一种可检测双频信号的故障指示器的制作方法

本实用新型涉及一种小电流接地系统中使用的可检测双频信号的故障指示器。

背景技术：

故障指示器是解决单相接地故障定位采用较多的设备，但目前基本更适用短路故障的定位，由于中性点不接地系统发生单相接地故障时，电容电流相较负荷电流较小，很难依据电流的变化对单相接地故障进行判别，因此目前也产生多种依据信号注入方式的故障指示器，该方式一般不依据线路上的电流变化进行判别，而是依据信号源注入的特殊波段电流信号进行判别，在原理上更易于接地故障的判断。由于注入法注入的信号在强度上一般较弱，因此目前在信号注入方法和信号检测方法上，各种故障指示器对单相接地故障检测准确率不高，尤其对髙阻接地故障检测更是不准确，不及时。

由于小电流接地系统的自身特点,发生单相接地故障时,所产生的故障信号本身较弱,容易受到电磁干扰和谐波污染,导致信号失真,这些都直接影响了选线的选择性和准确性,甚至造成选线装置的误动。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决现有技术存在的上述技术问题，提供一种可检测双频信号的故障指示器。

本实用新型的技术解决方案是：

一种可检测双频信号的故障指示器，包括集成adc采样模块的单片机，其特殊之处是：还包括充电电池，具有ct线圈供电端和充电电池供电端的电源转换监控电路，所述单片机电源掉电监测端与所述电源转换监控电路监控输入端相连，所述电源转换监控电路输出端与单片机供电电源端连接，所述充电电池输出端与电源转换监控电路的充电电池供电端相连，通过电源掉电监测端给电源转换监控电路信号，实现ct线圈供电和充电电池供电的双电源切换，在所述spi接口连接射频模块，在该故障指示器的双频信号输入端分别连接第一通道滤波电路和第二通道滤波电路，第一通道滤波电路和第二通道滤波电路输出端与adc采样模块连接，在所述单片机gpio开出端口连接发光指示电路。

进一步地，所述第一通道滤波电路和第二通道滤波电路分别包括注入信号输入端vin、基准电压端vref、输出端vout0、电容c1～c4、电阻r1～r7和双通道运算放大器，所述电容c1和电阻r1串联后连接双通道运算放大器中第二运算放大器ic2同相输入端，电阻r1出端与电容c2连接，电容c2另一端连接电阻r2后与双通道运算放大器第一运算放大器ic1同相输入端连接，电容c2和电阻r2的结点连接基准电压端vref，第一运算放大器ic1输出端经过串联的电阻r3和r4后与第二运算放大器ic2的同相输入端相连接，第一运算放大器ic1反相输入端和第二放大器反相输入端相连并经电容c3连接第一运算放大器ic1输出端，所述第一运算放大器反相输入端和第二运算放大器反相输入端的连接结点与电阻r6、r6串联并与第二运算放大器输出端vout0连接，所述第一运算放大器同相输入端经过电阻r5与第二运算放大器输出端连接，第一运算放大器和第二运算放大器电源正端连接电源vcc并通过电容c4接地。采用rc阻容滤波电路，通过选用高精度的电阻及电容保证电路的精确性，并且结合双通道运算大器，加强了采样信号的稳定性和准确性。

进一步地，所述发光指示电路包括串联的电阻r8和发光二极管led1、串联的电阻r9和发光二极管led2、串联的电阻r10和发光二极管led3、串联的电阻r11和发光二极管led4，串联后电阻r8和发光二极管led1、电阻r9和发光二极管led2、电阻r10和发光二极管led3以及电阻r11和发光二极管led4相互并联。

进一步地，所述单片机采用低功耗系列芯片msp430，可以在超低功耗下工作，功耗大约在100mv左右，非常适合户外式无法直接供电控制设备。

进一步地，所述射频模块的型号为lsdrf4310n01。

进一步地，所述双通道运算放大器的型号为opa2244。

本实用新型的有益效果是：

1、经低励磁阻抗变压器注入双频信号(75hz和225hz)，注入信号受线路分布容抗小，利用第一通道滤波电路和第二通道滤波电路滤掉注入的双频信号以外的其它频率信号，来实现采集二种特定频率的电流信号。单片机接收注入的特定频率的信号后使发光指示电路指示，从而根据两种频率信号判断故障或通过线路上指定位置设置的故障指示器现场对故障定位或通过射频模块无线发送数据，成功地解决了配电网中单相接地故障定位困难的问题，不受线路性质、地理条件、故障指示器测量精度、安装区间距离等因素影响。

2、采用充电电池，当系统内无电源提供时可保证低功耗芯片长时间的工作。

3、能实时监测电源供电情况，当线路无负载电流或者电流较小无法给cpu提供电源时，电池监测芯片自动切换到电池供电。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是第一通道滤滤电路原理图。

图3是发光指示电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种可检测双频信号的故障指示器，包括集成adc采样模块的单片机，充电电池，具有ct线圈供电端和充电电池供电端的电源转换监控电路，所述单片机电源掉电监测端与所述电源转换监控电路监控输入端相连，所述电源转换监控电路输出端与单片机供电电源端连接，所述充电电池输出端与电源转换监控电路的充电电池供电端相连，通过电源掉电监测端给电源转换监控电路信号，实现ct线圈供电和充电电池供电的双电源切换，在所述spi接口连接射频模块，在该故障指示器的双频信号输入端分别连接第一通道滤波电路和第二通道滤波电路，第一通道滤波电路和第二通道滤波电路输出端与adc采样模块连接，在所述单片机gpio开出端口连接发光指示电路。所述单片机采用低功耗系列芯片msp430，可以在超低功耗下工作，功耗大约在100mv左右，非常适合户外式无法直接供电控制设备。所述射频模块的型号为lsdrf4310n01。

所述第一通道滤波电路和第二通道滤波电路结构相同。如图2所示，第一通道滤波电路包括注入信号输入端vin、基准电压端vref、输出端vout0、电容c1～c4、电阻r1～r7和双通道运算放大器，所述电容c1和电阻r1串联后连接双通道运算放大器中第二运算放大器ic2同相输入端，电阻r1出端与电容c2连接，电容c2另一端连接电阻r2后与双通道运算放大器第一运算放大器ic1同相输入端连接，电容c2和电阻r2的结点连接基准电压端vref，第一运算放大器ic1输出端经过串联的电阻r3和r4后与第二运算放大器ic2的同相输入端相连接，第一运算放大器ic1反相输入端和第二放大器反相输入端相连并经电容c3连接第一运算放大器ic1输出端，所述第一运算放大器反相输入端和第二运算放大器反相输入端的连接结点与电阻r7、r6串联并与第二运算放大器输出端vout0连接，所述第一运算放大器同相输入端经过电阻r5与第二运算放大器输出端连接，第一运算放大器和第二运算放大器电源正端连接电源vcc并通过电容c4接地。采用rc阻容滤波电路，通过选用高精度的电阻及电容保证电路的精确性，并且结合双通道运算大器，加强了采样信号的稳定性和准确性。所述双通道运算放大器的型号为opa2244。

如图3所示，所述发光指示电路包括串联的电阻r8和发光二极管led1、串联的电阻r9和发光二极管led2、串联的电阻r10和发光二极管led3、串联的电阻r11和发光二极管led4，串联后电阻r8和发光二极管led1、电阻r9和发光二极管led2、电阻r10和发光二极管led3以及电阻r11和发光二极管led4相互并联。

使用时，将该故障指示器安装在架空线路上，ct线圈供电端与ct线圈相连，感应线圈与第一通道滤滤电路和第二通道滤波电路相连。当线路内特殊频率信号(75hz及225hz)信号流过，第一通道滤波电路采集75hz信号，第二通道滤波电流采集225hz信号，当幅值大于一定值(大于等于20ma)并且双频率信号的比值为0.9－1.1之间时，认为线路存才接地故障发生，gpio端口开出使灯闪烁，以便检修人员巡检能清晰的发现，并且单片机通过spi通讯接口、射频模块发送到数据收集器，再由数据收集器通过gprs上传到后台。当线路中有负载电流时，由ct线圈取电来为控制部分提供电源并给电池充电；当线路中负载电流不够时，自动切换为电池供电。

以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。