[实用新型]嵌入式小电流接地故障选线及电能质量综合分析装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种电力设备，具体涉及一种配电网嵌入式小电流接地故障选线及电能质量综合分析装置，适用于3～60kV中性点非有效接地电网，能够实时监测系统对地绝缘状态和电能质量。在单相接地故障发生时，装置能快速准确选出故障线路；在电能质量出现异常时，装置能快速报警并记录波形。

背景技术

我国3～60kV配电网广泛采用中性点非有效接地方式，又称为小电流接地系统，小电流接地系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，接地电流很小，可以在故障情况下继续运行1～2个小时，但是必须尽快找到故障线路，这就提出了故障选线问题。

近年来，由于配电网接入了变频调速等大量的非线性负载，谐波污染已成为电网中很严重的污染源，谐波含量不断增加。另外由于非线性负载的接入，使得经常发生电网中闪变和电压波动，因此电能质量问题便成为电力系统急需解决的问题，电能质量的好坏也标志着电力系统运行和管理水平的情况。

目前传统的微机型选线装置分为两大类，单片机装置和工控机装置。单片机装置的基本特征是采用8位或16为单片机芯片，1M以下内存，单色液晶。由于单片机装置的CPU运算速度低，因此无法运行复杂程序，导致选线正确性不高。由于单片机装置不支持彩色液晶，不能使用键盘鼠标，因此人机交互能力差。工控机装置采用32位CPU，内存可达64M以上，且具备硬盘，因此可以运行复杂的算法程序，选线正确率较高、电能质量精度高。但是由于工控机采用多个板卡共用PCI总线的架构，导致功耗较大，且风扇等易损元件较多，长时间运行后可靠性较差。

目前针对输电网的电能质量检测装置已比较成熟，但是针对配电网的电能质量检测装置应用较少。现场迫切需要能够长期可靠运行，且功能强大的新型选线和电能质量装置。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术上的不足，提出适用于中性点非有效接地电网的选线及电能质量的综合装置，填补了国内外相关技术领域的空白。

本实用新型的技术方案如下：

一种嵌入式小电流接地故障选线及电能质量综合分析装置，包括嵌入式主板、模拟量变换器板卡、开关量输出板卡、彩色液晶显示器；其特征为：

所述嵌入式主板与模拟量变换器板卡、开关量输出板卡、彩色液晶显示器通过背板连接线相连；

位于过程层的各个间隔零序电流互感器、电流互感器、零序电压互感器和电压互感器分别通过二次电缆与所述模拟量变换器板卡的输入端相连；

所述开关量输出板卡通过继电器单元连接到自动化后台；

所述嵌入式主板还通过串口和以太网口与自动化后台相连。

所述嵌入式主板包括集成在一块电路板上的主频为500MHz的32位ARM芯片、64M内存、128MFlash存储器、12位AD采样芯片、232/485串口和10M以太网，主板安装嵌入式WinCE操作系统，不同的硬件功能对应WinCE操作系统的驱动程序，应用程序通过这些驱动程序对硬件进行控制。嵌入式WinCE操作系统可靠性高、功能强大。彩色液晶显示器采用640×480真彩色液晶，液晶显示Windows风格界面，设置USB鼠标、USB键盘、U盘等接口，人机交互性能很好，而且具有TCP/IP协议，以太网功能强大。

选线及电能质量综合分析装置的工作原理是：外部交流信号通过电缆接入模拟量变换器板卡，变换器将信号转变为-5V与+5V之间的低压模拟量信号，该模拟量进入主板后首先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，CPU对数字信号进行实时计算。

发生单相接地故障后，装置启动选线报警，选出故障线路并采用四种方式输出：①液晶汉字化显示；②通过开关量输出板输出硬节点报警信号；③通过串口输出报警信号；④通过以太网输出报警信号。

当装置检测到电能质量出现异常报警时，记录异常波形并采用四种方式输出：①液晶汉字化显示；②通过开关量输出板输出硬节点报警信号；③通过串口输出报警信号；④通过以太网输出报警信号。

选线及电能质量综合分析装置综合了单片机和工控机的优点，既保留了单片机的高可靠性，又实现了工控机的高性能，完全满足现场要求。

本实用新型的优点如下：

1、集成度高，选线及电能质量综合分析装置所有板卡集成在一个4U机箱内，核心的CPU、内存、AD等芯片集成在一块电路板(主板)上，高速总线集成在主板内，主板与其他板卡之间不通过高速总线连接，提高了装置可靠性。

2、运算速度快，采用32位ARM芯片，主频可达500MHz。