CN106249039A - 一种用于配电网的过电压在线监测装置 - Google Patents

一种用于配电网的过电压在线监测装置 Download PDF

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宁仁飞
马春水
王习红
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Abstract

本发明公开了一种用于配电网的过电压在线监测装置，包括微处理器和依次连接的电压信号采集模块、光电隔离模块和信号调理模块；微处理器的输入端连接有A/D转换模块、电源监控及掉电保护模块和功能按键；微处理器的输出端连接有报警模块、显示模块和存储模块；信号调理模块的输出端与A/D转换模块的输入端电连接。本发明通过电压信号采集模块采集电路中的电压信号，并通过微处理器对电压信号进行分析处理，继而将相关数据通过存储模块存储和显示模块显示出来，便于观察和查询；通过报警模块提醒监控人员，有利于及时发现和排除故障；通过设置电源监控及掉电保护模块，防止断电时监控数据丢失；通过上位机进行远程监控，有利于提高工作效率。

Description

一种用于配电网的过电压在线监测装置
技术领域
本发明属于电气技术领域，特别是涉及一种用于配电网的过电压在线监测装置。
背景技术
过电压是导致电气设备绝缘损伤和设备故障的主要外因，尤其是雷电过电压，由于其幅值远高于电网的额定运行电压，会导致电压互感器、避雷器、变压器等设备绝缘水平降低，设备损坏，甚至***，对具有绕组的电力设备如变压器、电抗器纵绝缘的危害尤为突出，并可能引起大范围的停电事故，造成较大经济损失和社会影响，准确获取过电压波形，可为过电压导致的电气设备故障分析提供依据，同时，过电压波形及幅值也是变电站电气设备绝缘配合设计、操作过电压抑制措施和避雷设施配置优化的重要依据。
三相电路是一种特殊的交流电路，由三相电源、三相负载和三相输电线路组成；世界上电力***电能生产供电方式大都采用三相制，因此对三相电路进行过电压监测就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于配电网的过电压在线监测装置，通过设计出与配电网相适应的过电压监测装置，并通过上位机进行远程监控，解决了现有的配电网中难以及时查出过电压相别以及过电压次数的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于配电网的过电压在线监测装置，包括电压信号采集模块、光电隔离模块、信号调理模块和微处理器，所述电压信号采集模块的输出端与光电隔离模块的输入端电连接；所述光电隔离模块的输出端与信号调理模块的输入端电连接；所述微处理器的输入端连接有A/D转换模块、电源监控及掉电保护模块和功能按键；所述微处理器的输出端连接有报警模块、显示模块和存储模块；所述信号调理模块的输出端与A/D转换模块的输入端电连接；所述微处理器连接有RS485接口；所述上位机与RS485接口电连接。
进一步地，所述电压信号采集模块用于实时采集三相电路中的相间、相对地的电压信号，继而将电压信号经光电隔离模块输送至信号调理模块；所述信号调理模块将电压信号进行整形处理后输送至A/D转换模块；所述A/D转换模块将整形后的电压信号转换为数字信号并输送至微处理器。
进一步地，所述微处理器对收到的数字信号进行分析、计算和判断后，形成监控数据，继而再将监控数据传输至显示模块和存储模块；所述显示模块用于显示监控数据，所述存储模块用于存储监控数据；其中监控数据包括初始时间、相间电压、相对地电压、过电压相别、过电压发生时间和过电压发生次数；发生过电压时，微处理器通过控制报警模块进行报警提示。
进一步地，所述功能按键用于设置初始时间和查询监控数据；所述电源监控及掉电保护模块用于断电情况下及时微处理器供电；所述上位机通过RS485接口与微处理器进行交互通讯，继而上位机通过微处理器设置初始时间和查询监控数据。
进一步地，所述电压信号采集模块为三相电压互感器，所述光电隔离模块为光电隔离器，所述信号调理模块为桥式整流滤波电路，所述A/D转换模块为A/D转换器，所述微处理器为STM32F103单片机，所述电源监控及掉电保护模块采用锂电池，所述报警模块采用蜂鸣器或扬声器，所述显示模块为液晶显示器，所述存储模块为FLASH存储器，所述上位机采用计算机或通讯管理机或PLC或数据采集器。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过电压信号采集模块采集电路中的电压信号，并通过微处理器对电压信号进行分析处理，继而将相关数据通过存储模块存储和显示模块显示出来，便于观察和查询；微处理器判断有过电压发生时，通过控制报警模块提醒监控人员，有利于及时发现和排除故障；通过电源监控及掉电保护模块对微处理器进行掉电保护，从而保证了监控数据的顺利存储，防止监控数据丢失；通过RS485接口与上位机连接，便于进行远程监控和查询，从而提高监控和排故效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种用于配电网的过电压在线监测装置的组成框图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-电压信号采集模块，2-光电隔离模块，3-信号调理模块，4-A/D转换模块，5-微处理器，6-电源监控及掉电保护模块，7-RS485接口，8-上位机，9-功能按键，10-报警模块，11-显示模块，12-存储模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种用于配电网的过电压在线监测装置，包括电压信号采集模块1、光电隔离模块2、信号调理模块3、A/D转换模块4、微处理器5、电源监控及掉电保护模块6、RS485接口7、上位机8、功能按键9、报警模块10、显示模块11和存储模块12，电压信号采集模块1的输出端与光电隔离模块2的输入端电连接，光电隔离模块2的输出端与信号调理模块3的输入端电连接，信号调理模块3的输出端与A/D转换模块4的输入端电连接，微处理器5的输入端分别与A/D转换模块4、电源监控及掉电保护模块6和功能按键9的输出端电连接，微处理器5的输出端分别与报警模块10、显示模块11和存储模块12的输入端电连接，微处理器1上设置有RS485接口7，上位机8与RS485接口7连接，上位机8通过RS485接口7与微处理器5之间交互通讯。
如图1所示，其中电压信号采集模块1设置在三相电路中，用于实时采集三相电路中的相间、相对地的电压信号，然后将电压信号经光电隔离模块2输送至信号调理模块3；信号调理模块3将电压信号进行整形处理后输送至A/D转换模块4；A/D转换模块4将整形后的电压信号转换为数字信号并输送至微处理器5；微处理器5对数字信号进行分析、计算和判断，形成监控数据，继而将监控数据传输至显示模块11和存储模块12，显示模块11用于将监控数据显示出来，存储模块12用于存储监控数据，其中监控数据包括初始时间、相间电压、相对地电压、过电压相别、过电压发生时间和过电压发生次数等；一旦发生过电压，微处理器5通过控制报警模块10进行报警提示，以提醒现场作业人员发现和处理故障；功能按键9用于设置初始时间和查询监控数据；电源监控及掉电保护模块6用于断电情况下及时微处理器5供电，防止监控数据丢失；上位机8通过RS485接口7与微处理器5进行交互通讯，继而上位机8通过微处理器5设置初始时间和查询监控数据，从而通过上位机8对配电网的过电压状况进行远程监控。
如图1所示，其中电压信号采集模块1为三相电压互感器，光电隔离模块2为光电隔离器，信号调理模块3为桥式整流滤波电路，A/D转换模块4为A/D转换器，微处理器5为STM32F103单片机，电源监控及掉电保护模块6采用锂电池，报警模块10采用蜂鸣器或扬声器，显示模块11为液晶显示器，存储模块12为FLASH存储器，上位机8采用计算机或通讯管理机或PLC或数据采集器。
本实施例的一个具体应用为：该装置通过电压信号采集模块1采集三相电路中的电压信号，并先后经光电隔离模块2、信号调理模块3、A/D转换模块4的处理，然后由微处理器5对电压信号进行分析、计算及判断，从而形成监控数据，监控数据存储与存储模块12中，同时通过显示模块11实时显示；当微处理器5判断有过电压发生时，微处理器5通过控制报警模块10提示现场监控人员，以便及时发现和排除故障；监控人员通过功能按键9设置初始时间和查询监控数据；电源监控及掉电保护模块6通过监控微处理器5的供电状况，一旦发生断电情况，电源监控及掉电保护模块6就会及时供电，以便监控数据顺利保存，从而防止监控数据丢失；上位机8通过RS485接口7对微处理器5进行交互通讯，从而实现远程监控。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种用于配电网的过电压在线监测装置，其特征在于：包括电压信号采集模块(1)、光电隔离模块(2)、信号调理模块(3)和微处理器(5)，
所述电压信号采集模块(1)的输出端与光电隔离模块(2)的输入端电连接；所述光电隔离模块(2)的输出端与信号调理模块(3)的输入端电连接；
所述微处理器(5)的输入端连接有A/D转换模块(4)、电源监控及掉电保护模块(6)和功能按键(9)；所述微处理器(5)的输出端连接有报警模块(10)、显示模块(11)和存储模块(12)；
所述信号调理模块(3)的输出端与A/D转换模块(4)的输入端电连接；
所述微处理器(5)还连接有RS485接口(7)；所述RS485接口(7)连接有上位机(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于配电网的过电压在线监测装置，其特征在于：所述电压信号采集模块(1)用于实时采集三相电路中的相间、相对地的电压信号，继而将电压信号经光电隔离模块(2)输送至信号调理模块(3)；所述信号调理模块(3)将电压信号进行整形处理后输送至A/D转换模块(4)；所述A/D转换模块(4)将整形后的电压信号转换为数字信号并输送至微处理器(5)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于配电网的过电压在线监测装置，其特征在于：所述微处理器(5)对收到的数字信号进行分析、计算和判断后，形成监控数据，继而再将监控数据传输至显示模块(11)和存储模块(12)；所述显示模块(11)用于显示监控数据，所述存储模块(12)用于存储监控数据；发生过电压时，所述微处理器(5)通过控制报警模块(10)进行报警提示；其中监控数据包括初始时间、相间电压、相对地电压、过电压相别、过电压发生时间和过电压发生次数。
4.根据权利要求1所述的一种用于配电网的过电压在线监测装置，其特征在于：所述功能按键(9)用于设置初始时间和查询监控数据；所述电源监控及掉电保护模块(6)用于断电情况下及时微处理器(5)供电；所述上位机(8)通过RS485接口(7)与微处理器(5)进行交互通讯，继而上位机(8)通过微处理器(5)设置初始时间和查询监控数据。
5.根据权利要求1所述的一种用于配电网的过电压在线监测装置，其特征在于：所述电压信号采集模块(1)为三相电压互感器，所述光电隔离模块(2)为光电隔离器，所述信号调理模块(3)为桥式整流滤波电路，所述A/D转换模块(4)为A/D转换器，所述微处理器(5)为STM32F103单片机，所述电源监控及掉电保护模块(6)采用锂电池，所述报警模块(10)采用蜂鸣器或扬声器，所述显示模块(11)为液晶显示器，所述存储模块(12)为FLASH存储器，所述上位机(8)采用计算机或通讯管理机或PLC或数据采集器。
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