架空地线故障探测仪的制作方法
【专利摘要】架空地线故障探测仪，属于电力系统故障检测领域。其特征在于：包括模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块、数据采集模块、开关量输入模块、时间信号输入模块、数据存储模块、开关量输出模块、人机接口模块、通讯接口模块以及中央处理单元；模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块和数据采集模块依次相连；数据采集模块、开关量输入模块以及时间信号输入模块与中央处理单元相连。中央处理单元同时与启动回路模块、数据存储模块、开关量输出模块、人机接口模块和通信接口模块互连。通过本实用新型能够快速准确的确定故障点，确保直流融冰工作顺利进行。
【专利说明】架空地线故障探测仪
【技术领域】
[0001]架空地线故障探测仪，属于电力系统故障检测领域。具体涉及一种精确快速对故障点进行定位的架空地线故障探测仪。
【背景技术】
[0002]在近几年冰雪灾害中，南方大部输电线路遭受了巨大的损失。为有力抗击冰雪灾害对输电线路的恶劣影响，电网公司在线路上加装了直流融冰系统，以应对冰雪天气的影响，但在对地线的直流融冰过程中，由于地线的绝缘是后期制作的，因此在融冰过程中会出现短路现象，甚至会存在金属性短接现象，影响了直流融冰工作的进行，限制了直流融冰系统功能的发挥。
[0003]在发生此类故障时，如果能快速测定故障距离，对故障进行定点，就能够及时修复故障，保证融冰工作的顺利进行。因此寻找一种在故障发生时可以快速准确的确定故障点，以保证直流融冰工作的正常进行的故障探测仪变得尤为重要。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种能够快速准确的确定故障点，确保直流融冰工作顺利进行的架空地线故障探测仪。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该架空地线故障探测仪，其特征在于:包括模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块、数据采集模块、开关量输入模块、时间信号输入模块、数据存储模块、开关量输出模块、人机接口模块、通讯接口模块以及中央处理单元；模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块和数据采集模块依次相连；数据采集模块、开关量输入模块以及时间信号输入模块与中央处理单元相连，中央处理单元同时与启动回路模块、数据存储模块、开关量输出模块、人机接口模块和通信接口模块互连。
[0006]所述的AD转换模块、中央处理单元、开关量输出模块、人机接口模块和通信接口模块为集成芯片Ul。
[0007]所述的数据存储模块包括型号为27256的集成芯片U7和型号为62256的集成芯片U8，集成芯片Ul的32脚?25脚同时与集成芯片U7?U8的11脚?13脚、15脚?19脚相连，集成芯片Ul的24脚?18脚同时与集成芯片U7的25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚和27脚相连，集成芯片Ul的24脚?18脚同时与集成芯片U8的25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚相连，集成芯片U7?U8的22脚同时与集成芯片Ul的33脚相连；集成芯片U7的20脚与集成芯片Ul的17脚相连，集成芯片U7的I脚接电源+5V ;集成芯片U8的20脚与集成芯片U3的6脚相连，集成芯片U8的27脚与集成芯片Ul的14脚和集成芯片U4的9脚?10脚相连。
[0008]所述的启动回路模块包括型号为74HCT139的集成芯片U3，集成芯片U3的I脚接地，7脚与集成芯片U4的I脚和2脚相连，集成芯片U4的3脚与13脚相连，集成芯片U4的12脚与8脚相连，集成芯片U4的11脚同时与4脚飞脚相连，6脚与集成芯片U2的11脚相连，集成芯片U4的9脚和10脚与集成芯片Ul的14脚相连。
[0009]所述的模拟信号输入模块包括型号为LF398的集成芯片U12、型号为74LS04的集成芯片Ul1、电容C4~C6、电阻R5~R7和电位器RP2，电源+15V分别连接电位器RP2的一端和集成芯片U12的I脚，电位器RP2的调节端连接集成芯片U12的2脚，电位器RP2的另一端串联电阻R7后接GND端，模拟信号输入端依次串联电阻R5~R6后与集成芯片U12的3脚相连，集成芯片U12的6脚串联电容C6后接GND端，8脚连接反相器Ull的输出端，7脚接GND端，5脚为输出端与集成芯片U9的输入端相连。
[0010]所述的集成芯片Ul为单片机，其型号为8098。
[0011]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是:多个模拟信号输入模块输出地模拟信号被送至集成芯片U9，当集成芯片U3检测到模拟信号输入模块输入信号满足预先设定启动条件或收到中央处理单元指令时，集成芯片U3开始工作，故障信号被送至集成芯片Ul内进行AD转换，转换完成之后由集成芯片Ul进行处理，并将处理后的数据进行缓存。中央处理单元通过通信接口模块将处理后的数据送到后台(计算机)进行人工辅助处理，以获取故障位置。开关量输出模块用于装置启动与自检异常报警；人机接口模块产生装置运行状态指示信号，包括启动(触发)指示、时间同步信号正常指示、装置异常指示、通信指示。本实用新型的架空地线故障探测仪能够快速准确的确定故障点，确保直流融冰工作顺利进行，从而保障了输电线路的正常工作。同时具有工作稳定可靠，结构简单、易于维护的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为架空地线故障探测仪原理方框图。
[0013]图2为架空地线故障探测仪电路原理图。
[0014]图3为架空地线故障探测仪模拟信号输入模块电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]图1~3是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~3对本实用新型做进一步说明。
[0016]如图1所示，本实用新型的架空地线故障探测仪包括:模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块、数据采集模块、开关量输入模块、时间信号输入模块、数据存储模块、开关量输出模块、人机接口模块、通讯接口模块以及中央处理单元。模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块和数据采集模块依次相连；数据采集模块、开关量输入模块以及时间信号输入模块与中央处理单元相连。中央处理单元同时与启动回路模块、数据存储模块、开关量输出模块、人 机接口模块和通信接口模块互连。
[0017]当启动回路模块检测到模拟信号输入模块输入信号满足预先设定启动条件或收到中央处理单元指令时(中央处理单元接收到开关量输入回路信号)，则启动回路模块开始工作，故障信号被送至AD转换模块，在AD转换模块内将模拟信号转换成数字信号(此时采样频率大于1MHz)，转换生成的数字信号继续送至数据采集模块进行数据采集。此过程中，中央处理单元接收时间信号输入模块产生输入的精度达1μ s级的时间信号，以精确标定触发时刻，并给数据信息打上时标。数据采集模块采集到的数据通过中央处理单元送至数据存储模块进行储存，存储至数据存储模块内的数据可由中央处理单元进行读取、处理，并将处理后的数据进行缓存。中央处理单元通过通信接口模块将处理后的数据送到后台(计算机)进行人工辅助处理，以获取故障位置。开关量输出模块用于装置启动与自检异常报警；人机接口模块产生装置运行状态指示信号，包括启动(触发)指示、时间同步信号正常指示、装置异常指示、通信指示等。
[0018]如图2所示，集成芯片Ul的32脚?25脚同时与集成芯片U7?U8的11脚?13脚、15脚?19脚相连。集成芯片Ul的24脚?18脚同时与集成芯片U7的25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚和27脚相连。集成芯片Ul的24脚?18脚同时与集成芯片U8的25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚相连。集成芯片U7?U8的22脚同时与集成芯片Ul的33脚相连。集成芯片U7的20脚与集成芯片Ul的17脚相连，集成芯片U7的I脚接电源+5V。集成芯片U8的20脚与集成芯片U3的6脚相连，集成芯片U8的27脚与集成芯片Ul的14脚和集成芯片U4的9脚?10脚相连。集成芯片U7?U8的10脚?3脚同时与集成芯片U6的2脚、5脚、6脚、9脚、12脚、15脚、16脚和19脚相连。集成芯片Ul的32脚?25脚同时与集成芯片U6和集成芯片U2的3脚脚、7脚脚、13脚?14脚、17脚?18脚相连。集成芯片U6的I脚接地，11脚与集成芯片Ul的34脚相连。集成芯片U6的型号为74HCT373。
[0019]集成芯片Ul的3脚脚接地，5脚与集成芯片U9的18脚相连，6脚与接线端子Jl的12脚相连，48脚与接线端子Jl的8脚相连。接线端子Ul的2脚与三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极与接线端子Jl的4脚相连，三极管Ql的集电极接地。集成芯片Ul的I脚与接线端子Jl的3脚相连，集成芯片Ul的47脚、11脚、39脚和37脚接地，集成芯片Ul的38脚和46脚接电源+5V。集成芯片Ul的35脚和36脚之间并联晶振Y1，同时分别并联电容C2?C1的一端，电容C2?C1的另一端接地。
[0020]集成芯片U5的电源转换芯片，其I脚为输入端，与电源+15V相连，2脚接地，3脚为输出端，输出电压为+5V。集成芯片U5的I脚和3脚分别串联电容C7和电容C8接地。集成芯片U5的型号为MC78M05AC。
[0021]集成芯片U3的I脚接地，7脚与集成芯片U4的I脚和2脚相连，集成芯片U4的3脚与13脚相连，集成芯片U4的12脚与8脚相连，集成芯片U4的11脚同时与4脚?5脚相连，，6脚与集成芯片U2的11脚相连。集成芯片U4的型号为74HCT00，内置有4路与非门电路，分别为包括I脚?3脚的与非门U4A，包括4脚?6脚的与非门U4B,包括8脚?10脚的与非门U4C和包括11脚?13脚的与非门U4D。
[0022]集成芯片U2的9脚、6脚、5脚和2脚分别于集成芯片U9的14脚?17脚相连。集成芯片U9的28脚串联电阻R2后与集成运放芯片UlO的2脚相连，集成运放芯片UlO的3脚串联电阻R4后与电位器RPl的调节端连，电位器RPl的另外两个接线端分别于集成芯片U5的3脚和GND端相连。集成运放芯片UlO的型号为HA-0P037。
[0023]如图3所示，本实用新型的架空地线故障探测仪模拟信号输入模块包括集成芯片U12?U11、电容C4?C6、电阻R5?R7和电位器RP2。电源+15V分别连接电位器RP2的一端和集成芯片U12的I脚，电位器RP2的调节端连接集成芯片U12的2脚，电位器RP2的另一端串联电阻R7后接GND端。模拟信号输入端依次串联电阻R5?R6后与集成芯片U12的3脚相连，集成芯片U12的6脚串联电容C6后接GND端，8脚连接反相器Ull的输出端，7脚接GND端，5脚为输出端。在本实用新型中，设置有多个模拟信号输入模块，每一个模拟信号输入模块内的集成芯片U12的信号输出端5脚分别与集成芯片U9的输入端相连。
[0024]如图2?3所示，集成芯片Ul为中央处理单元，为型号为8098的单片机集成芯片Ul同时实现AD转换模块、开关量输出模块、人机接口模块和通信接口模块的功能。集成芯片U7型号为27256，为程序存储器，集成芯片U8为RAM存储芯片，其型号为62256，集成芯片U7和集成芯片U8组成上述的数据存储模块。集成芯片U12以及电容C4?C6、电阻R5?R7和电位器RP2组成模拟信号输入模块，与集成芯片U9相连，集成芯片U9为多路采集锁存器，其型号为AD7506，与集成芯片U2相连，由集成芯片U2选择哪一路开始进行AD转换，集成芯片U2的型号为74HCT373。集成芯片U3和集成芯片U4组成启动回路模块，集成芯片U3的型号为74HCT139。
[0025]具体工作过程及原理如下:
[0026]多个模拟信号输入模块输出地模拟信号被送至集成芯片U9，当集成芯片U3检测到模拟信号输入模块输入信号满足预先设定启动条件或收到中央处理单元指令时，集成芯片U3开始工作，故障信号被送至集成芯片Ul内进行AD转换，转换完成之后由集成芯片Ul进行处理，并将处理后的数据进行缓存。中央处理单元通过通信接口模块将处理后的数据送到后台(计算机)进行人工辅助处理，以获取故障位置。开关量输出模块用于装置启动与自检异常报警；人机接口模块产生装置运行状态指示信号，包括启动(触发)指示、时间同步信号正常指示、装置异常指示、通信指示。
[0027]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.架空地线故障探测仪，其特征在于:包括模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块、数据采集模块、开关量输入模块、时间信号输入模块、数据存储模块、开关量输出模块、人机接口模块、通讯接口模块以及中央处理单元；模拟信号输入模块、启动回路模块、AD转换模块和数据采集模块依次相连；数据采集模块、开关量输入模块以及时间信号输入模块与中央处理单元相连，中央处理单元同时与启动回路模块、数据存储模块、开关量输出模块、人机接口模块和通信接口模块互连。
2.根据权利要求1所述的架空地线故障探测仪，其特征在于:所述的AD转换模块、中央处理单元、开关量输出模块、人机接口模块和通信接口模块为集成芯片U1。
3.根据权利要求1所述的架空地线故障探测仪，其特征在于:所述的数据存储模块包括型号为27256的集成芯片U7和型号为62256的集成芯片U8，集成芯片Ul的32脚~25脚同时与集成芯片U7~U8的11脚~13脚、15脚~19脚相连，集成芯片Ul的24脚~18脚同时与集成芯片U7的25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚和27脚相连，集成芯片Ul的24脚~18脚同时与集成芯片U8的25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚相连，集成芯片U7~U8的22脚同时与集成芯片Ul的33脚相连；集成芯片U7的20脚与集成芯片Ul的17脚相连，集成芯片U7的I脚接电源+5V ;集成芯片U8的20脚与集成芯片U3的6脚相连，集成芯片U8的27脚与集成芯片Ul的14脚和集成芯片U4的9脚~10脚相连。
4.根据权利要求1所述的架空地线故障探测仪，其特征在于:所述的启动回路模块包括型号为74HCT139的集成芯片U3，集成芯片U3的I脚接地，7脚与集成芯片U4的I脚和2脚相连，集成芯片U4的3脚与13脚相连，集成芯片U4的12脚与8脚相连，集成芯片U4的11脚同时与4脚~5脚相连，6脚与集成芯片U2的11脚相连，集成芯片U4的9脚和10脚与集成芯片Ul的14脚相连。
5.根据权利要求1所述的架空地线故障探测仪，其特征在于:所述的模拟信号输入模块包括型号为LF398的集成芯片U12、型号为74LS04的集成芯片Ul1、电容C4~C6、电阻R5^R7和电位器RP2，电源+15V分别连接电位器RP2的一端和集成芯片U12的I脚，电位器RP2的调节端连接集成芯片U12的2脚，电位器RP2的另一端串联电阻R7后接GND端，模拟信号输入端依次串联电阻R5~R6后与集成芯片U12的3脚相连，集成芯片U12的6脚串联电容C6后接GND端，8脚连接反相器Ull的输出端，7脚接GND端，5脚为输出端与集成芯片U9的输入端相连。
6.根据权利要求2~4任一项所述的架空地线故障探测仪，其特征在于:所述的集成芯片Ul为单片机，其型号为8098。
【文档编号】G01R31/08GK203732673SQ201420060406
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】杨宏伟, 王冰, 沈龙, 程颖, 徐云水, 何兴平, 李锐, 张焱, 吴建涛, 唐良富 申请人:云南电网公司昭通供电局, 山东科汇电力自动化股份有限公司