一种谐振过电压监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种谐振过电压监测系统及方法。包括主站远程监控计算机和若干就地电压采集终端，就地电压采集终端包括微控制器、用于与主站远程监控计算机进行通信的通信模块、用于采样电压信号的采样芯片、电压变换电路、前端电压互感器和电源电路；所述微控制器通过SPI串行通讯接口连接至所述采样芯片，并经该采样芯片及电压变换电路与所述前端电压互感器连接，所述微控制器还通过USART串行通讯接口与所述通信模块连接；所述电源电路包括依次连接的滤波模块、降压模块、整流模块和稳压模块。本发明专利技术提高了自动化水平，为工作人员分析数据提供了良好的基础，保证了设备的安全稳定的运行，该系统的研制具有很强的现实意义和实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种谐振过电压监测系统及方法
本专利技术涉及一种谐振过电压监测系统及方法。
技术介绍
在配电网小电流接地系统中，电压互感器的铁磁谐振是一个常见的故障。当产生某种冲击扰动时，所产生的暂态冲击过程会在PT和三相导线对地电容间激发起铁磁谐振现象，造成系统过电压和PT过电流。目前，为了抑制铁磁谐振，都是通过监视并采集PT二次侧的电压，在配电主站中对波形进行判断识别，最后通过串入阻尼电阻进行消谐。目前市场上可供选择的监视PT谐振过电压的终端很少见，并且其所采用的单片机处理速度不够快，采样速率较低，功能单一，不易于监视装置功能的扩展，同样也不适合用以实现复杂的算法，难以满足配电网自动化建设发展的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能及时报警并上传数据，减少了工作量，提高了自动化水平，为工作人员分析数据提供了良好的基础，保证了设备的安全稳定的运行，该系统的研制具有很强的现实意义和实用价值的谐振过电压监测系统及方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种谐振过电压监测系统，包括主站远程监控计算机和若干就地电压采集终端，所示就地电压采集终端包括微控制器、用于与主站远程监控计算机进行通信的通信模块、用于采样电压信号的采样芯片、电压变换电路、设置于10kV或35kV母线上的前端电压互感器和用于为整个装置供电的电源电路；所述微控制器通过SPI串行通讯接口连接至所述采样芯片，并经该采样芯片及电压变换电路与所述前端电压互感器连接，所述微控制器还通过USART串行通讯接口与所述通信模块连接；所述电源电路包括依次连接的滤波模块、降压模块、整流模块和稳压模块，所述滤波模块的输入端连接至220V交流电源。在本专利技术实施例中，所述微控制器采用STM32F407VGT6芯片。在本专利技术实施例中，所述电压变换电路包括一闭环霍尔电压传感器，该闭环霍尔电压传感器采用HCV-10E。在本专利技术实施例中，所述采样芯片采用AD7606。在本专利技术实施例中，所述通信模块为GPRS模块，该GPRS模块采用ME3000V2。在本专利技术实施例中，所述稳压模块采用两路稳压芯片LM2596，用于将所述整流模块输出的直流电压转为5V和用于为GPRS供电的4.2V直流电压输出，其中，5V直流电压分别经开关电源和3.3V稳压芯片转换为12V和3.3V电压。本专利技术还提供了一种采用上述所述谐振过电压监测系统的谐振过电压监测方法，包括如下步骤，步骤S1：就地电压采集终端的前端电压互感器采样母线上的电压信号，并经电压转换电路转换后传输至所述采样芯片；步骤S2：就地电压采集终端的微控制器每隔0.1ms启动采样芯片，将模拟电压转换为数字电压存储至微控制器的缓冲区中；步骤S3：就地电压采集终端的微控制器每隔0.02s进行一次过电压判断，若存储在缓冲区的电压值中有10个或以上大于设定的阈值电压，则判断发生过电压，并将过电压数据经通信模块发送至主站远程监控计算机，执行步骤S4；否则，继续进行过电压判断，并执行步骤S5；步骤S4：主站远程监控计算机将各就地电压采集终端的微控制器发送的过电压数据进行解析及标度转换，存储于主站远程监控计算机的数据库中，同时，报警并提醒工作人员进行维护；步骤S5：就地电压采集终端的微控制器判断是否接收主站远程监控计算机发送的上传正常电压数据及修改阈值电压的信息，若收到，则根据发送信息执行相应动作；若超过设定的预定时间未收到，则发送测试帧至所述主站远程监控计算机，等待主站远程监控计算机回应测试确认帧，以确认通讯链路正常。步骤S6：根据过电压数据及通过采集各就地电压采集终端的微控制器发送的正常电压数据，绘制并显示整体电压波形图，并导出电压历史波形。在本专利技术实施例中，所述步骤S3中，所述电压数据为过电压前两周期波形和后10周期波形。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用高性能低成本的STM32F407VGT6，采样速率高，采样精度高，为分析和应对配电网PT谐振过电压提供良好的支持；2、通过GPRS通信网络，方案实现简便，传输可靠性高，通信稳定，现场安装方便，减少单独铺设通信线路；实现远程PT谐振过电压监测；当PT发生过电压时监测装置能及时报警并上传数据，减少了工作量，提高了自动化水平，为工作人员分析数据提供了良好的基础，保证了设备的安全稳定的运行，本专利技术的研制具有很强的现实意义和实用价值。附图说明图1为本专利技术一种谐振过电压监测系统框图。图2为本专利技术就地电压采集终端原理框图。图3是本专利技术电源电路原理框图。图4是本专利技术电源电路原理图。图5是本专利技术采样芯片引脚连接图。图6是本专利技术微控制器引脚连接图。图7是本专利技术GPRS模块引脚连接图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。如图1所示，本专利技术一种谐振过电压监测系统，包括主站远程监控计算机和若干就地电压采集终端，所示就地电压采集终端包括微控制器（采用STM32F407VGT6芯片）、用于与主站远程监控计算机进行通信的通信模块（所述通信模块为GPRS模块，该GPRS模块采用ME3000V2）、用于采样电压信号的采样芯片（采用AD7606）、电压变换电路、设置于10kV或35kV母线上的前端电压互感器和用于为整个装置供电的电源电路；所述微控制器通过SPI串行通讯接口连接至所述采样芯片，并经该采样芯片及电压变换电路与所述前端电压互感器连接，所述微控制器还通过USART串行通讯接口与所述通信模块连接；所述电源电路包括依次连接的滤波模块、降压模块、整流模块和稳压模块，所述滤波模块的输入端连接至220V交流电源。所述电压变换电路包括一闭环霍尔电压传感器，该闭环霍尔电压传感器采用HCV-10E。所述稳压模块采用两路稳压芯片LM2596，用于将所述整流模块输出的直流电压转为5V和用于为GPRS供电的4.2V直流电压输出，其中，5V直流电压分别经开关电源和3.3V稳压芯片转换为12V和3.3V电压。本专利技术还提供了一种采用上述所述谐振过电压监测系统的谐振过电压监测方法，包括如下步骤，步骤S1：就地电压采集终端的前端电压互感器采样母线上的电压信号，并经电压转换电路转换后传输至所述采样芯片；步骤S2：就地电压采集终端的微控制器每隔0.1ms启动采样芯片，将模拟电压转换为数字电压存储至微控制器的缓冲区中；步骤S3：就地电压采集终端的微控制器每隔0.02s进行一次过电压判断，若存储在缓冲区的电压值中有10个或以上大于设定的阈值电压，则判断发生过电压，并将过电压数据经通信模块发送至主站远程监控计算机，执行步骤S4；否则，继续进行过电压判断，并执行步骤S5；所述电压数据为过电压前两周期波形和后10周期波形；步骤S4：主站远程监控计算机将各就地电压采集终端的微控制器发送的过电压数据进行解析及标度转换，存储于主站远程监控计算机的数据库中，同时，报警并提醒工作人员进行维护；步骤S5：就地电压采集终端的微控制器判断是否接收主站远程监控计算机发送的上传正常电压数据及修改阈值电压的信息，若收到，则根据发送信息执行相应动作；若超过设定的预定时间未收到，则发送测试帧至所述主站远程监控计算机，等待主站远程监控计算机回应测试确认帧，以确认通讯链路正常。步骤S6：根据过电压数据及通过采集各就地电压采集终端的微控制器发送的正常电压数据，绘制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振过电压监测系统，其特征在于：包括主站远程监控计算机和若干就地电压采集终端，所示就地电压采集终端包括微控制器、用于与主站远程监控计算机进行通信的通信模块、用于采样电压信号的采样芯片、电压变换电路、设置于10kV或35kV母线上的前端电压互感器和用于为整个装置供电的电源电路；所述微控制器通过SPI串行通讯接口连接至所述采样芯片，并经该采样芯片及电压变换电路与所述前端电压互感器连接，所述微控制器还通过USART串行通讯接口与所述通信模块连接；所述电源电路包括依次连接的滤波模块、降压模块、整流模块和稳压模块，所述滤波模块的输入端连接至220V交流电源。

【技术特征摘要】
1.一种谐振过电压监测系统，其特征在于：包括主站远程监控计算机和若干就地电压采集终端，所述就地电压采集终端包括微控制器、用于与主站远程监控计算机进行通信的通信模块、用于采样电压信号的采样芯片、电压变换电路、设置于10kV或35kV母线上的前端电压互感器和用于为整个装置供电的电源电路；所述微控制器通过SPI串行通讯接口连接至所述采样芯片，并经该采样芯片及电压变换电路与所述前端电压互感器连接，所述微控制器还通过USART串行通讯接口与所述通信模块连接；所述电源电路包括依次连接的滤波模块、降压模块、整流模块和稳压模块，所述滤波模块的输入端连接至220V交流电源；所述微控制器采用STM32F407VGT6芯片；所述电压变换电路包括一闭环霍尔电压传感器，该闭环霍尔电压传感器采用HCV-10E；所述采样芯片采用AD7606；所述通信模块为GPRS模块，该GPRS模块采用ME3000V2；所述稳压模块采用两路稳压芯片LM2596，用于将所述整流模块输出的直流电压转为5V直流电压和用于为GPRS供电的4.2V直流电压输出，其中，5V直流电压分别经开关电源和3.3V稳压芯片转换为12V和3.3V电压；该谐振过电压监测系统的谐振过电压监测方法，包括如下步骤，步骤S1：就地电压采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，郭谋发，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网福建省电力有限公司，国网福建长乐市供电有限公司，福州大学，
类型：发明
国别省市：北京;11