牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置的制造方法
【专利摘要】一种牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是：包括MCU、实时钟、LED驱动、LCM接口、两个接口、模拟量输入及调理、通讯接口、电源、控制出口及空接点输出和端子，MCU、实时钟、LED驱动、LCM接口和一个接口构成主板，模拟量输入及调理、通讯接口、电源、控制出口及空接点输出、端子和另一个接口构成输入输出板。其优点为，设计合理、运行可靠；能够实现YH的自动、智能、无时间间隔切换和监控，在运行YH故障的情况下，能够在保护装置误动前，及时、智能倒入另一台状态良好的YH运行，并能对备用YH的电压实施监视预告，实时监测备用YH的电压，在其状态或者附件有劣化趋势时，及时预警，提醒值班员检查处理。
【专利说明】
牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种变电所母线电压互感器预警测控装置，特别是一种牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置。
【背景技术】
[0002]牵引变电所27.5kV(55kV)母线电压互感器电压模拟量是实现牵引变电所测控不可缺少的重要数据，一旦间断、消失或者异常降低，将引起牵引变电所馈线系统阻抗保护、主变压器系统高压侧、低压侧低电压启动过电流保护、电容器失压保护的误动作，中断接触网、设备的供电，并导致计量、测量数据出现严重的偏差。
[0003]目前，牵引变电所主变压器低压侧27.5kV(55kV)母线一般采用隔离开关分段的单母线接线方式，在每相母联隔离开关两侧各设一台电压互感器(以下简称YH)、互为备用。如图1，为邯长线27.5kV母线一次接线，电压互感器设置示意图(未涉及到的进线、馈线部分未画出)，在a相母线上分别设置了 5YH、7YH，其二次电压经IYZK转换开关选择后送至YMa、YMc小母线;在b相母线上分别设置了 6YH、8YH，其二次电压经2YZK转换开关选择后送至YMb、YMc小母线;YMa、YMb、YMc分别供给计量、测量装置、馈线阻抗保护、电容过(失)压保护、主变压器低电压起动过电流保、进线失压保护等需要电压模拟量的二次装置使用。此种接线方式存在冋题是:
1)运行电压互感器故障后不能即时切换为备用电压互感器，引起主变压器低电压起动过电流保护误动；主变压器低电压起动过电流保护动作后，将造成运营正线上下行接触网同时停电，影响范围大、恢复时间长；
2)无备用YH二次电压监测装置，遇有备用YH故障时、在进行YH切换后，引起馈线阻抗保护误动跳闸；
3)熔断器直阻变大后，母线电压异常；
4)日常YH切换过程中，引起失压类保护误动作。
[0004]因此，现阶段，针对运行YH故障后及时倒换为备用YH的问题，只能靠提高值班员的业务素质、在故障时准确分析、到位操作，才可能避免跳闸、影响接触网停电问题的发生；针对备用YH的电压质量、没有预警系统的问题，只能要求值班员经常性地手动测试备用YH的电压来防止。以上为现有技术的不足。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提供一种牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，该装置能够实现电压互感器(以下简称YH)的自动、智能切换和监控，在运行YH故障的情况下能够智能倒入另一台YH运行，并对备用YH的电压实施监视预告，用以克服现有技术的不足。
[0006]本发明的目的可以通过下述技术方案来实现:
本牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是:包括MCU、实时钟、LED驱动、LCM接口、两个接口、模拟量输入及调理、通讯接口、电源、控制出口及空接点输出和端子，M⑶、实时钟、LED驱动、LCM接口和一个接口构成主板，模拟量输入及调理、通讯接口、电源、控制出口及空接点输出、端子和另一个接口构成输入输出板;M⑶采用具有数据协处理功能的16位单片机作为CPU，其内置的12位AD转换器用于完成本装置的数据采样功能，CPU通过I2C总线连接时钟芯片及数据存储器;实时钟采用集成了晶振电路的时钟芯片，用于为本装置提供时钟信号;LED驱动包含若干发光管回路，通过M⑶内的单片机口线驱动某个或某几个发光管回路内的LED指示灯的点亮，用于指示装置的运行状态;LCM接口用于连接LCD液晶显示器，控制LCD液晶显示器的复位，背光及数据输出；模拟量输入及调理采用精密微型电压互感器和小型精密电流互感器，用于将经过调理的电压、电流信号输入至M⑶内单片机的A/D采样通道，供MCU采样计算;通讯接口用于将MCU内单片机的TTL电平通讯信号经隔离后转换为485信号；电源为本装置提供工作电源;控制出口及空接点输出由MCU内的单片机口线通过OC门控制继电器的吸合与释放;端子用于引入所有外接电源线，并引出通讯接口内的485总线，以及控制出口及空接点输出内所有继电器的空接点输出线;两个接口用于连接主板和输入输出板，两个接口之间通过扁平电缆连接。
[0007]本发明所述的MCU包括有单片机电路、按键板接口电路、按键板支撑和固定接口、存储电路、CPU程序烧写口以及电源滤波电路，其中，单片机电路内有单片机1U1、晶体振荡器 1M1、电容 1C1、1C2 和 1C3、电阻 IRl 和 1R2，其单片机 IUl 的型号为 DSPIC30F6012A-30I/PF，按键板接口电路内有排阻1RP2和5线单排针接口KEYINT，按键板支撑和固定接口内有2线插针接口 JMPI和JMP2，存储电路内有数据存储器1U2以及电阻IR5和IR6，其数据存储器1U2的型号为24C128，CHJ程序烧写口内有5线单排针接口PR0G，电源滤波电路内有电容ICPl?1CP7;实时钟内有时钟芯片1U3、电容1E1、二极管1D2和电阻1R3，其时钟芯片1U3的型号为DS3231，二极管1D2的型号为IN4148;LED驱动内有排阻IRPl和发光二极管LEDl?LED6;LCM接口内有三极管Tl、电阻1R7和7线单排针接口LCMINT，其三极管TI的型号为9012;模拟量输入及调理内有精密微型电压互感器PT I?PT6、小型精密电流互感器CTI和CT2、A/D采样基准电压电路、电阻Rl?R34以及电容Cl?C8，其精密微型电压互感器PTl?PT6的型号均为ZMPT107，小型精密电流互感器CTl和CT2的型号均为ZMCT103D，A/D采样基准电压电路内有三端可调分流基准源、电阻R60和电容E4，其三端可调分流基准源的型号为TL431;通讯接口内有通讯接口芯片U2、光耦U3和U4、三极管T2、双向瞬态抑制二极管TVSl以及电阻R51?R59，其通讯接口芯片U2的型号为MAX485ESA，光耦U3和U4的型号均为TLP181，双向瞬态抑制二极管TVSl的型号为SMBJ5.0CA;电源内有工作电源模块PWS、电容CPl和CP2、电容El和E2、隔离电源模块DC1、电容CP3以及电容E3，其工作电源模块PWS的型号为LH05-10D0512-01，隔离电源模块DCl的型号为B0505S-2WR2;控制出口及空接点输出内有OC门芯片Ul、2个继电器、排阻RPl、光耦GOl和G02、发光二极管LI?L4以及电阻R35?R50，其OC门芯片Ul的型号为ULN2003，光耦GOl和G02的型号均为TLP521-2GB;端子内有接线端子INTl和INT2以及焊接孔CTIl和CTI2;两个接口内分别都有接线端子INT3，其型号均为IDC20;
其连接关系为:主板上，在MCU内，单片机电路与按键板接口电路之间，5线单排针接口KEYINT的第I?第5引脚分别连接到单片机IUl的第46、第49和第50?第52引脚，单片机电路与存储电路之间，数据存储器1U2的第5和第6引脚分别连接到单片机IUl的第36和第37引脚，单片机电路与CPU程序烧写口之间，5线单排针接口 PROG的第I引脚连接到电阻IRl和1R2的公共连接端，5线单排针接口 PROG的第4和第5引脚分别连接到单片机IUl的第18和第17引脚;实时钟与MCU之间，时钟芯片1U3的第15和第16引脚分别连接到单片机IUl的第36和第37引脚;LED驱动与MCU之间，发光二极管LEDl?LED6的负极分别连接至单片机IUl的第60?第62、第63、第64和第I引脚;LCM接口与M⑶之间，三极管Tl的基极通过电阻1R7连接到单片机IUl的第2引脚，7线单排针接口 LCMINT的第3?第6引脚分别连接到单片机IUl的第6?第3弓I脚;主板上的接□与MCU之间，其接线端子INT3的第I?第6引脚分别连接到单片机IUl的第11?第16引脚，其接线端子INT3的第7?第18引脚分别连接到单片机IUl的第21?第24、第27?第32、第34和第33引脚;输入输出板上，模拟量输入及调理与端子之间，模拟量输入及调理内精密微型电压互感器PTl的一次线圈的正极经电阻R3、R2和Rl连接至端子内接线端子INTI的第13引脚，其负极连接至接线端子INTI的第12引脚，精密微型电压互感器PT2的一次线圈的正极经电阻R7、R6和R5连接至接线端子INTl的第11引脚，其负极连接至接线端子INTl的第10引脚，精密微型电压互感器PT3的一次线圈的正极经电阻R11、R10和R9连接至接线端子INTl的第9引脚，其负极与精密微型电压互感器PTl—次线圈的负极以及精密微型电压互感器PT2—次线圈的负极相短接，精密微型电压互感器PT4的一次线圈的负极经电阻R15、R14和R13连接至接线端子INT2的第I引脚，其正极连接至接线端子INT2的第2引脚，精密微型电压互感器PT5的一次线圈的负极经电阻R19、R18和R17连接至接线端子INT2的第3引脚，其正极连接至接线端子INT2的第4引脚，精密微型电压互感器PT6的一次线圈的负极经电阻R23、R22和R21连接至接线端子INT2的第5引脚，其正极与精密微型电压互感器PT4—次线圈的正极以及精密微型电压互感器PT5—次线圈的正极相短接，精密微型电压互感器PTl?PT3 二次线圈的负极、精密微型电压互感器PT4?PT6 二次线圈的正极以及小型精密电流互感器CTl和CT2 二次线圈的正极相互短接后，连接到A/D采样基准电压电路的VREF信号输出端，小型精密电流互感器CTl 一次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTIl的第I和第2引脚，焊接孔CTIl的第I和第2引脚分别连接到接线端子INTl的第6和第5引脚，小型精密电流互感器CT2—次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTI2的第I和第2引脚，焊接孔CTI2的第I和第2引脚分别连接到接线端子INT2的第8和第9引脚;模拟量输入及调理与输入输出板上的接口之间，模拟量输入及调理内精密微型电压互感器PTl?PT3 二次线圈的正极分别经电阻R27?R29引出的信号YH01、YH02和ΥΗ00，分别经电容Cl?C3滤波后，连接至输入输出板上的接口内接线端子INT3的第2、第4和第6引脚，精密微型电压互感器PT4?PT6 二次线圈的负极分别经电阻R30?R32引出的信号YH21、YH22和YH20，分别经电容C4?C6滤波后，连接至输入输出板上的接口内接线端子INT3的第1、第3和第5引脚，小型精密电流互感器CTl和CT2 二次线圈的负极分别经电阻R33和R34引出的信号HLl和HL2，分别经电容C7和C8滤波后，连接至输入输出板上的接口内接线端子INT3的第12和第11引脚;通讯接口与输入输出板上的接口之间，光耦U4的第4引脚和光耦U3的第2引脚分别连接到输入输出板上的接口内接线端子INT3的第17和第18引脚;通讯接口与端子之间，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚分别经电阻R51和R52引出的信号A和B，分别连接至接线端子INT2的第12和第13引脚，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚之间的电压由双向瞬态抑制二极管TVSl钳位；电源与端子之间，工作电源模块PWS的第3和第2引脚分别连接至接线端子INTl的第3和第2引脚，工作电源模块PWS的第5引脚输出直流电源信号VCC，为本装置提供工作电源，直流电源信号VCC经MCU内的电源滤波电路滤波后，单独给MCU内的单片机电路供电，隔离电源模块DCl的第4引脚输出隔离直流电源信号VTX，为通讯接口提供隔离电源;控制出口及空接点输出与输入输出板上的接口之间，OC门芯片Ul的第7、第6、第2和第I引脚分别连接至输入输出板上的接口内接线端子INT3的第14、第16、第15和第13引脚，光耦GOl的第6和第8引脚分别连接至输入输出板上的接口内接线端子INT3的第8和第10引脚，光耦G02的第6和第8引脚分别连接至输入输出板上的接口内接线端子INT3的第9和第7引脚;控制出口及空接点输出与端子之间，光耦GOl的第2和第4引脚分别连接至接线端子INTl的第12和第10引脚，光耦G02的第2和第4引脚分别连接至接线端子INT2的第4和第2引脚，一个继电器的线圈JlA输出端两端分别连接到OC门芯片Ul的第11和第10引脚，另一个继电器的线圈J2A输出端两端分别连接到OC门芯片Ul的第16和第15引脚，一个继电器的空接点JlB的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INTl的第8和第7引脚，另一个继电器的空接点J2C的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INT2的第6和第7引脚;主板上的接口和输入输出板上的接口之间，两个接口通过20线扁平电缆连接。
[0008]本发明所述控制出口及空接点输出内，2个继电器均为磁保持继电器，其型号均为HFD2/012-L2 。
[0009]本发明所述端子内，接线端子INTl和INT2均为9mm间距压接端子。
[0010]本发明的优点是:I)该牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置设计合理、运行可靠，能够实现电压互感器(以下简称YH)的自动、智能、无时间间隔切换和监控，在运行YH故障的情况下，能够在保护装置误动前，及时、智能倒入另一台状态良好的YH运行，对于不间断接触网供电有极大的现实意义；2)该自动装置能够对备用YH的电压实施监视预告，实时监测备用YH的电压，在其状态或者附件有劣化趋势时，可及时预警，提醒值班员检查处理，省去了每班测量YH 二次值的麻烦，也解决了工区业务素质较差的人员手动测量时、引发设备或者人身安全问题的可能;3)该自动装置在一组YH退出，进行检修的情况下，如遇有运行YH故障，通过电流大小判断是接地短路引起还是真正的故障，能以通信的方式通知有关人员进行定值切换;4)在该自动装置装置本身故障的情况下，能单独退出，不再进行任何判断和操作，实用性强;5)该自动装置采用并接的方式，并接在原有牵引变电所母线电压互感器手动监测系统上，从而使该装置的自动检测系统与原有的手动监测系统可各自独立、分别操作，使用方便，检修便利、安全;6)该自动装置极大地方便了现场、确保了设备的运行安全，进一步完善了牵引供电系统的综合自动化功能。
【附图说明】
[0011]图1是邯长线27.5kV母线一次接线，电压互感器设置示意图(未涉及到的进线、馈线部分未画出)；
图2是装置总体电路方框图；
图3是主板电路原理图；
图4是输入输出板电路原理图；
图5是装置接线原理示意图；
图6是装置整体外观及接线引脚图。
【具体实施方式】
[0012]如图2-6所示，本牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是:包括MCUl、实时钟2、LED驱动3、LCM接口 4、两个接口 5、模拟量输入及调理6、通讯接口 7、电源8、控制出口及空接点输出9和端子10，1^1、实时钟2、1^0驱动3丄01接口4和一个接口5构成主板，模拟量输入及调理6、通讯接口 7、电源8、控制出口及空接点输出9、端子10和另一个接口5构成输入输出板;MCUl采用具有数据协处理功能的16位单片机作为CPU，其内置的12位AD转换器用于完成本装置的数据采样功能，CPU通过I2C总线连接时钟芯片及数据存储器;实时钟2采用集成了晶振电路的时钟芯片，用于为本装置提供时钟信号;LED驱动3包含若干发光管回路，通过MCUl内的单片机口线驱动某个或某几个发光管回路内的LED指示灯的点亮，用于指示装置的运行状态;LCM接口 4用于连接IXD液晶显示器，控制IXD液晶显示器的复位，背光及数据输出；模拟量输入及调理6采用精密微型电压互感器和小型精密电流互感器，用于将经过调理的电压、电流信号输入至MCUl内单片机的A/D采样通道，供MCUl采样计算;通讯接口7用于将M⑶I内单片机的TTL电平通讯信号经隔离后转换为485信号；电源8为本装置提供工作电源;控制出口及空接点输出9由MCUl内的单片机口线通过OC门控制继电器的吸合与释放;端子10用于引入所有外接电源线，并引出通讯接口7内的485总线，以及控制出口及空接点输出9内所有继电器的空接点输出线;两个接口 5用于连接主板和输入输出板，两个接口 5之间通过扁平电缆连接。
[0013]如图2-6所示，所述的MCUl包括有单片机电路、按键板接口电路、按键板支撑和固定接口、存储电路、CPU程序烧写口以及电源滤波电路，其中，单片机电路内有单片机1U1、晶体振荡器1M1、电容1C1、1C2和1C3、电阻IRl和1R2，其单片机IUl的型号为DSPIC30F6012A-301/PF，按键板接口电路内有排阻1RP2和5线单排针接口KEYINT，按键板支撑和固定接口内有2线插针接口 JMPl和JMP2，存储电路内有数据存储器1U2以及电阻1R5和1R6，其数据存储器IU2的型号为24C128，CPU程序烧写口内有5线单排针接口 PROG，电源滤波电路内有电容ICPl?1CP7;实时钟2内有时钟芯片1U3、电容1E1、二极管1D2和电阻1R3，其时钟芯片1U3的型号为DS3231，二极管1D2的型号为IN4148;LED驱动3内有排阻IRPl和发光二极管LEDl?LED6; LCM接口 4内有三极管Tl、电阻1R7和7线单排针接口 LCMINT，其三极管Tl的型号为9012;模拟量输入及调理6内有精密微型电压互感器PTl?PT6、小型精密电流互感器CTl和CT2、A/D采样基准电压电路、电阻Rl?R34以及电容Cl?C8，其精密微型电压互感器PTl?PT6的型号均为ZMPT107，小型精密电流互感器CTl和CT2的型号均为ZMCT103D，A/D采样基准电压电路内有三端可调分流基准源、电阻R60和电容E4，其三端可调分流基准源的型号为TL431;通讯接口 7内有通讯接口芯片U2、光耦U3和U4、三极管T2、双向瞬态抑制二极管TVSl以及电阻R51?R59，其通讯接口芯片U2的型号为MAX485ESA，光耦U3和U4的型号均为TLP181，双向瞬态抑制二极管TVSl的型号为SMBJ5.0CA;电源8内有工作电源模块PWS、电容CPl和CP2、电容El和E2、隔离电源模块DCl、电容CP3以及电容E3，其工作电源模块PWS的型号为LH05-10D0512-01，隔离电源模块DCl的型号为B0505S-2WR2;控制出口及空接点输出9内有OC门芯片Ul、2个继电器、排阻RP1、光耦GOl和G02、发光二极管LI?L4以及电阻R35?R50，其OC门芯片Ul的型号为ULN2003，光耦GOl和G02的型号均为TLP521-2GB;端子10内有接线端子INTl和INT2以及焊接孔CTIl和CTI2;两个接口 5内分别都有接线端子INT3，其型号均为IDC20；
其连接关系为:主板上，在MCUl内，单片机电路与按键板接口电路之间，5线单排针接口KEYINT的第I?第5引脚分别连接到单片机IUl的第46、第49和第50?第52引脚，单片机电路与存储电路之间，数据存储器1U2的第5和第6引脚分别连接到单片机IUl的第36和第37引脚，单片机电路与CPU程序烧写口之间，5线单排针接口 PROG的第I引脚连接到电阻IRl和1R2的公共连接端，5线单排针接口 PROG的第4和第5引脚分别连接到单片机IUl的第18和第17引脚，按键板支撑和固定接口用于支撑和固定按键板，无电气作用;实时钟2与MCUl之间，时钟芯片1U3的第15和第16引脚分别连接到单片机IUl的第36和第37引脚;LED驱动3与MCUl之间，发光二极管LEDl?LED6的负极分别连接至单片机IUl的第60?第62、第63、第64和第I引脚;LCM接口 4与MCUl之间，三极管Tl的基极通过电阻1R7连接到单片机IUl的第2引脚，7线单排针接口 LCMINT的第3?第6引脚分别连接到单片机IUl的第6?第3引脚;主板上的接口 5与MCUl之间，其接线端子INT3的第I?第6引脚分别连接到单片机IUl的第11?第16引脚，其接线端子INT3的第7?第18引脚分别连接到单片机IUl的第21?第24、第27?第32、第34和第33引脚;输入输出板上，模拟量输入及调理6与端子10之间，模拟量输入及调理6内精密微型电压互感器PTl的一次线圈的正极经电阻R3、R2和Rl连接至端子10内接线端子INTl的第13引脚，其负极连接至接线端子INTl的第12引脚，精密微型电压互感器PT2的一次线圈的正极经电阻R7、R6和R5连接至接线端子INTl的第11引脚，其负极连接至接线端子INTl的第10引脚，精密微型电压互感器PT3的一次线圈的正极经电阻R11、R10和R9连接至接线端子INTl的第9引脚，其负极与精密微型电压互感器PTl—次线圈的负极以及精密微型电压互感器PT2一次线圈的负极相短接，精密微型电压互感器PT4的一次线圈的负极经电阻R15、R14和R13连接至接线端子INT2的第I引脚，其正极连接至接线端子INT2的第2引脚，精密微型电压互感器PT5的一次线圈的负极经电阻R19、R18和R17连接至接线端子INT2的第3引脚，其正极连接至接线端子INT2的第4引脚，精密微型电压互感器PT6的一次线圈的负极经电阻R23、R22和R21连接至接线端子INT2的第5引脚，其正极与精密微型电压互感器PT4—次线圈的正极以及精密微型电压互感器PT5—次线圈的正极相短接，精密微型电压互感器PTl?PT3 二次线圈的负极、精密微型电压互感器PT4?PT6 二次线圈的正极以及小型精密电流互感器CTl和CT2 二次线圈的正极相互短接后，连接到A/D采样基准电压电路的VREF信号输出端，小型精密电流互感器CTl 一次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTIl的第I和第2引脚，焊接孔CTIl的第I和第2引脚分别连接到接线端子INTl的第6和第5引脚，小型精密电流互感器CT2—次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTI2的第I和第2引脚，焊接孔CTI2的第I和第2引脚分别连接到接线端子INT2的第8和第9引脚;模拟量输入及调理6与输入输出板上的接口5之间，模拟量输入及调理6内精密微型电压互感器PTl?PT3二次线圈的正极分别经电阻R27?R29引出的信号YHOl、YH02和YHOO，分别经电容Cl?C3滤波后，连接至输入输出板上的接口 5内接线端子INT3的第2、第4和第6引脚，精密微型电压互感器PT4?PT6 二次线圈的负极分别经电阻R30?R32引出的信号YH2UYH22和YH20，分别经电容C4?C6滤波后，连接至输入输出板上的接口 5内接线端子INT3的第1、第3和第5引脚，小型精密电流互感器CTl和CT2二次线圈的负极分别经电阻R33和R34引出的信号HLl和HL2，分别经电容C7和C8滤波后，连接至输入输出板上的接□ 5内接线端子INT3的第12和第11引脚;通讯接口 7与输入输出板上的接口 5之间，光耦U4的第4弓I脚和光耦U3的第2引脚分别连接到输入输出板上的接口 5内接线端子INT3的第17和第18引脚;通讯接口 7与端子10之间，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚分别经电阻R51和R52引出的信号A和B，分别连接至接线端子INT2的第12和第13引脚，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚之间的电压由双向瞬态抑制二极管TVSl钳位；电源8与端子10之间，工作电源模块PWS的第3和第2引脚分别连接至接线端子INTl的第3和第2引脚，工作电源模块PWS的第5引脚输出直流电源信号VCC，为本装置提供工作电源，直流电源信号VCC经MCUl内的电源滤波电路滤波后，单独给MCUl内的单片机电路供电，隔离电源模块DCl的第4引脚输出隔离直流电源信号VTX，为通讯接口 7提供隔离电源;控制出口及空接点输出9与输入输出板上的接口 5之间，OC门芯片Ul的第7、第6、第2和第I引脚分别连接至输入输出板上的接口 5内接线端子INT3的第14、第16、第15和第13引脚，光耦GOl的第6和第8引脚分别连接至输入输出板上的接口 5内接线端子INT3的第8和第10引脚，光耦G02的第6和第8引脚分别连接至输入输出板上的接口 5内接线端子INT3的第9和第7引脚;控制出口及空接点输出9与端子10之间，光耦GOl的第2和第4引脚分别连接至接线端子INTl的第12和第10引脚，光耦G02的第2和第4引脚分别连接至接线端子INT2的第4和第2引脚，一个继电器的线圈JlA输出端两端，即其第15和第16引脚分别连接到OC门芯片Ul的第11和第10引脚，另一个继电器的线圈J2A输出端两端，即其第15和第16引脚分别连接到OC门芯片Ul的第16和第15引脚，一个继电器的空接点JlB的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INTl的第8和第7引脚，另一个继电器的空接点J2C的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INT2的第6和第7引脚;主板上的接口 5和输入输出板上的接口 5之间，两个接口 5通过20线扁平电缆连接。
[0014]如图4所示，所述控制出口及空接点输出9内，2个继电器均为磁保持继电器，其型号均为HFD2/012-L2。所述端子10内，接线端子INTl和INT2均为9mm间距压接端子。
[0015]本牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置的工作原理是:I)实时检测备用YH二次电压，并与运行YH比较，差值超过整定值(如5%)，预告运行或者备用YH电压故障；2)在运行YH电压低于母线最低工作电压Umin时，与备用位YH进行比较、差值达到整定值，检测备用YH电压正常后，在有关保护误动允许延时内(躲过馈线阻抗保护、主变压器低电压起动过电流保护延时)，自动投入备用YH并预告运行位YH故障;3)在一组YH退出、检修的方式下，若运行YH电压低于母线最低工作电压Umin，且1〈 I fmax(最大负荷电流)时，预告运行YH故障，并以通信方式送至后台机和供电调度端，抓紧退出要发生误动的保护或切换定值区、并及时恢复检修的YH;4)正常状态下，可无时间间隔任意选择一组YH运行;在切换的目标YH故障时，能够启动闭锁功能、防止误切换至故障YH的可能。以上YH表示电压互感器。
【主权项】
1.一种牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是:包括MCU(l)、实时钟(2)、LED驱动(3 )、LCM接口( 4)、两个接口( 5 )、模拟量输入及调理(6 )、通讯接口( 7 )、电源(8)、控制出口及空接点输出(9)和端子(10)，]?0](1)、实时钟(2)、1^0驱动(3)、^11接口(4)和一个接口( 5)构成主板，模拟量输入及调理(6)、通讯接口(7)、电源(8)、控制出口及空接点输出(9 )、端子(1 )和另一个接口( 5 )构成输入输出板;MCUCI)采用具有数据协处理功能的16位单片机作为CPU，其内置的12位AD转换器用于完成本装置的数据采样功能，CPU通过I2C总线连接时钟芯片及数据存储器;实时钟(2)采用集成了晶振电路的时钟芯片，用于为本装置提供时钟信号；LED驱动(3)包含若干发光管回路，通过MCU(I)内的单片机口线驱动某个或某几个发光管回路内的LED指示灯的点亮，用于指示装置的运行状态;LCM接口(4)用于连接LCD液晶显示器，控制LCD液晶显示器的复位，背光及数据输出；模拟量输入及调理(6)采用精密微型电压互感器和小型精密电流互感器，用于将经过调理的电压、电流信号输入至MCU( I)内单片机的A/D采样通道，供MCU( I)采样计算;通讯接口(7)用于将MCU( I)内单片机的TTL电平通讯信号经隔离后转换为485信号；电源(8)为本装置提供工作电源;控制出口及空接点输出(9 )由M C U (I)内的单片机口线通过O C门控制继电器的吸合与释放；端子(10)用于引入所有外接电源线，并引出通讯接口(7)内的485总线，以及控制出口及空接点输出(9)内所有继电器的空接点输出线;两个接口( 5 )用于连接主板和输入输出板，两个接口(5)之间通过扁平电缆连接。2.根据权利要求1所述的牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是:所述的MCU( I)包括有单片机电路、按键板接口电路、按键板支撑和固定接口、存储电路、CPU程序烧写口以及电源滤波电路，其中，单片机电路内有单片机IUl、晶体振荡器IMl、电容ICl、1C2和1C3、电阻IRl和1R2，其单片机IUl的型号为DSPIC30F6012A-30I/PF，按键板接口电路内有排阻1RP2和5线单排针接口KEYINT，按键板支撑和固定接口内有2线插针接口 JMPl和JMP2，存储电路内有数据存储器1U2以及电阻1R5和1R6，其数据存储器1U2的型号为24C128，CPU程序烧写口内有5线单排针接口 PROG，电源滤波电路内有电容ICPI?ICP7;实时钟(2 )内有时钟芯片1U3、电容1E1、二极管1D2和电阻1R3，其时钟芯片1U3的型号为DS3231，二极管1D2的型号为IN4148;LED驱动(3)内有排阻IRPl和发光二极管LEDl?LED6;LCM接口(4)内有三极管Tl、电阻1R7和7线单排针接口 LCMINT，其三极管Tl的型号为9012;模拟量输入及调理(6)内有精密微型电压互感器PTl?PT6、小型精密电流互感器CTl和CT2、A/D采样基准电压电路、电阻Rl?R34以及电容Cl?C8，其精密微型电压互感器PTl?PT6的型号均为ZMPT107，小型精密电流互感器CTl和CT2的型号均为ZMCT103D，A/D采样基准电压电路内有三端可调分流基准源、电阻R60和电容E4，其三端可调分流基准源的型号为TL431;通讯接口(7)内有通讯接口芯片U2、光耦U3和U4、三极管T2、双向瞬态抑制二极管TVSl以及电阻R51?R59，其通讯接口芯片U2的型号为MAX485ESA，光耦U3和U4的型号均为TLP181，双向瞬态抑制二极管TVSl的型号为SMBJ5.0CA;电源(8)内有工作电源模块PWS、电容CPl和CP2、电容El和E2、隔离电源模块DC1、电容CP3以及电容E3，其工作电源模块PWS的型号为LH05-10D0512-01，隔离电源模块DCI的型号为BO 50 5 S-2WR2;控制出口及空接点输出(9 )内有OC门芯片U1、2个继电器、排阻RPl、光耦GOl和G02、发光二极管LI?L4以及电阻R35?R50，其OC门芯片Ul的型号为ULN2003，光耦GOl和G02的型号均为TLP521-2GB;端子(10)内有接线端子INTl和INT2以及焊接孔CTIl和CTI2;两个接口(5)内分别都有接线端子INT3，其型号均为IDC20; 其连接关系为:主板上，在MCU(I)内，单片机电路与按键板接口电路之间，5线单排针接口 KEYINT的第I?第5引脚分别连接到单片机IUl的第46、第49和第50?第52引脚，单片机电路与存储电路之间，数据存储器1U2的第5和第6引脚分别连接到单片机IUl的第36和第37引脚，单片机电路与CPU程序烧写口之间，5线单排针接口 PROG的第I引脚连接到电阻IRl和1R2的公共连接端，5线单排针接口 PROG的第4和第5引脚分别连接到单片机IUl的第18和第17引脚;实时钟⑵与MCU( I)之间，时钟芯片1U3的第15和第16引脚分别连接到单片机IUl的第36和第37引脚;LED驱动(3)与MCU( I)之间，发光二极管LEDl?LED6的负极分别连接至单片机IUl的第60?第62、第63、第64和第I引脚;LCM接口(4)与MCU(I)之间，三极管Tl的基极通过电阻1R7连接到单片机IUl的第2引脚，7线单排针接口 LCMINT的第3?第6引脚分别连接到单片机IUl的第6?第3引脚;主板上的接口(5)与MCU(I)之间，其接线端子INT3的第I?第6弓I脚分别连接到单片机IUl的第11?第16引脚，其接线端子INT3的第7?第18引脚分别连接到单片机IUl的第21?第24、第27?第32、第34和第33引脚;输入输出板上，模拟量输入及调理(6)与端子(10)之间，模拟量输入及调理(6)内精密微型电压互感器PTl的一次线圈的正极经电阻R3、R2和Rl连接至端子(10)内接线端子INTl的第13引脚，其负极连接至接线端子INTl的第12引脚，精密微型电压互感器PT2的一次线圈的正极经电阻R7、R6和R5连接至接线端子INTl的第11引脚，其负极连接至接线端子INTl的第10引脚，精密微型电压互感器PT3的一次线圈的正极经电阻R11、R10和R9连接至接线端子INTl的第9引脚，其负极与精密微型电压互感器PTl—次线圈的负极以及精密微型电压互感器PT2—次线圈的负极相短接，精密微型电压互感器PT4的一次线圈的负极经电阻R15、R14和R13连接至接线端子INT2的第I引脚，其正极连接至接线端子INT2的第2引脚，精密微型电压互感器PT5的一次线圈的负极经电阻R19、R18和R17连接至接线端子INT2的第3引脚，其正极连接至接线端子INT2的第4引脚，精密微型电压互感器PT6的一次线圈的负极经电阻R23、R22和R21连接至接线端子INT2的第5引脚，其正极与精密微型电压互感器PT4—次线圈的正极以及精密微型电压互感器PT5—次线圈的正极相短接，精密微型电压互感器PTl?PT3 二次线圈的负极、精密微型电压互感器PT4?PT6 二次线圈的正极以及小型精密电流互感器CTl和CT2 二次线圈的正极相互短接后，连接到A/D采样基准电压电路的VREF信号输出端，小型精密电流互感器CTI 一次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTIl的第I和第2引脚，焊接孔CTIl的第I和第2引脚分别连接到接线端子INTl的第6和第5引脚，小型精密电流互感器CT2—次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTI2的第I和第2引脚，焊接孔CTI2的第I和第2引脚分别连接到接线端子INT2的第8和第9引脚;模拟量输入及调理(6)与输入输出板上的接口(5)之间，模拟量输入及调理(6)内精密微型电压互感器PTl?PT3二次线圈的正极分别经电阻R27?R29引出的信号YHOl、YH02和YHOO，分别经电容Cl?C3滤波后，连接至输入输出板上的接口(5)内接线端子INT3的第2、第4和第6引脚，精密微型电压互感器PT4?PT6 二次线圈的负极分别经电阻R30?R32引出的信号YH21、YH22和YH20，分别经电容C4?C6滤波后，连接至输入输出板上的接口(5)内接线端子INT3的第1、第3和第5引脚，小型精密电流互感器CTl和CT2 二次线圈的负极分别经电阻R33和R34引出的信号HLl和HL2，分别经电容C7和C8滤波后，连接至输入输出板上的接口(5)内接线端子INT3的第12和第11引脚;通讯接口(7)与输入输出板上的接口(5)之间，光耦U4的第4弓I脚和光耦U3的第2引脚分别连接到输入输出板上的接口( 5)内接线端子INT3的第17和第18引脚;通讯接口(7)与端子(10)之间，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚分别经电阻R51和R52引出的信号A和B，分别连接至接线端子INT2的第12和第13引脚，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚之间的电压由双向瞬态抑制二极管TVSl钳位；电源(8)与端子(10)之间，工作电源模块PWS的第3和第2引脚分别连接至接线端子INTl的第3和第2引脚，工作电源模块PWS的第5引脚输出直流电源信号VCC，为本装置提供工作电源，直流电源信号VCC经MCU(I)内的电源滤波电路滤波后，单独给MCU (I)内的单片机电路供电，隔离电源模块DCl的第4引脚输出隔离直流电源信号VTX，为通讯接口(7)提供隔离电源;控制出口及空接点输出(9)与输入输出板上的接口( 5 )之间，OC门芯片Ul的第7、第6、第2和第I引脚分别连接至输入输出板上的接口(5)内接线端子INT3的第14、第16、第15和第13引脚，光耦GOl的第6和第8引脚分别连接至输入输出板上的接口( 5)内接线端子INT3的第8和第10引脚，光耦G02的第6和第8弓I脚分别连接至输入输出板上的接口(5)内接线端子INT3的第9和第7引脚;控制出口及空接点输出(9)与端子(10)之间，光耦GOl的第2和第4引脚分别连接至接线端子INTl的第12和第10引脚，光耦G02的第2和第4引脚分别连接至接线端子INT2的第4和第2引脚，一个继电器的线圈JlA输出端两端分别连接到OC门芯片Ul的第11和第10引脚，另一个继电器的线圈J2A输出端两端分别连接到OC门芯片Ul的第16和第15引脚，一个继电器的空接点JlB的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INTl的第8和第7引脚，另一个继电器的空接点J2C的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INT2的第6和第7引脚;主板上的接口(5)和输入输出板上的接口( 5)之间，两个接口( 5)通过20线扁平电缆连接。3.根据权利要求2所述的牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是:所述控制出口及空接点输出(9)内，2个继电器均为磁保持继电器，其型号均为HFD2/012-L2。4.根据权利要求2所述的牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是:所述端子(10)内，接线端子INTl和INT2均为9mm间距压接端子。
【文档编号】G01R35/02GK106054100SQ201610481197
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】李彦吉, 陈维华, 朱钰, 黄威斌, 陈崇海, 宋振泽, 王民杰, 林汪洋, 韩新春
【申请人】李彦吉, 北京浩天中胜科技有限公司