一种单片机控制的接地故障定位装置的制作方法
专利名称：一种单片机控制的接地故障定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单片机控制的用于直流系统接地故障定位装置，属于用于发电厂、变电所、工厂直流系统的电工保护监测装置。
目前常用的有电桥式绝缘监测装置和便携式绝缘监测装置。其电桥式绝缘监测装置，只能监测母线总的绝缘水平，要想找到具体故障支路，需进行依次拉合直流馈线，停电范围大，费时、费力，易造成误操作；其便携式绝缘监测装置，当电桥电路发出报警信号后，通过该装置依次箝到每条直流馈线上，方可以找出故障支路；该方法操作比较麻烦，也较费时、费力。
本实用新型的目的在于提供一种单片机控制的用于直流系统接地故障查找定位的装置，它可以实现自动查找故障支路，也可以对绝缘状况进行预测，又可以找出故障的具体位置，克服了以上两种监测装置的不足。
本实用新型提供一种单片机控制的接地故障定位装置。它主要由
图1原理方框中微电流传感器1、多路开关2、8098单片机3、变送器4、相敏电路5、模数转换器6、检测器7、绝对值电路8、低频电压取样电路9、同步信号形成电路10、直流电压取样电路11、整形电路12、低频信号源13、功能选择电路14、显示电路15、报警电路16、电平变换电路17等组成。其中微电流传感器1采用MXD－2000磁性材料，型号为U12，付边绕以4000匝线圈，当一次侧通过100mA电流时，二次侧感应出40mV电压；多路开关2选择MC14051芯片，完成50路电流信号的选通，采用7片MC14051芯片；控制信号由8098单片机3产生；变送器4选用OP27进行放大、滤波；放大后的信号进入相敏电路5，相敏电路5由场效应管和运放器组成；其同步信号来自于同步信号形成电路10，相敏输出即为支路电路的阻性分量，之后进入A／D到单片机8098；检测器7采用箝形表结构，当有微弱电流10mA流过时，经滤波、放大等使发光二极管亮，峰鸣器发出声响；否则两者均停止，以此可以识别故障的具体位置；低频信号源13采用两片LF353组成振荡器，频率为36Hz，其输出经过GF165进行功率放大，再经变压器升高6倍，通过两个电容器加到直流系统的正负母线上；直流电压取样电路11采用电容及电压跟随器取出加在故障支路的电压，经过同步信号形成电路10的移相整形得到与电流传感器输出同相位的同步信号，其输出控制相敏电路5同时低频电压信号经过绝对值电路8进入A／D到单片机3。电平变换电路17完成报警电路16、显示电路15、功能选择电路14的电平转换作用。其中显示电路采用数码管显示，其驱动采用MC1413，译码由软件完成。单片机采用高性能的准16位8098，它具有10位A／D及较快的转换速度，运算能力较强，整个装置的运算和判别均由8098来完成，其时钟频率为12MHz。本实用新型单片机控制的接的故障定位装置能自动查询直流系统各分支路的绝缘状况及接地故障；能迅速检测到接地故障的具体位置。该装置工作时，由直流电压取样电路和整形电路得到U＋、U－、UL，绝缘电阻按公式计算得到R＋、R－RΣ＝｜U＋－0.5U｜·RL/｜UL｜－R－2RLR＋＝U·RΣ／U－R－＝U·RΣ／U＋巡回显示R＋、R－、U＋、U－、U；当绝缘电阻小于25kΩ时，将低频信号投入到电网，通过低频电压取样电路和绝对值电路得到加在故障支路电阻上的电压Ui，再由微电流传感器、多路开关、变送器、相敏电路及同步信号形成电路，得到故障支路的阻性电流Ii，、Ui和Ii经A／D送入单片机8098，计算出绝缘电阻RJRJ＝Ui／Ii，比较各支路绝缘电阻RJ的大小，查找出故障支路，显示出故障支路号、绝缘电阻、故障母线极性，并进行报警。同时可以将该装置的检测器箝在故障支路上，按负荷的方向运动，当峰鸣器从有响声到无，发光二极管从亮到灭时，该点就为故障支路的具体故障位置。并且本实用新型还采用多路开关选择方式，共用一个变送器和相敏电路，由单片机8098进行选通及判别，共用一个10位A／D，提高了系统的精度。本实用新型为提高判别准确性，还采用RJ计算和Ui、Ii曲线联合判别方法识别母线故障，通过设置一个Ui、Ii的矩形区域，消除干扰的影响。并且本实用新型具有长期运行、短期运行、巡显三种工作方式。
本实用新型可以直接连到直流系统的正、负母线和地线端，同时每条馈线上套上一个微电流传感器，它的接入不影响直流系统的运行状态。而且能自动查询各分支路的绝缘状况及接地故障具体位置，数字显示、自动报警、查找准确，计算精度高，安装方便，可靠性高。
附图1为本实用新型的原理方框示意图。
附图2为本实用新型的外形示意图。
附图3为本实用新型取样电路原理图。
附图4为本实用新型变送电路原理图。
附图5为本实用新型低频信号原理图。
附图2中18为显示器、19为正母线故障指示灯、20为负母线故障指示灯、21为电源按钮、22为巡检按钮、23为复位按钮、24为挂网按钮、25为箱体。
下面根据附图对本实用新型的实施例进一步详述首先根据电路图制造印刷电路板，电路板均采用STD工业总线标准。将多路开关2、同步信号形成电路10、低频信号源13、显示电路15、电平变换电路17分别做成一块电路板，将8098单片机3和模数转换器6、变送器4和相敏电路5、绝对值电路8和低频电压取样电路9、直流电压取样电路11和整形电路12、功能选择电路14和报警电路16分别做成一块电路板，将电路中电子元器件分别焊接在电路板上，除检测器7固定在钳形表中，显示板立式固定在箱体的面板上外，其余电路板均立式插入STD标准的机笼上，各板之间靠母线和扁平电缆连接。微电流传感器的线圈采用绕线机绕4000圈，套在U形铁芯上，其引线焊到接线端上。同时该装置的箱体采用塑料或钢质材料冲压制成。
权利要求1.一种单片机控制的接地故障定位装置，主要有微电流传感器(1)、多路开关(2)、8098单片机(3)、变送器(4)、相敏电路(5)、模数转换器(6)、检测器(7)、绝对值电路(8)、低频电压取样电路(9)、同步信号形成电路(10)、直流电压取样电路(11)、整形电路(12)、低频信号源(13)、功能选择电路(14)、显示电路(15)、报警电路(16)、电平变换电路(17)等组成；将电路中的元器件分别焊接在多个电路板上，除检测器(7)固定在钳形表中，显示板立式固定在箱体的面板上外，其余电路板均立式插入STD标准的机笼上，各板之间靠母板和扁平电缆连接；本装置正常工作时，其特征在于由直流电压取样电路和整形电路得到U+、U-、UL，绝缘电阻按公式计算得到R+、R-RΣ=(｜U+-0.5U｜·RL/｜UL｜)-R-2RLR+=U/U-·RΣR-=U/U+·RΣ巡回显示R+、R-、U+、U-、U；当绝缘电阻小于25KΩ时，将低频信号投入到电网，通过低频电压取样电路和绝对值电路得到加在故障支路电阻上的电压Ui，再由微电流传感器、多路开关、变送器、相敏电路及同步信号形成电路，得到故障支路的阻性电流Ii，Ui和Ii经A/D送入单片机8098，计算出绝缘电阻RJ∶RJ=Ui/Ii，然后比较各支路绝缘电阻RJ的大小，查找出故障支路，显示出故障支路号、绝缘电阻、故障母线极性，并进行报警；此时可以将检测器箝在故障支路上，按负荷的方向运动，当峰鸣器从有响声到无，发光二极管从亮到灭时，该点就为故障支路的具体故障位置。
专利摘要一种单片机控制的接地故障定位装置，属于电工保护领域。该装置主要由微电流传感器、多路开关、8098单片机、变送器，相敏电路、模数转换器、检测器、绝对值电路、低频电压取样电路、同步信号形成电路、直流电压取样电路、整形电路、低频信号源、功能选择电路、显示电路、报警电路、电平变换电路等组成。本实用新型可查询直流系统各分支路的绝缘状况及接地故障，可实现自动查找故障支路，又可迅速检测到接地故障的具体位置。
文档编号G01R31/02GK2208709SQ9424233
公开日1995年9月27日 申请日期1994年7月26日 优先权日1994年7月26日
发明者蔡旭, 李冬辉 申请人:中国矿业大学
技术领域：
本实用新型涉及一种单片机控制的用于直流系统接地故障定位装置，属于用于发电厂、变电所、工厂直流系统的电工保护监测装置。
目前常用的有电桥式绝缘监测装置和便携式绝缘监测装置。其电桥式绝缘监测装置，只能监测母线总的绝缘水平，要想找到具体故障支路，需进行依次拉合直流馈线，停电范围大，费时、费力，易造成误操作；其便携式绝缘监测装置，当电桥电路发出报警信号后，通过该装置依次箝到每条直流馈线上，方可以找出故障支路；该方法操作比较麻烦，也较费时、费力。
本实用新型的目的在于提供一种单片机控制的用于直流系统接地故障查找定位的装置，它可以实现自动查找故障支路，也可以对绝缘状况进行预测，又可以找出故障的具体位置，克服了以上两种监测装置的不足。
本实用新型提供一种单片机控制的接地故障定位装置。它主要由
图1原理方框中微电流传感器1、多路开关2、8098单片机3、变送器4、相敏电路5、模数转换器6、检测器7、绝对值电路8、低频电压取样电路9、同步信号形成电路10、直流电压取样电路11、整形电路12、低频信号源13、功能选择电路14、显示电路15、报警电路16、电平变换电路17等组成。其中微电流传感器1采用MXD－2000磁性材料，型号为U12，付边绕以4000匝线圈，当一次侧通过100mA电流时，二次侧感应出40mV电压；多路开关2选择MC14051芯片，完成50路电流信号的选通，采用7片MC14051芯片；控制信号由8098单片机3产生；变送器4选用OP27进行放大、滤波；放大后的信号进入相敏电路5，相敏电路5由场效应管和运放器组成；其同步信号来自于同步信号形成电路10，相敏输出即为支路电路的阻性分量，之后进入A／D到单片机8098；检测器7采用箝形表结构，当有微弱电流10mA流过时，经滤波、放大等使发光二极管亮，峰鸣器发出声响；否则两者均停止，以此可以识别故障的具体位置；低频信号源13采用两片LF353组成振荡器，频率为36Hz，其输出经过GF165进行功率放大，再经变压器升高6倍，通过两个电容器加到直流系统的正负母线上；直流电压取样电路11采用电容及电压跟随器取出加在故障支路的电压，经过同步信号形成电路10的移相整形得到与电流传感器输出同相位的同步信号，其输出控制相敏电路5同时低频电压信号经过绝对值电路8进入A／D到单片机3。电平变换电路17完成报警电路16、显示电路15、功能选择电路14的电平转换作用。其中显示电路采用数码管显示，其驱动采用MC1413，译码由软件完成。单片机采用高性能的准16位8098，它具有10位A／D及较快的转换速度，运算能力较强，整个装置的运算和判别均由8098来完成，其时钟频率为12MHz。本实用新型单片机控制的接的故障定位装置能自动查询直流系统各分支路的绝缘状况及接地故障；能迅速检测到接地故障的具体位置。该装置工作时，由直流电压取样电路和整形电路得到U＋、U－、UL，绝缘电阻按公式计算得到R＋、R－RΣ＝｜U＋－0.5U｜·RL/｜UL｜－R－2RLR＋＝U·RΣ／U－R－＝U·RΣ／U＋巡回显示R＋、R－、U＋、U－、U；当绝缘电阻小于25kΩ时，将低频信号投入到电网，通过低频电压取样电路和绝对值电路得到加在故障支路电阻上的电压Ui，再由微电流传感器、多路开关、变送器、相敏电路及同步信号形成电路，得到故障支路的阻性电流Ii，、Ui和Ii经A／D送入单片机8098，计算出绝缘电阻RJRJ＝Ui／Ii，比较各支路绝缘电阻RJ的大小，查找出故障支路，显示出故障支路号、绝缘电阻、故障母线极性，并进行报警。同时可以将该装置的检测器箝在故障支路上，按负荷的方向运动，当峰鸣器从有响声到无，发光二极管从亮到灭时，该点就为故障支路的具体故障位置。并且本实用新型还采用多路开关选择方式，共用一个变送器和相敏电路，由单片机8098进行选通及判别，共用一个10位A／D，提高了系统的精度。本实用新型为提高判别准确性，还采用RJ计算和Ui、Ii曲线联合判别方法识别母线故障，通过设置一个Ui、Ii的矩形区域，消除干扰的影响。并且本实用新型具有长期运行、短期运行、巡显三种工作方式。
本实用新型可以直接连到直流系统的正、负母线和地线端，同时每条馈线上套上一个微电流传感器，它的接入不影响直流系统的运行状态。而且能自动查询各分支路的绝缘状况及接地故障具体位置，数字显示、自动报警、查找准确，计算精度高，安装方便，可靠性高。
附图1为本实用新型的原理方框示意图。
附图2为本实用新型的外形示意图。
附图3为本实用新型取样电路原理图。
附图4为本实用新型变送电路原理图。
附图5为本实用新型低频信号原理图。
附图2中18为显示器、19为正母线故障指示灯、20为负母线故障指示灯、21为电源按钮、22为巡检按钮、23为复位按钮、24为挂网按钮、25为箱体。
下面根据附图对本实用新型的实施例进一步详述首先根据电路图制造印刷电路板，电路板均采用STD工业总线标准。将多路开关2、同步信号形成电路10、低频信号源13、显示电路15、电平变换电路17分别做成一块电路板，将8098单片机3和模数转换器6、变送器4和相敏电路5、绝对值电路8和低频电压取样电路9、直流电压取样电路11和整形电路12、功能选择电路14和报警电路16分别做成一块电路板，将电路中电子元器件分别焊接在电路板上，除检测器7固定在钳形表中，显示板立式固定在箱体的面板上外，其余电路板均立式插入STD标准的机笼上，各板之间靠母线和扁平电缆连接。微电流传感器的线圈采用绕线机绕4000圈，套在U形铁芯上，其引线焊到接线端上。同时该装置的箱体采用塑料或钢质材料冲压制成。
权利要求1.一种单片机控制的接地故障定位装置，主要有微电流传感器(1)、多路开关(2)、8098单片机(3)、变送器(4)、相敏电路(5)、模数转换器(6)、检测器(7)、绝对值电路(8)、低频电压取样电路(9)、同步信号形成电路(10)、直流电压取样电路(11)、整形电路(12)、低频信号源(13)、功能选择电路(14)、显示电路(15)、报警电路(16)、电平变换电路(17)等组成；将电路中的元器件分别焊接在多个电路板上，除检测器(7)固定在钳形表中，显示板立式固定在箱体的面板上外，其余电路板均立式插入STD标准的机笼上，各板之间靠母板和扁平电缆连接；本装置正常工作时，其特征在于由直流电压取样电路和整形电路得到U+、U-、UL，绝缘电阻按公式计算得到R+、R-RΣ=(｜U+-0.5U｜·RL/｜UL｜)-R-2RLR+=U/U-·RΣR-=U/U+·RΣ巡回显示R+、R-、U+、U-、U；当绝缘电阻小于25KΩ时，将低频信号投入到电网，通过低频电压取样电路和绝对值电路得到加在故障支路电阻上的电压Ui，再由微电流传感器、多路开关、变送器、相敏电路及同步信号形成电路，得到故障支路的阻性电流Ii，Ui和Ii经A/D送入单片机8098，计算出绝缘电阻RJ∶RJ=Ui/Ii，然后比较各支路绝缘电阻RJ的大小，查找出故障支路，显示出故障支路号、绝缘电阻、故障母线极性，并进行报警；此时可以将检测器箝在故障支路上，按负荷的方向运动，当峰鸣器从有响声到无，发光二极管从亮到灭时，该点就为故障支路的具体故障位置。
专利摘要一种单片机控制的接地故障定位装置，属于电工保护领域。该装置主要由微电流传感器、多路开关、8098单片机、变送器，相敏电路、模数转换器、检测器、绝对值电路、低频电压取样电路、同步信号形成电路、直流电压取样电路、整形电路、低频信号源、功能选择电路、显示电路、报警电路、电平变换电路等组成。本实用新型可查询直流系统各分支路的绝缘状况及接地故障，可实现自动查找故障支路，又可迅速检测到接地故障的具体位置。
文档编号G01R31/02GK2208709SQ9424233
公开日1995年9月27日 申请日期1994年7月26日 优先权日1994年7月26日
发明者蔡旭, 李冬辉 申请人:中国矿业大学
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