专利名称：具有无线通讯功能的电力系统用继电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用继电保护装置，尤其是涉及一种具有 无线通讯功能的电力系统用继电保护装置。
背景技术：
当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生 了故障危及电力系统安全运行时，需要一种能够向运行值班人员及时发出 警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展 的自动化措施和设备，而实现这种自动化措施的成套设备， 一般通称为继 电保护装置。上述继电保护装置在电力保护行业中的应用越来越广泛且不 可或缺，尤其是对变电站而言。由于变电站是电力系统中的重要环节，担 负着电压转换和电量重新分配的任务，对电网的安全和经济运行起着非常 重要的作用。近年来，随着系统容量的增大以及电网复杂程度的增加，对 变电站的安全可靠运行提出了更高的要求。
随着变电站自动化系统的大量应用，越来越多的变电站推广了无人值 班的管理模式，因此如何提高无人变电站事故响应时间，在无人值班变电 站事故第一时间进行处理，已是实现无人值班变电站安全经济运行需要解 决的一个重要问题。传统的工作流程是，在正常运行时由调度进行统一的 监控，仅在发生异常情况或需要手动操作设备时才由调度通知相关人员进 站工作。这种工作流程中介环节多，信息沟通不畅，运行、维护人员平时 对设备的运行状况缺乏了解。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有无线通讯功能的电力系统用继电保护装置，其电路设计简单合 理、使用操作简便、动作可靠且经济实用、具有无线通信功能，能有效解 决电力系统故障状态的实时监控问题。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种具有无线通 讯功能的电力系统用继电保护装置，包括故障检测电路、声光报警单元、 根据故障检测电路所检测信号相应对声光报警单元和串接在电力系统供 电回路中的断路器进行控制的控制器，以及与控制器相接的显示单元，其
特征在于还包括一能与特定无线信号收发装置进行双向短信通信的GSM 无线网络通信模块，所述GSM无线网络通信模块与控制器相接。
所述GSM无线网络通信模块为配接有专用SIM卡的芯片TC35i。
所述控制器为芯片STC89C52。
所述故障检测电路包括分别对母线故障、变压器故障、过负荷故障和 漏电故障进行检测并相应输出故障信息的四个故障检测电路；所述四个故 障检测电路的信号输出端分别接所述芯片STC89C52的Pl. 0、 Pl. 1、 Pl. 2 和Pl. 3四个输入引脚，所述芯片STC89C52的,(P3. 2)和阪fi (P3. 3)引 脚分别经手动合闸S5和手动分闸S6后接地；
所述芯片STC89C52的输出引脚RX(P3. 0)和TX(P3. l)分别经电阻R27 和R26后接所述芯片TC35i的TXDO和RXDO引脚；
所述显示单元为LCD液晶显示器，所述芯片STC89C52的PO. 0-P0. 7 八个输出引脚分别接所述LCD液晶显示器的DB0-DB7八个输入引脚；
所述芯片STC89C52的输出引脚P2.7依次经电阻R20、 PNP型三极管 Ql和断路器后接地。
所述声光报警单元包括扬声器Bl、母线故障指示灯LED3、变压器故 障指示灯LED4、过负荷指示灯LED5以及漏电指示灯LED6;所述芯片 STC89C52的输出引脚P2. 6依次经电阻R21、 PNP型三极管Q2和扬声器Bl 后接地，所述芯片STC89C52的四个输出引脚P2. 5、 P2. 4、 P2. 3和P2. 2 分别经电阻R22和母线故障指示灯LED3、电阻R23和变压器故障指示灯LED4、电阻R24和过负荷指示灯LED5、电阻R25和过负荷指示灯LED6后 接+5V电源。
所述断路器的常开触点串接在故障检测电路和控制器的连接回路中。 所述特定无线信号收发装置为手机。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、电路设计简单合理、 连接方便且使用操作简便、智能化程度高。2、经济实用、具有无线通信 功能，本实用新型将现有继电保护装置的控制器与全球移动通信系统 (GSM)的短消息(SMS)收发系统相结合，组成一套功能完备且动作可靠 的变电站二次回路无线自动报警系统，具体是通过单片机即控制器控制西 门子公司的GSM无线网络通信模块即GSM模块来发送和接收短信，实际使 用过程中，当变电站出现故障时，控制器即单片机控制GSM无线网络通信 模块及时向指定的特定无线信号收发装置发送故障信息短信，同时通过单 片机预先编制的监测程序的判断报警或故障短信是否合法，若该信息合法 则根据内容做出相应回答及动作，若不合法则删除该短信不响应该请求； 另外，上述特定无线信号收发装置还可向GSM无线网络通信模块发送相应 问询或反馈短信息。3、适用范围广，实用性非常强且动作可靠，不仅可 以适用于变电站等电力系统，同时也能有效适用于电力系统中的其他电力 元件。综上所述，本实用新型电路设计简单合理、使用操作简便、动作可 靠且经济实用、具有无线通信功能，能有效解决电力系统故障状态的实时 监控问题，变电站相关人员通过实用新型就可以及时、方便地掌握变电站 的实时运行情况，并且能够实时获取变电站故障信息，在最短时间内到达 故障现场进行故障分析处理、设备抢修和恢复生产。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图l为本实用新型的电路框图。 图2为本实用新型的电路原理图。 6附图标记说明
l一故障检测电路； 2—控制器； 3—声光报警单元;
4一显示单元； 5—GSM无线网络通信模块；6 —断路器； 7 —手机。
具体实施方式
如图l所示，本实用新型包括故障检测电路1、声光报警单元3、根据 故障检测电路1所检测信号相应对声光报警单元3和串接在电力系统供电 回路中的断路器6即断路器DL进行控制的控制器2，以及与控制器2相接 的显示单元4,还包括一能与特定无线信号收发装置进行双向短信通信的 GSM无线网络通信模块5,所述GSM无线网络通信模块5与控制器2相接。 本实施例中，所述特定无线信号收发装置为手机7。
结合图2，所述GSM无线网络通信模块5为配接有专用SIM卡的芯片 TC35i。所述控制器2为芯片STC89C52。所述故障检测电路1包括分别对 母线故障、变压器故障、过负荷故障和漏电故障进行检测并相应输出故障 信息的四个故障检测电路。所述四个故障检测电路的信号输出端分别接所 述芯片STC89C52的Pl. 0、 Pl. 1、 Pl. 2和Pl. 3四个输入引脚，所述芯片 STC89C52的,(P3. 2)和m (P3. 3)引脚分别经手动合闸S5和手动分闸 S6后接地。所述断路器6的常开触点即常开触点DL串接在故障检测电路 1和控制器2的连接回路中。本实施例中，所述四个故障检测电路的故障 信号输出通过母线故障开关K2、变压器故障开关K3、过负荷故障开关K4 和漏电故障开关K5四个开关来实现，所述芯片STC89C52的Pl. 0、 Pl. 1、 Pl. 2和Pl. 3四个输入引脚分别经母线故障开关K2、变压器故障开关K3、 过负荷故障开关K4和漏电故障开关K5以及常开触点DL后接地，同时所 述母线故障开关K2、变压器故障开关K3、过负荷故障开关K4和漏电故障 开关K5分别经电阻R1、 R2、 R3和R4后接+5V电源。所述芯片STC89C52 的VCC端接+5V电源。所述芯片STC89C52的,(P3. 2)和!^fl (P3. 3)引脚分别经电阻R10和Rll后接+5V电源，且其XTAL1和XTAL2引脚接由晶振 JZ、电容C2和C3组成的晶振电路。所述芯片STC89C52的RST/Vpd引脚经 电容C1后接+5V电源，所述RST/Vpd引脚引脚经电阻R9后接地且该引脚经 电阻R8和按钮开关Sl后接+5V电源。
所述显示单元4为LCD液晶显示器，所述芯片STC89C52的PO. 0-PO. 7 八个输出引脚分别接所述LCD液晶显示器的DB0-DB7八个输入引脚。所述 LCD液晶显示器的第15和17引脚均经电阻R14后接+5V电源，且其第17 引脚经按钮开关S7后接地，所述第15和17引脚均经电容Cll后接地。 所述LCD液晶显示器的第1和20引脚均接地且其第19和第2引脚接+5V 电源。所述芯片STC89C52的PO. O-PO. 7八个输出引脚分别经排阻R19和 可变电阻Rpo t后接地，所述可变电阻Rpo t为对LCD液晶显示器对比度进 行调节的滑动变阻器且其滑动端接所述LCD液晶显示器的第3引脚。
所述芯片STC89C52的输出引脚P2.7依次经电阻R20、 PNP型三极管 Ql和断路器6后接地。所述三极管Ql的基极接电阻R20，发射极接+5V 电源且集电极接断路器6。所述断路器6上并接有单向导通二极管D1，另 外还包括对断路器6的通断状况进行直观指示的断路器合闸指示灯LED1 和断路器分闸指示灯LED2,所述断路器合闸指示灯LED1和断路器分闹指 示灯LED2的阳极分别经电阻R28和R29后接+5V电源，且二者的阴极均经 断路器6的常开触点K1后接地。
所述声光报警单元3包括扬声器Bl、母线故障指示灯LED3、变压器 故障指示灯LED4、过负荷指示灯LED5以及漏电指示灯LED6。所述芯片 STC89C52的输出引脚P2.6依次经电阻R21、 PNP型三极管Q2和扬声器B1 后接地，所述芯片STC89C52的四个输出引脚P2. 5、 P2. 4、 P2. 3和P2. 2 分别经电阻R22和母线故障指示灯LED3、电阻R23和变压器故障指示灯 LED4、电阻R24和过负荷指示灯LED5、电阻R25和过负荷指示灯LED6后 接+5V电源。所述三极管Q2的基极接电阻R21，发射极接+5V电源且集电 极接扬声器B1。
8RX(P3. O)和TX(P3. l)分别经电阻R27 和R26后接所述芯片TC35i的TXDO和RXDO引脚。所述芯片TC35i的第15 引脚经按钮开关S8后接地，所述芯片TC35i的CCNC、CCRST、CC10和CCCLK 引脚对应分别接所述SIM卡的NC、 CCRST、 CCIO和CCCLK引脚，所述芯片 TC35i和所述SIM卡的CCVCC引脚均经电容C16后接地。所述SIM卡的 CCGND、 NC、 CCRST、 CCIO、 CCCLK和CCVCC引脚均接所述芯片TC35i的GND 引脚。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限 制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种具有无线通讯功能的电力系统用继电保护装置，包括故障检测电路(1)、声光报警单元(3)、根据故障检测电路(1)所检测信号相应对声光报警单元(3)和串接在电力系统供电回路中的断路器(6)进行控制的控制器(2)，以及与控制器(2)相接的显示单元(4)，其特征在于还包括一能与特定无线信号收发装置进行双向短信通信的GSM无线网络通信模块(5)，所述GSM无线网络通信模块(5)与控制器(2)相接。
2. 按照权利要求l所述的具有无线通讯功能的电力系统用继电保护装 置，其特征在于所述GSM无线网络通信模块(5)为配接有专用SIM卡 的芯片TC35i。
3. 按照权利要求2所述的具有无线通讯功能的电力系统用继电保护装 置，其特征在于所述控制器(2)为芯片STC89C52。
4. 按照权利要求3所述的具有无线通讯功能的电力系统用继电保护装 置，其特征在于所述故障检测电路(1)包括分别对母线故障、变压器 故障、过负荷故障和漏电故障进行检测并相应输出故障信息的四个故障检 测电路；所述四个故障检测电路的信号输出端分别接所述芯片STC89C52 的PI. 0、P1. 1、P1. 2和P1. 3四个输入引脚，所述芯片STC89C52的丽(P3. 2) 和m(P3. 3)引脚分别经手动合闸S5和手动分闸S6后接地；所述芯片STC89C52的输出引脚RX(P3， 0)和TX(P3， l)分别经电阻R27 和R26后接所述芯片TC35i的TXDO和RXDO引脚；所述显示单元(4 )为LCD液晶显示器，所述芯片STC89C52的PO. 0-P0. 7 八个输出引脚分别接所述LCD液晶显示器的DB0-DB7八个输入引脚；所述芯片STC89C52的输出引脚P2. 7依次经电阻R20、 PNP型三极管 Ql和断路器(6)后接地。
5. 按照权利要求4所述的具有无线通讯功能的电力系统用继电保护装 置，其特征在于所述声光报警单元(3)包括扬声器Bl、母线故障指示灯LED3、变压器故障指示灯LED4、过负荷指示灯LED5以及漏电指示灯 LED6;所述芯片STC89C52的输出引脚P2. 6依次经电阻R21、 PNP型三极 管Q2和扬声器Bl后接地，所述芯片STC89C52的四个输出引脚P2. 5、P2. 4、 P2. 3和P2. 2分别经电阻R22和母线故障指示灯LED3、电阻R23和变压器 故障指示灯LED4、电阻R24和过负荷指示灯LED5、电阻R25和过负荷指 示灯LED6后接+5V电源。
6. 按照权利要求1、 2或3所述的具有无线通讯功能的电力系统用继 电保护装置，其特征在于所述断路器(6)的常开触点串接在故障检测 电路(1)和控制器(2)的连接回路中。
7. 按照权利要求1、 2或3所述的具有无线通讯功能的电力系统用继 电保护装置，其特征在于所述特定无线信号收发装置为手机(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种具有无线通讯功能的电力系统用继电保护装置，包括故障检测电路、声光报警单元、根据故障检测电路所检测信号相应对声光报警单元和串接在电力系统供电回路中的断路器进行控制的控制器，以及与控制器相接的显示单元，还包括一能与特定无线信号收发装置进行双向短信通信的GSM无线网络通信模块，所述GSM无线网络通信模块与控制器相接。本实用新型电路设计简单合理、使用操作简便、动作可靠且经济实用、具有无线通信功能，能有效解决电力系统故障状态的实时监控问题。
文档编号H02J13/00GK201374588SQ200920032270
公开日2009年12月30日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者邵小强 申请人:西安科技大学