專利名稱：電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，尤其是一種具有數(shù)據(jù)存儲和報警值設(shè)定的電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表。
背景技術(shù)：
對于高低壓電力電容器裝置，國標規(guī)定必須具有以下幾種保護:過電流保護，過電壓保護，低電壓保護，不平衡保護，諧波超限保護。目前市場上的電容器保護裝置有分立元件和綜合保護兩種方式，分立元件方式是由電流繼電器，電壓繼電器，時間繼電器和中間繼電器等組成保護系統(tǒng)，采用元件眾多，安裝接線和調(diào)試均不方便，基本處于淘汰。綜合保護是采用數(shù)字化方法，將各個保護功能集中在電子電路板上，由中央處理器計算并輸出動作信號。上述保護方式只是針對已經(jīng)發(fā)生的電容器故障，當故障電流或者電壓達到保護設(shè)定值時，保護裝置動作。實際上在保護動作之前，電容器的故障已經(jīng)發(fā)生，損壞已經(jīng)形成，保護的作用只是切斷故障電路，防止故障進一步擴大。目前電容器保護裝置的缺點是不能對電容器的非正常運行狀態(tài)進行檢測和預(yù)警。因為電容器從不正常狀態(tài)到故障形成，保護跳閘有一個發(fā)展過程，如果能夠?qū)Σ徽顟B(tài)進行檢測并預(yù)警，提醒運行管理人員及時處理，則可以減少損失，保證電容器裝置的安全運行。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具有數(shù)據(jù)存儲和監(jiān)測預(yù)警功能的電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其關(guān)鍵技術(shù)在于:其包括鍵盤、電流采樣電路、電壓采樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1、裝有計算和快速傅里葉級數(shù)分析(FFT)軟件的中央處理器U2、LCD顯示器、通訊模塊以及存儲有報警定值的可編程存儲器U3;所述電流采樣電路和電壓采樣電路的輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的相應(yīng)輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul與中央處理器U2雙向連接，中央處理器U2的輸出端與LCD顯示器的相應(yīng)輸入端連接，所述中央處理器U2通過數(shù)據(jù)總線與可編程存儲器U3連接。所述中央處理器U2的型號為STM32F103RET6 ;所述可編程存儲器U3的型號為AT45DB081DSV。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul采用三相電能計量芯片，其型號為ATT7022D。所述通訊模塊型號為RSM485 ;所述IXD顯示器的型號為CX16012801S-VA。所述電流采樣電路由A相、B相和C相三相相同的電路組成；所述電壓采樣電路也由A相、B相和C相三相相同的電路組成；其中電流采樣電路的A相包括電流互感器、電阻R2、R4、R6、R8、RlO以及電容Cl和C2，所述電阻R2與電流互感器的二次側(cè)LI并聯(lián)，所述電流互感器的二次側(cè)LI 一端經(jīng)電阻R4接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳、其另一端經(jīng)電阻R8接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳，所述電容Cl接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳與地之間，所述電容C2接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳與地之間，所述電阻R6接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳和11腳之間，所述電阻RlO接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳和11腳之間；所述電壓采樣電路的A相包括電阻R1、R3、R7、R9、R5和Rl I以及電容Cl 1、C22，所述A相的VA、VN端分別依次經(jīng)電阻Rl和R3、R7和R9接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳、14腳，所述電容Cll接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳與地之間，所述電容C22接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的14腳與地之間，所述電阻R5接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳和11腳之間，所述電阻Rll接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的14腳和11腳之間。所述中央處理器U2的36腳接可編程存儲器的I腳，所述中央處理器U2的34腳接可編程存儲器U3的2腳，所述中央處理器U2的33腳接可編程存儲器U3的4腳，所述中央處理器U2的35腳接可編程存儲器U3的8腳。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本實用新型通過設(shè)置的可編程存儲器可以將電流電壓數(shù)據(jù)以及諧波的數(shù)據(jù)存儲，并將實測值與設(shè)定的報警值進行比較，當實測值達到報警值時，發(fā)出報警信號，提醒運行人員及時檢查，排除故障隱患；本實用新型可設(shè)定的報警項目為:過電流，過電壓，低電壓，電流不平衡，電壓不平衡，諧波電壓和諧波電流，其設(shè)定數(shù)值根據(jù)不同需要確定，報警項目可以全部設(shè)定，也可以針對特定用途選擇其中的幾項進行設(shè)定。IXD顯示器可以同步顯示電流電壓值，功率值以及諧波電流電壓的柱狀圖，以便觀察電容器裝置的運行狀況；中央處理器內(nèi)安裝有傅里葉級數(shù)分解軟件，可以求出信號中的諧波分量，以便查看電能質(zhì)量。本實用新型填補了電容器保護預(yù)警的空白，具有極大的技術(shù)和經(jīng)濟價值。

圖1是本實用新型的硬件連接框圖；圖2是本實用新型的電路原理圖；圖3是本實用新型的軟件流程框圖圖4是電流歷史記錄圖；圖5是電壓歷史記錄圖；圖6是電流諧波直方圖；圖7是電壓諧波直方圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。 參見附圖1、附圖2和附圖3，本實用新型包括鍵盤、電流采樣電路和電壓采樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1、裝有計算和快速傅里葉級數(shù)分析軟件(FFT)的中央處理器U2、IXD顯示器、通訊模塊以及可編程存儲器U3，可編程存儲器U3內(nèi)存儲有各種報警設(shè)置值；所述電流采樣電路和電壓采樣電路的輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的相應(yīng)輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul與中央處理器U2雙向連接，中央處理器U2的輸出端與IXD顯示器的相應(yīng)輸入端連接，所述中央處理器U2通過數(shù)據(jù)總線與可編程存儲器U3連接。其中，所述中央處理器的型號為STM32F103RET6 ;所述可編程存儲器的型號為AT45DB081DSVo所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用三相電能計量芯片，其型號為ATT7022D。所述通訊模塊型號為RSM485 ;所述LCD顯示器的型號為HG12864-15AF。參見附圖2，所述電流采樣電路由A相、B相和C相三相相同的電路組成，其中A相包括電流互感器、電阻R2、R4、R6、R8、RlO以及電容Cl和C2，所述電阻R2與電流互感器的二次側(cè)LI并聯(lián)，所述電流互感器的二次側(cè)LI 一端經(jīng)電阻R4接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳、其另一端經(jīng)電阻R8接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳，所述電容Cl接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳與地之間，所述電容C2接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳與地之間，所述電阻R6接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳和11腳之間，所述電阻RlO接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳和11腳之間。其中電流采樣電路的8相包括電流互感器1^2、電阻1 12、1 14、1 16、1 20、R18以及電容C3和C4 ;電流采樣電路的C相包括電流互感器L3、電阻R22、R24、R28、R26、R30以及電容C5和C6。參見附圖2，所述電壓采樣電路由A相、B相和C相三相相同的電路組成,其中A相包括電阻Rl、R3、R7、R9、R5和Rl I以及電容Cl 1、C22，所述A相的VA、VN端分別依次經(jīng)電阻Rl和R3、R7和R9接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳、14腳，所述電容Cll接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳與地之間，所述電容C22接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的14腳與地之間，所述電阻R5接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳和11腳之間，所述電阻Rll接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的14腳和11腳之間。電壓采樣電路的B相包括電 阻R13、R15、R17、R19、R21和R23以及電容C33、C44 ;電壓采樣電路(:相包括電阻1 25、1 27、1 29、1 31、1 33 和 R35 以及電容 C55、C66。所述中央處理器的36腳接可編程存儲器的I腳，所述中央處理器的34腳接可編程存儲器的2腳，所述中央處理器的33腳接可編程存儲器的4腳，所述中央處理器的35腳接可編程存儲器的8腳。參見附圖2和附圖3，電流互感器二次側(cè)三相采樣電流Ia、Ib、Ic信號分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。三相采樣電壓Ua、Ub、Uc信號分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul采用六通道雙極輸入19位A/D轉(zhuǎn)換器ATT7022D芯片，其將電流電壓的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后送至中央處理器U2進行計算處理。中央處理器U2外接有實時時鐘集成電路、RSM485通訊模塊和外鍵接口。中央處理器U2的數(shù)字信號輸出端與IXD顯示器連接。中央處理器U2和可編程存儲器U3之間經(jīng)過SPI連接，中央處理器U2通過FFT軟件實時分析計算，得出基波和2 31次諧波的幅值。中央處理器Ul —方面通過鎖存器將計量參數(shù)保存在可編程存儲器U3中，其存儲有電流電壓及相關(guān)諧波值；另一方面將各計量參數(shù)輸出至IXD顯示器(160*128)，通過顯示屏進行顯示，當外部有數(shù)據(jù)傳輸要求時，向485通訊模塊傳輸數(shù)據(jù)，即通過RSM485通訊模塊和PC機相連，可以對儀表進行相關(guān)設(shè)置和數(shù)據(jù)傳輸，計量數(shù)據(jù)傳送至PC機上，由PC機管理軟件進行管理。RSM485接口最多可連接128塊儀表，通信距離達1.5公里。參見附圖3，其為工作流程框圖，電流電壓的實測值與存儲的設(shè)定值進行比較，當實測值大于設(shè)定值時，經(jīng)過累計和延時后，對該事件進行記錄，同時控制儀表內(nèi)置繼電器閉合，導(dǎo)通報警電路。各種報警項目采取“或”關(guān)系執(zhí)行。操作人員可以通過事件查詢功能，確定報警原因，以便采取相應(yīng)措施。超限數(shù)據(jù)也可以通過RS485通信口傳到管理計算機進行記錄。參見附圖4和附圖5，工作時，電流電壓值歷史數(shù)據(jù)的表述方式采用圖形方式，縱軸為有效值，按伏(V)，安培(A)或者千安培(kA)千伏(kV)的幅值刻度，橫軸為24小時的時間刻度，電流電壓值根據(jù)幅值和時間進行整點定時記錄。在第24小時結(jié)束時，將24小時記錄的數(shù)據(jù)存入可編程存儲器U3。當需要查看以前某一天的歷史數(shù)據(jù)時，通過歷史數(shù)據(jù)查詢功能，通過機內(nèi)的萬年歷確認日期，該天的數(shù)據(jù)即顯示在屏幕上。調(diào)取歷史數(shù)據(jù)時，并不影響儀表的正常測量和記錄。歷史數(shù)據(jù)共存儲365天，采取循環(huán)存儲的方式，即存儲滿365天后，最近24小時數(shù)據(jù)存入時，覆蓋第一個24小時的數(shù)據(jù)。參見附圖6和附圖7，在對模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進行基波計量的同時，由中央處理器對RMS值進行快速傅里葉級數(shù)(FFT)變換，求出信號中的諧波分量，本實用新型可以對諧波全頻譜分析到2 — 31次，即對奇數(shù)次和偶數(shù)次諧波均進行諧波分析。2-31次諧波值以柱狀圖的形式在液晶屏上顯示，縱軸按百分數(shù)表示諧波的含量，橫軸表示2-31次諧波次數(shù)，諧波的含量以柱狀圖的形式表示(HRi%，HRu%)，顯示屏上同時顯示基波電流(A，kA)、電壓(V，kV)，以及分析區(qū)間(2-31)的總的諧波畸變率(THDi%，THDu%)。數(shù)據(jù)的采樣頻率為
3.2K/秒，當24小時結(jié)束時，儀表計算出24小時內(nèi)3相中各次諧波的95%概率大值，最小值和平均值，存入可編程存儲器U3。當需要查看以前某一天的諧波數(shù)據(jù)時，通過歷史數(shù)據(jù)查詢功能，通過機內(nèi)的萬年歷確認日期，該天的各種數(shù)據(jù)即顯示在屏幕上。調(diào)取歷史數(shù)據(jù)時，并不影響儀表的正常測量和記錄。歷史數(shù)據(jù)共存儲365天，采取循環(huán)存儲的方式，即存儲滿365天后，最近24小時數(shù)據(jù)存入時，覆蓋第一個24小時的數(shù)據(jù)。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其特征在于:其包括鍵盤、電流采樣電路、電壓采樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1、裝有計算和快速傅里葉級數(shù)分析軟件的中央處理器U2、IXD顯示器、通訊模塊以及存儲有報警定值的可編程存儲器U3;所述電流采樣電路和電壓采樣電路的輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的相應(yīng)輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul與中央處理器U2雙向連接，中央處理器U2的輸出端與IXD顯示器的相應(yīng)輸入端連接，所述中央處理器U2通過數(shù)據(jù)總線與可編程存儲器U3連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其特征在于:所述中央處理器U2的型號為STM32F103RET6 ;所述可編程存儲器U3的型號為AT45DB081DSV。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul采用三相電能計量芯片，其型號為ATT7022D。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其特征在于:所述通訊模塊型號為RSM485 ;所述IXD顯示器的型號為CX16012801S-VA。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其特征在于:所述電流采樣電路由A相、B相和C相三相相同的電路組成；所述電壓采樣電路也由A相、B相和C相三相相同的電路組成； 其中電流采樣電路的A相包括電流互感器、電阻R2、R4、R6、R8、RlO以及電容Cl和C2，所述電阻R2與電流互感器的二次側(cè)LI并聯(lián)，所述電流互感器的二次側(cè)LI 一端經(jīng)電阻R4接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳、其另一端經(jīng)電阻R8接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳，所述電容Cl接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳與地之間，所述電容C2接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳與地之間，所述電阻R6接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的3腳和11腳之間，所述電阻RlO接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的4腳和11腳之間； 所述電壓采樣電路的A相包括電阻R1、R3、R7、R9、R5和Rll以及電容Cll、C22，所述A相的VA、VN端分別依次經(jīng)電阻Rl和R3、R7和R9接模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳、14腳，所述電容Cll接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳與地之間，所述電容C22接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的14腳與地之間，所述電阻R5接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的13腳和11腳之間，所述電阻Rll接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul的14腳和11腳之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其特征在于:所述中央處理器U2的36腳接可編程存儲器的I腳，所述中央處理器U2的34腳接可編程存儲器U3的2腳，所述中央處理器U2的33腳接可編程存儲器U3的4腳，所述中央處理器U2的35腳接可編程存儲器U3的8腳。
專利摘要本實用新型公開了一種電容器運行監(jiān)測預(yù)警儀表，其包括鍵盤、電流電壓采樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、裝有計算和快速傅里葉級數(shù)分析軟件中央處理器、LCD顯示器、通訊模塊以及存儲有報警定值的可編程存儲器；所述電流電壓采樣電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與中央處理器雙向連接，中央處理器的輸出端與LCD顯示器的相應(yīng)輸入端連接，所述中央處理器通過數(shù)據(jù)總線與可編程存儲器連接。本實用新型設(shè)有可編程存儲器以及計算和超限報警軟件，從而具有數(shù)據(jù)存儲和超限報警功能，這樣就可以根據(jù)需要設(shè)定各項預(yù)警值，為電容器的安全運行提供保障。
文檔編號G01R31/00GK203069704SQ20132002991
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者賈保軍 申請人:賈保軍