专利名称：配电网数字故障指示器的制作方法
技术领域：
本实用新型适用于配电网线路发生故障时，能够快速的对其故障点进行定位与指示的系统，具体是涉及一种配电网数字故障指示器。
背景技术：
配电网直接联系用户，其可靠的供电能力和供电质量既是电力企业经济效益的直接体现，又有着不可估量的社会效益。配电网故障自动定位作为配电自动化的一个重要内容，对提高供电可靠性有很大影响，也得到了越来越多的重视。配电系统因为分支线多而复杂，在发生短路故障时，一般仅出口断路器跳闸，即使
在主干线上用开关分段，也只能隔离有限的几段，要找出具体故障位置往往需耗费大量人力、物力和时间。在配电网出现故障之下，为了解决这个难题电网公司多采用了传统的配网自动化模式，采用了 FTU、DTU、TTU、光通讯，建立大主站等等，目的为了找到故障、对故障进行隔离，网络重构。但鉴于配网自动化所使用的设备、采用的通讯方式和建立的大主站，因为构建的成本高，主要针对中心城网地带，而不能辐射到城郊或郊区或乡镇。故障指示器发展到今天，技术相对稳定，但还远未达到象继电保护装置那样的准确性和成熟度，目前比较突出的问题主要有I、采用线路电流平均值或者峰值做过流突变判据，而非基波有效值，当电缆线路空载合闸送电时，因检测不到线路对地电�。贾挛蠖�。2、因为每条线路上的负荷电流不同，以及线路上保护装置动作时间等不同，许多故障指示器在出厂前已经对其相关参数设置完毕，造成故障检测时候准确度不高。3、发生故障时候只能在本地进行翻牌动作，还需要抢修人员沿线路进行查找，不能将故障地点信息上报给抢修人员。4、采用的是后备电池，因功耗、漏流、电池钝化和环境温度问题，导致产品实际使用寿命远远低于设计寿命。5、卡线结构材料选择不当，普遍存在导磁性能差、电流测量精度不佳或者非线性、长期在户外运行会生锈、使用特殊安装工具才能安装等突出问题。
实用新型内容针对现有技术中存在的以上材料、工艺、结构和技术问题，申请人经过不断探索和实践，找到了有效的解决方案，即配电网数字故障指示器。本实用新型采用的技术方案如下配电网数字故障指示器，其特征在于，包括在线取电�？椋谙呷〉缒？橛氲缭垂芾砟？榱樱缭垂芾砟？橛腼绯亓樱缭垂芾砟？橛腼绯毓钩晒┑缒？椋┑缒？橛肭度胧酱砥鰿PU连接，嵌入式处理器CPU读取取样�？樾藕牛噶罘⒅练乒獾绫ň⑼üㄑ赌？榻收闲畔⒎⒅凉芾碇骰�。本实用新型配电网数字故障指示器，其有益效果表现在[0014]I、增加了对线路的对地电场测试，通过电流突变时间与电场突变时间与电流与电池的突变量等重要参数完成对配电网线路故障的判断。2、根据不同的线路实际情况设定每只故障指示器的动作参数，以提高故障定位准确性。3、发生故障时候，第一时间通过无线和GPRS等方式将故障点信息上报给管理中心，使得监控人员通过管理主机第一时间知道故障地点，从根本缩短了查找故障时间。4、通过取电�？榇锏皆谙呷〉缒康模Ｇ榭鱿率遣恍枰蟊傅绯兀佣岣吡似涫褂檬倜�。5、采用全封闭与进口合金材料做成的取电与取样设计，使得取电与取样能够长期 稳定。
为了便于本领域技术人员理解，
以下结合附图对实用新型作进一步的说明。图I是本实用新型的原理框图。 图2是取样�？榈牡缏吠�。
具体实施方式
请参阅图1，配电网数字故障指示器，包括在线取电�？椋谙呷〉缒？橛氲缭垂芾砟？榱樱缭垂芾砟？橛腼绯亓樱缭垂芾砟？橛腼绯毓钩晒┑缒？椋┑缒？橛肭度胧酱砥鰿PU连接，嵌入式处理器CPU读取取样�？樾藕牛噶罘⒅练乒獾绫ň⑼üㄑ赌？榻收闲畔⒎⒅凉芾碇骰�。其中，各�？楣δ苋缦略谙呷〉缒？樵谙呷〉缒？橹饕抢酶哐故涞缦呗分芪Ц杏Φ牡绱拍芰炕袢〉缒芨杏θ〉缱爸�。为整个系统正常使用提供可靠的电源供应。电源管理�？椴捎弥悄艿缭垂芾砟？椋沟谜咨璞负侠淼挠玫纾佣锏阶畹凸墓芾�。本系统主要采用芯片LTC1625来控制电源管理�？椋琇TC1625是一个同步降压稳压开关控制器，驱动外部功率N通道M0SFET，外部元件使用很少。MOSFET的源漏电压检测的电流模式控制，消除了一个检测电阻器的需要，提高了效率。150kHz的内部振荡器的频率可同步至外部时钟超过I. 5 I的频率范围。突发模式操作在低负载电流时，降低了开关损耗和低压差工作在电池供电系统的运行时间。其中强制控制连续模式引脚可以协助停用突发模式操作，在主输出轻载时实现二次绕组调节。折送电流限制和输出过压比较器提供故障保护。RUN/SS引脚连接到一个外部电容器提供软启动，用于电源排序能力。有较宽的电源电压范围，允许从3. 7V至36V的输入和I. 19V至VIN的输出。嵌入式处理器CPU本系统采用了 MSP430F14X单片机，MSP430F14X单片机是美国德州仪器(TI) 1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器(Mixed SignalProcessor)。集成有16位寄存器和常数发生器，发挥了最高的代码效率，基于闪存或ROM的超低功耗MCU，提供8MIPS，工作电压为I. 8V-3. 6V，具有高达60KB的闪存和各种高性能模拟及智能数字外设。超低功耗低至0. I μ A RAM保持模式、O. 7 μ A实时时钟模式、200 μ A/MIPS工作模式在6 μ s之内快速从待机模式唤醒，很适合应用于采用电池供电的长时间工作场合。典型应用为捕获传感器的模拟信号转换成数据加以处理后发送到主机。其中芯片中的比较器和定时器是工业仪表、计数装置和手持式仪表等产品设计中的理想选择。取样�？橥ü捎锰厥獠牧嫌胂冉牡缏飞杓疲梢允凳辈杉呗飞系牡缌�、对地电�。呃挛律忍卣餍畔ⅲ氩卧耐�2，互感器二次侧绕组接半波倍压整流电路，后面接充电控制电路给锂离子电池充电。充电器工作于浮充状态，锂离子电池后面经过高效率DC-DC变换芯片输出3. 3V电压作为线上系统的电源。用O. 2欧姆电阻串联在绕组后面取样，将二次侧绕组电路转换为电压信号，波形与电流相同，取样信号经过处理得到三路信号输出，供单片 机的进行AD转换。I、信号IL(常规电流)这路是反映线上负载电流的信号，这路信号仅仅经过低通滤波器，保留基波，衰减高次谐波，然后放大到合适的幅度并且平移到AD的参考电压一半处(I. 25V)供AD采样。放大系数的选取按照线上电流600Α(不作特别说明均指有效值，下同)对应AD的3000采样来设置(合1831mV峰峰值输出)。电流分辨率为O. 2A，之所以不用尽ADC的全部动态范围4096，是因为考虑到互感器的电流变比的一致性不一定很好。为了避免在线上系统使用可调电阻之类的有机械触点的元件，将系数匹配的工作交给了单片机系统。因此必须留有足够的调节余量以适应互感器的参数差异。从IL信号计算电流的方发是这样的，由于在一个周期内必然有一个最大值和一个最小值，因此每采样40个点就搜寻一下数据中的最大值与最小值，两者之差就是电流的峰峰值。上位机可以根据前述峰峰值电流有效值之间的对应关系将采集到的数据变换成相应的电流值。线上电流与采样值之间的线性关系在线上系统预留若干可远程配置参数来修正。2、信号ITl (极端电流)当电超过600A时，电流采样将从IL切换到IT1。放大系数选取按照线上电流3000A对应AD的3000采样来设置。电流分辨率为1A，从ITl信号计算电流的方法与前面相同。线上电流与采样值之间的线性关系也由线上系统预留的若干可远程配置来修正。程序针对ITl应该比IL多一个相关参数设置，即ITl与IL的衔接问题。理想情况下IL通道采样为3000时，ITl通道的采样值应该是600。但是由于电路参数的离散性，未必能衔接得如此精密。如果偏差过大，应该由程序予以修正。比如实测发现IL的采样值为3000时，ITl的采样为580，那就必须给ITl的采样结果加上20，这个工作可以在出厂时完成。3、信号IZT (暂态电流)这路信号是对取样信号进行高通滤波之后的结果。用于判断接地故障的条件之一，不发生接地故障时本信号基本无输出，发生接地故障时，由于电弧电流波形谐波丰富，就会被IZT信号所反应，由于7次谐波频率较高，每3毫秒内至少有一个最大值与一个最小值。前面每40个采样才进行一次最大值与最小值的判断，对于IZT要求每6个采样就进行一次判断。[0039]通讯�？镃CllOO是一种低成本真正单片的UHF收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在315、433、868和915MHz的ISM(工业，科学和医学)和SRD (短距离设备)频率波段，也可以容易地设置为300-348MHz、400-464MHz和800_928MHz的其他频率。CC1100的主要操作参数和64位传输/接收FIFO (先进先出堆栈)可通过SPI接口控制。RF收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。这个调制解调器支持不同的调制格式，其数据传输率可达500kbps。通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。CCllOO为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。主要特性体积小(QLP4X4mm封装，20脚)，真正的单片UHF RF收发器，频率波段有 300-348MHz、400-464MHz 和 800_928MHz，高灵敏度(I. 2kbps 下-IlOdBm, I %数据包误差率)，可编程控制的数据传输率，可达500kbps，较低的电流消耗(RX中15. 6mA, 2. 4kbps,433MHz)，可编程控制的输出功率，对所有的支持频率可达+lOdBm，优秀的接收器选择性和模块化性能，极少的外部元件，芯片内频率合成器，不需要外部滤波器或RF转换，具有可编 程控制的基带调制解调器，理想的多路操作特性，可控的数据包处理硬件，快速频率变动合成器带来的合适的频率跳跃系统，可选的带交错的前向误差校正，单独的64字节RX和TX数据FIFO，高效的SPI接口，所有的寄存器能用一个“突发”转换器控制。翻牌光电报警是应用在输配电线路、电力电缆及开关柜进出线上，用于指示故障电流流通的装置。一旦线路发生故障，巡线人员可借助指示器的报警显示，迅速确定故障区段，找出故障点，排除故障。彻底改变过去盲目巡线，分段合闸送电查找故障的落后方法，极大提高工作效率，缩短停电时间，减少停电面积和用电损失。以上内容仅仅是对本实用新型结构(原理)所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.配电网数字故障指示器，其特征在于，包括在线取电�？椋谙呷〉缒？橛氲缭垂芾砟？榱樱缭垂芾砟？橛腼绯亓樱缭垂芾砟？橛腼绯毓钩晒┑缒？椋┑缒？橛肭度胧酱砥鰿PU连接，嵌入式处理器CPU读取取样�？樾藕牛噶罘⒅练乒獾绫ň⑼üㄑ赌？榻收闲畔⒎⒅凉芾碇骰�
2.根据权利要求I所述的配电网数字故障指示器，其特征在于，所述在线取电�？槭抢酶哐故涞缦呗分芪Ц杏Φ牡绱拍芰炕袢〉缒芨杏Φ娜〉缱爸�。
3.根据权利要求I所述的配电网数字故障指示器，其特征在于，所述电源管理模块采用芯片LTC1625控制管理。
4.根据权利要求I所述的配电网数字故障指示器，其特征在于，所述嵌入式处理器CPU采用MSP430F14X单片机。
5.根据权利要求I所述的配电网数字故障指示器，其特征在于，所述取样模块实时采集线路上的特征信息。
6.根据权利要求I所述的配电网数字故障指示器，其特征在于，所述通讯�？椴捎肅CllOO单片UHF RF收发器。
7.根据权利要求I所述的配电网数字故障指示器，其特征在于，所述翻牌光电报警用于指示故障电流流通的装置。
专利摘要本实用新型适用于配电网线路发生故障时，能够快速的对其故障点进行定位与指示的系统，具体是涉及一种配电网数字故障指示器，包括在线取电�？椋谙呷〉缒？橛氲缭垂芾砟？榱樱缭垂芾砟？橛腼绯亓樱缭垂芾砟？橛腼绯毓钩晒┑缒？椋┑缒？橛肭度胧酱砥鰿PU连接，嵌入式处理器CPU读取取样模块信号，将指令发至翻牌光电报警，并通过通讯模块将故障信息发至管理主机。
文档编号G01R31/00GK202661572SQ20122031675
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月30日 优先权日2012年6月30日
发明者赵海清 申请人:合肥科盟电子科技有限责任公司
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
