一种微机综合保护器的制作方法

1.本实用新型涉及保护器技术领域，尤其是一种微机综合保护器。


背景技术：

2.现有技术中，对于一些微机综合保护器而言，如中国实用新型专利：专利号201720696099.2，专利名称：一种微机综合监测保护器，其控制单片机采用atmega64的8位芯片，其模拟量测量精度和运算速度受限，所以电参数测量是采用电度表专用的“电参数测量芯片”att7028。而att7028芯片是专为电度表计设的，虽测量精度较高，但测量速度和频率测量的抗干扰能力不佳。尤其是在低频低压时性能不佳。
3.另外，上述专利产品的微机综合监测保护器，没有零序电流、零序电压的测量，没有相序判断。同时，主芯片内没有实时时间，造成无法记录各种故障保护发生的准确时间。未设计合闸信号开入检测，有时无法判断是故障保护后产生的跳闸，还是跳闸后产生的故障保护。
4.上述专利产品的微机综合监测保护器，频率测量的抗干扰能力不佳(因参数测量芯片是电度表专用芯片”att7028，电度表中不需要考滤频率测量可靠性)，而电参数测量芯片att7028程序非开源，无法进行有效的软件滤波。
5.上述专利产品的微机综合监测保护器，电源芯片耐压35v，正常情情况ac230v工作输时电源芯片直流输入电压是dc24v左右，因为本保护器主要针对的是发电机的保护，而发电机在大网跳闸时，发电机会飞车，电压可能上到150％的额定电压。这样电源芯片直流输入电压会上到37v以上，可能损坏电源芯片。


技术实现要素：

6.本实用新型为了解决上述技术不足而提供一种微机综合保护器，能提升保护器的使用性能。
7.本实用新型公开了一种微机综合保护器，包括主控单片机、三相电压输入、三相电流输入、电源输入，所述三相电压输入连接至三相电压互感器，三相电压互感器通过滤波电路连接至主控单片机，所述三相电压互感器的输出端通过放大和整形电路与主控单片机连接，所述三相电流输入连接至三相电流互感器，三相电流互感器通过滤波电路与主控单片机连接，所述电源输入连接至变压器，所述变压器依次连接至整流电路、开关稳压电路，所述开关稳压电路输出端分别连接至三相电压互感器与主控单片机之间的滤波电路及主控单片机，稳压电路输出端的负极接地。
8.在主控单片机上设置有报警输出模块、显示模块、通讯模块和按键模块。
9.上述方案中，主控单片机采用32位的stm32f103芯片，电参数信号滤波后直接输入stm32f103芯片模拟量测量引脚，由芯片直接计算出电参数，这样大大提高了测量速度。上述方案中可以在每个周波(20ms)内计算出电参数，可以保证100ms内作出各种保护动作。
10.上述方案中的保护器可以通过三相电压、电流的瞬态开口电压、开口电流计算出
零序电压、零序电流。通过电压相位计算出三相电压的相序。
11.保护器增加了主芯片内设置实时时间，可以准确记录保护动作和分合闸动作的时间，便以故障分析。
12.保护器有合闸信号开入检测，准确判断是故障保护后产生的跳闸，还是跳闸后产生的故障保护。
13.保护器对于频率测量采取了以下抗干扰措施：
14.1.采用放大和整形电路，使得三相电压中只要任一相有电压输入，就会有相应频率的方波输入主控单片机的芯片引脚。
15.2.因为本保护器主要针对的是发电机的保护，而发电机起动时，频率从0慢慢上升到正常频率需要的时间有时较长，低频未起励时残压很低，只有不到0.5％额定电压，但需要准确测量频率；较低残压很容易受外界高频杂波抗干波，造成频率虚高；本保护采用输入失调0.4mvr的高精度运放，保证在0.3
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150％额定电压内能正常测量出频率，有效地减少杂波抗干波。
16.3.现在发电机大多采用可控硅自励提供励磁，而可控硅触发瞬间会在主电路产生电压尖峰脉冲，机端电压波形上出现过零尖峰脉冲对频率测量产生干扰；有时附近的用电设备也有可控硅和变频器等大功率电子元件也会产生尖峰过零脉冲。为此主芯片内的程序作了滤波处理，能有效地减少尖峰过零脉冲对频率测量的干扰！
17.保护器采用了耐压达到80v的电源芯片，有效避免发电机飞车时电压升高引起的电源芯片损坏。
18.本实用新型所得到的一种微机综合保护器，其能实现对三相电压的相序进行判断，同时提升其故障分析能力。
附图说明
19.图1为本实用新型的原理示意图；
20.图2为本实用新型的电路示意图1；
21.图3为本实用新型的电路示意图2；
22.图4为本实用新型的电路示意图3。
具体实施方式
23.为更进一步阐述本实用新型为实现预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
24.实施例1：
25.如图1所示，本实用新型公开了一种微机综合保护器，包括主控单片机、三相电压输入、三相电流输入、电源输入，所述三相电压输入连接至三相电压互感器，三相电压互感器通过滤波电路连接至主控单片机，所述三相电压互感器的输出端通过放大和整形电路与主控单片机连接，所述三相电流输入连接至三相电流互感器，三相电流互感器通过滤波电路与主控单片机连接，所述电源输入连接至变压器，所述变压器依次连接至整流电路、开关稳压电路，所述开关稳压电路输出端分别连接至三相电压互感器与主控单片机之间的滤波
电路及主控单片机，稳压电路输出端的负极接地。
26.在主控单片机上设置有报警输出模块、显示模块、通讯模块和按键模块。
27.如图2、图3、图4所示，本实施例方案中电路部分分为：
28.采样部分：主电路的三相电流信号输入进来，由三相电流互感器隔离转换成ac0
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2.5ma弱信号，经过滤波电路去除杂波后，送入三相电参数计量芯片；
29.主电路的三相电压信号输入进来，由三相电压互感器隔离转换成ac0
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2ma弱信号，经过滤波电路去除杂波后，送入三相电参数计量芯片；
30.控制部分：控制核心芯片采用美国st公司的stm32f103微处理器，此处理器其内核是arm的cortex
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m3架构。其主频高达72mhz,具有高可靠性和稳定性的特点。
31.输出部分：输出采用了微型继电器隔离输出，相比半导体和光耦输出，具有高的耐压隔性能和较大的输出能力。共有两路可编程输出，每一路的出输功能可由设置更改，共有九种出输功能供选择。每一路输出都有相应的指示灯指示。
32.输入部分：一路无源输入，用于合闸信号输入，为保证信号毫秒级的反应速度，采用了防过压、抗干扰开关三极管电路设计。
33.显示部分：液晶显示器采用专用的是中英文4x16字符显示模块。它与主控制芯片进行spi口高速通讯。受控于主控制芯，可分屏显示各种参数。
34.操作部分：按键模块由六个按键指令直接输入主控芯片，进行翻页、设置、复位等操作。
35.通讯部分：通讯模块为主控芯片的通讯端口rxd、txd、5v电源、地引到了输出板上的2x5pin插接端子上，并兼作编程口。达到了一口两用，方便外部程序升级。与外部的rs485通讯采用外加一专用通讯转换模块方式，这样可有效保护外界通讯线路对本综合保护器造成的伤害。如果要提高通讯可靠性，可加装带光电隔离的通讯转换模块。
36.电源部分：本综合保护器的电源设计不同于一般的保护器。一般的保护器都使开关电源做工作电源，虽然它具有重量轻，成本低、低电压可工作等优点；但也有一个很大的缺点，耐冲压电压低。由于我们的综合保护器主要是针对中小型电站，小型发电机往往没有灭磁开关(有些机组不允许灭磁，因为它要依靠本机发电驱动电机关水)，在大网跳闸飞车时，电压冲到很高(尤其是手动励磁情况下)，很容易损坏开关电源。本综合保护器采用功率变压器降压，然后稳压供给电路板工作电源，本综合保护器采用的工率变压器50hz时，ac288v可长期工作，ac330v可持续1分钟。而发电机组输出高压一般是在高频飞车时，功率变压器在高频时耐压将进一步提高，这就是功率变压器的优势。
37.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简化修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。