专利名称：用于故障定位的微机保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统保护装置，尤其涉及一种用于故障定位的微机保护 装置，用于在IOkv领域的电力系统中提供保护和故障定位。
背景技术：
现有中、低压微机保护装置大都体积较大，高宽尺寸不等，深度多在200mm以上， 由多个不同功能的插件构成。中国实用新型专利ZL200320101660. 6公开了一种电力系统 微机保护装置，包括一个装置的机箱，一个前面板及机箱内装置的电子线路板，机箱由一个 矩形柜通过卡框紧密地连接着前面板，前面板上中部，装有一个占据大面积的液晶显示屏 幕，其下方设有一个旋转鼠标旋钮，机箱内部所安装的主要电子线路板。这种微机保护装置 不仅结构复杂，价格昂贵，而且保护功能与测控功能并重，不同种类的设备需要不同型号的 保护，使得装置各类型号繁杂，缺少通用性和互换性。实际应用中，许多中、低压用户只注重 保护功能，并不要求测控功能，如果选用现有的保护装置，既使用户增加了成本，还使装置 的测控功能闲置，造成资源浪费。此外，多种功能，也增加了装置操控的复杂程度。随着现 代电气发展日益趋向于轻巧紧凑，许多用户已使用体积很小的环网开关柜替代传统的开关 柜，由于安装空间的限制，必须需要使用体积更小的微机保护装置。当电力系统发生故障时，现有的微机保护装置无法实现对故障位置的准确定位， 增加了系统故障位置定位的难度，拖延了故障排除时间，对电力系统恢复工作造成重大影 响，
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于故障定位的微机保护装置，对电力系统的故 障进行定位。本装置还采取小体积器件及贴片器件，并充分利用CPU的自身资源来减少外 围器件，以减少装置的体积；同时将保护功能由原来的固定保护功能改为可任选保护功能， 从而用单一的型号就可适应不同的设备。本实用新型提供的一种用于故障定位的微机保护装置，包括CPU模块，用于对外部指令或采集的信号进行处理，并输出工作指令。优先选择的， CPU模块为嵌入式单片机，采用数字信号处理芯片(DSP)。信号采集模块，通过低通滤波器与CPU模块连接，包括电流互感器和电压互感器。开关量输入模块，与CPU模块连接，具有8路并联开关量输入，各个开关量采用光 电隔离电路输入，可以减少电磁干扰。开关量输出模块，与CPU模块连接，具有4路并联开关量输出。故障定位发声模块，与CPU模块连接，接收CPU模块输出的工作指令，并产生声响。显示模块，与CPU模块连接，用于显示CPU模块处理结果。存储模块，与CPU模块连接，包括铁电存储器(FRAM)，时钟电路和外部开门狗电 路。FRAM用于保存定值，记录事件信息。外部看门狗提供了可靠的程序运行，防止程序跑飞。为了减少微机保护装置的体积，减少外围器件，提供多种保护功能，CPU模块包括 AD采样处理模块、快速傅立叶变换(FFT)模块和保护功能模块。为了便于与计算机监控系统的通信，本实用新型提供的微机保护装置，还包括通 信模块，与CPU模块连接。本实用新型提供的用于故障定位的微机保护装置，还包括按键输入模块，与CPU 模块连接，以减少外围繁琐的硬件电路，减少线路板空间，便于通过外部设备控制CPU模 块，以节省CPU的I/O资源。本实用新型技术方案实现的有益效果本实用新型提供的用于故障定位的微机保护装置，采用与CPU模块连接的可发出 声响的故障定位发声模块，接收CPU模块输出的工作指令，并依指令发声，使得工作人员能 对故障位置准确、及时的定位。本实用新型提供的装置，在器件设计选型方面，尽量采取小体积器件及贴片器件， 并充分利用CPU的自身资源来减少外围器件，实现了将原来的由多个不同功能的插件集成 于一块面积仅为150mmX 90mm的电子线路板上，把普通微机保护的深度从200mm以上，缩小 到50mm之内，且突出装置的保护功能，降低测控功能的技术要求，将保护功能由原来的固 定保护功能改为可任选保护功能，从而用单一的型号就可适应不同的设备，产品的造价也 大大降低，适合大面积推广。
图1为本实用新型用于故障定位的微机保护装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型实施例仅用以说明本 实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领 域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱 离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。图1为本实用新型用于故障定位的微机保护装置一实施例的结构示意图，如图1 所示，该微机保护装置，包括CPU模块1、信号采集模块2、开关量输入模块3、按键输入模块 4、显示模块5、存储模块6、开关量输出模块7、通信模块8和故障定位发声模块9。其中，信 号采集模块2通过低通滤波器10与CPU模块1连接，开关量输入模块3、按键输入模块4、 显示模块5、存储模块6、开关量输出模块7、通信模块8和故障定位发声模块9分别与CPU 模块1连接。本实施例中，CPU模块为嵌入式单片机，采用数字信号处理芯片(DSP)，其中包括 AD采样处理模块11、FFT模块12和保护功能模块13。考虑减少成本及空间限制，AD采样模 块12采用8路12位的CPU片内AD，并且带AD基准校验功能，完全满足采样精度要求。DSP 芯片采用循环寻址、位倒序等特殊指令使FFT、卷积等运算中的寻址、排序及计算速度大大 提高，1024点FFT的时间可小于1 μ S。FFT算法能分离出谐波和基波及各波形的矢量值，为 保护功能模块13提供基准电压电流。保护功能模块13采用32种保护库的形式，包含了中、低压用户所有要求的保护功能，方便用户现场对保护功能的修改。如三段式电流保护，采 集的电流跟三段定值参数比较，超过门限电流及延时时间，认为线路发生故障，保护动作出 口。又如一般反时限保护，被保护的设备发生故障时，故障电流越大，保护动作出口越快。 再如零序电流保护和零序电压保护，当电流或电压发生不平衡或者接地时，电流或电压超 过门限，保护动作出口越快。还如低电压过电压保护，设备在运行中，电压过高或过低容易 造成，影响设备的使用寿命或损坏设备。信号采集模块2包括电流互感器21和电压互感器22，以采集电力系统中的电流和 电压信号。信号采集模块2将现场电流互感器21和电压互感器22传递过来的电流、电压 信号转换成可以被计算机采集的小信号，再通过低通滤波器10进行滤波后输入到CPU模块 1中的AD采样模块11。低通滤波器10的作用是滤除输入模拟量的高次谐波，提高保护的 抗干扰能力。开关量输入模块3，与CPU模块1连接，具有8路并联开关量输入，各个开关量采用 光电隔离电路输入，可以减少电磁干扰。按键输入模块4，利用CPU模块1中的AD采样模块11来实现按键的功能，节省了 CPU模块1本身的I/O资源，也避免了外围繁琐的硬件电路，减少了线路板空间。显示模块5，与CPU模块1连接，用于显示CPU模块1的处理结果。本实施例中，显 示模块5采用4个发光二极管，及12864的点阵液晶，使用户在操作上更加方便和简单。存储模块6，与CPU模块1连接，含有铁电存储器(FRAM)。本实施例中，存储模块 6采用Ramtron公司生产的FM3116芯片，集成有时钟电路和外部开门狗电路。FRAM用于保 存定值，记录事件信息。外部看门狗提供了可靠的程序运行，防止程序跑飞。开关量输出模块7，与CPU模块1连接，具有4路并联开关量输出。本实施例中，采 用继电器(松下NAIS，dsp系列继电器)输出，继电器采用光电隔离电路控制，各继电器配 置固定功能分闸、合闸、预告和事故。通信模块8，与CPU模块连接，便于与计算机监控系统的通信。本实施例中，通信模 块8使用RS485通信模块，并采用IEC103协议或ModbusRTU协议。故障定位发声模块9，与CPU模块连接，接收CPU模块输出的工作指令，并产生声 响。当故障发生时，信号采集模块2采集的电压和电流信号经低通滤波器10进行滤波后输 入到CPU模块1中，经CPU模块1处理后将工作指令发送给故障定位发声模块9，故障定位 发声模块9据此发出声响，故障检修人员就可以根据发出的声响进行故障定位，准确并及 时的排出故障，恢复电力系统的工作。本实施例中，故障定位发声模块9采用蜂鸣器。
权利要求1.一种用于故障定位的微机保护装置，其特征在于包括CPU模块，用于对外部指令或采集的信号进行处理，并输出工作指令； 信号采集模块，通过低通滤波器与所述CPU模块连接，包括电流互感器和电压互感器； 开关量输入模块，与所述CPU模块连接； 开关量输出模块，与所述CPU模块连接；故障定位发声模块，与CPU模块连接，接收CPU模块输出的工作指令。
2.根据权利要求1所述的微机保护装置，其特征在于所述CPU模块包括AD采样处理模 块、快速傅立叶变换模块和保护功能模块。
3.根据权利要求1所述的微机保护装置，其特征在于还包括显示模块，与所述CPU模块 连接，用于显示所述CPU模块处理结果。
4.根据权利要求1所述的微机保护装置，其特征在于还包括存储模块，与所述CPU模块 连接，其包括铁电存储器，时钟电路和外部开门狗电路。
5.根据权利要求1所述的微机保护装置，其特征在于还包括通信模块，与CPU模块连接。
6.根据权利要求1所述的微机保护装置，其特征在于还包括按键输入模块，与CPU模块 连接。
专利摘要一种用于故障定位的微机保护装置，包括CPU模块，分别与CPU模块连接的信号采集模块、故障定位发声模块、开关量输入模块、开关量输出模块、显示模块和存储模块。故障定位发声模块接收CPU模块输出的工作指令并产生声响，故障检修人员就可以根据发出的声响进行故障定位，准确并及时的排出故障，恢复电力系统的工作。本实用新型还充分利用CPU的自身资源来减少外围器件，实现了将原来的由多个不同功能的插件集成于一块面积仅为150mm×90mm的电子线路板上，大大降低产品的造价也，扩大产品的适用群体。
文档编号H02H7/00GK201910615SQ20112001859
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者万献建, 任凯, 任安俊, 冯辉, 张超, 马云涛 申请人:上海金导电力科技有限公司