一种两端供电系统智能同步装置的制作方法

本实用新型涉及两段供电系统检测领域，具体地说涉及一种两端供电系统智能同步装置。

背景技术：

在两端供电系统自动重合闸线路中，需要对两端供电系统的电压，频率和相角进行匹配检测。现有技术是单独地对上述几个电量进行检测并显示，产品集成度不高，使用安装都不方便；虽然有将以上检测集成到一起，但稳定性和可靠性不足，且显示不够直观。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型的目的是提供一种显示直观、可靠稳定、可同时检测频率、电压以及相角的两端供电系统智能同步装置。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种两端供电系统智能同步装置，设于两路供电端之间，包括微控制器、电源、基于互感器采集电压信号的隔离转换模块、用于进行AD转换的采样模块、具有两组常开和常闭节点输出功能的继电器节点输出模块、以及键盘和显示屏；隔离转换模块包括分别对应两路供电段的两个互感器，每个互感器输出端都设有一个滤波偏置模块和一个脉冲检测模块。

其中，所述互感器型号为SPT204V。外部交流电通过互感器转换成小电压量。

滤波偏置模块将交流小电压通过RC滤波及偏置后整体抬高为正值，包括二阶RC 滤波电路、以及与滤波器输出端连接的跟随器；跟随器输出端与微控制器连接。二阶 RC滤波器实现对交流小电压信号去噪，用于跟随器的信号处理。

跟随器包括电阻R1A、以及型号为LM258D的运算放大器。将交流小电压信号量整体抬高1.6V，变成正值后，送入微控制器内部的ADC。

脉冲检测模块为检测交流信号周期波形并输出脉冲信号的脉冲芯片，脉冲芯片的引脚分别与跟随器输出端、微控制器输入端连接。

所属脉冲芯片型号为TLC555ID，用于检测交流信号的周期波形，并输出脉冲信号给微控制器。脉冲芯片的第二引脚和第六引脚分别连接跟随器的输出端，第三引脚与微控制器相连。

微控制器采用STM32F429芯片，外部的两路交流电压经过调理后分别进入 STM32F429的ADC1和ADC2管脚；两个普通I/O口分别与两路脉冲检测模块的输出端相连；四个普通I/O口分别与四个按键相连；两个I/O口分别作为控制信号和输出信号与继电器节点输出模块连接；该芯片内集成了LCD控制器，LCD的18根RGB三基色线以及控制信号线等共28根线通过焊盘上的54引脚线槽与STM32F429连接。

继电器节点输出模块包括设于微控制器输出端的非门芯片，与非门芯片连接的光耦芯片、以及设于光耦芯片输出端的继电器；非门芯片输入端同时与微控制器输出信号管脚和控制信号管脚连接。

非门芯片为74HC00DR，光耦芯片为TLP127。继电器节点输出模块采用防误动作设计，即微控制器有两个管脚与74HC00DR相连，一个是控制信号，另一个是输出信号。只有当控制信号电平有效时，输出信号才有用，否则74HC00DR输出为高电平，光耦不导通，继电器不动作。通过控制信号和输出信号的逻辑与操作，能够有效避免输出信号不稳定而造成的继电器误动作，保证输出的可靠性。

键盘包括用于设置两路电压整定值与返回值、两路频率整定值与返回值、相角差整定值与返回值、电压差整定值与返回值、频率差整定值与返回值的四个按键。1×4键盘由个按钮开关S及上拉电阻组成，按钮开关一端接地，另一端经上拉电阻接入微控制器管脚。将LCD屏的排线插入焊盘上的54引脚线槽中即可与微控制器相连，SXOUPTYX 升压芯片为LCD屏提供背光源。

当外部交流电压检测量进入本产品后，经过前端隔离转换电路，将外部交流电压量隔离装换成小电压量后，整体偏置抬高为正值后，输入到AD采样模块进行模数装换。微控制器对AD送来的采样数据进行极值滤波和滑动平均处理，再通过36点傅里叶算法计算得到精确的交流电压有效值，相应得到两路电压之间的差值，同时根据傅里叶展开式的实部与虚部结合三角和差公式计算得出两路电压之间的相角差。电压频率是采用微控制器内部定时器周期计数点和EXIT中断计算得到，并得到频率差值。

本实用新型在LCD屏上不同位置可同时显示两路电压有效值、两路频率值、相角差，并采用数字表头形象地显示出相角差、频率差、电压差。同时，显示一些告警提示信息。通过按键可以实现对两路电压整定值与返回值、两路频率整定值与返回值、相角差整定值与返回值、电压差整定值与返回值、频率差整定值与返回值的修改。

当本产品投入使用时，微控制器先进行有压判断，即检测两路外部输入电压是否都大于电压整定值，只要有一路不大于整定值时，即为失压，显示屏会显示失压告警提示信息，同时继电器节点动作，对外输出告警信号。若两路电压正常，则检查电压差值，若电压差大于整定，则进行告警处理，显示电压差过大告警提示信息，继电器节点动作。

当两路电压及电压差都正常后，同理检查并处理两路频率和频率差。最后处理相角差。在检查和处理电压、频率、相角差时，LCD屏上都是实际显示这些值，而不管大小如何。而对于数字表头指示的电压差、频率差、和相角差，但其差值超出圆弧满量程后，指针只能指向满量程处。

附图说明

图1是本实用新型的系统框架示意图；

图2是滤波偏置模块的电路示意图；

图3是脉冲检测模块的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

一种两端供电系统智能同步装置，设于两路供电端之间，包括微控制器、电源、基于互感器采集电压信号的隔离转换模块、用于进行AD转换的采样模块、具有两组常开和常闭节点输出功能的继电器节点输出模块、以及键盘和显示屏；隔离转换模块包括分别对应两路供电段的两个互感器，每个互感器输出端都设有一个滤波偏置模块和一个脉冲检测模块。

其中，互感器型号为SPT204V。外部交流电通过互感器转换成小电压量。

滤波偏置模块将交流小电压通过RC滤波及偏置后整体抬高为正值，包括二阶RC 滤波电路、以及与滤波器输出端连接的跟随器；跟随器输出端与微控制器连接。二阶 RC滤波器实现对交流小电压信号去噪，用于跟随器的信号处理。

跟随器包括电阻R1A、以及型号为LM258D的运算放大器。将交流小电压信号量整体抬高1.6V，变成正值后，送入微控制器内部的ADC。

脉冲检测模块为检测交流信号周期波形并输出脉冲信号的脉冲芯片，脉冲芯片的引脚分别与跟随器输出端、微控制器输入端连接。

所属脉冲芯片型号为TLC555ID，用于检测交流信号的周期波形，并输出脉冲信号给微控制器。脉冲芯片的第二引脚和第六引脚分别连接跟随器的输出端，第三引脚与微控制器相连。

微控制器采用STM32F429芯片，外部的两路交流电压经过调理后分别进入 STM32F429的ADC1和ADC2管脚；两个普通I/O口分别与两路脉冲检测模块的输出端相连；四个普通I/O口分别与四个按键相连；两个I/O口分别作为控制信号和输出信号与继电器节点输出模块连接；该芯片内集成了LCD控制器，LCD的18根RGB三基色线以及控制信号线等共28根线通过焊盘上的54引脚线槽与STM32F429连接。

继电器节点输出模块包括设于微控制器输出端的非门芯片，与非门芯片连接的光耦芯片、以及设于光耦芯片输出端的继电器；非门芯片输入端同时与微控制器输出信号管脚和控制信号管脚连接。

非门芯片为74HC00DR，光耦芯片为TLP127。继电器节点输出模块采用防误动作设计，即微控制器有两个管脚与74HC00DR相连，一个是控制信号，另一个是输出信号。只有当控制信号电平有效时，输出信号才有用，否则74HC00DR输出为高电平，光耦不导通，继电器不动作。通过控制信号和输出信号的逻辑与操作，能够有效避免输出信号不稳定而造成的继电器误动作，保证输出的可靠性。

键盘包括用于设置两路电压整定值与返回值、两路频率整定值与返回值、相角差整定值与返回值、电压差整定值与返回值、频率差整定值与返回值的四个按键。1×4键盘由个按钮开关S及上拉电阻组成，按钮开关一端接地，另一端经上拉电阻接入微控制器管脚。将LCD屏的排线插入焊盘上的54引脚线槽中即可与微控制器相连，SXOUPTYX 升压芯片为LCD屏提供背光源。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。