采用短路电流自供电的电网故障检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种采用短路电流自供电的电网故障检测装置，包括电流互感器、整流电路、微处理器、反向放电保护二极管D1、正向放电二极管D2、直流电压转换电路、双向开关和超级电容；整流电路的正极输出端接有旁路开关，整流电路的负极输出端接有电流检测电路；正向放电二极管D2的阳极与反向放电保护二极管D1的阴极连接，超级电容的正极与双向开关连接，正向放电二极管D2的阴极还接有电压检测电路；微处理器上接有无线通信模块，微处理器的输出端接有旁路开关控制与驱动电路和双向开关控制与驱动电路。本发明专利技术还公开了一种采用短路电流自供电的电网故障检测方法。本发明专利技术的电路结构简单，检测的方法步骤简单，智能化程度高，工作可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电网故障检测
，具体涉及一种采用短路电流自供电的电网故障检测装置及方法。
技术介绍
电力系统安全、稳定、可靠的运行，对生产和用户用电有重要的经济意义，所以有必要对对电网进行实时监测和控制，来提高其运行的安全性和可靠性。当电网线路出现短路、断路等故障时，可及时检测到故障，并将故障信息发送至控制中心，通知检修人员，及时排除故障，恢复电力运行。故障检测装置是一种电力设施，在电网配套设施中有大量应用，它通过传感器件检测线路故障，配合信号处理模块，实现故障类型判断，利用无线传输模块将故障信息发送至控制中心，实现故障检测与发送。现有电力线路在线检测装置地处偏远，难以按常规办法解决电源供给问题，目前应用于输电线路故障检测的电源，通常采用太阳能电池板、电压互感器从电网上取电、电流互感器从电网上取电、风光互补、接地线感应等方式取电，配以蓄电池储能的方案实现检测装置供电。但太阳能电池板工作受天气、气候、地理等影响，实际使用有一定缺陷；风光互补方案适合在日照时间长、风力充足的地方；接地线感应取电需要在新铺设或电网改造的设计有避雷架空线的输电线路上使用；电压互感器和电流互感器直接安装于输电线路上，应用较多。电网故障检测装置目前有以下几种方式：方式(1)用太阳能电池板配合蓄电池供电，用互感器实现故障检测，用ZigBee实现短距离的信息传输，把故障信号发送至杆塔下的箱式子站，在由箱内的无线设备发送信号至控制中心，实现故障信息报送；方式(2)用电流或电压互感器直接取电，配合锂电池供电，互感器取能的同时检测故障，用ZigBee实现短距离的信息传输，把故障信息传送至最近的传输子站，在由子站发送至上级终端，实现故障信息报送；方式(3)用电流互感器或电压互感器配合锂电池或蓄电池实现装置供能，互感器取能的同时检测故障，用GSM无线模块，将故障信息直接远程发送至控制中心。对于方式(1)，整个装置分为两部分，体积大，太阳能电池板又受到天气、地理、气候的影响，供电性能不稳定；对于方式(2)同样存在方式(1)的问题，装置分为两部分，体积大，安装复杂；对于方式(3)，电流互感器或电压互感器配合蓄电池或锂电池实现供电，蓄电池和锂电池寿命较短，并且充放电性能受到温度、气候、地理的影响。综上所述，现有技术中的电网故障检测装置均存在一定使用上的不足，不能很好地满足实际使用需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电路结构简单、设计合理、智能化程度高、工作可靠性高、实用性强，使用效果好、便于推广使用的采用短路电流自供电的电网故障检测装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：包括用于在电网线路出现短路时从电网线路上取电的电流互感器和与电流互感器的输出端连接的整流电路，以及微处理器、反向放电保护二极管D1、正向放电二极管D2、直流电压转换电路、双向开关和超级电容；所述整流电路的正极输出端接有旁路开关，所述整流电路的负极输出端接有用于对电流互感器二次侧的电流进行实时检测的电流检测电路，所述电流检测电路与旁路开关连接；所述反向放电保护二极管D1的阳极与整流电路的正极输出端和旁路开关连接，所述正向放电二极管D2的阳极和双向开关均与反向放电保护二极管D1的阴极连接，所述超级电容的正极与双向开关连接，所述超级电容的负极接地，所述直流电压转换电路的输入端与正向放电二极管D2的阴极连接，所述正向放电二极管D2的阴极还接有用于对直流电压转换电路的输入电压进行实时检测的电压检测电路；所述微处理器上接有无线通信模块，所述电流检测电路的输出端和电压检测电路的输出端均与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端接有旁路开关控制与驱动电路和双向开关控制与驱动电路，所述旁路开关与旁路开关控制与驱动电路的输出端连接，所述双向开关与双向开关控制与驱动电路的输出端连接。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述整流电路为由二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6组成的全桥整流电路，所述二极管D3的阴极与二极管D4的阳极连接且为整流电路的第一交流信号输入端AC1，所述二极管D6的阴极与二极管D5的阳极连接且为整流电路的第二交流信号输入端AC2，所述二极管D4的阴极与二极管D5的阴极连接且为整流电路的正极直流电压输出端V+，所述二极管D3的阳极与二极管D6的阳极连接且为整流电路的负极直流电压输出端V-；所述整流电路的第一交流信号输入端AC1与电流互感器的二次侧的一端连接，所述整流电路的第二交流信号输入端AC2与电流互感器的二次侧的另一端连接。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述直流电压转换电路包括电压转换芯片U1、极性电容C1和极性电容C2，所述电压转换芯片U1的输入端引脚VIN为直流电压转换电路的输入端且与极性电容C1的正极连接，所述电压转换芯片U1的输出端引脚OUT为直流电压转换电路的输出端VCC且与极性电容C2的正极连接，所述电压转换芯片U1的接地端引脚GND、极性电容C1的负极和和极性电容C2的负极均接地。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述双向开关为增强型PMOS管Q2，所述增强型PMOS管Q2的栅极与双向开关控制与驱动电路的输出端连接，所述超级电容的正极与所述增强型PMOS管Q2的漏极连接，所述增强型PMOS管Q2的源极与反向放电保护二极管D1的阴极连接。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述双向开关控制与驱动电路包括三极管VT2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R5的一端为双向开关控制与驱动电路的控制信号输入端且与微处理器的输出端连接，所述三极管VT2的基极与电阻R5的另一端连接，所述三极管VT2的发射极接地，所述三极管VT2的集电极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端为双向开关控制与驱动电路的输出端，且通过电阻R3与反向放电保护二极管D1的阴极连接。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述旁路开关为增强型NMOS管Q1，所述增强型NMOS管Q1的栅极与旁路开关控制与驱动电路的输出端连接，所述增强型NMOS管Q1的漏极与整流电路的正极输出端连接；所述电流检测电路由电流采样电阻Rs构成，所述电流采样电阻Rs的一端与所述增强型NMOS管Q1的源极连接，所述电流采样电阻Rs的另一端为电流检测电路的输出端，且与整流电路的负极输出端连接。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述旁路开关控制与驱动电路包括三极管VT1、电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端为旁路开关控制与驱动电路的控制信号输入端且与微处理器的输出端连接，所述三极管VT1的基极与电阻R1的另一端连接，所述三极管VT1的集电极与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述正向放电二极管D2的阴极连接，所述三极管VT1的发射极为旁路开关控制与驱动电路的输出端。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述微处理器为混合信号处理器，所述无线通信模块为GSM无线通信模块。上述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述电压检测电路由串联的电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：包括用于在电网线路出现短路时从电网线路上取电的电流互感器(12)和与电流互感器(12)的输出端连接的整流电路(1)，以及微处理器(8)、反向放电保护二极管D1、正向放电二极管D2、直流电压转换电路(4)、双向开关(5)和超级电容(6)；所述整流电路(1)的正极输出端接有旁路开关(3)，所述整流电路(1)的负极输出端接有用于对电流互感器(12)二次侧的电流进行实时检测的电流检测电路(2)，所述电流检测电路(2)与旁路开关(3)连接；所述反向放电保护二极管D1的阳极与整流电路(1)的正极输出端和旁路开关(3)连接，所述正向放电二极管D2的阳极和双向开关(5)均与反向放电保护二极管D1的阴极连接，所述超级电容(6)的正极与双向开关(5)连接，所述超级电容(6)的负极接地，所述直流电压转换电路(4)的输入端与正向放电二极管D2的阴极连接，所述正向放电二极管D2的阴极还接有用于对直流电压转换电路(4)的输入电压进行实时检测的电压检测电路(11)；所述微处理器(8)上接有无线通信模块(7)，所述电流检测电路(2)的输出端和电压检测电路(11)的输出端均与微处理器(8)的输入端连接，所述微处理器(8)的输出端接有旁路开关控制与驱动电路(9)和双向开关控制与驱动电路(10)，所述旁路开关(3)与旁路开关控制与驱动电路(9)的输出端连接，所述双向开关(5)与双向开关控制与驱动电路(10)的输出端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：包括用于在电网线路出现短路时从电网线路上取电的电流互感器(12)和与电流互感器(12)的输出端连接的整流电路(1)，以及微处理器(8)、反向放电保护二极管D1、正向放电二极管D2、直流电压转换电路(4)、双向开关(5)和超级电容(6)；所述整流电路(1)的正极输出端接有旁路开关(3)，所述整流电路(1)的负极输出端接有用于对电流互感器(12)二次侧的电流进行实时检测的电流检测电路(2)，所述电流检测电路(2)与旁路开关(3)连接；所述反向放电保护二极管D1的阳极与整流电路(1)的正极输出端和旁路开关(3)连接，所述正向放电二极管D2的阳极和双向开关(5)均与反向放电保护二极管D1的阴极连接，所述超级电容(6)的正极与双向开关(5)连接，所述超级电容(6)的负极接地，所述直流电压转换电路(4)的输入端与正向放电二极管D2的阴极连接，所述正向放电二极管D2的阴极还接有用于对直流电压转换电路(4)的输入电压进行实时检测的电压检测电路(11)；所述微处理器(8)上接有无线通信模块(7)，所述电流检测电路(2)的输出端和电压检测电路(11)的输出端均与微处理器(8)的输入端连接，所述微处理器(8)的输出端接有旁路开关控制与驱动电路(9)和双向开关控制与驱动电路(10)，所述旁路开关(3)与旁路开关控制与驱动电路(9)的输出端连接，所述双向开关(5)与双向开关控制与驱动电路(10)的输出端连接。2.按照权利要求1所述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述整流电路(1)为由二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6组成的全桥整流电路，所述二极管D3的阴极与二极管D4的阳极连接且为整流电路(1)的第一交流信号输入端AC1，所述二极管D6的阴极与二极管D5的阳极连接且为整流电路(1)的第二交流信号输入端AC2，所述二极管D4的阴极与二极管D5的阴极连接且为整流电路(1)的正极直流电压输出端V+，所述二极管D3的阳极与二极管D6的阳极连接且为整流电路(1)的负极直流电压输出端V-；所述整流电路(1)的第一交流信号输入端AC1与电流互感器(12)的二次侧的一端连接，所述整流电路(1)的第二交流信号输入端AC2与电流互感器(12)的二次侧的另一端连接。3.按照权利要求1所述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述直流电压转换电路(4)包括电压转换芯片U1、极性电容C1和极性电容C2，所述电压转换芯片U1的输入端引脚VIN为直流电压转换电路(4)的输入端且与极性电容C1的正极连接，所述电压转换芯片U1的输出端引脚OUT为直流电压转换电路(4)的输出端VCC且与极性电容C2的正极连接，所述电压转换芯片U1的接地端引脚GND、极性电容C1的负极和极性电容C2的负极均接地。4.按照权利要求1所述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述双向开关(5)为增强型PMOS管Q2，所述增强型PMOS管Q2的栅极与双向开关控制与驱动电路(10)的输出端连接，所述超级电容(6)的正极与所述增强型PMOS管Q2的漏极连接，所述增强型PMOS管Q2的源极与反向放电保护二极管D1的阴极连接。5.按照权利要求1所述的采用短路电流自供电的电网故障检测装置，其特征在于：所述双向开关控制与驱动电路(10)包括三极管VT2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R5的一端为双向开关控制与驱动电路(10)的控制信号输入端且与微处理器(8)的输出端连接，所述三极管VT2的基极与电阻R5的另一端连接，所述三极管VT2的发射极接地，所述三极管VT2的集电极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端为双向开关控制与驱动电路(10)的输出端，且通过电阻R3与反向放电保护二极管D1的阴极连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘树林，邓俊青，汪子为，李青青，徐惠三，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61