故障告警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种配电终端的故障告警装置，包括采样电阻器，检测电路中的故障电流；晶体管，连接到采样电阻器，根据采样电阻器的压降导通或关断；告警部件，连接到晶体管，用于在检测到晶体管的导通或关断时，唤醒并向外发出告警信号。根据本实用新型专利技术的技术方案，简化了MCU的计算过程和计算量，能够有效降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
故障告警装置
本技术涉及一种故障告警装置，具体来说涉及一种可在配电终端设备使用的用于故障告警的故障告警装置。
技术介绍
在电力输送中处于电网末端的10kV配电线路实现了输电网络与终端用户之间的有效连接。智能配电终端设备的一主要功能为故障告警及远传。因为告警信息的即时性要求，所以只要检测到故障发生，必须通过某种通信方式立即将信息传至主站。现有的用于智能配电终端的唤醒机制主要依靠MCU程序设计。在MCU的低功耗工作模式下，设备一直开启计量数据缓存，并进行各类数学计算得出实际的值。在故障发生瞬间，MCU程序设计检测到配电线路故障瞬间电流突变，计算得出真实值，与故障判断的判据进行比较，判断出配电线路是否发生故障。如果判断结果为是，则立即唤醒MCU，使设备从睡眠模式进入正常运行模式，通过无线通信功能将故障告警信息远传。上述处理方式的缺点是：为保证故障信息的精确判断，软件在计算的过程中，必须保持高速、高效工作，数据缓存速度和计算速度都较高。这会让MCU的功耗提高，可达到平时功耗的1.5倍～2.0倍。功耗的升高使得设备使用寿命缩短。若是配电线路电流较小，功耗的升高直接会影响到设备的正常使用。在正常情况下(无故障情况下)，配电线路电流在20A以上，配电终端设备可全功能全速运行，而在配电线路电流20A以下，智能配电终端需要低功耗运行，尽可能节约备用电源的使用量。传统的方法只能依靠MCU尽可能降低功耗，但是由于功能及数据计算处理的限制，功耗降低得有限。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提出一种新型的故障告警装置。根据本技术一方面，提供一种故障告警装置，包括：采样电阻器，检测电路中的故障电流；晶体管，连接到采样电阻器，根据采样电阻器的压降导通或关断；告警部件，连接到晶体管，用于在检测到晶体管的导通或关断时，唤醒并向外发出告警信号根据本技术的技术方案，可省去大量的故障判断与计算的时间与代码，也能达到告警时的低功耗要求和即时性要求。附图说明图1示出了根据本技术工作原理的简化电路框图。图2示出根据本技术实施方式的故障告警装置的示意性连接图。图3示出了采用N沟道MOS管的情况下的示意性连接图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。根据本技术的技术方案，利用了电路发生故障时的暂态电流特性。下面以配电设备为例说明本技术的工作原理：在有非一次性备用电源的配电设备中，备用电源需要进行充电管理。在备用电源的充电过程中，出于对备用电源的保护，对备用电源的充电电流具有严格控制。本技术的技术方案可以利用配电线上的电流突变时，备用电源的充电电流也会突然增大这一特点，配合开关电路及MCU通用的检测达到唤醒设备且进行告警的目的。图1示出了上述工作原理的简化电路框图。其中的晶体管、采样电阻及MCU即构成了根据本技术的故障告警装置。其中，晶体管根据采样电阻器的压降选择性导通/关断，MCU是告警部件，连接到晶体管，用于在检测到晶体管的导通/关断时，唤醒并向外发出告警信号图2示出了该故障告警装置的示意性电路连接图。其中，采样电阻、晶体管分别示意为采样电阻器R1、NPN型三极管Q2，其中仅示出了MCU的MCU端口(MCUIO)，从而简化图示。如图所示，电阻器R1连接到备用电源，且并联连接在NPN型三极管的基极和发射极之间，三极管Q2的集电极连接到告警部件MCU的端口(MCUIO)。参考图1和图2，其中的采样电阻器R1用于在电路发生故障时捕捉电路中的暂态电流特性，具体来说在电路发生故障时，备用电源的充电电流会突然增大，进而落在采样电阻器R1上的压降会增大，从而晶体管可响应于此切换导通/关断状态。三极管可以选用MMBT5088，其开启电压是0.7V，当配电线路正常运行时，因可充电备用电源的充电管理和保护功能，稳态时能够保证充电电流不发生突变且稳定运行在200mA以下，三极管处于关断状态，MCU检测到的一直为高电平。当配电线路发生故障时，电流突变，由于暂态特征的影响，可充电备用电源的充电电流会有瞬时的激增，持续时间在50ms-90ms的时间。因为可充电电源的充电电流激增(一次侧电流突变值在150A以上)，备用电源充电回路电流会受到线路故障电流影响而增大至250mA甚至更高。采样电阻的压降会突然增加，导致三极管的瞬时导通。MCU检测到瞬时的低电平，以及持续的时间，从而唤醒设备，根据检测到的短时电平变化，发出故障告警远传信息。发生故障时，MCU检测到的是低电平而不是高电平，这主要取决于三极管的连接方式。如图2所示，三极管的连接方式为集电极开路连接，所以在此设计中，三极管导通时为低电平。图2中的R2是上拉电阻，主要作用是在集电极开路接法中接上拉电阻从而向MCU输出高电平(在稳态工作期间)。本技术在此不受限制。以上是在发生故障的场景下描述本技术的具体实施方式，然而在其他情况下，基本工作于稳态，根据备用电源的充放电管理可保证此稳态期间，此装置中的晶体管处于关断状态，即MCU能检测到此装置的高电平，此期间，装置的唤醒机制主要依靠程序设计中的定时唤醒。电阻器的阻值可以根据故障时电路通常达到的电流值以及三极管的导通电压来设计。在上述情况下，备用电源充电回路电流会受到线路故障电流影响而增大至250mA甚至更高，使得采样电阻器上的电压达到三极管开启电压0.7V。因此电阻器可以取值为3Ω。根据本技术的技术方案，当配电线路正常稳态运行时，三极管处于关断状态，MCU检测到的一直为高电平。当配电线路发生故障时，电流突变，由于暂态特征的影响，备用电源的充电电流激增，采样电阻的压降会突然增加，导致三极管的瞬时导通。MCU检测到瞬时的低电平，通过此就可以判断出有无故障发生，从而快速唤醒设备，及时发出故障告警远传信息。本技术的技术方案简化了MCU的计算过程和计算量，能够有效降低功耗。另外，本技术方案的硬件检测电路在设备供电回路中，使电路设计简单、高效。应理解，图2将晶体管示为三极管仅是为了示例，本技术在此不受限制。还可以采用其他晶体管比如N沟道MOS管。图3示出了采用N沟道MOS管的情况下的示意性连接图。如图3所示，采样电阻器R8为8Ω，该取值是根据MOS管的开启电压和故障电路电流的突变值确定的。晶体管选用IRF110的N沟道MOS管Q4，开启电压是2V。晶体管的漏极连接有上拉电阻R6。当配电线路正常运行时，因可充电备用电源的充电管理和保护功能，稳态时能够保证充电电流不发生突变且稳定运行在200mA以下，晶体管IRF110处于关断状态，MCU检测到的一直为高电平。当配电线路发生故障时，电流突变，由于暂态特征的影响，可充电备用电源的充电电流会有瞬时的激增，持续时间在50ms-90ms的时间，因为可充电电源的充电电流激增至250mA以上，采样电阻的压降会突然增加，导致IRF110的瞬时导通，MCU检测到瞬时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种故障告警装置，其特征在于，包括：/n采样电阻器，检测电路中的故障电流；/n晶体管，连接到所述采样电阻器，根据所述采样电阻器的压降导通或关断；/n告警部件，连接到所述晶体管，用于在检测到所述晶体管的导通或关断时，唤醒并向外发出告警信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种故障告警装置，其特征在于，包括：
采样电阻器，检测电路中的故障电流；
晶体管，连接到所述采样电阻器，根据所述采样电阻器的压降导通或关断；
告警部件，连接到所述晶体管，用于在检测到所述晶体管的导通或关断时，唤醒并向外发出告警信号。


2.根据权利要求1所述的故障告警装置，其中所述晶体管是三极管，所述采样电阻器并联连接到所述三极管的基极与发射极之间，所述三极管的集电极连接到所述告警部件。


3.根据权利要求2所述的故障告警装置，其中所述三极管的集电极连接有上拉电阻，从而在稳态工作期间对告警部件提供高电平；
所述采样电阻器的取值使得在发生故障时，故障电流和所述采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹丹，齐永忠，王国松，高振伟，杨夏祎，薛青山，张玉，孟祥强，
申请(专利权)人：北京国电通网络技术有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，国家电网有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11