一种基于RS485通信的高压电网模拟单相接地控制系统的制作方法

本技术涉及高压电网单相接地，具体涉及一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统。

背景技术：

1、在我国，中性点不接地或经消弧线圈接地的工作方式被广泛地应用于6～66k v的配电网中。在此运行方式下，线路发生单相接地故障时，由于不能构成短路回路，接地点故障电流往往很小，因此常把具有此类中性点运行方式的电力系统称为小电流接地系统。在此类系统发生的故障中，出现几率最高的是单相接地故障，可达80％。在发生单相接地故障后，故障相的电压会降低，正常相的电压会升高为原来的3倍，由于线电压依然对称且故障点电流较小，系统可以在这种情况下继续运行1～2小时。但如果处理不及时，导致系统长时间带故障运行，则可能损坏线路绝缘，继而发展成相间短路使事故扩大。

2、为了模拟和检测单相接地故障，需要搭建试验电网，研究单相接地故障。传统的接地装置是手动控制接地开关使电网故障相接地，不能控制接地时刻，也不能控制接地持续时间，间歇性接地间隔时间。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，能够依据测试需求，远距离设置接地时刻、接地持续时间，间歇性接地间隔时间及间歇性接地次数。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

3、一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，包括主控模块，主控模块分别与控制电网接地的分合闸继电器模块、采集电网电压波形的电压信号采集模块和远距离通信的rs485通信模块连通；

4、所述rs485通信模块与上位机通讯连接，以便主控模块远距离接收和反馈接地测试数据。

5、进一步的，所述高压电网通过分相断路器设备进行接地控制，所述分相断路器设备一端与电网电线连接，另一端与大地连接，所述分相断路器设备由第一开关电路和第二开关电路分别控制合闸和分闸；

6、所述第一开关电路和第二开关电路的电路结构完全相同，所述第一开关电路包括光耦合器u6和第一继电器rly1，所述主控模块包括主控芯片u1；

7、所述第一继电器rly1的1端口与24v接口电连接，所述第一继电器rly1的4端口与三极管q2的发射极电连接，所述三极管q2的集电极与地极电连接，所述三极管q2的基极与光耦合器u6的4端口电连接，所述光耦合器u6的1端口与主控芯片u1的up端口电连接。

8、进一步的，所述光耦合器u6的4端口与24v接口之间串接有发光二极管d16。

9、进一步的，所述rs485通信模块包括通信芯片u3，所述通信芯片u3通过485io端口、485rx端口和485tx端口与主控芯片u1数据连接，所述通信芯片u3的485a端口和485b端口通过rs485通信线与远距离的上位机数据互通。

10、进一步的，所述通信芯片u3的485io端口与三极管q1的基极电连接，所述三极管q1的发射极与3.3v电源电连接，所述三极管q1的集电极与通信芯片u3的re端口和de端口电连接，所述de端口与地极之间串接电阻r18。

11、进一步的，所述通信芯片u3的型号为adm2483。

12、进一步的，所述控制系统包括提供电能的内部电源模块，所述内部电源模块包括将24v转换成5v的第一供电电路、将5v转换成3.3v的第二供电电路和将直流5v电压转换成交流5v电压的第三供电电路。

13、进一步的，所述内部电源模块通过开关电源与外部电源模块电连接，以将外部电源模块的ac220v转换成dc24v。

14、进一步的，所述电压信号采集模块包括采样芯片u2，所述采样芯片u2的v1端口、v1gnd端口、v2端口、v2gnd端口、v3端口、v3gnd端口分别与第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器的副边电连接，所述第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器的原边分别与电网的a相线、b相线和c相线电连接，所述采样芯片u2通过ad-db1～15端口与主控芯片u1数据互通。

15、本实用新型具有的优点和积极效果是：

16、(1)主控模块通过rs485通信模块与上位机数据互通，实现远程分合闸控制和紧急制动，主控模块按照指定电压相角进行合闸和间歇性合闸等功能。具体的，rs485通讯模块包括一隔离型的rs485收发器即芯片u3，型号为adm2483，该收发器具有真故障特性，适用于平衡多点总线传输线路的双向数据通信，可实现与现场分相断路器设备的远程信息传输，与主控模块的收发信息传输稳定。

17、(2)主控模块通过电压信号采集模块读取电网每相的电压波形，并根据电压波形判断电压相角。第一继电器rly1通过分合闸继电器模块控制第一继电器rly1分合闸，主控模块通过控制继电器的短时吸合进而输出电压触发脉冲，以控制分相断路器设备的分合闸实现控制电网接地。

18、(3)本控制器内包括内部电源模块和外部电源模块模块，外部电源模块模块将ac220v转dc24v来给内部电源模块供电，电源模块供电将输入的24v电压一部分用于继电器驱动模块，另一部分通过第一供电电路将将24v转换成5v、第二供电电路将5v转换成3.3v和第三供电电路直流5v电压转换成交流5v电压，电源转换稳定，为整个系统正常运行提供保障。

技术特征：

1.一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，包括主控模块，主控模块分别与控制电网接地的分合闸继电器模块、采集电网电压波形的电压信号采集模块和远距离通信的rs485通信模块连通；

2.根据权利要求1所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，所述高压电网通过分相断路器设备进行接地控制，所述分相断路器设备一端与电网电线连接，另一端与大地连接，所述分相断路器设备由第一开关电路和第二开关电路分别控制合闸和分闸；

3.根据权利要求2所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，所述光耦合器u6的4端口与24v接口之间串接有发光二极管d16。

4.根据权利要求1所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，所述rs485通信模块包括通信芯片u3，所述通信芯片u3通过485io端口、485rx端口和485tx端口与主控芯片u1数据连接，所述通信芯片u3的485a端口和485b端口通过rs485通信线与远距离的上位机数据互通。

5.根据权利要求4所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，所述通信芯片u3的485io端口与三极管q1的基极电连接，所述三极管q1的发射极与3.3v接口电连接，所述三极管q1的集电极与通信芯片u3的re端口和de端口电连接，所述de端口与地极之间串接电阻r18。

6.根据权利要求4所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，所述通信芯片u3的型号为adm2483。

7.根据权利要求1所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，所述控制系统包括提供电能的内部电源模块，所述内部电源模块包括将24v转换成5v的第一供电电路、将5v转换成3.3v的第二供电电路和将直流5v电压转换成交流5v电压的第三供电电路。

8.根据权利要求7所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，所述内部电源模块通过开关电源与外部电源模块电连接，以将外部电源模块的ac220v转换成dc24v。

9.根据权利要求1所述的一种基于rs485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，其特征在于，所述电压信号采集模块包括采样芯片u2，所述采样芯片u2的v1端口、v1gnd端口、v2端口、v2gnd端口、v3端口、v3gnd端口分别与第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器的副边电连接，所述第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器的原边分别与电网的a相线、b相线和c相线电连接，所述采样芯片u2通过ad-db1～15端口与主控芯片u1数据互通。

技术总结本技术提供一种基于RS485通信的高压电网模拟单相接地控制系统，包括主控模块，主控模块分别与控制电网接地的分合闸继电器模块、采集电网电压波形的电压信号采集模块和远距离通信的RS485通信模块连通；所述RS485通信模块与上位机通讯连接，以便主控模块远距离接收和反馈接地测试数据，所述分合闸继电器模块与分相断路器设备连接，以便主控模块控制分相断路器设备的分合闸来实现高压电网的实施接地与终止接地。本技术能够依据测试需求，远距离设置接地时刻、接地持续时间，间歇性接地间隔时间及间歇性接地次数。技术研发人员：刘勇,陈焕焕,陈友,李鹏受保护的技术使用者：天津市天变航博电气发展有限公司技术研发日：20231114技术公布日：2024/7/23