢畔拗岛�/或预设手机号码的设置信息；第二电源�？椋糜诙运鍪殖种斩私泄┑�。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述MCU采用MSP430F149芯片。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于所述第一通讯�？椴捎肧MI900A芯片。
全文摘要
本发明公开了一种中压配电网故障监测装置，包括信息采集系统和信息处理终端，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括零序CT；短路CT�？椋涣阈虻缌骷嗖饽？椋欢搪返缌骷嗖饽？椋籑CU；第一通讯�？�。本发明的一种中压配电网故障监测装置不需要接入零序电压互感器，直接采用零序电流互感器对单相接地故障进行监测，同时，结合信息处理终端对零序电流进行计算、处理，可以对故障发生地点进行定位，成本低、实现方式简单，准确而方便。并且，直接从配电网电缆上取电，使用时无需另接供电设备，可以保证装置更稳定、及时地工作。本发明作为一种性能优良的中压配电网故障监测装置可广泛应用于中压配电网中。
文档编号G01R31/08GK102914725SQ20121025497
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者王道龙 申请人:王道龙
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
