一种电子式智能馈线终端的制作方法

1.本实用新型涉及一种终端，特别是涉及一种电子式智能馈线终端。


背景技术：

2.常规馈线终端安装于配电网10kv 馈线回路杆上，可以用在10kv的环网主干线路上，也可以与用于单辐射型线路，与负荷开关（断路器）、电压互感器、配电主站配合使用，传统的配电终端都是采用电磁式pt取电，后备电池采用铅酸电池；同时馈线终端的故障处理功能，尤其是单相接地识别功能不具备或者性能不好，且一般的采样回路只采用互感器或者隔离运放，没有很好的实用化价值。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有单相接地判断功能的电子式智能馈线终端。
4.本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：
5.一种电子式智能馈线终端，包括壳体，所述壳体内设置有主板，所述主板上设置有核心板，所述核心板上连接有模拟板、显示板和电源及输入输出板，所述模拟板上设置有电子式电压电流信号采集电路，所述电源及输入输出板上设置有电源管理模块以及开关操作控制回路，所述电子式电压电流信号采集电路一端通过航插口采集一次设备上互感器的电压电流信号，另一端将采集到的信号通过8路同步采样通道传输到所述核心板上的中央处理器，所述开关操作控制回路通过io端口与所述中央处理器连接。
6.所述电子式电压电流信号采集电路上采集到的电子式电压信号或者电子式电流信号进入采样回路，经过压敏电阻和tvs保护器件后经分压电阻，随后该信号经过运算放大器进行放大，信号经过运放后，进入具有隔离作用的互感器，经过互感器隔离后进入ad模数转换，转成数字信号后进入中央处理器。
7.所述开关操作控制回路通过io端口与中央处理器连接，所述io端口驱动三极管、三极管驱动光耦动作，光耦动作以后驱动继电器进行开闸或合闸动作。
8.一种电子式智能馈线终端进行单相接地故障的判断方法，包括以下步骤：
9.s1：对每周波128点的零序电压和零序电流进行实时采集，并存储采集到的100个周波的零序电压和零序电流；
10.s2: 采用fir滤波算法，对采集到的数据进行滤波；
11.s3：实时对零序电压的突变量进行判断，判断其是否超过整定值u0set，若不超过整定值u0set，则继续进行零序电压和零序电流的实时采集；若超过整定值u0set，则继续下一步的对零序电流的判断；
12.s4：实时对零序电流的幅值进行判断，判断其是否超过整定值i0set，若不超过整定值i0set，则继续进行零序电压和零序电流的实时采集；若超过整定值i0set，则继续下一步的判断；
13.s5：若零序电压的整定值超过u0set，零序电流的整定值超过i0set，则判断发生故障，并将故障数据往前16个点作为故障发生时刻；
14.s6：利用暂态算法比较故障发生时刻的半个周波的零序电压和零序电流相位，相位相反为界内接地故障，相位相同为界外接地故障，并输出结果；
15.s7：利用稳态算法延时，判断故障发生时刻5个周波内信号的零序电压和电流数据，消弧线圈接地系统情况下，相位在90-270
°
时判断为界内接地；不接地系统情况下，相位在180-360
°
时判断为界内接地，并输出结果；
16.s8：经过消弧线圈接地方式、暂态结果和稳态结果综合判断故障情况；给出最终的判断结果。
17.所述暂态算法是通过检测暂态波形的零序电压和零序电流的幅值、相位来判断故障结果：首先零序电压达到门槛值，开始启动单相接地判断，然后比较零序电流的幅值，幅值达到门槛值后，经过滤波处理；对首半波的零序电压和零序电流进行积分运算，相位相反为界内接地，相位相同为界外接地故障。
18.所述稳态算法是对稳态波形进行分析，比较零序电压和零序电流的幅值以及夹角，相位在90-270
°
时判断为界内接地；不接地系统情况下，相位在180-360
°
时判断为界内接地。
19.在步骤s8中，综合判断的策略能够自主设定，一种设定为暂态算法和稳态算法之间是与的关系，即暂态算法和稳态算法要同时判断出来是界内故障，最后的输出结果才是界内接地故障或者界外故障；一种设定为暂态算法和稳态算法之间是或的关系，即当暂态算法或稳态算法有一个判断出来是界内故障，最后的输出结果就是界内接地故障。
20.本实用新型的积极有益效果是：
21.1、本实用新型中利用集成的相应的电子式传感器进行信号的采集，提高其抗干扰能力，能够解决原来馈线终端不能很好的使用零序电压和零序电流相结合的方法进行单相接地判断的功能；并且本实用新型中利用暂态和稳态算法进行单相接地判断，提高了单相接地判断功能。
22.2、本终端具备完整开关操作控制回路，可直接适应断路器线路保护逻辑，实现故障跳闸，直接切断故障电流，防止故障越级。
23.3、本实用新型中电子式电压电流信号采集电路中采取了压敏电阻、tvs等抗冲击保护器件，采用高精度运放，具有输入阻抗高，可调节的优势；同时电压互感器具有隔离能力强，达到4000v隔离能力，保证信号采集能力强，抗干扰能力强的优势，改进了现有采样回路只采用互感器或者隔离运放的缺点，具有很好实用化价值。
24.4、本实用新型采用电容分压取电，电源由高压电容分压获取，电容取能能避免铁磁谐振，具有小型化，容易集成的优点；终端具有电容取电电源管理能力；其中有超级电容和锂电池双后备电源，当取电电源失电时，超级电容优先释放电压给自动化设备ftu以及操作机构，当分合闸以及给设备供电导致超级电容电压低于26v时，锂电池释放电压给负载，做到取能电源、超级电容和锂电池三种电源无缝切换；超级电容储量少，但能够快充快放，能够保证开关分合闸操作三次，锂电池储能多，待机时间长，能够保持更长时间输出，两者结合，能够充分利用两者的优点，提高产品使用寿命。
附图说明
25.图1是本实用新型中一种电子式智能馈线终端的整体结构框图；
26.图2是本实用新型中一种电子式智能馈线终端的电源与核心板之间的结构框图；
27.图3是本实用新型中电源管理模块上整流稳压电路图；
28.图4是本实用新型中信号采集部分芯片结构图；
29.图5是本实用新型中电子式电压电流信号采集电路图；
30.图6是本实用新型中开关操作控制回路部分示意图1；
31.图7是本实用新型中开关操作控制回路部分示意图2。
具体实施方式
32.下面结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和具体实施例对本实用新型做进一步的解释和说明：
33.实施例：一种电子式智能馈线终端，包括壳体，壳体内设置有主板，主板上设置有核心板，核心板上连接有模拟板、显示板和电源及输入输出板，模拟板上设置有电子式电压电流信号采集电路，电源及输入输出板上设置有电源管理模块以及开关操作控制回路，电子式电压电流信号采集电路一端通过航插口采集一次设备上互感器的电压电流信号，另一端将采集到的信号通过8路同步采样通道传输到核心板上的中央处理器，开关操作控制回路通过io端口与中央处理器连接。
34.显示板上设置有显示屏、led灯和按键。
35.本终端采用stm32f407zgt6，32位高性能arm cortex-m4处理器，时钟高达168mhz信号采集部分，该部分采用ad7606芯片，8路同步采样输入，真双极性模拟输入范围。
36.电源管理模块上包括有整流模块、稳压模块和充放电模块，整流模块中的整流桥将交流电整流成直流电，并且具有浪涌冲击作用，稳压模块上采用lm2676芯片对整流后的直流电进行稳压，稳压后一端与自动化设备ftu及二次操作机构连接，另一端与超级电容和锂电池连接。
37.当取能电源有电时，优先给超级电容充电，当超级电容充电电压达到36v时，电源管理模块输出的24v直流电输送给ftu及二次操作机构；同时以较小的功率给锂电池进行充电，直到充电到25.5v。
38.当取能电源失电时，超级电容优先释放电压给ftu以及操作机构，当外部分合闸以及给设备供电导致超级电容电压低于26v时，锂电池释放电压给负载，做到取能电源、超级电容和锂电池三种电源无缝切换。
39.电子式电压电流信号采集电路上采集到的电子式电压信号或者电子式电流信号进入采样回路，经过压敏电阻和tvs保护器件，防止回路过电压，然后经分压电阻，该分压电阻可以用1m或者2m电阻，实现固定的负载回路，因电子式传感器的信号驱动能力弱，所以需要高的负载阻抗；随后该信号经过运算放大器进行放大，利用运放的电源，后级电路的驱动能力就能提高，信号经过运放后，进入互感器，互感器具有4kv的隔离作用，经过互感器隔离后进入ad模数转换，转成数字信号后进入中央处理器。
40.该电子式传感器采样回路具有零漂小，阻抗灵活可调；能够适用不同的电子式传感器，并且做了充足的防护电路，具有很好的抗干扰能力；采样精度达到0.5s，最小值可采
集0.005v信号。
41.开关操作控制回路通过io端口与中央处理器连接，io端口驱动三极管、三极管驱动光耦动作，光耦动作以后驱动继电器进行开闸或合闸动作，采用了光耦和继电器双重隔离的措施，抗干扰能力强。
42.一种单相接地故障的判断方法，包括以下步骤：
43.s1：对每周波128点的零序电压和零序电流进行实时采集，并存储采集到的100个周波的零序电压和零序电流；
44.s2: 采用fir滤波算法，对采集到的数据进行滤波；
45.s3：实时对零序电压的突变量进行判断，判断其是否超过整定值u0set，若不超过整定值u0set，则继续进行零序电压和零序电流的实时采集；若超过整定值u0set，则继续下一步的对零序电流的判断；
46.s4：实时对零序电流的幅值进行判断，判断其是否超过整定值i0set，若不超过整定值i0set，则继续进行零序电压和零序电流的实时采集；若超过整定值i0set，则继续下一步的判断；
47.s5：若零序电压的整定值超过u0set，零序电流的整定值超过i0set，则判断发生故障，并将故障数据往前16个点作为故障发生时刻；
48.s6：利用暂态算法比较故障发生时刻的半个周波的零序电压和零序电流相位，相位相反为界内接地故障；相位相同为界外接地故障，并输出结果；
49.s7：利用稳态算法延时，判断故障发生时刻5个周波内信号的零序电压和电流数据，消弧线圈接地系统情况下，相位在90-270
°
时判断为界内接地；不接地系统情况下，相位在180-360
°
时判断为界内接地，并输出结果；
50.s8：经过消弧线圈接地方式、暂态结果和稳态结果综合判断故障情况；给出最终的判断结果。
51.暂态算法是通过检测暂态波形的零序电压和零序电流的幅值、相位来判断故障结果：首先零序电压达到门槛值，开始启动单相接地判断，然后比较零序电流的幅值，幅值达到门槛值后，经过滤波处理；对首半波的零序电压和零序电流进行积分运算，相位相反判断为界内接地，相位相同为界外接地故障。
52.稳态算法是对稳态波形进行分析，比较零序电压和零序电流的幅值以及夹角，相位在90-270
°
时判断为界内接地；不接地系统情况下，相位在180-360
°
时判断为界内接地。
53.在步骤s8中，综合判断的策略能够自主设定，一种设定为暂态算法和稳态算法之间是与的关系，即暂态算法和稳态算法要同时判断出来是界内故障，最后的输出结果才是界内接地故障或者界外故障；一种设定为暂态算法和稳态算法之间是或的关系，即当暂态算法或稳态算法有一个判断出来是界内故障，最后的输出结果就是界内接地故障。
54.当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。