一种电压互感器二次消谐控制器的制造方法
【专利摘要】一种电压互感器二次消谐控制器，包括嵌入式主板、模拟量变换器板卡、可控硅消谐板卡、开关量输出板卡、彩色液晶；所述嵌入式主板与模拟量变换器板卡、可控硅消谐板卡、开关量输出板卡、彩色液晶通过背板连接线相连；电压互感器二次电缆并联接到模拟量变换器板卡的输入端和可控硅消谐板卡的输出端；所述开关量输出板卡通过继电器单元连接到自动化后台；所述嵌入式主板还通过串口或者以太网口与自动化后台相连。发生铁磁谐振故障后，主板进行消谐控制，同时还能够进行故障录波，便于事后分析。本实用新型技术成熟、可靠性高、人机交互方便。
【专利说明】一种电压互感器二次消谐控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种电力设备，具体涉及一种配电网PT 二次消谐控制器，适用于3?60kV中性点不接地电网，能够在铁磁谐振故障发生时，快速准确判断出谐振，进行消谐控制并记录波形。
【背景技术】
[0002]我国3?60kV配电网广泛采用中性点不接地方式。中性点不接地电网很容易发生铁磁谐振故障，发生铁磁谐振故障时，有可能是PT熔断器烧断，影响测量和计量。严重情况下有可能导致PT炸毁，造成母线短路和全站停电。
[0003]为了抑制铁磁谐振，可以采用多种方法，例如PT —次侧中性点串联电阻消谐、PT二次侧开口三角绕组串联电阻消谐、四PT接线消谐等。其中PT 二次侧开口三角绕组串联电阻消谐方法由于安装简单、成本低而得到广泛的应用。
[0004]目前传统的微机型PT二次消谐控制器主要采用以单片机为核心的装置。单片机装置的基本特征是采用8位或16为单片机芯片，IM以下内存，单色液晶。由于单片机装置的CPU运算速度低，因此无法运行复杂程序，导致消谐正确性不高。由于单片机装置不支持彩色液晶，不能使用键盘鼠标，因此人机交互能力差。特别是单片机装置的Flash容量非常小，无法记录故障波形数据，无法进行事后分析。因此现场迫切需要能够长期可靠运行，且功能强大的新型PT 二次消谐控制器。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是克服现有技术上的不足，提出适用于中性点不接地电网的新型PT 二次消谐控制器，填补了国内外相关【技术领域】的空白。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]—种电压互感器二次消谐控制器，包括嵌入式主板、模拟量变换器板卡、可控硅消谐板卡、开关量输出板卡、彩色液晶；其特征为:
[0008]所述嵌入式主板与模拟量变换器板卡、可控硅消谐板卡、开关量输出板卡、彩色液晶通过背板连接线相连；
[0009]电压互感器二次电缆并联接到模拟量变换器板卡的输入端和可控硅消谐板卡的输出端；
[0010]所述开关量输出板卡通过继电器单元连接到自动化后台；
[0011]所述嵌入式主板还通过串口或者以太网口与自动化后台相连。
[0012]所述嵌入式主板包括集成在一块电路板上的主频为500MHz的32位ARM芯片、64M内存、128MFlash存储器、12位AD采样芯片、232/485串口和1M以太网口。
[0013]所述彩色液晶采用640 X 480真彩色液晶。
[0014]二次消谐控制器能够外接USB鼠标、USB键盘、U盘。
[0015]主板安装嵌入式WinCE操作系统，不同的硬件功能对应WinCE操作系统的驱动程序，应用程序通过这些驱动程序对硬件进行控制。嵌入式WinCE操作系统可靠性高、功能强大，最突出的特点就是界面风格为Windows，支持USB鼠标、USB键盘、U盘，人机交互性能很好，而且具有TCP/IP协议，以太网功能强大。
[0016]PT 二次消谐控制器的工作原理是:电压互感器二次电缆并联接到模拟量变换器板卡的输入端和可控娃消谐板卡的输出端。模拟量变换器将信号转变为-5V与+5V之间的低压模拟量信号，该模拟量进入主板后首先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，CPU对数字信号进行计算判断是否发生铁磁谐振。如果判断发生铁磁谐振则立即进行消谐控制，同时还能够进行故障录波，便于事后分析。报警信号采用四种方式输出:①液晶汉字化显示；②通过开关量输出板输出硬节点报警信号通过串口输出报警信号；④通过以太网输出报警信号。
[0017]PT 二次消谐控制器改进了单片机的不足，完全满足现场要求。
[0018]本实用新型的优点如下:
[0019]1、集成度高，PT 二次消谐控制器所有板卡集成在一个4U机箱内，核心的CPU、内存、AD等芯片集成在一块电路板(主板)上，高速总线集成在主板内，主板与其他板卡之间不通过高速总线连接，提高了装置可靠性。
[0020]2、运算速度快，采用32位ARM芯片，主频可达500MHz。
[0021]3、采用WinCE操作系统,可靠性高,功能强大。
[0022]4、PT 二次消谐控制器能够记录故障数据，即录波功能。支持USB鼠标、USB键盘、U盘，人机交互性能很好。
[0023]5、主板具备网口，能够通过以太网上传选线信息，能够连接到局域网。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的结构示意图；
[0025]其中，102为模拟量变换器板卡，103为可控硅消谐板卡、104为开关量输出板卡，105为嵌入式主板，106为背板连接线，107为自动化后台，108为局域网；
[0026]图2是嵌入式主板的结构示意图；
[0027]图3是AD功能的原理图；
[0028]其中，301为小电压互感器；
[0029]图4是DO功能的原理图；
[0030]图5是可控硅消谐功能的原理图；
[0031]其中，501为PT开口三角绕组，502为控制器；
[0032]图6是可控硅控制电路的原理图；
[0033]其中，501为PT开口三角绕组。
【具体实施方式】
[0034]下面结合说明书如图，通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
[0035]本实用新型提出了一种新型PT 二次消谐控制器，该装置适用于3?60kV中性点不接地电网。PT 二次消谐控制器的工作原理是:电压互感器二次电缆并联接到模拟量变换器板卡的输入端和可控娃消谐板卡的输出端。模拟量变换器将信号转变为-5V与+5V之间的低压模拟量信号，该模拟量进入主板后首先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，CPU对数字信号进行计算判断是否发生铁磁谐振。如果判断发生铁磁谐振则立即进行消谐控制，同时还能够进行故障录波，便于事后分析。报警信号采用四种方式输出:①液晶汉字化显示；②通过开关量输出板输出硬节点报警信号；③通过串口输出报警信号通过以太网输出报警信号。
[0036]PT 二次消谐控制器由嵌入式主板、模拟量变换器板卡、可控硅消谐板卡、开关量输出板卡、工业液晶显示器组成，所有板卡安装在一个4U机箱内，采用自然冷却，电源、主板及机箱内部都无需安装风扇，没有易损元件。嵌入式主板是控制器的核心，包括主频为500MHz的32位ARM芯片、64M内存、128MFlash存储器、12位AD采样芯片、232/485串口和1M以太网。高速总线集成在主板内，主板与其他板卡之间不通过高速总线连接，提高了装置可靠性。
[0037]主板安装嵌入式WinCE操作系统，不同的硬件功能对应WinCE操作系统的驱动程序，应用程序通过这些驱动程序对硬件进行控制。嵌入式WinCE操作系统可靠性高、功能强大，最突出的特点就是界面风格为Windows，且支持USB鼠标、USB键盘、U盘，人机交互性能很好，而且具有TCP/IP协议，以太网功能强大。
[0038]如图1所示，电压互感器二次电缆并联接到模拟量变换器板卡102的输入端和可控硅消谐板卡103的输出端。102-1至102-n表示板卡上的变换器，能够将PT 二次电压转变为-5V与+5V之间的低压模拟量信号，该模拟量进入嵌入式主板105后首先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，CPU对数字信号进行计算判断是否发生铁磁谐振。如果判断发生铁磁谐振则立即进行消谐控制，同时还能够进行故障录波，便于事后分析。103-1至103-n表示可控硅消谐电路。报警信号由彩色液晶汉字化显示，或者通过串口上传到自动化后台107，也可以通过开关量输出板104输出硬节点报警信号，104-1至104-n表示开关量输出板104上的继电器单元。通过以太网既可以输出报警信号，也可以访问局域网108。
[0039]嵌入式主板结构原理如图2所示，嵌入式主板由CPU、FLASH、NAND FLASH、SDRAM、FPGA组成，CPU是PXA270C520，通过DATA总线口输出数据总线BDOBD15,通过ADDR总线口输出地址总线ADO—AD25，SDRAM是MT48LC16，MT48LC16上的AOA12与地址总线对应连接，MT48LC16上的DQODQ15与数据总线对应连接；FLASH是JS28F128，JS28F128上的AOA24与地址总线对应连接，JS28F128上的DQODQ15与数据总线对应连接；NAND FLASH 是 K9F4G08，K9F4G08 上的 ALE 与地址总线对应连接，K9F4G08 上的 100107与数据总线对应连接；FPGA是EP3C5F256，EP3C5F256上的10_VB6与地址总线对应连接，EP3C5F256上的10_VB5与数据总线对应连接。
[0040]AD功能原理如图3所示，AD信号处理系统由电压转换器、电压跟随器、零序放大器、AD转换器组成。小电压互感器301与电阻Rz组成电压转换器，将PT 二次电压信号转换为0-3.5V信号，电压转换器的输入端接到PT的二次侧，输出接到电压跟随器的输入端上；电压跟随器由运算放大器0P07与电阻R13组成，输出信号接到零序放大器上；零序放大器由运算放大器AD620与电阻R11、R12、Rf组成，AD620的REF端与AD7265的DcapA端相连接；零序放大器的输出端接到AD7265的VAl上；AD转换器是AD7265，AD7265的A0、A1、A2、CS、SCLK 通过端子 Pll、P12、P13、P14、P15 与端子 P41、P42、P43、P44、P45 相连接。
[0041 ] DO功能原理如图4所示，DO信号系统由FPGA EP3C5F256、744245、7404和开关信号滤波器组成，EP3C5F256上的10_VB6与CPU地址总线对应连接，EP3C5F256上的10_VB5与CPU数据总线对应连接，EP3C5F256的K2 — K7与744245的Al—A6相连接，744245的BI—B6与7404的AO—A5相连接，7404的01—06分别与对应的开关信号滤波器相连接，第一路开关信号滤波器由R201、R202、C201组成，第六路开关信号滤波器由R261、R262、C261组成，第一路开关信号滤波器的输出端连接到端子OUTl上，第六路开关信号滤波器的输出端连接到端子0UT6上。
[0042]可控硅消谐功能原理如图5所示，R表示消谐电阻，通常为5-10欧姆，SCR为可控硅。正常运行时，消谐控制器502不发出信号，可控硅处于关断状态，此时PT开口三角绕组501相当于开路。当消谐控制器502判断发生铁磁谐振后，立即发出信号控制可控硅导通，即PT开口三角绕组501与电阻R构成了回路。这样就等效为谐振电路中串联了一个电阻，破坏了铁磁谐振的条件，达到消除铁磁谐振的目的。采用可控硅进行消谐可以避免传统的触点式开关在闭合或者断开过程中发生电弧闪络的现象，安全性更好。
[0043]可控硅控制电路原理如图6所示，其中Rl为10kQ，R2为360k Ω，R3为39kQ。M0C3041为可控硅控制芯片，有6个引脚，其中引脚I接+12V高电平，引脚2和3接对外输入，引脚4和6接对外输出。正常运行时引脚2和3没有输入信号，可控硅处于关断状态，此时PT开口三角绕组501相当于开路。需要进行消谐时，CPU发出信号向引脚2和3输入+5V高电平，M0C3041即发出控制信号控制可控硅导通，这样PT开口三角绕组501和电阻R形成了串联电路。
【权利要求】
1.一种电压互感器二次消谐控制器，包括嵌入式主板、模拟量变换器板卡、可控硅消谐板卡、开关量输出板卡、彩色液晶；其特征为: 所述嵌入式主板与模拟量变换器板卡、可控硅消谐板卡、开关量输出板卡、彩色液晶通过背板连接线相连； 电压互感器二次电缆并联接到模拟量变换器板卡的输入端和可控硅消谐板卡的输出端; 所述开关量输出板卡通过继电器单元连接到自动化后台； 所述嵌入式主板还通过串口或者以太网口与自动化后台相连。
2.根据权利要求1所述的二次消谐控制器，其特征为: 所述嵌入式主板包括集成在一块电路板上的主频为500MHz的32位ARM芯片、64M内存、128MFlash存储器、12位AD采样芯片、232/485串口和1M以太网口。
3.根据权利要求1所述的二次消谐控制器，其特征为: 所述彩色液晶采用640X480真彩色液晶。
4.根据权利要求1所述的二次消谐控制器，其特征为: 二次消谐控制器能够外接USB鼠标、USB键盘、U盘。
【文档编号】H01F38/26GK203839183SQ201420230424
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】齐郑, 张慧汐, 朱晨, 饶志, 李志 , 李砚, 蔡志伟 申请人:华北电力大学, 北京丹华昊博电力科技有限公司