一种中压接地电阻柜控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种中压接地电阻柜控制电路，包括一端与发电机连接的接地电阻，接地电阻的另一端连接有电流互感器,电流互感器连接有电流检测与保护电路，电流检测与保护电路与单片机连接；电流互感器还连接有信号调理电路，信号调理电路连接有微处理器，微处理器与单片机电连接，信号调理电路的输出端还连接有过零比较电路，过零比较器的信号输出端连接有锁相倍频电路，锁相倍频电路的信号输出端与微处理器电连接；本实用新型对传统的接地电阻柜的控制电路进行了改进，增添了多项保护、检测和监视功能，从而有利于对电网故障进行分析以及采取相应的保护措施。控制系统控制电路设计采用微处理器和单片机复合控制模式，控制精确灵活。
【专利说明】-种中压接地电阻柜控制电路
【技术领域】 [0001]
[0002] 本实用新型涉及电网供电系统，尤其涉及一种接地电阻柜的控制电路。
【背景技术】
[0003] 随着电力电子产品种类和用量的不断增加，电网系统污染问题变得更加严重，电 网电流谐波分量也越发复杂，除了有大量的奇次谐波外，还有增加了大量的偶次谐波和分 数谐波，这对用电设备和电网安全造成了很大的威胁，目前接地电阻柜控制电路不够完善， 缺乏对接地电阻谐波电流进行检测及采取相应的保护措施的功能。 实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够准确、全面地检测和显示接地电 阻电流(包括谐波电流）异常状况的一种中压接地电阻柜控制电路。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种中压接地电阻柜控制电路， 包括一端与发电机连接的接地电阻，所述接地电阻的另一端连接有电流互感器，所述电流 互感器的电流检测信号输出端连接有电流检测与保护电路，所述电流检测与保护电路的信 号输出端与单片机的输入端电连接；所述电流互感器的电流检测信号输出端还连接有信号 调理电路，所述信号调理电路的输出端连接有微处理器，所述微处理器与所述单片机电连 接，所述信号调理电路的输出端还连接有过零比较电路，所述过零比较器的信号输出端连 接有锁相倍频电路，所述锁相倍频电路的信号输出端与所述微处理器电连接；所述单片机 的输出端连接有LCD显示模块和声光报警电路，所述单片机的输出端分别通过光耦离合驱 动电路连接有真空断路器和真空接触器，所述单片机的输出端还连接有PC机。
[0006] 作为一种优选的技术方案，所述电流检测与保护电路包括接地电流保护信号生成 电路和接地电路检测信号生成电路；
[0007] 所述接地电流保护信号生成电路包括比较器LM339,所述接地电路检测信号生成 电路包括运算放大器LM324。
[0008] 作为一种优选的技术方案，所述信号调理电路包括两级串联的运算放大器LM324。
[0009] 作为一种优选的技术方案，所述过零比较电路包括滞回比较器，所述滞回比较器 的输出端连接有稳压管。
[0010] 作为一种优选的技术方案，所述单片机的输出端通过485转换器与所述PC机连 接。
[0011] 由于采用了上述技术方案，一种中压接地电阻柜控制电路，包括一端与发电机连 接的接地电阻，所述接地电阻的另一端连接有电流互感器，所述电流互感器的电流检测信 号输出端连接有电流检测与保护电路，所述电流检测与保护电路的信号输出端与单片机的 输入端电连接；所述电流互感器的电流检测信号输出端还连接有信号调理电路，所述信号 调理电路的输出端连接有微处理器，所述微处理器与所述单片机电连接，所述信号调理电 路的输出端还连接有过零比较电路，所述过零比较器的信号输出端连接有锁相倍频电路， 所述锁相倍频电路的信号输出端与所述微处理器电连接；所述单片机的输出端连接有LCD 显示模块和声光报警电路，所述单片机的输出端分别通过光耦离合驱动电路连接有真空断 路器和真空接触器，所述单片机的输出端还连接有PC机；本实用新型对传统的接地电阻柜 的控制电路进行了改进，增添了多项保护、检测和监视功能，使之功能更加完善，例如增添 了接地电阻谐波电流的检测与分析功能、接地电阻过流故障次数计数功能和接地电阻过流 故障持续时间记录功能，接地电阻过流时，谐波状况的记录功能，从而更加有利于对电网故 障进行分析以及采取相应的保护措施；控制系统控制电路设计采用微处理器和单片机复合 控制模式，其中微处理器用于完成接地电阻电流谐波的检测与计算等复杂算法，从而使系 统具有较高的测量的精度和运算速度，而单片机则充分发挥其控制灵活的特点，主要从事 控制系统相关的逻辑控制和采集数据的LCD和上位机通信作用。
【专利附图】
【附图说明】 [0012]
[0013] 图1是本实用新型实施例的原理框图；
[0014] 图2是本实用新型实施例电流检测与保护电路的原理图；
[0015] 图3是本实用新型实施例信号调理电路的原理图；
[0016] 图4是本实用新型实施例过零比较电路的原理图；
[0017] 图5是本实用新型实施例锁相倍频电路的原理图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说 明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以 认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的 实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护 范围。
[0019] 如图1所示，一种中压接地电阻柜控制电路，包括一端与发电机连接的接地电 阻，所述接地电阻的另一端连接有电流互感器，所述电流互感器的电流检测信号输出端 连接有电流检测与保护电路，如图2所示，所述电流检测与保护电路包括接地电流保护信 号生成电路和接地电路检测信号生成电路；所述接地电流保护信号生成电路包括比较器 LM339,所述接地电路检测信号生成电路包括运算放大器LM324。所述电流检测与保护电 路的信号输出端与单片机的输入端电连接；所述电流互感器的电流检测信号输出端还连接 有信号调理电路，如图3所示，所述信号调理电路包括两级串联的运算放大器LM324 ;所述 信号调理电路的输出端连接有微处理器，所述微处理器与所述单片机电连接，所述信号调 理电路的输出端还连接有过零比较电路，如图4所示，所述过零比较电路包括滞回比较器， 所述滞回比较器的输出端连接有稳压管；所述过零比较器的信号输出端连接有锁相倍频电 路，如图5所示，所述锁相倍频电路的信号输出端与所述微处理器电连接；所述单片机的输 出端连接有LCD显示模块和声光报警电路，所述单片机的输出端分别通过光耦离合驱动电 路连接有真空断路器和真空接触器，所述单片机的输出端还连接有PC机，所述单片机的输 出端通过485转换器与所述PC机连接。
[0020] 如图1所示，当发电机系统出现不对称运行、单相故障接地或谐波分量过大，导致 接地电阻R1上流过的电流il超过设定值时，由电流互感器CT1产生电流检测信号VanO， VanO经过系统中电流检测与保护电路的处理，产生接地电阻过流保护信号Vanl和接地电 阻电流检测信号Van2,分别送入单片机，引发系统的过流保护，使得单片机通过光耦隔离驱 动电路，控制真空断路器KV1断开，切断主回路，并进行声光报警。同时，单片机系统把接地 电阻过流次数值、接地电阻过流持续时间值、接地电阻过流时谐波次数及其对应电流数值 大小值在LCD显示模块进行显示，同时通过485总线和上位PC机上进行通信，把相应的数 据在上位机上显示出来。
[0021] 当接地电阻电流il超过设定值时，接地电阻控制系统的信号调理电路对电流互 感器CT1电流检测信号VanO进行调理，输出稳定的电压信号Van3,便于微处理器检测和采 样。
[0022] 与此同时，信号调理电路输出的稳定电压信号Van3,通过过零比较电路和锁相倍 频电路，产生一个同步采样信号Vout2,送入微处理器，以便微处理器对接地电阻电流il信 号进行同步采样。微处理器对接地电阻过流信号i 1进行同步采样和A/D转换后，变成数字 量，通过进行FFT (傅立叶算法）的处理分析，得到接地电阻过流时，各次谐波的次数和电流 数值大小的数字量，此数字量通过通信连接线进入单片机，经过单片机处理后，系统各次谐 波的次数和电流数值大小，通过单片机在LCD显示模块上进行显示。
[0023] 如图2所示，图1中接地电阻R1上的电流互感器CT1的副边电流在电阻R15变成 电压信号VanO,当接地电阻R1的电流il过大，会使得VanO上的电压超过比较器LM339的 负极预先设定电压值Van4,导致比较器LM339输出端产生上升沿脉冲信号Van2,脉冲信号 Van2送入单片机，引发单片机过流中断，从而使单片机通过光耦隔离驱动电路，控制真空断 路器KV1断开，切断主回路，并进行声光报警。与此同时，VanO上的电压，经过运放LM324的 放大作用变成电压信号Vanl，也送入单片机，经过单片机内部的A/D转换后，变成数字量。 单片机把此时(接地电阻过流时)接地电阻上流过的电流Π 的大小值,接地电阻电流过流次 数，接地电阻过流持续时间等值，在LCD显示模块上显示出来。
[0024] 如图3所示，信号调理电路的作用是将电流互感器CT1采样接地电阻电流信号il 而得到的VanO信号变为稳定，变成能被微处理器采集的电压信号Van3,便于微处理器进行 信号采集和A/D转换。
[0025] 当接地电阻电流il信号频率与微处理器的采样频率不一致时，计算出来的各个 测量参数不可能准确，必将导致误差，为此，我们利用过零比较电路和锁相倍频电路，使得 接地电阻电流频率与微处理器的采样频率同步。
[0026] 图4中的过零比较电路采用滞回比较器形式，滞回比较器输出侧的稳压管ZD1和 ZD2都采用稳压值为5V的稳压管，滞回比较器输出上限值为+5. 6V，下限值为-5. 6V，零点门 限电压上限值为+0. 5V，下限值为-0. 5V，滞回比较器的作用是将信号调理电路采集到的接 地电阻电流信号Van3转变成与接地电阻电流信号同步的方波信号Voutl，送入锁相倍频电 路。
[0027] 如图5所示，锁相倍频电路将接地电阻电流i 1的频率放大256倍，并把它作为微 处理器对接地电阻电流i 1信号进行A/D转换的采样启动和读信号，以实现微处理器对接地 电阻电流Π 信号的同步采样。
[0028] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1. 一种中压接地电阻柜控制电路，其特征在于：包括一端与发电机连接的接地电阻， 所述接地电阻的另一端连接有电流互感器，所述电流互感器的电流检测信号输出端连接 有电流检测与保护电路，所述电流检测与保护电路的信号输出端与单片机的输入端电连 接；所述电流互感器的电流检测信号输出端还连接有信号调理电路，所述信号调理电路的 输出端连接有微处理器，所述微处理器与所述单片机电连接，所述信号调理电路的输出端 还连接有过零比较电路，所述过零比较器的信号输出端连接有锁相倍频电路，所述锁相倍 频电路的信号输出端与所述微处理器电连接；所述单片机的输出端连接有IXD显示模块和 声光报警电路，所述单片机的输出端分别通过光耦离合驱动电路连接有真空断路器和真空 接触器，所述单片机的输出端还连接有PC机。
2. 如权利要求1所述的中压接地电阻柜控制电路，其特征在于：所述电流检测与保护 电路包括接地电流保护信号生成电路和接地电路检测信号生成电路； 所述接地电流保护信号生成电路包括比较器LM339,所述接地电路检测信号生成电路 包括运算放大器LM324。
3. 如权利要求1所述的中压接地电阻柜控制电路，其特征在于：所述信号调理电路包 括两级串联的运算放大器LM324。
4. 如权利要求1所述的中压接地电阻柜控制电路，其特征在于：所述过零比较电路包 括滞回比较器，所述滞回比较器的输出端连接有稳压管。
5. 如权利要求1、2、3或4所述的中压接地电阻柜控制电路，其特征在于：所述单片机 的输出端通过485转换器与所述PC机连接。
【文档编号】G01R19/165GK203883448SQ201420114603
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】吴明强, 何跃军 申请人:深圳市申海机电设备有限公司