专利名称：变电站地网缺陷综合诊断系统数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电气设备维护装置技术领域，涉及一种用于 变电站地网缺陷综合诊断系统的数据采集装置。
背景技术：
电力系统变电站的接地网作为变电站的交直流设备接地及防雷 保护接地，对系统的安全运行起着至关重要的作用，是维护电力系统 安全可靠运行，保障电气设备和运行人员安全的重要措施。在接地网 存在缺陷的情况下，如在电力系统发生因腐蚀损坏等原因而致的接地 短路故障或遭受雷击时，设备接地点的电位以及地表的局部电位差都
会异常升高，这些将直接危及设备和运行人员的生命安全；更严重的 情况是在测控电缆表皮形成大的环流或其绝缘被击穿，使高压串入控 制室，进一步损坏用于监测、控制的二次设备或使其误动，由此引起 连锁的事故反应，最终可能导致大范围的系统和设备的重大事故甚至 造成整个电网瘫痪。迄今在国内，每年因接地网故障所引起或扩大的 电力系统事故都屡有发生，而每次事故都带来巨大的经济损失和不良 的社会影响。以往的接地网检测都是在发现接地电阻不合格或者出现 故障以后，通过开挖査找接地网的电气连接故障点或者腐蚀段，进而 确定是否进行全站改造。这种方法虽直接、可靠，但盲目性大，缺乏 针对性，不能预先杜绝事故的发生，耗时长、工程量大、投资浪费多， 对开挖扁铁的腐蚀程度以及能否继续使用等问题缺乏量化判断依据， 既无检测手段，也无相应检测标准。此外，迄今已有大量老变电站接 地网腐蚀损坏严重，亟需进行改造，依靠现行的开挖检测方法也很难 有效确定变电站接地网改造的范围和先后次序。另一方面，目前对变 电站接地网改造多采用重新敷设的方法，既不科学也不经济，而且这 种缺乏指导依据的接地网重新敷设，在某些情况下还有可能造成新地 网的加速电化学腐蚀。总之，接地网故障已成为当今电力系统安全运行的一个严重隐患，诊断接地网的断点及接地网的腐蚀情况亦已成为 电力部门的一项重大反事故措施。
为解决现有技术存在的问题，本实用新型设计者提出了一种变电 站地网缺陷综合诊断方法，该诊断方法建立了变电站地网的拓扑模型 和以节点电压优化模型为核心的地网诊断系统的软件算法,在变电站 接地网内找出对应的电流激励节点和电位参考节点并在各节点处设 置电压测量传感器，给电流激励节点施加激励信号后，由传感器所获 得检测信号并将之输至与传感器联接的变电站地网缺陷综合诊断系 统内，用变电站地网缺陷综合诊断系统的软件算法计算出地网支路电 阻的相关参数，进而确定出变电站地网故障缺陷的位置。
在变电站地网缺陷综合诊断系统的设计方案中，用于采集并传递 电流激励节点和电位参考节数据信号的数据采集装置是一个重要组 成部分，该装置被要求具有外接元件少、功耗低、精度高、计算及实 现方便准确等优点，但目前本领域公知的各种类型的数据采集装置均 还不能满足上述的实用要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术的问题，提供一种设计结构 简单合理、功耗低、精度高、操作方便并可准确采集地网故障缺陷数 据的变电站地网缺陷综合诊断系统数据采集装置。
为实现上述发明目的而提供的变电站地网缺陷综合诊断系统数 据采集装置由模拟选择开关电路、低通滤波器、继电器量程切换电路、
A/D转换器、数据处理器(CPU)共同组成，模拟选择开关电路的模拟 信号输入端依次经低通滤波器和继电器量程切换电路接至A/D转换 器的输入端，A/D转换器的数字信号输出/输入端与数据处理器的数 字信号输入/输出端联接，数据处理器的数据协议处理输出端通至后 台PC机的数据协议接收端。实际工作中，数据采集装置主要完成测 量输入的小信号并将测量来的数据通过RS232方式送给上位机，在测 量信号前对信号进行了去干扰处理，输入信号(-5V +5V)通过模拟选 择开关电路送到低通滤波器进行去干扰处理，然后 号经过切换电路送A/D转换电路，将模拟信号转换为数字信号送CPU进行逻辑处理， CPU把处理好的数据通过RS232送到上位机。
本实用新型具有外接元件少、功耗低、精度高、计算及实现方便 准确等优点，可以更好地保证电网的安全、可靠运行，从而树立电力 系统在各行业中的良好的形象，由此带来的间接经济效益和社会效益 也十分巨大。
附图为本实用新型一个具体实施例的原理结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型 的实际制作结构并仅限于下述的实施例。
参见附图，本实用新型所述的变电站地网缺陷综合诊断系统数据 采集装置为一种主要用于向变电站现场接地网提供净电流信号，同时 采集各节点电压测量传感器的输出信号的装置，由模拟选择开关电 路、低通滤波器、继电器量程切换电路、A/D转换器、数据处理器(CPU) 共同组成，模拟选择开关电路的模拟信号输入端依次经低通滤波器和 继电器量程切换电路接至A/D转换器的输入端，A/D转换器的数字信 号输出/输入端与数据处理器的数字信号输入/输出端联接，数据处理 器的数据协议处理输出端通至后台PC机的数据协议接收端。
图示实施例结构中的主要组成部分介绍如下。
模拟选择开关电路在装置中主要是配合CPU选择不同的模拟信 号通道，采用CD4067器件，用它来切换信号的传输是十分方便的。 CD4067是单16路(单刀16位)模拟开关，各开关由外部输入二进制 的地址码A、 B、 C、 D来切换，其中脚IO、 11、 14和13分别是地址 码A、 B、 C、 D的输入端；脚2 11和16 23是开关的输入/输出端(开 关位)；脚l是开关的输出/输入公共端(开关刀)；脚15为控制端， 低电平有效(选通)，高电平禁止(开关开路)。CD4067具有低的导通 电阻和高的断开电阻，被传输的数字信号幅度为3V 15V。
低通滤波器采用MF10器件，在装置中主要负责检测信号中的干扰信号(滤波)。MF10内部为二个彼此独立的开关电容滤波器，其中 每一级可由外部时钟和外接的4个电阻完成各种二阶滤波功能。对二 阶带通滤波器而言，其中心频率取决于外部时钟频率，其带宽、放大 量由外围电阻决定。用MF10设计带通滤波器具有设计简单、中心频 率精确、带宽和放大量计算及实现方便、准确、不需调整等特点。
继电器量程切换电路采用LLN2804器件，在装置中配合CPU驱动 用来切换的继电器。ULN2804是8路达林顿阵列(TTL)反向驱动器， 输出电流达500mA，能通过的电压范围0 50V。
A/D转换器采用AD574D，在装置中主要负责将模拟信号转换为数 字信号送CPU。 AD574D具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并
且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构 成一个完整的A/D转换器。
数据处理器(CPU)采用AT89C52，装置的主要逻辑功能由它完成。 AT89C52是低电压、高性能的8位单片机，片内含8K bytes的可反 复擦写的只读程序存储器和256bytes的随机存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及 8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元， 功能强大的AT89C52单片机适合许多较复杂控制的应用场合。
图示实施例结构中的看门狗电路(MAX1232)在装置中主要用于防 止CPU非正常死机，它可以在CPU程序出现异常时对CPU进行复位。 MAX1232具有高电平、低电平上电复位和看门狗功能。
图示实施例结构中的电平转换电路(MAX232)在系统中主要负责 CPU与上位机之间的数据通讯。MAX232产品是一款兼容RS232标准的 芯片。该器件包含两个驱动器、两个接收器和一个电压发生器电路提 供TIA/EIA-232-F电平，该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个 接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5 V TTL/CMOS电平。每一个发 送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平，它适用于各种 EIA-232C和V. 28/V. 24的通信接口 。
权利要求1、一种变电站地网缺陷综合诊断系统数据采集装置，其特征在于由模拟选择开关电路、低通滤波器、继电器量程切换电路、A/D转换器、数据处理器共同组成，模拟选择开关电路的模拟信号输入端依次经低通滤波器和继电器量程切换电路接至A/D转换器的输入端，A/D转换器的数字信号输出/输入端与数据处理器的数字信号输入/输出端联接，数据处理器的数据协议处理输出端通至后台PC机的数据协议接收端。
专利摘要本实用新型涉及一种变电站地网缺陷综合诊断系统数据采集装置，由模拟选择开关电路、低通滤波器、继电器量程切换电路、A/D转换器、数据处理器(CPU)共同组成，模拟选择开关电路的模拟信号输入端依次经低通滤波器和继电器量程切换电路接至A/D转换器的输入端，A/D转换器的数字信号输出/输入端与数据处理器的数字信号输入/输出端联接，数据处理器的数据协议处理输出端通至后台PC机的数据协议接收端。产品具有外接元件少、功耗低、精度高、计算及实现方便准确等优点，可以更好地保证电网的安全、可靠运行。
文档编号G01R31/08GK201355383SQ20092003193
公开日2009年12月2日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者吉宏亮, 彭明侨, 华 惠, 朱小明, 李志忠, 森 王, 军 薛 申请人:陕西电力科学研究院