一种继电保护出口矩阵检测设备的制作方法

本发明涉及电力检测技术领域，具体涉及一种继电保护出口矩阵检测设备。

背景技术：

目前，对于继电保护出口矩阵的检测，主要依靠继电保护测试仪开关量开入接点，但只能测量跳闸备用接点，且无法全面测量出口矩阵，特别是在对220kv常规变电站有较为复杂的出口矩阵情况，如220kv线路保护、主变保护、母差保护等校验工作时，问题更为突出；另一种普遍方法是采用万用表单点逐个测量出口压板的方法，但需要重复模拟多次保护动作情况，其不仅量大繁杂、效率低、有安全隐患和错漏检现象存在，而且只能看到数据一闪而过，无法知道脉冲电压的幅值和宽度，检测数据不够准确全面、没有准确数据记录保存。因而也就会影响继保护保护出口矩阵检测的效果，为继电保护不能正确动作留下隐患，一旦其电网发生故障将会直接危害电网稳定运行。因此，有必要进行继保护保护出口矩阵检测系统的研究，实现安全高效的自动化检测以及对测量数据的记录、处理、分析、共享，为继电保护设备的正确动作出口检测提供安全有效的方法与手段，保证电网设备安全运行。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种继电保护出口矩阵检测设备；能有效的解决上述的技术问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种继电保护出口矩阵检测设备,包括为系统供电的电源模块，所述的电源模块与各个模块电路连接，为其进行供电；所述的系统还包括安装在被检测装置上的多路检测探头，以及分别与各个检测探头连接的采样处理电路，每一路采样处理电路分别通过隔离电路后与测试控制及数据处理部分连接；测试控制及数据处理部分的输出端分别连接有状态信息显示界面和存储通讯模块；所述的采样处理电路具有多路同步检测功能，可同时检测多路出口压板的信息，通过隔离电路传输至数据处理中心；测试控制数据处理部分根据接收的数据，处理后传输给状态信息显示界面，实时显示并保持各个压板的测试状态信息，由电压值和指示灯判别显示脉冲信号的幅度和宽度；数据信息会在测试完成后自动保存至移动存储器中。

进一步的，所述的测试控制及数据处理部分采用的是型号为stm32f103zet6的单片机嵌入式系统，具有16路输入端，可同时检测16路出口信息，可设置每路出口的名称；处理测量数据的分辨率1ms，同时可判别故障脉冲的幅度和宽度。

进一步的，所述的采样处理电路包括降压电路、跟随器和倒向放大器，当测量输入为-300v--+300v的故障信号时，通过降压电路、跟随器和倒向放大器的调整，可输出得到0-3.3v的测量信号。

进一步的，所述的隔离电路采用hcnr201线性光耦隔离，可将输入的测量信号输出至单片机测试控制及数据处理部分的ad端口，供测试控制及数据处理部分进行分析处理。

进一步的，所述的状态信息显示界面采用触摸屏，状态信息显示界面上具有可设置多路对应的出口矩阵压板名称、测试日期的输入窗口；以及用于测试功能操作的启动测试、停止测试和数据保存、系统复位按钮；和用于信息显示路压板名称、信号脉冲电压的幅值、保持信息指示灯、模拟保护继电器触点动作状态的界面。

有益效果

本发明提出的一种继电保护出口矩阵检测设备，继电保护检测设备和方法相比较，其具有以下有益效果：

（1）本技术方案中的测试控制及数据处理、数据存储：该部分采用stm32f103zet6单片机嵌入式系统，可高速进行数据处理和通讯控制，通过串口和触摸屏通讯，实现测试操作、数据处理、信息显示、数据存储。

（2）本技术方案的采样处理电路包括降压电路、跟随器和倒向放大器的设计，可以适应检测现场的各个电压等级，满足单片机系统的ad输入要求，通过该电路处理后，可将-300v--+300v的故障信号，转换为0-3.3vad输入信号，便于单片机系统进行分析处理。降压电路、跟随器，进行阻抗隔离，避免多路干扰；倒向放大器的设计，当测量输入为-300v--+300v的故障信号时，通过降压电路、跟随器和倒向放大器的调整，可在输出得到0-3.3v的测量信号。且采样处理电路设计有多路同步检测功能，可同时检测多路出口压板的信息。

（3）本技术方案的隔离电路采用了hcnr201线性光耦隔离，可以减少多路信号相互间的干扰和外部系统的高压电路对单片机系统的冲击危险；同时，还具有抗干扰，并具有良好的线性度，很好的满足了检测要求。可将输入的0-3.3v测量信号高速、线性、安全的输出至单片机ad端口，供单片机系统进行分析处理。

（4）本技术方案的状态信息显示界面选用触摸屏作为操作和显示界面，具有操作简便、数据信息显示清晰等优点。可设置16路对应的出口矩阵压板名称、测试日期。测试功能操作：启动测试、停止测试和数据保存、系统复位。信息显示：16路压板名称、信号脉冲电压的幅值、保持信息指示灯、模拟保护继电器触点动作状态等。使得测试操作简便、数据信息显示清晰，同步保存测试数据。

附图说明

图1是本发明的整体架构框图。

图2是本发明的采样处理电路图。

图3是本发明的隔离电路图。

图4是本发明的触摸屏界面图。

图5是本发明的单片机的整体电路图。

图6是本发明的单片机输入电路图。

图7是本发明的串口通讯电路图。

图8是本发明的usb存储接口电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1所示，一种继电保护出口矩阵检测设备,包括为系统供电的电源模块，所述的电源模块与各个模块电路连接，为其进行供电；所述的系统还包括安装在被检测装置上的16路检测探头，以及分别与各个检测探头连接的采样处理电路，每一路采样处理电路分别通过隔离电路后与测试控制及数据处理部分连接；测试控制及数据处理部分的输出端分别连接有状态信息显示界面和存储通讯模块。所述的采样处理电路具有16路同步检测功能，可同时检测16路出口压板的信息，通过隔离电路传输至数据处理中心；测试控制数据处理部分根据接收的数据，处理后传输给状态信息显示界面，实时显示并保持各个压板的测试状态信息，由电压值和指示灯判别显示脉冲信号的幅度和宽度；数据信息会在测试完成后自动保存至移动存储器中。

如图2所示，所述的采样处理电路为了适应检测现场的各个电压等级，满足单片机系统的ad输入要求，通过该电路处理后，可将-300v--+300v的故障信号，转换为0-3.3v的ad输入信号，便于单片机系统进行分析处理。包括与检测探头连接的端口cn2，cn2端口的后侧连接有由电阻r1、r2构成的降压电路，降压电路通过电阻r3稳压后与u1-1跟随器连接，跟随器的输出端分别与可调电阻w1和w2连接，位于可调电阻的后侧连接有倒向放大器u1-2；倒向放大器u1-2的输出端与隔离电路连接。

其中：r1、r2组成降压电路；u1-1为跟随器，进行阻抗隔离，避免多路干扰；u1-2为倒向放大器，当测量输入为-300v--+300v的故障信号时，通过r2分压和w2、w1的调整，可在输出得到0-3.3v的测量信号。设计有16路同步检测功能，可同时检测16路出口压板的信息。

如图3所示，所述的隔离电路为了减少多路信号相互间的干扰和外部系统的高压电路对单片机系统的冲击危险，采用了hcnr201线性光耦隔离，既可以抗干扰，又具有良好的线性度，很好的满足了检测要求。包括与采样处理电路的输出端衔接的输入端r10，输入端的后侧连接有运算放大器u2和运算放大器u3，运算放大器u2和运算放大器u3采用的是型号为op07cp的运算放大器，该运算放大器适宜用于处理直流信号；运算放大器u2和运算放大器u3之间连接有hcnr201线性光耦隔离；运算放大器u3的后侧连接有与单片机串口连接的cn1端口，所述的cn1端口与单片机的输入电路的ch1连接，输入电路的输出连接单片机的模拟量输入（ad）端口pc4（如图6所示）。可将输入的0-3.3v测量信号高速、线性、安全的输出至单片机ad端口，供单片机系统进行分析处理。

如图4所示，状态信息显示界面选用触摸屏作为操作和显示界面，具有操作简便、数据信息显示清晰等优点。状态信息显示界面上具有可设置多路对应的出口矩阵压板名称、测试日期的输入窗口；可设置16路对应的出口矩阵压板名称、测试日期。以及用于测试功能操作的启动测试、停止测试和数据保存、系统复位按钮；测试功能操作：启动测试、停止测试和数据保存、系统复位。和用于信息显示路压板名称、信号脉冲电压的幅值、保持信息指示灯、模拟保护继电器触点动作状态的界面。信息显示：16路压板名称、信号脉冲电压的幅值、保持信息指示灯、模拟保护继电器触点动作状态等。

启动测试后，系统开始检测测量信号，当有脉冲信号输入时，如果信号幅度大于30v，宽度大于3ms但小于5ms，则点亮上面的指示灯，但是电压值不保持显示；如果大于5ms则点亮指示灯同时保持测量的数值显示，同时检测该路的下一个脉冲信号，并同样处理。完成测试按停止，系统停止运行并保存数据。复位可清除界面所有显示信息。状态信息显示界面的设计，使得测试操作简便、数据信息显示清晰，同步保存测试数据。

如图5-图8所示，所述的测试控制及数据处理部分采用的是型号为stm32f103zet6的单片机嵌入式系统，具有16路与检测探头连接的输入端，从ch1--ch16；可同时检测16路出口信息，可设置每路出口的名称；处理测量数据的分辨率1ms，同时可判别故障脉冲的幅度和宽度。可高速进行数据处理和通讯控制，通过串口和触摸屏通讯，实现测试操作、数据处理、信息显示、数据存储。测试信号输入通过跟随器（如图6所示）隔离后送入单片机ad端口进行运算、处理后传输给触摸屏显示；图7为串口通讯与触摸屏连接，实现触摸屏的通讯控制；图8为usb存储控制端口，实现数据存储。