[发明专利]牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置

摘要

一种牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是：包括MCU、实时钟、LED驱动、LCM接口、两个接口、模拟量输入及调理、通讯接口、电源、控制出口及空接点输出和端子，MCU、实时钟、LED驱动、LCM接口和一个接口构成主板，模拟量输入及调理、通讯接口、电源、控制出口及空接点输出、端子和另一个接口构成输入输出板。其优点为，设计合理、运行可靠；能够实现YH的自动、智能、无时间间隔切换和监控，在运行YH故障的情况下，能够在保护装置误动前，及时、智能倒入另一台状态良好的YH运行，并能对备用YH的电压实施监视预告，实时监测备用YH的电压，在其状态或者附件有劣化趋势时，及时预警，提醒值班员检查处理。

主权项

1.一种牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置，其特征是：包括MCU（1）、实时钟（2）、LED驱动（3）、LCM接口（4）、两个接口（5）、模拟量输入及调理（6）、通讯接口（7）、电源（8）、控制出口及空接点输出（9）和端子（10），MCU（1）、实时钟（2）、LED驱动（3）、LCM接口（4）和一个接口（5）构成主板，模拟量输入及调理（6）、通讯接口（7）、电源（8）、控制出口及空接点输出（9）、端子（10）和另一个接口（5）构成输入输出板；MCU（1）采用具有数据协处理功能的16位单片机作为CPU，其内置的12位AD转换器用于完成本装置的数据采样功能，CPU通过I2C总线连接时钟芯片及数据存储器；实时钟（2）采用集成了晶振电路的时钟芯片，用于为本装置提供时钟信号；LED驱动（3）包含若干发光管回路，通过MCU（1）内的单片机口线驱动某个或某几个发光管回路内的LED指示灯的点亮，用于指示装置的运行状态；LCM接口（4）用于连接LCD液晶显示器，控制LCD液晶显示器的复位，背光及数据输出；模拟量输入及调理（6）采用精密微型电压互感器和小型精密电流互感器，用于将经过调理的电压、电流信号输入至MCU（1）内单片机的A/D采样通道，供MCU（1）采样计算；通讯接口（7）用于将MCU（1）内单片机的TTL电平通讯信号经隔离后转换为485信号；电源（8）为本装置提供工作电源；控制出口及空接点输出（9）由MCU（1）内的单片机口线通过OC门控制继电器的吸合与释放；端子（10）用于引入所有外接电源线，并引出通讯接口（7）内的485总线，以及控制出口及空接点输出（9）内所有继电器的空接点输出线；两个接口（5）用于连接主板和输入输出板，两个接口（5）之间通过扁平电缆连接；所述的MCU（1）包括有单片机电路、按键板接口电路、按键板支撑和固定接口、存储电路、CPU程序烧写口以及电源滤波电路，其中，单片机电路内有单片机1U1、晶体振荡器1M1、电容1C1、1C2和1C3、电阻1R1和1R2，其单片机1U1的型号为DSPIC30F6012A‑30I/PF，按键板接口电路内有排阻1RP2和5线单排针接口KEYINT，按键板支撑和固定接口内有2线插针接口JMP1和JMP2，存储电路内有数据存储器1U2以及电阻1R5和1R6，其数据存储器1U2的型号为24C128，CPU程序烧写口内有5线单排针接口PROG，电源滤波电路内有电容1CP1～1CP7；实时钟（2）内有时钟芯片1U3、电容1E1、二极管1D2和电阻1R3，其时钟芯片1U3的型号为DS3231，二极管1D2的型号为IN4148；LED驱动（3）内有排阻1RP1和发光二极管LED1～LED6；LCM接口（4）内有三极管T1、电阻1R7和7线单排针接口LCMINT，其三极管T1的型号为9012；模拟量输入及调理（6）内有精密微型电压互感器PT1～PT6、小型精密电流互感器CT1和CT2、A/D采样基准电压电路、电阻R1～ R34以及电容C1～C8，其精密微型电压互感器PT1～PT6的型号均为ZMPT107，小型精密电流互感器CT1和CT2的型号均为ZMCT103D，A/D采样基准电压电路内有三端可调分流基准源、电阻R60和电容E4，其三端可调分流基准源的型号为TL431；通讯接口（7）内有通讯接口芯片U2、光耦U3和U4、三极管T2、双向瞬态抑制二极管TVS1以及电阻R51～R59，其通讯接口芯片U2的型号为MAX485ESA，光耦U3和U4的型号均为TLP181，双向瞬态抑制二极管TVS1的型号为SMBJ5.0CA；电源（8）内有工作电源模块PWS、电容CP1和CP2、电容E1和E2、隔离电源模块DC1、电容CP3以及电容E3，其工作电源模块PWS的型号为LH05‑10D0512‑01，隔离电源模块DC1的型号为B0505S‑2WR2；控制出口及空接点输出（9）内有OC门芯片U1、2个继电器、排阻RP1、光耦GO1和GO2、发光二极管L1～L4以及电阻R35～R50，其OC门芯片U1的型号为ULN2003，光耦GO1和GO2的型号均为TLP521‑2GB；端子（10）内有接线端子INT1和INT2以及焊接孔CTI1和CTI2；两个接口（5）内分别都有接线端子INT3，其型号均为IDC20；其连接关系为：主板上，在MCU（1）内，单片机电路与按键板接口电路之间，5线单排针接口KEYINT的第1～第5引脚分别连接到单片机1U1的第46、第49和第50～第52引脚，单片机电路与存储电路之间，数据存储器1U2的第5和第6引脚分别连接到单片机1U1的第36和第37引脚，单片机电路与CPU程序烧写口之间，5线单排针接口PROG的第1引脚连接到电阻1R1和1R2的公共连接端，5线单排针接口PROG的第4和第5引脚分别连接到单片机1U1的第18和第17引脚；实时钟（2）与MCU（1）之间，时钟芯片1U3的第15和第16引脚分别连接到单片机1U1的第36和第37引脚；LED驱动（3）与MCU（1）之间，发光二极管LED1～LED6的负极分别连接至单片机1U1的第60～第62、第63、第64和第1引脚；LCM接口（4）与MCU（1）之间，三极管T1的基极通过电阻1R7连接到单片机1U1的第2引脚，7线单排针接口LCMINT的第3～第6引脚分别连接到单片机1U1的第6～第3引脚；主板上的接口（5）与MCU（1）之间，其接线端子INT3的第1～第6引脚分别连接到单片机1U1的第11～第16引脚，其接线端子INT3的第7～第18引脚分别连接到单片机1U1的第21～第24、第27～第32、第34和第33引脚；输入输出板上，模拟量输入及调理（6）与端子（10）之间，模拟量输入及调理（6）内精密微型电压互感器PT1的一次线圈的正极经电阻R3、R2和R1连接至端子（10）内接线端子INT1的第13引脚，其负极连接至接线端子INT1的第12引脚，精密微型电压互感器PT2的一次线圈的正极经电阻R7、R6和R5连接至接线端子INT1的第11引脚，其负极连接至接线端子INT1的第10引脚，精密微型电压互感器PT3的一次线圈的正极经电阻R11、R10和R9连接至接线端子INT1的第9引脚，其负极与精密微型电压互感器PT1一次线圈的负极以及精密微型电压互感器PT2一次线圈的负极相短接，精密微型电压互感器PT4的一次线圈的负极经电阻R15、R14和R13连接至接线端子INT2的第1引脚，其正极连接至接线端子INT2的第2引脚，精密微型电压互感器PT5的一次线圈的负极经电阻R19、R18和R17连接至接线端子INT2的第3引脚，其正极连接至接线端子INT2的第4引脚，精密微型电压互感器PT6的一次线圈的负极经电阻R23、R22和R21连接至接线端子INT2的第5引脚，其正极与精密微型电压互感器PT4一次线圈的正极以及精密微型电压互感器PT5一次线圈的正极相短接，精密微型电压互感器PT1～PT3二次线圈的负极、精密微型电压互感器PT4～PT6二次线圈的正极以及小型精密电流互感器CT1和CT2二次线圈的正极相互短接后，连接到A/D采样基准电压电路的VREF信号输出端，小型精密电流互感器CT1一次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTI1的第1和第2引脚，焊接孔CTI1的第1和第2引脚分别连接到接线端子INT1的第6和第5引脚，小型精密电流互感器CT2一次线圈的负极和正极分别焊接到焊接孔CTI2的第1和第2引脚，焊接孔CTI2的第1和第2引脚分别连接到接线端子INT2的第8和第9引脚；模拟量输入及调理（6）与输入输出板上的接口（5）之间，模拟量输入及调理（6）内精密微型电压互感器PT1～PT3二次线圈的正极分别经电阻R27～R29引出的信号YH01、YH02和YH00，分别经电容C1～C3滤波后，连接至输入输出板上的接口（5）内接线端子INT3的第2、第4和第6引脚，精密微型电压互感器PT4～PT6二次线圈的负极分别经电阻R30～R32引出的信号YH21、YH22和YH20，分别经电容C4～C6滤波后，连接至输入输出板上的接口（5）内接线端子INT3的第1、第3和第5引脚，小型精密电流互感器CT1和CT2二次线圈的负极分别经电阻R33和R34引出的信号HL1和HL2，分别经电容C7和C8滤波后，连接至输入输出板上的接口（5）内接线端子INT3的第12和第11引脚；通讯接口（7）与输入输出板上的接口（5）之间，光耦U4的第4引脚和光耦U3的第2引脚分别连接到输入输出板上的接口（5）内接线端子INT3的第17和第18引脚；通讯接口（7）与端子（10）之间，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚分别经电阻R51和R52引出的信号A和B，分别连接至接线端子INT2的第12和第13引脚，通讯接口芯片U2的第6和第7引脚之间的电压由双向瞬态抑制二极管TVS1钳位；电源（8）与端子（10）之间，工作电源模块PWS的第3和第2引脚分别连接至接线端子INT1的第3和第2引脚，工作电源模块PWS的第5引脚输出直流电源信号VCC，为本装置提供工作电源，直流电源信号VCC经MCU（1）内的电源滤波电路滤波后，单独给MCU（1）内的单片机电路供电，隔离电源模块DC1的第4引脚输出隔离直流电源信号VTX，为通讯接口（7）提供隔离电源；控制出口及空接点输出（9）与输入输出板上的接口（5）之间，OC门芯片U1的第7、第6、第2和第1引脚分别连接至输入输出板上的接口（5）内接线端子INT3的第14、第16、第15和第13引脚，光耦GO1的第6和第8引脚分别连接至输入输出板上的接口（5）内接线端子INT3的第8和第10引脚，光耦GO2的第6和第8引脚分别连接至输入输出板上的接口（5）内接线端子INT3的第9和第7引脚；控制出口及空接点输出（9）与端子（10）之间，光耦GO1的第2和第4引脚分别连接至接线端子INT1的第12和第10引脚，光耦GO2的第2和第4引脚分别连接至接线端子INT2的第4和第2引脚，一个继电器的线圈J1A输出端两端分别连接到OC门芯片U1的第11和第10引脚，另一个继电器的线圈J2A输出端两端分别连接到OC门芯片U1的第16和第15引脚，一个继电器的空接点J1B的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INT1的第8和第7引脚，另一个继电器的空接点J2C的常闭接点和常开接点分别连接到接线端子INT2的第6和第7引脚；主板上的接口（5）和输入输出板上的接口（5）之间，两个接口（5）通过20线扁平电缆连接。