一種用于小電流接地選線的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于小電流接地選線的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)6-35KV的配電網(wǎng)廣泛采用中心點(diǎn)非有效性接地方式，又稱小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)中的故障70%以上屬于單相接地故障。
[0003]傳統(tǒng)的選線裝置只有一臺(tái)選線主機(jī)，只對(duì)零序電流信號(hào)的基波或5次諧波進(jìn)行分析比較，但5次諧波在基波中的信噪比很小，只占基波的3%左右，很容易受到噪音干擾，無法對(duì)零序信號(hào)進(jìn)行有效的綜合數(shù)據(jù)比較，容易產(chǎn)生誤選、錯(cuò)選，選線準(zhǔn)確率偏低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種用于小電流接地選線的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中選線準(zhǔn)確率偏低的問題，為綜合選線提供硬件環(huán)境，具有實(shí)時(shí)性好、響應(yīng)快和抗干擾強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種用于小電流接地選線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括零序電流信號(hào)處理模塊、數(shù)據(jù)接口 CAN模塊(40)、單片機(jī)信號(hào)處理模組(50)和電源變換處理模塊(60)；
[0007]所述單片信號(hào)處理模組(50)包括后備電池模塊、隔離電路、MCU電源濾波處理模塊、狀態(tài)指示模塊、晶振模塊、重啟模塊、隔離電源、調(diào)試接口模塊和STM32數(shù)據(jù)處理模塊，所述后備電池模塊、隔離電路、MCU電源濾波處理模塊、狀態(tài)指示模塊、晶振模塊、重啟模塊、隔離電源、調(diào)試接口模塊的輸出端均與所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊相連；
[0008]所述零序電流信號(hào)處理模組用于對(duì)零序電流信號(hào)的基波和5次諧波進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，處理后的信號(hào)輸送到所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊；
[0009]所述數(shù)據(jù)接口 CAN模塊(40)包括CAN數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存數(shù)模塊、RS232接口模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和信號(hào)隔離指示模塊，所述CAN數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存數(shù)模塊、RS232接口模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和信號(hào)隔離指示模塊的輸入端均連接+3V電源，述CAN數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存數(shù)模塊、RS232接口模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和信號(hào)隔離指示模塊的輸出端分別與所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊相連；
[0010]所述電源變換處理模塊￠0)包括+12V電源濾波處理模塊、+5V電源模組、-5V電源模組和+3V3電源模組，分別提供+12V、+5V、+3V和-5V的電源。
[0011]進(jìn)一步的，所述零序電流信號(hào)處理模塊包括第一路零序電流信號(hào)處理模塊(30)、第二路零序電流信號(hào)處理模塊(20)和第三路零序電流信號(hào)處理模塊(10)，所述第一路零序電流信號(hào)處理模塊(30)、第二路零序電流信號(hào)處理模塊(20)和第三路零序電流信號(hào)處理模塊(10)均與所述單片機(jī)相連，所述單片機(jī)處理模組同時(shí)處理三路零序電流信號(hào)處理模塊傳送的信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步的，所述零序電流信號(hào)處理模塊包括電流互感輸出信號(hào)處理模塊、電源高頻信號(hào)濾波處理模塊、共模及放大過濾信號(hào)處理模塊、按Y = -0.3(X+5)進(jìn)行信號(hào)量程轉(zhuǎn)換模塊、按Y = 0.3 (X+5)進(jìn)行信號(hào)量程轉(zhuǎn)換模塊，5次諧波按Y = -30X-1.5V進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換模塊、5次諧波按Y = 30X+1.5V進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換模塊、帶通濾波器電路和電源處理模塊，
[0013]所述電流互感輸出信號(hào)處理模塊的輸出端連接所述共模及放大過濾信號(hào)處理模塊，所述共模及放大過濾信號(hào)處理模塊的輸出端分別連接所述按Y = -0.3(X+5)進(jìn)行信號(hào)量程轉(zhuǎn)換模塊和所述帶通濾波器電路的輸入端，所述按Y = -0.3(X+5)進(jìn)行信號(hào)量程轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述按Y = 0.3 (X+5)進(jìn)行信號(hào)量程轉(zhuǎn)換模塊，所述按Y = 0.3 (X+5)進(jìn)行信號(hào)量程轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述單片機(jī)信號(hào)處理模組；
[0014]所述5次諧波按Y = 30X+1.5V進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接所述單片機(jī)信號(hào)處理模組，所述5次諧波按Y = 30X+1.5V進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述5次諧波按Y = 30X+1.5V進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述5次諧波按Y = 30X+1.5V進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述單片機(jī)信號(hào)處理模組。
[0015]進(jìn)一步的，所述帶通濾波器電路包括濾波器和比例調(diào)整電路，所述濾波器的帶通輸入端均通過兩個(gè)串聯(lián)的電阻與該濾波器的低通輸入端相連；所述濾波器的帶通輸出端還通過兩個(gè)串聯(lián)的電阻與該濾波器的信號(hào)輸入端相連；所述比例調(diào)整電路的輸入端連接所述電流互感輸出信號(hào)處理模塊的輸出端，所述比例調(diào)整電路的輸出端連接所述濾波器的信號(hào)輸入端。
[0016]優(yōu)選的，所述帶通濾波器的型號(hào)為MAX274，所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的型號(hào)為單片機(jī) STM32F103。
[0017]進(jìn)一步的，所述單片信號(hào)處理模組包括后備電池模塊、隔離電路、MCU電源濾波處理模塊、狀態(tài)指示模塊、晶振模塊、重啟模塊、隔離電源、調(diào)試接口模塊和STM32數(shù)據(jù)處理模塊，所述后備電池模塊的接線端VBAT D連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端VBAT ;所述晶振模塊的接線端OSC32-OUT和接線端OSC32-1N分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端PC15-OSC32-OUT和接線端PC14-OSC32-1N，所述晶振模塊的接線端OSC OUT和接線端OSC IN分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端PDl和接線端Η)0，所述晶振模塊的接線端Β00Τ0連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊接線端Β00Τ0 ;所述重啟模塊的接線端NRST連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端NRST ;所述狀態(tài)指示模塊的接線端LED連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端ΡΒ5 ;所述調(diào)試接口模塊的接線端CANL和接線端CANH分別連接所述CAN數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的接線端CANL和接線端CANH，所述調(diào)試接口模塊的接線端ΡΒ4、接線端ΡΒ5、接線端ΡΑ15、接線端ΡΒ10、接線端PBl1、接線端PAl1、接線端ΡΑ12、接線端PC13、接線端ΡΑ7和接線端ΡΑ6分別連接所述所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端ΡΒ4、接線端ΡΒ5、接線端ΡΑ15、接線端ΡΒ10、接線端ΡΒ11、接線端ΡΑ11、接線端ΡΑ12、接線端PC13-RTC、接線端ΡΑ7和接線端ΡΑ6 ;所述MCU電源濾波處理模塊的接線端MCU3V3和接線端MCU-GND分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端VDD和接線端VSS ;所述隔離電路的接線端MCU 3V3和接線端MCU-GND分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端VDD和接線端VSS。
[0018]進(jìn)一步的，所述CAN數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的接線端CANH和接線端CANL連接所述調(diào)試接口模塊的接線端CANH和接線端CANL，所述CAN數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的接線端CAN TXD和接線端CAN RXD連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端ΡΒ8和接線端ΡΒ9 ;所述RS232接口模塊的接線端UART1RX和接線端UART1EN接線端UART1TX分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端PA10、接線端PA8和接線端PA9，所述RS232接口模塊的；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的接線端SPI CS、接線端SPI SO和接線端NRST分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端PB12、接線端PB14和接線口 NRST ;所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的接線端SCL和接線端SDA分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端PB6和接線端PB7 ;所述信號(hào)隔離模塊的接線端K1、接線端K2和接線端K3分別連接所述STM32數(shù)據(jù)處理模塊的接線端ΡΒ0、接線端PBl和接線端PB2。
[0019]有益效果:本發(fā)明對(duì)零序電流信號(hào)基波進(jìn)行處理的同時(shí)又對(duì)5次諧波信號(hào)進(jìn)行放大處理，提高了 5次諧波的信噪比有利于數(shù)據(jù)的綜合分析，減少錯(cuò)選和誤選，提高了選線準(zhǔn)確率；本發(fā)明可以同時(shí)檢測(cè)3條輸出線路，為線主機(jī)的“比幅比相算法”、“5次諧波算法”等綜合選線原理提供硬件環(huán)境，同時(shí)提高了整個(gè)系統(tǒng)選線的實(shí)效性，方便線路的擴(kuò)展，采用RS485總線通訊可以有效的抗電磁干擾，通訊距離遠(yuǎn)，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，減少系統(tǒng)的復(fù)雜度，降低成本，減少系統(tǒng)維護(hù)量。同步數(shù)據(jù)采集和傳輸，實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快，數(shù)據(jù)預(yù)處理，抗干擾強(qiáng)。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的第三路零序電流信號(hào)處理模組中電流信號(hào)互感輸出信號(hào)處理模塊與共模及放大過濾信號(hào)處理模塊相連的電路圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的第三路零序電流信號(hào)處理模組中用于基波信號(hào)量程轉(zhuǎn)換的電路圖。
[0024]圖4為本發(fā)明的第三路零序電流信號(hào)處理模組中用于5次諧波信號(hào)量程轉(zhuǎn)換的電路圖。
[0025]圖5為本發(fā)明的第三路零序電流信號(hào)處理模組中帶通濾波器電路的電路圖。