变电站差动保护系统的制作方法

本实用新型属于电力技术领域，特别涉及变电站差动保护系统。

背景技术：

差动保护是最有效的一种保护方式，差动保护是输入的两端电流互感器电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。

由于谐波超标或者功率因数低而造成的电力设备烧毁事件时有发生，这给供电企业带来巨大的经济损失，严重影响到电力系统的正常运行，这就需要对变压器等电力设备进行相关的差动保护，以保障电力系统的正常运行。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种变电站差动保护系统，解决了对变电站中的电力设备进行差动保护的功能，解决了差动保护器在生产时的模拟信道调试难的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

变电站差动保护系统，包括上位机、短信猫和数个差动保护单元，上位机通过USB总线连接短信猫，所有差动保护单元均通过GSM短信与短信猫通信；

差动保护单元包括第一电流采集单元、第一仪表放大器、第一短路子、第一调试电源控制单元、第二电流采集单元、第二仪表放大器、第二短路子、第二调试电源控制单元、主控芯片、GSM模块、键盘单元、LCD显示器、光电隔离模块、继电器和LED报警灯，第一电流采集单元连接第一仪表放大器，第一仪表放大器连接第一短路子，第一短路子连接主控芯片，第一调试电源控制单元连接第一仪表放大器，第一仪表放大器连接主控芯片；

第二电流采集单元连接第二仪表放大器，第二仪表放大器连接第二短路子，第二短路子连接主控芯片，第二调试电源控制单元连接第二仪表放大器，第二仪表放大器连接主控芯片；

GSM模块、键盘单元、LCD显示器、光电隔离模块和LED报警灯均连接主控芯片，继电器连接光电隔离模块；

所述第一调试电源控制单元包括场效应管A1、电阻R4、电阻QR1 和电阻R1，场效应管A1的漏极连接第一仪表放大器的电源输入端，场效应管A1的栅极通过电阻R4连接地线，场效应管A1的栅极还通过电阻QR1连接主控芯片，场效应管A1的源极通过电阻R1连接正电源；

所述第二调试电源控制单元包括场效应管A2、电阻R5、电阻QR2 和电阻R6，场效应管A2的漏极连接第二仪表放大器的电源输入端，场效应管A2的栅极通过电阻R5连接地线，场效应管A2的栅极还通过电阻QR2连接主控芯片，场效应管A2的源极通过电阻R6连接正电源；

所述第一电流采集单元包括整流桥D1、电容C1、电容C2、电阻 R2、电阻R3、电容C3和电容C4，整流桥D1的1脚和3脚为整流桥 D1的电流信号输入端，整流桥D1的4脚连接地线，整流桥D1的2 脚连接电阻R1的1脚，电阻R1的2脚连接第一仪表放大器的信号输入端；电阻R1的1脚还通过并联连接的电容C1和电容C2连接地线，电阻R1的2脚通过电阻R3连接地线，电阻R1的2脚还通过并联连接的电容C3和电容C4连地线；

所述第二电流采集单元包括整流桥D3、电容C5、电容C6、电阻 R7、电阻R8、电容C7和电容C8，整流桥D3的1脚和3脚为整流桥 D3的电流信号输入端，整流桥D3的4脚连接地线，整流桥D3的2 脚连接电阻R7的1脚，电阻R7的2脚连接第一仪表放大器的信号输入端；电阻R7的1脚还通过并联连接的电容C5和电容C6连接地线，电阻R7的2脚通过电阻R8连接地线，电阻R7的2脚还通过并联连接的电容C7和电容C8连地线。

所述第一仪表放大器和所述第二仪表放大器的型号均为AD623。

所述光电隔离模块为光耦；所述LCD显示器的型号为12864LCD点阵屏幕，所述LCD显示器通过串口连接主控芯片。

所述GSM模块的型号为M35，所述GSM模块通过串口与主控芯片通信。

所述主控芯片的型号为C8051F350。

本实用新型所述的一种变电站差动保护系统，解决了对变电站中的电力设备进行差动保护的功能，解决了差动保护器在生产时的模拟信道调试难的问题，本实用新型采用24位AD转换信道的单片机，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型的系统示意图；

图2是本实用新型的差动保护单元的原理图方框图；

图3是本实用新型的第一调试电源控制单元的原理图，

图4是本实用新型的第二调试电源控制单元的原理图；

图5是本实用新型的第一电流采集单元和第二电流采集单元的原理图；

图中：第一电流采集单元1、第二电流采集单元2、第一仪表放大器3、第一短路子4、第一调试电源控制单元子5、第二仪表放大器6、第二短路子7、第二调试电源控制单元8、主控芯片9、键盘单元10、LCD显示器11、光电隔离模块12、继电器13、GSM模块14、 LED报警灯15、上位机16、短信猫17、差动保护单元18。

具体实施方式

如图1～图5所示的变电站差动保护系统，包括上位机16、短信猫17和数个差动保护单元18，上位机16通过USB总线连接短信猫 17，所有差动保护单元均通过GSM短信与短信猫17通信；

差动保护单元包括第一电流采集单元1、第一仪表放大器3、第一短路子4、第一调试电源控制单元子5、第二电流采集单元2、第二仪表放大器6、第二短路子7、第二调试电源控制单元8、主控芯片9、 GSM模块14、键盘单元10、LCD显示器11、光电隔离模块12、继电器13和LED报警灯15，第一电流采集单元1连接第一仪表放大器3，第一仪表放大器3连接第一短路子4，第一短路子4连接主控芯片9，第一调试电源控制单元子5连接第一仪表放大器3，第一仪表放大器 3连接主控芯片9；

第二电流采集单元2连接第二仪表放大器6，第二仪表放大器6 连接第二短路子7，第二短路子7连接主控芯片9，第二调试电源控制单元8连接第二仪表放大器6，第二仪表放大器6连接主控芯片9；

GSM模块14、键盘单元10、LCD显示器11、光电隔离模块12和 LED报警灯15均连接主控芯片9，继电器13连接光电隔离模块12；

所述第一调试电源控制单元子5包括场效应管A1、电阻R4、电阻 QR1和电阻R1，场效应管A1的漏极连接第一仪表放大器3的电源输入端，场效应管A1的栅极通过电阻R4连接地线，场效应管A1的栅极还通过电阻QR1连接主控芯片9，场效应管A1的源极通过电阻R1 连接正电源；

所述第二调试电源控制单元8包括场效应管A2、电阻R5、电阻QR2 和电阻R6，场效应管A2的漏极连接第二仪表放大器6的电源输入端，场效应管A2的栅极通过电阻R5连接地线，场效应管A2的栅极还通过电阻QR2连接主控芯片9，场效应管A2的源极通过电阻R6连接正电源；

所述第一电流采集单元1包括整流桥D1、电容C1、电容C2、电阻 R2、电阻R3、电容C3和电容C4，整流桥D1的1脚和3脚为整流桥 D1的电流信号输入端，整流桥D1的4脚连接地线，整流桥D1的2 脚连接电阻R1的1脚，电阻R1的2脚连接第一仪表放大器3的信号输入端；电阻R1的1脚还通过并联连接的电容C1和电容C2连接地线，电阻R1的2脚通过电阻R3连接地线，电阻R1的2脚还通过并联连接的电容C3和电容C4连地线；

所述第二电流采集单元2包括整流桥D3、电容C5、电容C6、电阻 R7、电阻R8、电容C7和电容C8，整流桥D3的1脚和3脚为整流桥 D3的电流信号输入端，整流桥D3的4脚连接地线，整流桥D3的2 脚连接电阻R7的1脚，电阻R7的2脚连接第一仪表放大器3的信号输入端；电阻R7的1脚还通过并联连接的电容C5和电容C6连接地线，电阻R7的2脚通过电阻R8连接地线，电阻R7的2脚还通过并联连接的电容C7和电容C8连地线。

所述第一仪表放大器3和所述第二仪表放大器6的型号均为AD623。

所述光电隔离模块12为光耦；所述LCD显示器11的型号为 12864LCD点阵屏幕，所述LCD显示器11通过串口连接主控芯片9。

所述GSM模块14的型号为M35，所述GSM模块14通过串口与主控芯片9通信。

所述主控芯片9的型号为C8051F350。

上位机16为电脑。

工作时，继电器13连接需要保护的电力设备的两侧的断路器，在需要保护的电力设备的进线端和出线端均设置一个电流互感器，进线端的电流互感器连接第一电流采集单元1，出线端的电流互感器连接第二电流采集单元2，设定进线端的电流为Iin，出线端的电流为Iout， Iin经过采样电阻R2和R3的转换后，将电流信号转换成电压信号Vin，在经过第一仪表放大器3的放大后进入主控芯片9，主控芯片9进行 AD转换将电压信号Vin转换成输入数字信息，同时，Iout经过采样电阻R7和R8的转换后，将电流信号转换成电压信号Vout，在经过第二仪表放大器6的放大后进入主控芯片9，主控芯片9进行AD转换将电压信号Vout转换成输出数字信息，主控芯片9对比输入数字信息和输出数字信息直接的差值，当达到预定差值时，主控芯片9通过光电隔离模块12带动继电器13，控制断路器断开，从而达到保护效果；

所述第一仪表放大器3和第二仪表放大器6均采用AD623，AD623 的负信号输入端连接地线，正电源通过第一调试电源控制单元子5或第二调试电源控制单元8对AD623供电，在生产过程中需要对第一仪表放大器3和第二仪表放大器6输出的型号进行调试时，首先将第一短路子和第二短路子7均断开，然后通过主控芯片9控制第一调试电源控制单元子5打开，对第一仪表放大器3进行供电，生成人员首先调试第一仪表放大器3的输出信号，然后通过主控芯片9控制第二调试电源控制单元8打开，对第二仪表放大器6进行供电，生成人员再调试第二仪表放大器6的输出信号，调试完成后，再将第一短路子和第二短路子7连接好，这样避免了由于两个模拟信道同时调试所带来的相互干扰的麻烦，加快了生产效率。

主控芯片9通过GSM模块14以GSM短信的方式与上位机16通信，及时的将差动保护单元的工作状态报告给上位机16，上位机16显示给变电站站内人员以供查看。

本实用新型所述的一种变电站差动保护系统，解决了对变电站中的电力设备进行差动保护的功能，解决了差动保护器在生产时的模拟信道调试难的问题，本实用新型采用24位AD转换信道的单片机，降低了成。