一种电力系统距离保护装置的制作方法

1.本实用新型具体为一种电力系统距离保护装置。


背景技术：

2.在我们的电网使用过程中，需要对其进行保护，而我们经常使用的电流保护虽然它在价格方面较为便宜，而且也非常的值得信赖，但是它的缺点也是非常大的，尤其是它的所能保护的区域受到我们电网运行方式的变化所带的影响是十分巨大的，而我们目前所使用的都是高电压长距离的电网进行输电，而在这种线路的配合中往往无法实现我们的灵敏度要求，因此在电压等级较低的电网中还是满足要求的，但比较难应用于其他等级的复杂电网中，可是我们又需要适用高压甚至超高压去进行电网的输电，为了满足我们的需求我们就需要更加稳定完美的保护装置。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的是针对目前技术中的不足，提供了一种电力系统距离保护装置，能够在电网运行中某个元件发生故障时,快速自主,并且具有一定选择的将故障元件从我们整个的系统中切除,避免继续损伤。
4.技术方案：为实现上述目的，本实用新型提出了一种电力系统距离保护装置，其特征在于：包括有电源、单片机、信息采集模块、数据计量模块、保护模块以及显示模块，所述单片机、信息采集模块、数据计量模块、保护模块以及显示模块分别与电源连接，所述信息采集模块包括有电流采集模块和电压采集模块，所述电流采集模块包括有电流采集电路，所述电压采集模块包括有电压采集电路，所述数据计量模块包括有ht7038芯片，所述ht7038芯片具有spi通信接口，所述电流采集电路和电压采集电路分别连接在spi通信接口上，所述ht7038芯片与单片机连接，所述保护模块包括有三段式保护电路，所述三段式保护电路与单片机连接，所述显示模块包括有lcd控制电路以及与lcd控制电路连接的lcd液晶显示器，所述lcd控制电路与单片机连接。
5.作为本方案的一种改进：所述电流采集电路包括有电流互感器，所述单片机通过电流互感器采集电流。
6.作为本方案的一种改进：所述电压采集电路包括有采样电阻，所述采样电阻设置有三个，所述采样电阻的电阻为400kω，所述电压采集电路通过采样电阻采集电压。
7.作为本方案的一种改进：还包括有降压电路，所述降压电路连接在ht7038芯片用于降压。
8.作为本方案的一种改进：所述三段式保护电路包括有第一段保护电路、第二段保护电路以及第三段保护电路，所述第一段保护电路、第二段保护电路以及第三段保护电路中分别设置有一继电器电路，继电器电路分别与单片机连接。
9.作为本方案的一种改进：所述单片机为51单片机，所述51单片机上还连接有用于复位的复位电路以及时钟电路，所述时钟电路与高速晶振器连接，所述高速晶振器的运行
频率为24mhz。
10.作为本方案的一种改进：还包括有pcb板，所述电流采集电路、电压采集电路、ht7038芯片、三段式保护电路以及lcd控制电路分别焊接在pcb板上。
11.有益效果：
12.当电网运行中某个元件发生故障时,能够快速自主,并且具有一定选择的将故障元件从我们整个的系统中切除,避免继续损伤,而且让我们并没有处于故障状态的电器元件能够尽快进入正常的工作状态。
13.当系统中的某一个元件出现异常的状态时,可根据运行维护情况及时进行反应,发出信号或跳闸的命令，对这种异常运行状态作出反应的继电保护装置不需要立即动作,允许具备一定的延迟时间,以防止造成一定的损失。
附图说明
14.图1为本实用新型的整体框图；
15.图2为本实用新型的电路连接图；
16.图3为本实用新型中电流采样电路连接图；
17.图4为本实用新型中电压采样电路连接图；
18.图5为本实用新型中ht7038芯片电路连接图；
19.图6为本实用新型中lcd控制电路的电路连接图；
20.图7为本实用新型中单片机电路连接图；
21.图8为本实用新型中第一段保护电路中继电器电路连接图；
22.图9为本实用新型中第二段保护电路中继电器电路连接图；
23.图10为本实用新型中第三段保护电路中继电器电路连接图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
25.如图1
‑
2所述的一种电力系统距离保护装置，包括有电源、单片机、信息采集模块、数据计量模块、保护模块以及显示模块，所述单片机、信息采集模块、数据计量模块、保护模块以及显示模块分别与电源连接，所述信息采集模块包括有电流采集模块和电压采集模块，所述电流采集模块包括有电流采集电路，所述电压采集模块包括有电压采集电路，所述数据计量模块包括有ht7038芯片，所述ht7038芯片具有spi通信接口，所述电流采集电路和电压采集电路分别连接在spi通信接口上，所述ht7038芯片与单片机连接，所述保护模块包括有三段式保护电路，所述三段式保护电路与单片机连接，所述显示模块包括有lcd控制电路以及与lcd控制电路连接的lcd液晶显示器，所述lcd控制电路与单片机连接。
26.在本实施例中：所述电流采集电路包括有电流互感器，所述单片机通过电流互感器采集电流。
27.在本实施例中：所述电压采集电路包括有采样电阻，所述采样电阻设置有三个，所
述采样电阻的电阻为400kω，所述电压采集电路通过采样电阻采集电压。
28.距离保护装置的硬件系统总共有四个部分：信息采集模块，对电力系统网络进行电流、电压信号的采集；数据计量模块，通过将采集到的电流、电压模拟信号经过处理得到电力参数的数字信号，将所得的数字信号进行筛选和读取并进行计算，最后得到我们需要的阻抗以及其他数据；保护模块，采用三段式距离保护，采用三个小的继电器模块来进行实现的对三段式的表达，通过单片机对它输入高电平或者低电平来控制继电器是否吸合；显示模块，将计算所得结果显示在lcd液晶屏上，在通过一定地判据来决定保护是否动作，也即继电器电路是否吸合。
29.(1)电流采样
30.如图3所示，电流采样是通过互感器进行的，为了保证人身安全，选用变比尽可能大的互感器，本实用新型采用两千比一，所采集的a、b、c三相电流以p1、p2方向穿过电流互感器，电流互感器所感应出的二次侧电流再接入ht7038计量芯片的v1p/n、v3p/n、v5p/n以及ref引脚。
31.(2)电压采样
32.如图4所示，本次设计的电压采样部分采用的是电阻分压采样法，用采样电阻分压的方式将所采集的电压下降到计量芯片ht7038所能接受的电压大小，所采集的a、b、c三相220v电压分别通过三个400kω的电阻分压接入到计量芯片的v2p/n、v4p/n、v6p/n以及ref引脚。计量芯片所采集到的电压大小为
[0033][0034]
符合计量芯片的取值范围要求。
[0035]
(3)数据计量模块
[0036]
主要可以在各种模拟环境中正确收集电压电流的数据，保证了整个装置的测量精度，在本实用新型中使用的芯片为ht7038芯片，如图5所示。
[0037]
本实用新型中需要测量三相电压电流和相角，ht7083芯片能够准确对其进行测量，ht7083芯片具有spi通信接口，采用从属方式工作，使用2条控制线和两条数据线：cs/sclk/din/dout。
[0038]
本实用新型中选择5.5296mhz的高速晶振器也是为了进一步提升测量数据的准确性，因为ht7038仅仅是一个芯片，存在一定的耐压范围，一般正常情况下电压不能大于6v否则芯片可能会被烧坏。
[0039]
在本实施例中：还包括有降压电路，所述降压电路连接在ht7038芯片用于降压。
[0040]
ht7038芯片所接的三相电压和电流一般都很大，这是就需要在电路中设计将强电转换成弱电的电路，即降压电路。
[0041]
(4)显示模块
[0042]
如图6，lcd液晶显示器具有轻便，便于携带，损耗小，显示的内容多等特点，广泛的应用于各种电子产品当中。通过点阵方案和和一些特定的语句在屏幕上显示我们想要的字符。一个标准lcd液晶屏会使用cmos来进行控制，能够达到扩大视线的效果，本系统采用的是显示内容较多的lcd12864模块，12864液晶点阵数为128*64。lcd12864模块有4比特/8比
特的并行接口和串行接口，用户可以根据需要选择。
[0043]
在本实施例中：述单片机为51单片机，所述51单片机上还连接有用于复位的复位电路以及时钟电路，所述时钟电路与高速晶振器连接，所述高速晶振器的运行频率为24mhz。
[0044]
如图7，基于51单片机的，控制51单片机至少需要一个最小系统[17]包括时钟电路和复位电路，本实用新型使用的是外部的高速晶振器，基于24mhz的数值来进行对高速晶振器的挑选，在时钟电路的设置中是通过晶体的振荡产生稳定的频率从而形成主系统时钟。振荡器的输入和输出的端口通常为xtal1和xtal2，振荡器可选用石英晶体振荡器或陶瓷谐振器，电容为30pf电容。
[0045]
复位电路是要将单片机的所有引脚进行初始化，而为了使单片机每次都从初始状态开始运行，本实用新型中的51单片机复位模式分为开机复位以及按键复位。
[0046]
在本实施例中：所述三段式保护电路包括有第一段保护电路、第二段保护电路以及第三段保护电路，所述第一段保护电路、第二段保护电路以及第三段保护电路中分别设置有一继电器电路，继电器电路分别与单片机连接。
[0047]
(5)显示模块
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如图8、9、10，保护动作是采用三段式距离保护所以采用三个小的继电器电路来进行实现的对三段式的表达，通过单片机对它输入高电平或者低电平来控制继电器是否吸合。
[0049]
通过in1将单片机信号输入到继电器电路中，但是单片机引脚不能直接接继电器。虽然引脚的电压足够，但是由于通过的电流太小，所以本应该吸合的线圈不会吸合。在继电器电路当中通过一个三极管来放大通过的电流，当三极管导通时，上方的稳压二极管产生满足继电器打开或关闭要求的电压，实现继电器开关功能。
[0050]
在本实施例中：还包括有pcb板，所述电流采集电路、电压采集电路、ht7038芯片、三段式保护电路以及lcd控制电路分别焊接在pcb板上。
[0051]
pcb板的整体尺寸是133.8mmx85.3mm，本设计元件都放置在了pcb的顶部。
[0052]
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0053]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。