一种用于电力系统弧光保护的电流监测单元的制作方法

本实用新型涉及一种用于电力系统弧光保护的电流监测单元。

背景技术：

电力系统的进线电源开关柜中由于各种的短路原因可引起弧光，弧光会以300m/s的速度爆发，摧毁途中的任何物质。只要系统中不断电，弧光就会一直存在。弧光短路所释放的巨大能量所产生的各种电弧效应，会对附近的工作人员造成严重的伤害。

因此需要采用电流监测单元对进线电源电流信息进行监测，现有的电流监测单元其监测效果还有待提升。

技术实现要素：

为了克服现有电流监测单元的上述不足，本实用新型提供一种监测效果更好的用于电力系统弧光保护的电流监测单元。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是： 一种用于电力系统弧光保护的电流监测单元，包括电流互感器、与所述电流互感器的输出端连接的电流采集电路，该电流监测单元还包括FPGA处理器，所述的FPGA处理器包括AD转换模块、FFT变换模块、微处理器、CAN通信模块；

所述的电流采集电路与所述AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与所述FFT变换模块的输入端连接，所述的FFT变换模块的输出端与所述的微处理器连接，所述微处理器的输出端连接所述的CAN通信模块；

还包括CAN收发器、CAN转光纤模块，所述的CAN通信模块与所述的CAN收发器连接，所述的CAN收发器与所述的CAN转光纤模块连接；

还包括光耦、常规继电器、快速继电器、信号继电器，所述微处理器的输出端与所述的光耦的输入端连接，所述光耦的输出端分别与所述的常规继电器、快速继电器、信号继电器连接。

进一步，所述的电流采集电路为隔离差分输出式电流采集电路。

进一步，所述的隔离差分输出式电流采集电路包括精密互感器T1、电阻R16、双向TVS管D7、电阻R15，所述的精密互感器T1的1号引脚与正端信号输入IN1+连接；所述的精密互感器T1的2号引脚与负端信号输入IN1-连接；所述的精密互感器T1的4号引脚、电阻R16的一端、双向TVS管D7的一端均与电阻R15的一端连接；所述的隔离差分输出式的信号采集电路还包括运算放大器U2A、运算放大器U2B、电阻R14、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21，所述的运算放大器U2A的3号引脚、电阻R14的一端均与电阻R15的另一端连接；所述的电阻R17的一端、电阻R18的一端均与运算放大器U2A的2号引脚连接；所述的电阻R19的一端、电阻R20的一端均与运算放大器U2B的6号引脚连接；所述的电阻R21的一端与运算放大器U2B的5号引脚连接；所述的运算放大器U2A的4号引脚、运算放大器U2B的4号引脚均与公共接地端连接；所述的运算放大器U2A的8号引脚、运算放大器U2B的8号引脚均与电源10VDC连接；所述的电阻R21的另一端、精密互感器T1的3号引脚、电阻R16的另一端、双向TVS管D7的另一端均与均与电源5VDC连接；所述的电阻R17的另一端、电阻R19的另一端、运算放大器U2A的1号引脚均与正端差分信号 (ADIN+)连接；所述的电阻R18的另一端、电阻R20的另一端、运算放大器U2B的7号引脚均与负端差分信号(ADIN-)连接。

进一步，该电流监测单元还包括指示灯，所述的指示灯与所述的微处理器连接。

本实用新型的有益效果在于：本电流监测单元安装在进线电源开关柜中，采集若干路电流信息，配置若干路快速继电器、若干路常规继电器用于系统就地跳闸或就近跳闸。本实用新型与主控单元通过光纤实现高速通信，电流监测单元将采集的进线电源电流信息进行频谱分析，将结果实时传送到主控单元，也可以接收主控单元传送的控制命令，包括继电器跳闸信号，异常信号等，然后通过控制继电器与指示灯实时进行这些信号的响应。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

图2是本实用新型的电流采集电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1、图2，一种用于电力系统弧光保护的电流监测单元，包括电流互感器1、与所述电流互感器1的输出端连接的电流采集电路2，该电流监测单元还包括FPGA处理器3，所述的FPGA处理器3包括AD转换模块4、FFT变换模块5、微处理器6、CAN通信模块7；

所述的电流采集电路2与所述AD转换模块4的输入端连接，所述AD转换模块4的输出端与所述FFT变换模块5的输入端连接，所述的FFT变换模块5的输出端与所述的微处理器6连接，所述微处理器6的输出端连接所述的CAN通信模块7；

还包括CAN收发器8、CAN转光纤模块9，所述的CAN通信模块7与所述的CAN收发器8连接，所述的CAN收发器8与所述的CAN转光纤模块9连接；

还包括光耦10、常规继电器11、快速继电器12、信号继电器13，所述微处理器6的输出端与所述的光耦10的输入端连接，所述光耦10的输出端分别与所述的常规继电器11、快速继电器12、信号继电器13连接。

电流互感器1连接电流采集电路2，电流互感器1采集进线电源电流信号，将母线大电流变换成可以直接测量的微电流，输出至电流采集电路2。电流采集电路2将电流互感器传输的电流信号进行放大，变换成电压，将变换的电压连接AD转换模块4的模拟部分，将电压模拟信号转换成电压数字信号，再经过FFT变换模块5进行FFT变换（傅里叶变换），从而对电流信号进行谐波分析，将谐波分析结果传送至微处理器6，微处理器6将谐波分析结果进行过流判定，电流品质分析等，将结果通过CAN通信模块7发送至主控单元。微处理器6将从CAN通信模块7接收来自主控单元的命令。光耦10连接FPGA处理器，由FPGA处理器通过光耦10控制继电器完成不同功能，光耦10隔离了现场强电与系统弱电，可以避免由于不同节点地电位不同引起的设备烧毁。常规继电器11、快速继电器12、信号继电器13连接光耦10，三种继电器分别完成常规跳闸、快速跳闸、异常信号指示任务。

CAN转光纤模块9连接CAN收发器8，将CAN总线转换成为光纤进行不同模块之间通信，使用光纤进行通信，可以避免由于不同节点地电位不同引起的设备烧毁和强电磁感应、高电压引起的干扰，并可安全工作在要求防爆的环境中。

CAN收发器8连接FPGA处理器的CAN通信模块7，将系统的通信转换成CAN总线通信方式；CAN通信具有实时性强，具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-BUS上，形成多主机局部网络，可靠的错误处理和检错机制，发送的信息遭到破坏后，可自动重发；节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。

本实施例中，所述的电流采集电路2为隔离差分输出式电流采集电路，该采集电路能够通过完全隔离的方式采集并输出差分信号。该隔离差分输出式电流采集电路包括精密互感器T1、电阻R16、双向TVS管D7、电阻R15，所述的精密互感器T1的1号引脚与正端信号输入IN1+连接；所述的精密互感器T1的2号引脚与负端信号输入IN1-连接；所述的精密互感器T1的4号引脚、电阻R16的一端、双向TVS管D7的一端均与电阻R15的一端连接；所述的隔离差分输出式的信号采集电路还包括运算放大器U2A、运算放大器U2B、电阻R14、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21，所述的运算放大器U2A的3号引脚、电阻R14的一端均与电阻R15的另一端连接；所述的电阻R17的一端、电阻R18的一端均与运算放大器U2A的2号引脚连接；所述的电阻R19的一端、电阻R20的一端均与运算放大器U2B的6号引脚连接；所述的电阻R21的一端与运算放大器U2B的5号引脚连接；所述的运算放大器U2A的4号引脚、运算放大器U2B的4号引脚均与公共接地端连接；所述的运算放大器U2A的8号引脚、运算放大器U2B的8号引脚均与电源10VDC连接；所述的电阻R21的另一端、精密互感器T1的3号引脚、电阻R16的另一端、双向TVS管D7的另一端均与均与电源5VDC连接；所述的电阻R17的另一端、电阻R19的另一端、运算放大器U2A的1号引脚均与正端差分信号 (ADIN+)连接；所述的电阻R18的另一端、电阻R20的另一端、运算放大器U2B的7号引脚均与负端差分信号(ADIN-)连接。

本实施例中，该电流监测单元还包括指示灯14，所述的指示灯14与所述的微处理器6连接，微处理器6将从CAN通信模块7接收来自主控单元的命令，通过指示灯14进行指示输出，指示灯14用来指示电流监测单元与主控单元的连接状况与设备异常状况、现场异常状况等。