專利名稱：變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力電氣設備維護裝置技術領域，涉及一種用于 變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術：
電力系統(tǒng)變電站的接地網作為變電站的交直流設備接地及防雷 保護接地，對系統(tǒng)的安全運行起著至關重要的作用，是維護電力系統(tǒng) 安全可靠運行，保障電氣設備和運行人員安全的重要措施。在接地網 存在缺陷的情況下，如在電力系統(tǒng)發(fā)生因腐蝕損壞等原因而致的接地 短路故障或遭受雷擊時，設備接地點的電位以及地表的局部電位差都
會異常升高，這些將直接危及設備和運行人員的生命安全；更嚴重的 情況是在測控電纜表皮形成大的環(huán)流或其絕緣被擊穿，使高壓串入控 制室，進一步損壞用于監(jiān)測、控制的二次設備或使其誤動，由此引起 連鎖的事故反應，最終可能導致大范圍的系統(tǒng)和設備的重大事故甚至 造成整個電網癱瘓。迄今在國內，每年因接地網故障所引起或擴大的 電力系統(tǒng)事故都屢有發(fā)生，而每次事故都帶來巨大的經濟損失和不良 的社會影響。以往的接地網檢測都是在發(fā)現(xiàn)接地電阻不合格或者出現(xiàn) 故障以后，通過開挖査找接地網的電氣連接故障點或者腐蝕段，進而 確定是否進行全站改造。這種方法雖直接、可靠，但盲目性大，缺乏 針對性，不能預先杜絕事故的發(fā)生，耗時長、工程量大、投資浪費多， 對開挖扁鐵的腐蝕程度以及能否繼續(xù)使用等問題缺乏量化判斷依據(jù)， 既無檢測手段，也無相應檢測標準。此外，迄今已有大量老變電站接 地網腐蝕損壞嚴重，亟需進行改造，依靠現(xiàn)行的開挖檢測方法也很難 有效確定變電站接地網改造的范圍和先后次序。另一方面，目前對變 電站接地網改造多采用重新敷設的方法，既不科學也不經濟，而且這 種缺乏指導依據(jù)的接地網重新敷設，在某些情況下還有可能造成新地 網的加速電化學腐蝕?？傊拥鼐W故障已成為當今電力系統(tǒng)安全運行的一個嚴重隱患，診斷接地網的斷點及接地網的腐蝕情況亦已成為 電力部門的一項重大反事故措施。
為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型設計者提出了一種變電 站地網缺陷綜合診斷方法，該診斷方法建立了變電站地網的拓撲模型 和以節(jié)點電壓優(yōu)化模型為核心的地網診斷系統(tǒng)的軟件算法,在變電站 接地網內找出對應的電流激勵節(jié)點和電位參考節(jié)點并在各節(jié)點處設 置電壓測量傳感器，給電流激勵節(jié)點施加激勵信號后，由傳感器所獲 得檢測信號并將之輸至與傳感器聯(lián)接的變電站地網缺陷綜合診斷系 統(tǒng)內，用變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)的軟件算法計算出地網支路電 阻的相關參數(shù)，進而確定出變電站地網故障缺陷的位置。
在變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)的設計方案中，用于采集并傳遞 電流激勵節(jié)點和電位參考節(jié)數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)采集裝置是一個重要組 成部分，該裝置被要求具有外接元件少、功耗低、精度高、計算及實 現(xiàn)方便準確等優(yōu)點，但目前本領域公知的各種類型的數(shù)據(jù)采集裝置均 還不能滿足上述的實用要求。

實用新型內容
本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術的問題，提供一種設計結構 簡單合理、功耗低、精度高、操作方便并可準確采集地網故障缺陷數(shù) 據(jù)的變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的而提供的變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)數(shù) 據(jù)采集裝置由模擬選擇開關電路、低通濾波器、繼電器量程切換電路、
A/D轉換器、數(shù)據(jù)處理器(CPU)共同組成，模擬選擇開關電路的模擬 信號輸入端依次經低通濾波器和繼電器量程切換電路接至A/D轉換 器的輸入端，A/D轉換器的數(shù)字信號輸出/輸入端與數(shù)據(jù)處理器的數(shù) 字信號輸入/輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)協(xié)議處理輸出端通至后 臺PC機的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。實際工作中，數(shù)據(jù)采集裝置主要完成測 量輸入的小信號并將測量來的數(shù)據(jù)通過RS232方式送給上位機，在測 量信號前對信號進行了去干擾處理，輸入信號(-5V +5V)通過模擬選 擇開關電路送到低通濾波器進行去干擾處理，然后 號經過切換電路送A/D轉換電路，將模擬信號轉換為數(shù)字信號送CPU進行邏輯處理， CPU把處理好的數(shù)據(jù)通過RS232送到上位機。
本實用新型具有外接元件少、功耗低、精度高、計算及實現(xiàn)方便 準確等優(yōu)點，可以更好地保證電網的安全、可靠運行，從而樹立電力 系統(tǒng)在各行業(yè)中的良好的形象，由此帶來的間接經濟效益和社會效益 也十分巨大。


附圖為本實用新型一個具體實施例的原理結構示意圖。
具體實施方式

以下將結合附圖對本實用新型內容做進一步說明，但本實用新型 的實際制作結構并僅限于下述的實施例。
參見附圖，本實用新型所述的變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù) 采集裝置為一種主要用于向變電站現(xiàn)場接地網提供凈電流信號，同時 采集各節(jié)點電壓測量傳感器的輸出信號的裝置，由模擬選擇開關電 路、低通濾波器、繼電器量程切換電路、A/D轉換器、數(shù)據(jù)處理器(CPU) 共同組成，模擬選擇開關電路的模擬信號輸入端依次經低通濾波器和 繼電器量程切換電路接至A/D轉換器的輸入端，A/D轉換器的數(shù)字信 號輸出/輸入端與數(shù)據(jù)處理器的數(shù)字信號輸入/輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)處理 器的數(shù)據(jù)協(xié)議處理輸出端通至后臺PC機的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。
圖示實施例結構中的主要組成部分介紹如下。
模擬選擇開關電路在裝置中主要是配合CPU選擇不同的模擬信 號通道，采用CD4067器件，用它來切換信號的傳輸是十分方便的。 CD4067是單16路(單刀16位)模擬開關，各開關由外部輸入二進制 的地址碼A、 B、 C、 D來切換，其中腳IO、 11、 14和13分別是地址 碼A、 B、 C、 D的輸入端；腳2 11和16 23是開關的輸入/輸出端(開 關位)；腳l是開關的輸出/輸入公共端(開關刀)；腳15為控制端， 低電平有效(選通)，高電平禁止(開關開路)。CD4067具有低的導通 電阻和高的斷開電阻，被傳輸?shù)臄?shù)字信號幅度為3V 15V。
低通濾波器采用MF10器件，在裝置中主要負責檢測信號中的干擾信號(濾波)。MF10內部為二個彼此獨立的開關電容濾波器，其中 每一級可由外部時鐘和外接的4個電阻完成各種二階濾波功能。對二 階帶通濾波器而言，其中心頻率取決于外部時鐘頻率，其帶寬、放大 量由外圍電阻決定。用MF10設計帶通濾波器具有設計簡單、中心頻 率精確、帶寬和放大量計算及實現(xiàn)方便、準確、不需調整等特點。
繼電器量程切換電路采用LLN2804器件，在裝置中配合CPU驅動 用來切換的繼電器。ULN2804是8路達林頓陣列(TTL)反向驅動器， 輸出電流達500mA，能通過的電壓范圍0 50V。
A/D轉換器采用AD574D，在裝置中主要負責將模擬信號轉換為數(shù) 字信號送CPU。 AD574D具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并
且具有自動校零和自動極性轉換功能，只需外接少量的阻容件即可構 成一個完整的A/D轉換器。
數(shù)據(jù)處理器(CPU)采用AT89C52，裝置的主要邏輯功能由它完成。 AT89C52是低電壓、高性能的8位單片機，片內含8K bytes的可反 復擦寫的只讀程序存儲器和256bytes的隨機存儲器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及 8052產品引腳兼容，片內置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元， 功能強大的AT89C52單片機適合許多較復雜控制的應用場合。
圖示實施例結構中的看門狗電路(MAX1232)在裝置中主要用于防 止CPU非正常死機，它可以在CPU程序出現(xiàn)異常時對CPU進行復位。 MAX1232具有高電平、低電平上電復位和看門狗功能。
圖示實施例結構中的電平轉換電路(MAX232)在系統(tǒng)中主要負責 CPU與上位機之間的數(shù)據(jù)通訊。MAX232產品是一款兼容RS232標準的 芯片。該器件包含兩個驅動器、兩個接收器和一個電壓發(fā)生器電路提 供TIA/EIA-232-F電平，該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個 接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成5 V TTL/CMOS電平。每一個發(fā) 送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平，它適用于各種 EIA-232C和V. 28/V. 24的通信接口 。
權利要求1、一種變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于由模擬選擇開關電路、低通濾波器、繼電器量程切換電路、A/D轉換器、數(shù)據(jù)處理器共同組成，模擬選擇開關電路的模擬信號輸入端依次經低通濾波器和繼電器量程切換電路接至A/D轉換器的輸入端，A/D轉換器的數(shù)字信號輸出/輸入端與數(shù)據(jù)處理器的數(shù)字信號輸入/輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)協(xié)議處理輸出端通至后臺PC機的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。
專利摘要本實用新型涉及一種變電站地網缺陷綜合診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，由模擬選擇開關電路、低通濾波器、繼電器量程切換電路、A/D轉換器、數(shù)據(jù)處理器(CPU)共同組成，模擬選擇開關電路的模擬信號輸入端依次經低通濾波器和繼電器量程切換電路接至A/D轉換器的輸入端，A/D轉換器的數(shù)字信號輸出/輸入端與數(shù)據(jù)處理器的數(shù)字信號輸入/輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)協(xié)議處理輸出端通至后臺PC機的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。產品具有外接元件少、功耗低、精度高、計算及實現(xiàn)方便準確等優(yōu)點，可以更好地保證電網的安全、可靠運行。
文檔編號G01R31/08GK201355383SQ20092003193
公開日2009年12月2日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權日2009年2月17日
發(fā)明者吉宏亮, 彭明僑, 華 惠, 朱小明, 李志忠, 森 王, 軍 薛 申請人:陜西電力科學研究院