基于同步串行总线技术的小电流接地系统单相接地故障诊断装置制造方法及图纸

一种基于同步串行总线技术的小电流接地系统单相接地故障诊断装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器；所述嵌入式主板为双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；所述电源板为整个装置供电。小电流接地系统单相接地故障诊断装置能实现单相接地选线的功能，同时具备高采样率的故障录波功能。本实用新型专利技术技术成熟、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种电力设备，具体涉及一种小电流接地系统单相接地故障诊断装置，适用于3～66kV小电流接地电网。单相接地故障诊断装置能实现单相接地选线的功能，同时具备高采样率的故障录波功能。
技术介绍
我国3～66kV配电网广泛采用小电流接地方式，小电流接地系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，接地电流很小，可以在故障情况下继续运行1～2个小时，但是必须尽快找到故障线路，这就提出了故障选线问题。目前的单相接地选线装置全部采用并行总线，存在的问题包括：接口固定不易扩展，而且板卡插错时容易烧毁；数据传输速度慢，数据采样率低；抗干扰能力差等。这些问题影响了单相接地故障判断的准确性。随着对供电可靠性及变电站自动化水平的要求越来越高，对选线装置提出来了新的要求，现场迫切需要一种更高性能的单相接地故障诊断装置。
技术实现思路
本技术的目的是在现有技术上对选线装置进行改造，提出适用于小电流接地电网的基于同步串行总线技术的单相接地故障诊断装置，填补了国内外相关
的空白。本技术的技术方案如下：一种基于同步串行总线技术的小电流接地系统单相接地故障诊断装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输出板、彩色液晶显示器；其特征为：所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；所述电源板为整个装置供电；所述彩色液晶显示器接收嵌入式主板显示信息实时显示；所述嵌入式嵌入式主板通过串口连接到后台；本技术还进一步包括以下优选方案。所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输出板相连接。采用同步串行总线技术，提高了数据传输速度、提高了数据采样率、提高了抗干扰能力、将接口标准化，便于扩展，并避免板卡因插错位置烧毁。所述的诊断装置嵌入式主板安装Linux操作系统。所述模拟量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，采用差分信号，提高抗干扰能力，扩展性好，避免因板卡差错位置而导致的板卡烧毁情况出现。诊断装置的工作原理是：模拟量输入板从互感器的二次线路上获得电压、电流信号，后进行低通滤波，再经过AD转换后变为数字信号，最后通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入嵌入式主板，CPU接收并对数字信号进行计算选出故障线路同时保存故障完整数据。选线结果采用两种方式输出：①液晶汉字化显示；②通过通讯接口、开关量输出板输出报警信号。本技术的优点如下：1.选线装置采用同步串行总结技术，提高了数据采样率和数据传输速度，提高了抗干扰能力。2.双CUP设计，将显示和运算分开，运算采用DSP处理、显示采用ARM芯片处理，提高装置的整体性能。3.将接口标准化，仅通过通讯协议确定接口的类型，便于扩展，同时避免板卡因插错位置而烧毁的情况。附图说明图1是本技术的结构示意图；其中A1、…、An表示多个模拟量输入；DO1至DOn表示多个开关量输出；101为串行总线，连接所有板卡；嵌入式主板为双CPU设计，运算和显示分开；显示器和键盘为外设，完成人机交互。图2是模拟量输入原理图；图3是开关量输出原理图；图4是嵌入式主板功能结构图；具体实施方式下面结合说明书如图，通过具体实施例对本技术的技术方案作进一步详细说明。本技术提出了一种基于同步串行总线技术的小电流接地系统单相接地故障诊断装置。诊断装置的工作原理是：模拟量输入板从互感器的二次线路上获得电压、电流信号，
先进行低通滤波，再经过AD转换后变为数字信号，最后通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入主板，CPU接收并对数字信号进行计算选出故障线路同时保存故障完整数据。诊断装置算法程序采用本公司的专利技术(专利名称：小电流接地电网单相接地故障选线装置；专利号：ZL200320126180.5)，应用多种选线方法相融合进行综合选线，能够针对金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等各种情况准确选出故障线路。选线结果采用两种方式输出：①液晶汉字化显示；②通过通讯接口、开关量输出板输出报警信号。诊断装置由模拟量输入板、开关量输出板、嵌入式主板、电源板、彩色液晶显示器组成，所有板卡安装在一个4U机箱内，采用自然冷却，电源、嵌入式主板及机箱内部都无需安装风扇，没有易损元件。嵌入式主板是装置的核心，包括DSP处理器、ARM处理器、FPGA芯片、232/485串口和10M以太网。装置各板卡之间通过同步串行总线连接，装置性能优越。主板安装Linux操作系统，不同的硬件功能对应Linux操作系统的驱动程序，应用程序通过这些驱动程序对硬件进行控制。诊断装置结构示意如图1所示，模拟量输入板、开关量输出板、主板通过串行总线连接在一起。液晶显示器和键盘连接至主板。A1至An表示多个模拟输入量，能够把互感器的二次电流、电压先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，再转化为串行数据，通过串行总线传至主板。主板的CUP接收并对数字信号进行计算选出故障线路，并且保存故障完整数据。选线结果由彩色液晶LCD汉字化显示，或者通过通讯上传至自动化后台。DO1至DOn表示多个开关输出量，报警信息经过串行总线从主板到达开关量输出板后，由FPGA对其进行解析，并驱动继电器动作，实现开关量报警输出。模拟量输入原理如图2所示，模拟量输入板有16路模拟量输入通道，模拟信号经过低通滤波后，直接进入A/D转换模块(AD7606-6)进行数字化转换，在经过FPGA(EP4CE10E2217)的处理，采集到的模拟数据已经转变为串行数据，采用差分信号将数据上传至主板。开关量输出原理如图3所示，开关量输出板接收到主板发出的串行信号后，通过FPGA(EP4CE10E2217)的解析，得到继电器的控制信息，并驱动继电器，实现报警输出。嵌入式主板结构原理如图3所示，嵌入式主板由DSP处理器、ARM芯片、FPGA组成，FPGA是(EP4CE10E2217)，负责串行数据翻译和解析；DSP是TM320，从FPGA处获取模拟量输入数据，通过FPGA输出开关量控制信息；RAM是ARM3359，只负责信息显示和键盘输入信息的采集，完成人机交互。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于同步串行总线技术的小电流接地系统单相接地故障诊断装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器；其特征为：所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；所述电源板为整个装置供电；所述彩色液晶显示器接收嵌入式主板显示信息并实时显示；所述嵌入式主板通过串口连接至通讯后台。

【技术特征摘要】
1.一种基于同步串行总线技术的小电流接地系统单相接地故障诊断装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器；其特征为：所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输出板均有独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志伟，齐郑，孟繁军，
申请(专利权)人：南京丹华昊博电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32