变电站交流电源系统绝缘报警装置的制作方法

本实用新型涉及变电站站用电源技术领域，具体的，涉及变电站交流电源系统绝缘报警装置。

背景技术：

站用交流电源作为变压器冷却风机、生活用电、消防水泵、充电装置及配电检修等电源之用，是变电站安全、可靠运行的基本保证。由于变电站现场交流电源接线错综繁杂，安全措施不到位，或用电设备质量、线路老化等问题，导致绝缘性能出现故障，不但可能造成交流馈电开关跳闸、用电设备失电，甚至引起火灾、全站交流失电、变电站停运等严重事故。因此，开展站用交流电源系统绝缘监测技术研究，研制交流系统绝缘报警装置，实现站用交流电源系统绝缘状况的在线监测，提醒现成人员及时消除绝缘故障，从而有效提高站用交流电源和电力系统运行的安全性。

技术实现要素：

本实用新型提出变电站交流电源系统绝缘报警装置，解决了现有技术中变电站交流电源系统绝缘监测困难的问题。

本实用新型的技术方案如下：包括与采集模块连接的多个漏电流传感器，所述采集模块为多个，多个采集模块均与监测主机连接，多个所述漏电流传感器用于检测交流电源各馈线支路的漏电流，

还包括报警电路，所述报警电路包括三极管q2和三极管q4，所述三极管q1的基极通过电阻r12与电源vin连接，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极通过电阻r10连接电源vin，所述三极管q1的集电极还与电容c3的正极连接，所述电容c3的负极与三极管q2的基极连接，

所述三极管q2的基极还通过电阻r11与电源vin连接，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极通过电阻r13连接电源vin，所述三极管q2的集电极还与电容c4的正极连接，所述电容c4的负极与三极管q1的基极连接，

所述三极管q2的集电极通过二极管d9接入mos管q3的g极，所述mos管q3的s极接地，所述mos管q3的d极与扬声器的一端连接，所述扬声器的另一端与电源vin连接，

所述采集模块包括与主控电路连接的控制输出电路，所述控制输出电路包括三极管q4，所述三极管q4的基极与所述主控电路连接，所述三极管q4的发射极接地，所述三极管q4的集电极与继电器k1线圈的一端连接，所述继电器k1线圈的另一端与电源5v连接，所述继电器k1的常开触点串接在电源vin和电阻r10之间。

进一步，所述采集模块还包括漏电流采集电路，所述漏电流采集电路包括电阻r1、运放u1a和运放u1b，所述电阻r1并联在漏电流传感器的输出端，所述电阻r1的一端接地，另一端接入所述运放u1a的同相输入端，所述运放u1a的反相输入端通过电阻r3接地，所述运放u1a的输出端通过电阻r8接入反相输入端，

所述运放u1a的输出端通过电阻r4接入所述运放u1b的同相输入端，所述运放u1b的同相输入端还与基准电压vref连接，所述运放u1b的反相输入端通过电阻r6接地，所述运放u1b的输出端通过电阻r7接入反相输入端，所述运放u1b的输出端还与所述主控电路连接。

进一步，还包括基准源电路，所述基准源电路包括串联的电阻r14和电阻r15，所述电阻r14的一端与电源3.3v连接，所述电阻r15的一端接地，所述电阻r14和电阻r15的串联点与运放u1c的同相输入端连接，所述运放u1c的输出端接入反相输入端，所述运放u1c的输出端输出所述基准电压vref。

进一步，所述采集模块和所述监测主机之间通过rs485通信电路连接，

所述rs485通信电路包括依次连接的三极管q5、rs485接口芯片u2和rs485接口端子j1，所述三极管q5的基极与所述主控电路连接，所述三极管q5的发射极接地，所述三极管q5的集电极通过电阻r20与电源5v连接，所述三极管q5的集电极还与所述rs485接口芯片u2的de端、/re连接，所述rs485接口芯片u2的ro端和di端均与所述主控电路连接，所述rs485接口芯片u2的a端和b端均与所述rs485接口端子j1连接，所述rs485接口端子j1与所述监测主机连接。

进一步，还包括电源电路，所述电源电路包括正向充电支路，所述正向充电支路包括依次连接的电容c2、二极管d2、二极管d1、电池b1和二极管d5，所述电容c2的一端与电源l线连接，所述二极管d5的阴极与电源n线连接，

所述电源电路还包括负向充电支路，所述负向充电支路包括依次连接的二极管d3、二极管d1、电池b1、二极管d4和电容c2，所述二极管d3的阳极与电源n线连接，所述电容c2的一端与电源l线连接，

所述电池b1的正极通过二极管d6输出至电源vin，电源vin还与二极管d7的阴极连接，所述二极管d7的阳极与外部直流电源12vin连接。

进一步，所述电容c2的两端并联有电阻r9。

进一步，还包括晶闸管vt1和电位器rp1，所述电位器rp1的两个固定端与所述电池b1并联，所述电位器rp1的滑动端与所述晶闸管vt1的控制端连接，所述晶闸管vt1的阳极与所述电位器rp1的一个固定端连接，所述晶闸管vt1的阴极与所述电位器rp1的另一个固定端连接。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型通过在交流电源各馈线支路设置漏电流传感器，采集交流电源各馈线支路的漏电流，多个漏电流传感器的输出电流信号接入采集模块，采集模块读取各漏电流传感器的数值，并发送至监测主机，监测主机对各漏电流传感器的数值进行分析、处理，判断漏电流的变化趋势，当判断绝缘性能变差时，监测主机向采集模块发送指令，采集模块通过控制输出电路启动报警电路工作，提醒现场人员及时采取措施，避免因绝缘故障导致的交流馈电开关跳闸、用电设备失电，甚至引起火灾、全站交流失电、变电站停运等严重事故。

具体工作过程为：当采集模块接收到监测主机发送的指令时，主控电路将控制信号alarm置为高电平，三极管q4导通，继电器k1的线圈得电，继电器k1的常开触点闭合，报警电路得电，三极管q1、三极管q2及其外围阻容元件构成的多谐振荡电路开始工作，三极管q2的集电极输出脉冲信号，该脉冲信号经mos管q3放大后，驱动扬声器发生报警声，提醒现场工作人员及时采取措施。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型电路原理框图；

图2为本实用新型中报警电路原理图；

图3为本实用新型中控制输出电路原理图；

图4为本实用新型中漏电流采集电路原理图；

图5为本实用新型中基准源电路原理图；

图6为本实用新型中rs485通信电路原理图；

图7为本实用新型中电源电路原理图；

图中：1-漏电流传感器，2-采集模块，21-主控电路，22-控制输出电路，23-漏电流采集电路，24-基准源电路，25-rs485通信电路，26-电源电路，3-监测主机，4-报警电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

如图1-图2所示，本实施例变电站交流电源系统绝缘报警装置包括与采集模块连接的多个漏电流传感器，采集模块为多个，多个采集模块均与监测主机连接，多个漏电流传感器用于检测交流电源各馈线支路的漏电流，

还包括报警电路，报警电路包括三极管q2和三极管q4，三极管q1的基极通过电阻r12与电源vin连接，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极通过电阻r10连接电源vin，三极管q1的集电极还与电容c3的正极连接，电容c3的负极与三极管q2的基极连接，

三极管q2的基极还通过电阻r11与电源vin连接，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极通过电阻r13连接电源vin，三极管q2的集电极还与电容c4的正极连接，电容c4的负极与三极管q1的基极连接，

三极管q2的集电极通过二极管d9接入mos管q3的g极，mos管q3的s极接地，mos管q3的d极与扬声器的一端连接，扬声器的另一端与电源vin连接，

如图3所示，采集模块包括与主控电路连接的控制输出电路，控制输出电路包括三极管q4，三极管q4的基极与主控电路连接，三极管q4的发射极接地，三极管q4的集电极与继电器k1线圈的一端连接，继电器k1线圈的另一端与电源5v连接，继电器k1的常开触点串接在电源vin和电阻r10之间。

本实施例通过在交流电源各馈线支路设置漏电流传感器，采集交流电源各馈线支路的漏电流，多个漏电流传感器的输出电流信号接入采集模块，采集模块读取各漏电流传感器的数值，并发送至监测主机，监测主机对各漏电流传感器的数值进行分析、处理，判断漏电流的变化趋势，当判断绝缘性能变差时，监测主机向采集模块发送指令，采集模块通过控制输出电路启动报警电路工作，提醒现场人员及时采取措施，避免因绝缘故障导致的交流馈电开关跳闸、用电设备失电，甚至引起火灾、全站交流失电、变电站停运等严重事故。

具体工作过程为：当采集模块接收到监测主机发送的指令时，主控电路将控制信号alarm置为高电平，三极管q4导通，继电器k1的线圈得电，继电器k1的常开触点闭合，报警电路得电，三极管q1、三极管q2及其外围阻容元件构成的多谐振荡电路开始工作，三极管q2的集电极输出脉冲信号，该脉冲信号经mos管q3放大后，驱动扬声器发生报警声，提醒现场工作人员及时采取措施。

进一步，如图4所示，采集模块还包括漏电流采集电路，漏电流采集电路包括电阻r1、运放u1a和运放u1b，电阻r1并联在漏电流传感器的输出端，电阻r1的一端接地，另一端接入运放u1a的同相输入端，运放u1a的反相输入端通过电阻r3接地，运放u1a的输出端通过电阻r8接入反相输入端，

运放u1a的输出端通过电阻r4接入运放u1b的同相输入端，运放u1b的同相输入端还与基准电压vref连接，运放u1b的反相输入端通过电阻r6接地，运放u1b的输出端通过电阻r7接入反相输入端，运放u1b的输出端还与主控电路连接。

漏电流采集电路的工作原理为：如图4所示，漏电流传感器的输出电流接入端子p1，漏电流传感器的输出为-0.15ma～0.15ma的交流电流信号，电阻r1并联在端子p1两端，将漏电流传感器输出的-0.15ma～0.15ma的交流电流信号转换为-75mv～75mv的电压信号；经过运放u1a放大之后，输出-1.5v～1.5v的电压信号，在运放u1b的同相输入端叠加基准电压vref后，转换为0～3.3v的电压信号，输入到主控电路的ad采样通道，便于主控电路对漏电流信号的准确读取。

进一步，还包括基准源电路，如图5所示，基准源电路包括串联的电阻r14和电阻r15，电阻r14的一端与电源3.3v连接，电阻r15的一端接地，电阻r14和电阻r15的串联点与运放u1c的同相输入端连接，运放u1c的输出端接入反相输入端，运放u1c的输出端输出基准电压vref。

电阻r14和电阻r15串联接在电源3.3v和地之间，分压输出1.65v的基准电压，再经运放u1c构成的电压跟随器进行阻抗匹配之后，叠加到运放u1b的同相输入端，实现对漏电流信号的调理。电路结构简单、工作可靠。

进一步，采集模块和监测主机之间通过rs485通信电路连接，如图6所示，rs485通信电路包括依次连接的三极管q5、rs485接口芯片u2和rs485接口端子j1，三极管q5的基极与主控电路连接，三极管q5的发射极接地，三极管q5的集电极通过电阻r20与电源5v连接，三极管q5的集电极还与rs485接口芯片u2的de端、/re连接，rs485接口芯片u2的ro端和di端均与主控电路连接，rs485接口芯片u2的a端和b端均与rs485接口端子j1连接，rs485接口端子j1与监测主机连接。

多路采集模块通过rs485通信方式与监测主机连接，组网简单、而且rs485通信采用差分传输，抗干扰性强，保证信号的准确传输。其中，主控电路输出的pe2信号为3.3v的脉冲信号，经三极管q5进行电平转换后，接入rs485接口芯片u2的使能端de和/re；rs485接口芯片u2的ro端和di端用于与主控电路进行数据通信；rs485接口芯片u2的a端和b端引出至rs485接口端子j1，方便与监测主机的连接。

进一步，还包括电源电路，如图7所示，电源电路包括正向充电支路，正向充电支路包括依次连接的电容c2、二极管d2、二极管d1、电池b1和二极管d5，电容c2的一端与电源l线连接，二极管d5的阴极与电源n线连接，

电源电路还包括负向充电支路，负向充电支路包括依次连接的二极管d3、二极管d1、电池b1、二极管d4和电容c2，二极管d3的阳极与电源n线连接，电容c2的一端与电源l线连接，

电池b1的正极通过二极管d6输出至电源vin，电源vin还与二极管d7的阴极连接，二极管d7的阳极与外部直流电源12vin连接。

本实施例在电源电路中设置正向充电支路和负向充电支路，对电池b1进行充电，电池b1的端电压为10v，当外部直流电源12vin正常时，二极管d7导通，外部直流电源12vin作为电源vin，为采集模块供电；当外部直流电源12vin断开时，二极管d6导通，电池b1作为电源vin，为采集模块供电，保证采集模块的正常供电。

其中，电容c2的容抗保证了对电池的恒定充电。

进一步，电容c2的两端并联有电阻r9。

在正向充电和负向充电切换的过程中，电容c2通过电阻r9放电，有利于电容c2两端电压的迅速切换。

进一步，还包括晶闸管vt1和电位器rp1，电位器rp1的两个固定端与电池b1并联，电位器rp1的滑动端与晶闸管vt1的控制端连接，晶闸管vt1的阳极与电位器rp1的一个固定端连接，晶闸管vt1的阴极与电位器rp1的另一个固定端连接。

当电池b1两端的电压超过设定值时，电位器rp1的分压达到晶闸管vt1的触发电压，晶闸管vt1导通，停止对电池b1充电，避免对电池b1造成过充。晶闸管vt1的触发电压随温度的升高而降低，使电池b1停止充电的电压下降，在一定范围内保护电池不超温。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。