基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元制造技术

本发明专利技术涉及一种基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元。包括：CT/PT模块，用于接收模拟量信号并传送到中央处理器；开关量隔离模块，用于接收开关量输入信号，输出信号到继电器，并与中央处理器进行通信；GPS对时模块，用于向中央处理器提供实时时钟数据；GPRS通讯模块，用于上位机与中央处理器之间无线通讯；中央处理器，用于接收开关量隔离模块、CT/PT模块和GPRS通讯模块的信号，并向开关量隔离模块发送控制信号；电源模块，用于开关量隔离模块、中央处理器、GPS对时模块和GPRS通讯模块的供电。本发明专利技术能够检测故障时的特征量，实现配电系统的接地故障诊断与区段定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据采集单元，尤其涉及一种配电网络的接地故障定位用的基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元。
技术介绍
我国10kV电网属于小电流接地系统（也即中性点非有效接地系统），当发生单相接地故障时，规程虽允许带故障运行２小时，但由于过电压危害绝缘，仍可能引发事故。供配电系统故障统计表明，单相接地故障发生的概率占66％以上，目前现场运行中尤其是消弧线圈广泛应用后，往常的小电流接地故障特征不明显，造成接地故障的选线、定位装置实现的困难；尤其是接地点的测距定位技术难以实施，现有的故障指示器在接地发生后，动作准确率较差，同时维护工作量繁重；配网自动化的故障定位，由于投入巨大，推广缓慢；目前多数恢复到人工依次到故障线路的各分支盲目巡线的方式，耗费较长的时间、人力物力，确定接地点所在的区段位置。这种处理方式一是大大拖延了接地故障的排查时间和恢复供电时间，增加了诱发严重的短路故障、PT爆炸故障，威胁着配网安全稳定运行；二是在较长的接地故障排查期间，由于接地点周边的跨步电压、接触电压，使得附近的人员包括接地故障排查工作人员及农耕家畜触电的可能性性大大增加，威胁的人民的生命和财产安全，社会影响较大。
技术实现思路
为解决上述技术问题提供一种基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，目的是利用发生单相接地的特征分量，控制大量带时标的暂态数据的采集、存储并上传，配合变电站内的数据采集与分析实现配电系统的接地故障诊断与区段定位。为达到上述目的，本专利技术基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，包括：CT/PT模块，用于接收模拟量信号并传送到中央处理器；开关量隔离模块，用于接收开关量输入信号，输出信号到继电器，并与中央处理器进行通信；GPS对时模块，用于向中央处理器提供实时时钟数据；GPRS通讯模块，用于上位机与中央处理器之间无线通讯；中央处理器，用于接收开关量隔离模块、CT/PT模块和GPRS通讯模块的信号，并向开关量隔离模块发送控制信号；电源模块，用于开关量隔离模块、中央处理器、GPS对时模块和GPRS通讯模块的供电。CT/PT模块包括PT和CT及其滤波电路，其中PT为仪用电压互感器DSH-TV120/3.53，CT为仪用电流互感器DSH-TA6/3.53。CT/PT模块接收6路模拟量信号。PT的一次侧管脚1经电阻RES2及电感L12，连接交流电压输入信号的同名端，PT的一次侧管脚2直接连接交流电压输入信号的非同名端；PT的二次侧管脚3与4之间连接电阻R4，管脚4连接二极管D15的阴极，管脚3连接二极管D16的阴极，二极管D15的阳极与二极管D16的阳极连接，管脚3经电感L11后经模拟滤波电路后连接至中央处理器；CT的一次侧的管脚1直接连接交流电流输入信号的同名端，管脚2直接连接交流电流输入信号的非同名端；CT的二次侧管脚3与4分别连接二极管D8、D7的阴极，D8、D7的阳极连接，管脚3经电感L12引出经模拟滤波电路后连接至中央处理器。开关量隔离模块为四路的开入量信号SWIN0–SWIN3，分别经电阻R80、R79、R78、R77接入光耦U38、U39、U31、U35，光耦U38、U39、U31、U35的四个管脚GPO1B0、GPO1B1、GPO1B2、GPO1B3接入与非门U1后，将四路开关量的变化作为一路中断请求信号接入中央处理器，光耦型号为TLP127型。中央处理器型号为STM32F407ZET6，中央处理器与复位电路连接，复位电路用来实现在系统上电或掉电情况下的复位操作；实时时钟电路连接中央处理器与GPS对时模块；中央处理器与开关量隔离模块通过IO驱动连接；中央处理器与GPRS通讯模块通过串口电平转换电路连接，中央处理器与模拟滤波电路连接，中央处理器与SRAM连接。模拟滤波电路为阻容滤波。串口电平转换电路包括单片机，单片机的管脚1和3之间设有电容C57，管脚2接电容C58后接3.3V电压，管脚16接3.3V电压，并与地之间设有电容C60，管脚4和5之间接电容C56，管脚6和15之间接电容C59，管脚7、8、13和14接串口，管脚9-12接中央处理器，单片机型号为SP3232EEY。本专利技术的优点效果：对接地故障的检测灵敏度大为提高，通讯方式灵活，利用于GPRS网络通信技术，解决参数远程测量和传输问题；利用GPS对时解决，两端暂态数据的同步问题；抗干扰能力强，能够广泛适用配电网复杂的电磁环境，能实现及时报警、实时数据采集和实时控制的功能，为10kV配网接地故障诊断与区位定位技术提供控制平台，配合变电站内的数据采集与分析实现配电系统的接地故障诊断与区段定位，实现了配网中出线末端带时标的暂态数据的采集及数据的传送。在配电网发生单相接地故障时迅速、准确迅速确定接地点的方位，线路工作人员可以快速作出抢修响应，大大降低线路运行人员的工作强度，尽快的恢复非故障段线路的供电，减少停电时间，可以从根本上提高配电网的供电可靠性、安全性和经济性，具有显著的经济效益和社会效益。附图说明图1是本专利技术结构框图。图2是本专利技术一路电压互感器电路结构示意图。图3是本专利技术一路电流互感器电路结构示意图。图4是本专利技术开关量输入电路结构示意图。图5是本专利技术中央处理器的连接示意图。图6是本专利技术串口电平转换电路示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图所示本专利技术基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，包括：CT/PT模块1，用于接收模拟量信号并传送到中央处理器2；开关量隔离模块3，用于接收开关量输入信号，输出信号到继电器，并与中央处理器2进行通信；GPS对时模块4，用于向中央处理器2提供实时时钟数据；GPRS通讯模块5，用于上位机与中央处理器2之间无线通讯；中央处理器2，用于接收开关量隔离模块3、CT/PT模块1和GPRS通讯模块5的信号，并向开关量隔离模块3发送控制信号；电源模块6，用于开关量隔离模块3、中央处理器2、GPS对时模块4和GPRS通讯模块5的供电。CT/PT模块1包括PT和CT及其滤波电路，其中PT为仪用电压互感器DSH-TV120/3.53，CT为仪用电流互感器DSH-TA6/3.53。CT/PT模块1接收6路模拟量信号。PT的一次侧管脚1经电阻RES2及电感L12，连接交流电压输入信号的同名端，PT的一次侧管脚2直接连接交流电压输入信号的非同名端；PT的二次侧管脚3与4之间连接电阻R4，管脚4连接二极管D15的阴极，管脚3连接二极管D16的阴极，二极管D15的阳极与二极管D16的阳极连接，管脚3经电感L11后经模拟滤波电路后连接至中央处理器；CT的一次侧的管脚1直接连接交流电流输入信号的同名端，管脚2直接连接交流电流输入信号的非同名端；CT的二次侧管脚3与4分别连接二极管D8、D7的阴极，D8、D7的阳极连接，管脚3经电感L12引出经模拟滤波电路后连接至中央处理器。开关量隔离模块3为四路的开入量信号SWIN0–SWIN3，分别经电阻R80、R79、R78、R77接入光耦U38、U39、U31、U35，光耦U38、U39、U31、U35的四个管脚GPO1B0、GPO1B1、GPO1B2、GPO1B3接入与非门U1后，将四路开关量的变化作为一路中断请求信号接入中央本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，其特征在于包括：CT/PT模块，用于接收模拟量信号并传送到中央处理器；开关量隔离模块，用于接收开关量输入信号，输出信号到继电器，并与中央处理器进行通信；GPS对时模块，用于向中央处理器提供实时时钟数据；GPRS通讯模块，用于上位机与中央处理器之间无线通讯；中央处理器，用于接收开关量隔离模块、CT/PT模块和GPRS通讯模块的信号，并向开关量隔离模块发送控制信号；电源模块，用于开关量隔离模块、中央处理器、GPS对时模块和GPRS通讯模块的供电。

【技术特征摘要】
1.基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，其特征在于包括：CT/PT模块，用于接收模拟量信号并传送到中央处理器；开关量隔离模块，用于接收开关量输入信号，输出信号到继电器，并与中央处理器进行通信；GPS对时模块，用于向中央处理器提供实时时钟数据；GPRS通讯模块，用于上位机与中央处理器之间无线通讯；中央处理器，用于接收开关量隔离模块、CT/PT模块和GPRS通讯模块的信号，并向开关量隔离模块发送控制信号；电源模块，用于开关量隔离模块、中央处理器、GPS对时模块和GPRS通讯模块的供电。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，其特征在于CT/PT模块包括PT和CT及其滤波电路，其中PT为仪用电压互感器DSH-TV120/3.53，CT为仪用电流互感器DSH-TA6/3.53。3.根据权利要求2所述的基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，其特征在于CT/PT模块接收6路模拟量信号。4.根据权利要求2所述的基于嵌入式处理器的户外带时标的暂态数据采集单元，其特征在于PT的一次侧管脚1经电阻RES2及电感L12，连接交流电压输入信号的同名端，PT的一次侧管脚2直接连接交流电压输入信号的非同名端；PT的二次侧管脚3与4之间连接电阻R4，管脚4连接二极管D15的阴极，管脚3连接二极管D16的阴极，二极管D15的阳极与二极管D16的阳极连接，管脚3经电感L11后经模拟滤波电路后连接至中央处理器；CT的一次侧的管脚1直接连接交流电流输入信号的同名端，管脚2直接连接交流电流输入信号的非同名端；CT的二次侧管脚3与4分别连接二极管D...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鑫，梅素真，胡玉涛，司丹凤，刘岩，王选良，王宇，代思远，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21