资源描述
天津理工大学科技立项结题报告避雷器的雷击计数及漏电检测仪整体概述部分专业班级：10电信2班学号：20101652学生姓名：谭智东指导教师：周泡时间：2013年6月设计任务避雷器漏电流及雷击记数器是高压交流电力系统中与雷器配套使用的仪器该仪器有漏电检测仪和雷击计数器两部分合成，该仪器用接在避雷器接地回路中，漏电检测仪，则可以检测泄漏电流的大小，并且可以通过模数转换到显示，其中动作计数器则记录避雷器的过电压动作次数显示出来。摘要输变电设备中，避雷器是较为昂贵的大型设备，避雷器动作计数器起着监测避雷器泄漏电流和用作雷击次数统计的作用。避雷器泄漏电流的大小直接反映的性能好坏，工作人员一般都将泄漏电流值当作避雷器是否正常工作的重要依据。另外，每当雷雨季节来临之前，工作人员都要测试动作计数器能否可靠动作。因此，现场工作人员迫切需要一种能测能检验动作计数器可靠性的实用仪器。避雷器现场动作计数器检验仪正好能很好解决这一难题。由于电力系统中的雷击计数器及漏电检测可以知道所谓“泄漏电流”就是非正常工作电流以外的各种杂散电流的总称，包括绝缘子表面污染形成爬电和绝缘受到损伤时的漏电等等。避雷器试验一般是单个进行的，每一个都有单独的数据。所以我们模拟一个漏电检测的方法，完全可以达到这种效果，该模拟部分有四部分组成。通常电子电力系统中避雷泄漏电流的检测方法及原理避雷器泄漏电流的测量方法有两种:1、在线测量方法避雷器测试仪2、离线测量方法。试验变压器避雷器测量绕组0电流输入 避雷器测试仪电压输入图1所示为JS型动作记数器的原理接线图。图1(a)为JS型动作记数器的基本结构，即所谓的双阀片式结构。当避雷器动作时，放电电流流过阀片R,在R上的压降经阀片R给电容器C充电，然后C再对电磁式记数器的电感线圈L放电，使其转动1格，记1次数。改变R及R的阻值，可使记数器具有不同的灵敏度。一般最小动作电流为100A(8/20pS)的冲击电流。因R上有一定的压降，将使避雷器的残压有所增加，故它主要用于40kV以上的高压避雷器。图1JS型动作记数器的原理接缓Ca)JS型*(b38型R】.R非线性电阻,c贮能电容器L一记数器线圈,口】,一硅二极管图1(b)表示JS8型动作记数器的结构，系整流式结构。避雷器动作时，高温阀片R上的压降经全波整流给电容器C充电，然后C再对电磁式记数器的L放电，使其记数。该记数器的阀片R的阻值较小(在10kA时的压降为1.1kV),通流容量较大(1200A方波)，最小动作电流也为100A(8/20s)的冲击电流。JS8型记数器可用于6.0330kV系统的避雷器，JS8A型记数器可用于500kV系统的避雷器。动作的检查方法及计数器检测仪原理由于密封不良，动作记数器在运行中可能进入潮气或水分，使内部元件锈蚀，导致记数器不能正常动作，所以规程规定，每年应检查1次。现场检查记数器动作的方法有电容器放电流支、交流法和标准冲击电流法。研究表明，以标准冲击电流法最为可靠，其原理接线如图2所示。第二部分：图2标准冲击电流检测法的原理接线(虚线框内为冲击电流发生器)C充电电容1R充电电阻1L阻尼电感fD一整漉硅二极管正一分流器汨一试验变压器jV一好电电压表.CR。一高压示波器简易模拟实物由于条件有限，所以简易的避雷器的漏电检测仪及计数器采用的是离线安全的方式，采用电容充放电的过程模拟避雷器的漏电流，而多为交流电，需要提前整流，最终整流成方波的形式对单片机触发计数，同时对初步整流的漏电流计入A/D采集，最终都传送的显示器显示漏电流大小和脉冲计数值，整体设计思路简化后成模块原理方框图如从图上可以看得出来需要有一套完整的采集整流滤波稳压雷电流是一个脉冲电流。避雷器的泄流是通过残压体现的，通过避雷器泄流后，所谓“泄漏电流”就是非正常工作电流以外的各种杂散电流的总称，包括绝缘子表面污染形成爬电和绝缘受到损伤时的漏电等等。避雷器试验一般是单个进行的，每一个都有单独的数据总体分为4个模块。注意几点：(1)漏电流是以乱脉冲的形式出现，简易设计的漏电检测仪，需要首先用电容充放电的过程模拟漏电流，电容用一个开关控制其输入电流，通过电源输入，和开关控制形成了交流的脉冲，就是模拟成功的漏电流，通过5v桥式整流既可以显示直流，然后滤波取包络，通过三端稳压器7805既可以得出方波，接到单片机可以选定T1计数2,低电平触发计数第一部分电路图如下：工频交流脉动直流图1501直流稳压电源方框图(2)通过第一部分的得出方波接到89C51单片机可以，控制部分必须有最小系统，单片机最小系统如图所示，对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路.卜面给出一个51单片机的最小系统电路图:造片机14D313DP3.1/TXD aEEjFI20始执行U.0592M/12MAT85C5151最小系统VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0 5 PD.6；EA/VPP89105672 3739383736 093534332kP1 0P1.1P1.2P1 3P1.4P1.5P1 6P1.7RETARDP3.0/RXD1415161713I?P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3,5/n_P3.7yRD XTAL2 XTAL1 GNDPSEN P27 P2.6 P2 5 P24P2.3P2 2 P2 1 P2.0口程序艮内 二g部丽耳 飞开始拉,行一 -24 EA=OH一P序直接认3外部ROM 开实验框图大体上可以分为晶振电路、复位电路、单片机、驱动电路、及电源电路五个部分: 晶振电路 复位电路 驱动电路 电源电路T1引脚。机器周期脉冲TH1TL1TH0TL0M TMODM外部中断相关位MC内部总线T仿式0方式为单片机提供时钟信号。当需要复位时，为单片机提供复位信号。为了驱动负载，本实验中负载为共阳极数码管。为整个系统提供电源。单片机：系统的核心部分，用于运行用户程序，实现控制目的。从稳压后的形成的方波，通过A对T0(P3.4)、T1(P3.5)引脚上输入的外部计数脉冲进行计数外部输入脉冲发生由“1”到“0”的负跳变时，进行“ +1”计数，外部输入脉冲周期应大于2个机器周期(fvfOSC/24)。P3.4脉冲触发P1.0外部计数计数结果通过显示到1602上，得到脉冲的个数的动态显示。第三部分就是A/D采集部分，本A/D部分采用PCF8591芯片，从题目第一部分采集后初步电整流桥后,得到电压瞬时值后接入A/D采集。PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS：据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2c总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF859儒件，而无需额外的硬件。在PCF859信件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2c总线以串行的方式进行传输。PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。PCF8591特性单独供电 PCF8591的操作电压范围2.5V-6V 低待机电流 通过I2C总线串行输入/输出 PCF8591过3个硬件地址引脚寻址 PCF8591的采样率由I2C总线速率决定 4个模拟输入可编程为单端型或差分输入 自动增量频道选择 PCF8591的模拟电压范围从Vss到Vdd PCF8591内置跟踪保持电路 8-bit逐次逼近A/D转换器 通过1路模拟输出实现DACJ曾益采样保持REFACNDDACAIN0AIN3:模拟信号输入端。A0A3:引脚地址端。VDD VSS电源端。(2.5 6V)SDA SCL I2C总线的数据线、AINOAINLA【N2AIN3AOAlPCF8591VD AOUT Vref AG NDEXTOSC SCL SDA时钟线。OSC外部时钟输入端，内部时钟输出端。EXT内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时EXT接地。AGND模拟信号地。AOUTD/A转换输出端。VREF基准电源端。通过A/D转换，可以得到漏电流的瞬时值，四路采集模拟量，输出一路数字量,到1602动态显示漏电流的瞬时值大小。实现了漏电检测的功能。仿真如下：U2191812MHzXI30A29二工11SOM-.TEJ310 U.- W1, 10k - R1 40k4 - AlAT&C52 1 UL10- 30a.XTAL1PO.OADOXTLZR&rP0.1/AD1 P0/AD2 F0.3/AK POAM P0.5/AM PO.e/ACMB PD.7/At7PSENP2.1J闱P2/A10P2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2J&A13P2.e/A14PLQ/T2 P1.1/T2EXP2.7/A15P3.0/RXDP31/TXDP1 2P3.2/INT0PI.3P3.3/INT1P1 4P3.4/TOPIjSrajsmPI 6P3 6jWRP1.7P3.7/RD3L.A101; SCLAINOStAAIN1AIN2ADAIN3A1A2AOUTEXTVREF SC“ GNE)PCF8591. C J .与38B、37L.、36D 35E、出F 33G、32DP*2111222、233、244 至i 2204Et- - -Ml0010310kR73014 . .(4)显示部分，本题目采用1602液晶显示，LCD1602夜晶显示模块，它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。LCD1602WQ3va工7PPA0ATT由足由由由由由QQQQQQQqLCD1602勺典型电路连接如图2所示：说明：数据线DB0DB祓到单片机的P0口；3条控制线分别接到P1.5、P1.6、P1.7（可以根据具体的硬件电路修改这几条控制线）；电阻R1用来调节液晶显示的对比度，可以接一个5k的电位器来调节；电阻R2用来设置背光的亮度，一般情况接一个1k的电阻就可以了，当然也可以接入电位器来调节显示的亮度。技巧：一般在电路设计时，很少把液晶直接做到单片机的电路板上，而是通过一个接口电路来转接，比如在主板上留出来16根线的接口，这样就可以通过一组16根的排线来连接单片机和液晶Pl_5 Pl_6 Pl 7MCUPOJO PO_L POJ poZ? P0_4 poi POjJ PO 7W25E5DB07DB1.3DB29DB310DB411DB512DB6DB7NVOVfi W LEDA LEDKZ091clM接口引脚功能引脚号符号状态功能1Vss电源地2Vdd电源+5V3V0液晶驱动电源4RS输入寄存器选择5R/W输入读、写操作6E输入使能信号7DB0二态数据总线（LSB）8DB1二态数据总线9DB2二态数据总线10DB3二态数据总线11DB4二态数据总线12DB5二态数据总线13DB6二态数据总线14DB7二态数据总线（MSB15LEDA输入背光+5V16LEDK输入背光地液晶显示部分显示的是从A/D采集的电压值，和从单片机输出的计数累加值，皆为动态显示。总结：模块组合后特别应该注意是电子器件的匹配，检测的结果取决于每一个部件都是正确的，各种量是合适的。
展开阅读全文