小電流接地系統(tǒng)接地故障檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及輸電領(lǐng)域，特別是涉及一種能夠提高檢測小電流接地故障效率的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國3?60kV配電網(wǎng)廣泛采用中性點(diǎn)非有效接地方式，又稱為小電流接地系統(tǒng)，小電流接地系統(tǒng)的故障絕大多數(shù)是單相接地故障。發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流很小，因此設(shè)備還可以在故障情況下繼續(xù)運(yùn)行1?2個(gè)小時(shí)，但是必須盡快找到故障線路以消除隱患，這就涉及到故障選線問題。
[0003]目前傳統(tǒng)的微機(jī)型選線裝置分為兩大類，單片機(jī)裝置和工控機(jī)裝置。單片機(jī)裝置的基本特征是采用8位或16位單片機(jī)芯片，單色液晶。由于單片機(jī)裝置的CPU運(yùn)算速度低，因此無法運(yùn)行復(fù)雜程序，導(dǎo)致選線正確性不高。而且由于功能限制，單片機(jī)裝置還不支持彩色液晶和鍵盤鼠標(biāo)，在人機(jī)交互能力上較差。工控機(jī)裝置采用32位CPU，內(nèi)存可達(dá)64M以上，且具備硬盤，因此可以運(yùn)行復(fù)雜的算法程序，選線正確率較高。但是由于工控機(jī)采用多個(gè)板卡共用PCI總線的架構(gòu)，導(dǎo)致功耗較大，且風(fēng)扇等易損元件較多，長時(shí)間運(yùn)行后可靠性較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是要提供一種小電流接地系統(tǒng)接地故障檢測裝置，能夠適用3?60kV中性點(diǎn)非有效接地電網(wǎng)中的故障線路檢測。
[0005]特別地，本實(shí)用新型提供了一種小電流接地系統(tǒng)接地故障檢測裝置，包括4U機(jī)箱和安裝在所述4U機(jī)箱內(nèi)的母板，以及與所述4U機(jī)箱連接的人機(jī)交互設(shè)備；所述母板上安裝有將模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元；在所述母板上插有模擬量板卡、開關(guān)Μ板卡和控制主板；
[0006]所述模擬量板卡包括與外部電纜連接的電纜接口，和將接收的模擬量信號轉(zhuǎn)換為低壓模擬量信號輸出的模擬量轉(zhuǎn)換芯片；所述控制主板包括對輸入信號進(jìn)行分析并給出結(jié)果的CPU和FPGA芯片以及提供存儲功能的存儲芯片；所述開關(guān)量板卡包括將接收的所述控制主板的信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號輸出的開關(guān)量轉(zhuǎn)換芯片。
[0007]進(jìn)一步地，所述控制主板的存儲芯片包括512K容量的SRAM和4M容量的FLASH存儲器。
[0008]進(jìn)一步地，所述人機(jī)交互設(shè)備包括顯示屏、鍵盤和鼠標(biāo)。
[0009]進(jìn)一步地，所述外部電纜與所述模擬量板卡的所述電纜接口之間還連接有電流互感器和電壓互感器。
[0010]進(jìn)一步地，所述低壓模擬量信號為-5V至+5V之間的模擬量信號。
[0011]進(jìn)一步地，所述控制主板包括四個(gè)輸出接口，分別是顯示器輸出接口、開關(guān)量輸出接口、串口輸出接口和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接接口。
[0012]進(jìn)一步地，所述4U機(jī)箱上設(shè)置有與所述母板連接的USB接口。
[0013]進(jìn)一步地，所述控制主板的所述CPU采用LPC178-FBD208芯片，通過DATA總線口輸出數(shù)據(jù)總線，通過ADDR總線口輸出地址總線；所述SRAM采用IS61LV25616-12T芯片，所述FLASH采用SST39VF3201芯片，所述FPGA采用EP2C5T144芯片；所述SRAM、所述FLASH和所述FPGA通過引腳分別與所述CPU的數(shù)據(jù)總線和地址總線連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述開關(guān)量板卡包括依次連接的LPC178-FBD208微控制器、74LVC4245雙向電平轉(zhuǎn)換芯片和TL521-4光藕合器芯片。
[0015]本實(shí)用新型的檢測裝置集成度高，所有板卡集成在一個(gè)4U機(jī)箱內(nèi)，核心的CPU、內(nèi)存、硬盤芯片集成在控制板卡上，同時(shí)控制板卡集成高速總線且與其他板卡之間不通過高速總線連接，提高了裝置可靠性。檢測裝置還能夠記錄故障數(shù)據(jù)，即錄波功能，支持即插即用的USB鼠標(biāo)、USB鍵盤或U盤，人機(jī)交互性能很好。4U機(jī)箱上具備串口，能夠虛擬以太網(wǎng)上傳選線信息，能夠連接到局域網(wǎng)和Internet。
[0016]本實(shí)用新型綜合了單片機(jī)和工控機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既保留單片機(jī)的高可靠性，又可實(shí)現(xiàn)工控機(jī)的尚性能，完全滿足現(xiàn)場要求。
[0017]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本實(shí)用新型具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本實(shí)用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說明】
[0018]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本實(shí)用新型的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的控制板卡的數(shù)據(jù)總線連接示意圖；
[0021]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的開關(guān)量板卡電路示意圖；
[0022]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型的檢測裝置一般性地包括標(biāo)準(zhǔn)的4U機(jī)箱10和安裝在4U機(jī)箱10內(nèi)的母板20，以及與4U機(jī)箱10連接的人機(jī)交互設(shè)備。在母板20上安裝有將模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；在母板20上插有模擬量板卡30、開關(guān)量板卡50和控制主板40 ;該模擬量板卡30包括與外部電纜連接的電纜接口，和將接收的模擬量信號轉(zhuǎn)換為低壓模擬量信號輸出的模擬量轉(zhuǎn)換芯片；該開關(guān)量板卡50包括將接收的控制主板40的信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號輸出的開關(guān)量轉(zhuǎn)換芯片；控制主板40包括對輸入信號進(jìn)行分析并給出結(jié)果的CPU和FPGA芯片以及提供存儲功能的存儲芯片。
[0024]本實(shí)施例在工作時(shí)，位于過程層的外部電纜將模擬信號接入位于間隔層的模擬量板卡30內(nèi)，模擬量板卡30將輸入電壓和電流轉(zhuǎn)變?yōu)?5V與+5V之間的低壓模擬量信號后輸出至母板20 ;母板20對輸入的低壓模擬量信號進(jìn)行低通濾波后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸送至控制主板40 ;控制主板40上的CPU根據(jù)FPGA芯片的程序?qū)υ摂?shù)字信號進(jìn)行計(jì)算并選出故障線路，控制主板40同時(shí)利用存儲芯片保存分析后的故障數(shù)據(jù)，然后將故障選線結(jié)果發(fā)送至開關(guān)量板卡50 ;開關(guān)量板卡50將故障線路信息轉(zhuǎn)化為開關(guān)量信號后輸出硬節(jié)點(diǎn)報(bào)警信號，提示維持人員當(dāng)前存在故障的線路信息。本實(shí)施例可以應(yīng)用多種選線方法融合后進(jìn)行綜合選線，能夠針對金屬性接地、經(jīng)電弧接地、經(jīng)過渡電阻接地等各種情況并準(zhǔn)確選出故障線路。本實(shí)施例中安裝各板卡的4U機(jī)箱10采用自然冷卻，電源和各板卡及機(jī)箱內(nèi)部都無需安裝風(fēng)扇，沒有易損元件，可提高檢測裝置的使用壽命?？刂瓢蹇?0采用高速總線形式且高速總線集成在控制板卡內(nèi)，不與其他板卡之間通過高速總線連接，提高了裝置可靠性。
[0025]在本實(shí)施例中的人機(jī)交互設(shè)備可以包括顯示屏60、鍵盤和鼠標(biāo)61，其中的顯示器60可以是工業(yè)液晶顯示器；鍵盤和鼠標(biāo)61可以通過設(shè)置在4U機(jī)箱10上與母板20連接的USB接口連接。通過上述部件，可以提高檢測裝置的人機(jī)交互性能，便于得到更精確的檢測結(jié)果。
[0026]本實(shí)施例中控制主板40的CPU采用主頻為100MHz的32位ARM芯片，存儲芯片包括512K容量的SRAM和4M