CN108598977A - 一种电力运行安全仪 - Google Patents

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黄文选
何志豪
冯启明
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Abstract

本发明属于电力仪表技术领域，公开了一种电力运行安全仪，包括三相输入电源、处理器、电压采样电路、切换模块、升压模块、为处理器供电的第一电源模块以及为电压采样电路、切换模块和升压模块供电的第二电源模块；处理器控制所述切换模块的输入端与升压模块和三相输入电源两者中的一者连接；切换模块的输出端与电压采样电路的输入端连接；电压采样电路的输出端与处理器连接。本发明通过自动测量各相之间以及各相与地线之间的绝缘电阻，从而避免了由运行操作人员测量绝缘电阻带来的安全风险，切实保障运行操作人员的人身安全，有效杜绝因运行操作人员误操作导致的设备损坏，同时，减少了运行操作人员的工作量。

Description

一种电力运行安全仪
技术领域
本发明属于电力仪表技术领域，具体涉及一种电力运行安全仪。
背景技术
目前在大单机容量的发电厂、大规模石化等行业的低压动力控制中心以及电动机控制中心等电力使用场合，广泛采用由模块化组件组装而成的组合型抽出式低压开关柜。绝大部分的柜体结构模式为：元器件隔室布置在柜体的正前方区域，电缆连接隔室布置在柜体的后方区域，水平母线隔室布置在柜体的顶部区域。
由于抽屉式开关的一次回路静插件与负荷电缆终端接线臂的连接处带电裸露部位太多，为防止工作人员检修时误碰带电部位以及由于外部原因(掉落金属工具或金属螺栓等)导致出线电缆相间短路或接地，并为了保障开关柜安全稳定运行，目前的低压开关柜都特别设计了各式各样的出线电缆连接盒，出线电缆的终端被封闭在出线电缆连接盒内，从而隐藏带电裸露部位。虽然安全性得到很大程度地提高，但是给运行人员测量各相之间、各相与地线、各相与零线以及地线与零线之间的绝缘电阻带来了操作上的不便。具体原因如下：
操作人员测量绝缘电阻时，首先必须在开关柜元器件隔室内将抽屉单元移动至分离位置，并将抽屉单元完全抽出至开关柜体外部，整齐摆放至配电室内指定位置。然后使用绝缘测量仪器在功能单元小室内的负荷侧一次回路静插件处测量绝缘电阻。若抽屉单元处于盘柜底部，操作人员必须卧在地面上进行测量；并且，功能单元小室内有分支母线侧铜排和负荷侧铜排，而分支母线侧铜排长期带有电压，在操作人员不熟悉功能单元内部构造或精神状态不佳等情况下，容易误碰带电部位，导致测量设备损坏，甚至造成人身伤害。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种电力运行安全仪。本发明通过设置处理器、切换模块、升压模块以及电压采样电路，自动测量各相之间以及各相与地线之间的绝缘电阻，从而避免了由运行操作人员测量绝缘电阻带来的安全风险，切实保障运行操作人员的人身安全，有效杜绝因运行操作人员误操作导致的设备损坏，同时，减少了运行操作人员的工作量。
本发明所采用的技术方案为：
一种电力运行安全仪，包括三相输入电源、处理器、电压采样电路、切换模块、升压模块、为处理器供电的第一电源模块以及为电压采样电路、切换模块和升压模块供电的第二电源模块；处理器控制所述切换模块的输入端与升压模块和三相输入电源两者中的一者连接；切换模块的输出端与电压采样电路的输入端连接；电压采样电路的输出端与处理器连接。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括升压检测电路；所述升压检测电路的输入端与升压模块连接，升压检测电路的输出端与处理器连接；第二电源模块为升压检测电路供电。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括频率采样电路以及电流采样电路；频率采样电路的输入端与电压采样电路的输出端连接，频率采样电路的输出端与处理器连接；电流采样电路的输入端与三相输入电源连接，电流采样电路的输出端与处理器连接；第二电源模块分别为频率采样电路以及电流采样电路供电。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的存储模块；第一电源模块为存储模块供电。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的485接口电路；第二电源模块为485接口电路供电。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的按键模块。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的显示模块；第一电源模块为显示模块供电。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的指示灯模块；第一电源模块为指示灯模块供电。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的时钟模块；第一电源模块为时钟模块供电。
进一步地，所述电力运行安全仪还包括开关电路；处理器控制开关电路切断或连通升压模块与第二电源模块之间的连接。
本发明的有益效果为：
本发明通过设置处理器、切换模块、升压模块以及电压采样电路，自动测量各相之间、各相与地线、各相与零线以及地线与零线之间的绝缘电阻，从而避免了由运行操作人员测量绝缘电阻带来的安全风险，切实保障运行操作人员的人身安全，有效杜绝因运行操作人员误操作导致的设备损坏，同时，减少了运行操作人员的工作量；其次，通过设置485接口电路，方便本电力运行安全仪与上位机连接，从而提高自动化管理水平，并能及时快速地通报电气故障信息，对电气设备缺陷、隐患进行提前预警和诊断。
附图说明
图1是本发明的一种电力运行安全仪的结构框图；
图2是图1所示的一种电力运行安全仪中第一电源模块的电路原理图；
图3是图1所示的一种电力运行安全仪中第二电源模块的电路原理图；
图4是图1所示的一种电力运行安全仪中电压采样电路的电路原理图；
图5是图1所示的一种电力运行安全仪中升压模块的电路原理图；
图6是图1所示的一种电力运行安全仪中升压检测电路的电路原理图；
图7是图1所示的一种电力运行安全仪中频率采样电路的电路原理图；
图8是图1所示的一种电力运行安全仪中电流采样电路的电路原理图；
图9是图1所示的一种电力运行安全仪中存储模块的电路原理图；
图10是图1所示的一种电力运行安全仪中处理器的电路原理图；
图11是图1所示的一种电力运行安全仪中485接口电路的电路原理图；
图12是图1所示的一种电力运行安全仪中显示模块的电路原理图；
图13是图1所示的一种电力运行安全仪中按键模块的电路原理图；
图14是图1所示的一种电力运行安全仪中指示灯模块的电路原理图；
图15是图1所示的一种电力运行安全仪中时钟模块的电路原理图；
图16是图1所示的一种电力运行安全仪中开关电路的电路原理图；
图17是图1所示的一种电力运行安全仪中切换模块的电路原理图；
图18是图1所示的一种电力运行安全仪中JTAG接口电路的电路原理图；
图19是图1所示的一种电力运行安全仪中+1.25V产生电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
实施例1：
如图1-19所示，本实施例提供一种电力运行安全仪，包括三相输入电源、处理器、电压采样电路、切换模块、升压模块、为处理器供电的第一电源模块以及为电压采样电路、切换模块和升压模块供电的第二电源模块；处理器控制所述切换模块的输入端与升压模块和三相输入电源两者中的一者连接；切换模块的输出端与电压采样电路的输入端连接；电压采样电路的输出端与处理器连接。
所述三相输入电源采用现有设备上的三相输入电源实现，具体地，三相输入电源可以是三相四线制，即A相、B相、C相以及零线N；也可以是三相五线制，即即A相、B相、C相、零线N、地线PE。如图17所示，本实施例中，三相输入电源采用三相五线制，分别经UA、UB、UC、UN以及PE接入本电力运行安全仪；如图4所示，切换模块的输出端分别接入电压采样电路的输入端UA1、UB1和UC1。
如图2所示，第一电源模块为反激式电源，以三相输入电源中的任意一相作为输入，分别输出3.3V的电压和5V的电压，其中3.3V为处理器、显示模块、指示灯模块、时钟模块以及存储模块供电。
第二电源模块采用型号为LM7806的稳压芯片实现，以+12V直流电源作为输入，输出5V的电压，从而分别为显示模块、485接口电路以及电压采样电路、电流采样电路、频率采样电路以及升压检测电路中的运算放大器供电。需要说明的是，+12V直流电源可以采用现有技术实现，例如可以采用蓄电池实现。
本实施例中，如图4所示，电压采样电路包括依次连接的限流电路、取样电路和放大电路；限流电路包括多个依次串联的电阻；取样电路包括并联连接的电阻和电容；放大电路包括运算放大器。如图10所示，本实施例中的处理器采用型号为MSP430F249的芯片实现。由于该芯片不接受负电压，因此将如图19所示的+1.25V产生电路输出的+1.25V电压分别接入与处理器连接的运算放大器的同相输入端。本实施例中，采用如图18所示的JTAG接口电路对处理器进行烧录程序的操作。切换模块采用多个型号为JZC-33F的继电器实现，具体电路如图17所示。
如图5所示，升压模块采用DC-DC升压变换器实现，以第二电源模块输出的5V电压作为输入，输出500V的测试电压。
本实施例中，为了检测绝缘电阻的测试电压500V是否正常，如图6所示，所述电力运行安全仪还包括升压检测电路；所述升压检测电路的输入端与升压模块连接，升压检测电路的输出端与处理器连接；第二电源模块为升压检测电路中的四选一开关芯片74HC4052以及运算放大器LM358供电。
如图7-8所示，所述电力运行安全仪还包括频率采样电路以及电流采样电路；频率采样电路的输入端与电压采样电路的输出端连接，频率采样电路的输出端与处理器连接；电流采样电路的输入端与三相输入电源连接，具体地，切换模块的输出端分别接入电流采样电路的输入端A2、B2和C2。电流采样电路的输出端与处理器连接；第二电源模块分别为电流采样电路和频率采样电路中的模拟复用器NJU4053以及运算放大器LM324供电。
本实施例中，为了能存储更多的信息，如图9所示，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的存储模块；第一电源模块为存储模块供电。存储模块中的存储芯片采用型号为FM24CL16的存储器实现。
为了使本电力运行安全仪与上位机连接，方便提高自动化管理水平，本实施例中，所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的485接口电路；第二电源模块为485接口电路供电。本实施例中，485接口电路设置有两个。其中，接口芯片采用型号为SN65HVD3082EDR的485接口芯片实现。具体电路如图11所示。
为了方便人员操作，本实施例中，所述电力运行安全仪还包括分别与处理器连接的按键模块、显示模块、指示灯模块和时钟电路；第一电源模块分别为显示模块供电、指示灯模块和时钟电路供电。本实施例中，显示模块包括LCD显示器以及型号为HT1621的LCD驱动芯片。具体电路如图12所示。
本实施例中，如图16所示，所述电力运行安全仪还包括开关电路；处理器控制开关电路切断或连通升压模块与第二电源模块之间的连接。一旦发生紧急情况，可通过开关电路立即切断升压模块与第二电源模块之间的连接。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种电力运行安全仪，其特征在于：包括三相输入电源、处理器、电压采样电路、切换模块、升压模块、为处理器供电的第一电源模块以及为电压采样电路、切换模块和升压模块供电的第二电源模块；处理器控制所述切换模块的输入端与升压模块和三相输入电源两者中的一者连接；切换模块的输出端与电压采样电路的输入端连接；电压采样电路的输出端与处理器连接。
2.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括升压检测电路；所述升压检测电路的输入端与升压模块连接，升压检测电路的输出端与处理器连接；第二电源模块为升压检测电路供电。
3.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括频率采样电路以及电流采样电路；频率采样电路的输入端与电压采样电路的输出端连接，频率采样电路的输出端与处理器连接；电流采样电路的输入端与三相输入电源连接，电流采样电路的输出端与处理器连接；第二电源模块分别为频率采样电路以及电流采样电路供电。
4.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的存储模块；第一电源模块为存储模块供电。
5.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的485接口电路；第二电源模块为485接口电路供电。
6.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的按键模块。
7.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的显示模块；第一电源模块为显示模块供电。
8.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的指示灯模块；第一电源模块为指示灯模块供电。
9.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括与处理器连接的时钟模块；第一电源模块为时钟模块供电。
10.根据权利要求1所述的一种电力运行安全仪，其特征在于：所述电力运行安全仪还包括开关电路；处理器控制开关电路切断或连通升压模块与第二电源模块之间的连接。
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