基於時態gis的輸電線路預警裝置的數據通信電路的製作方法
2023-12-11 12:33:32 1
基於時態gis的輸電線路預警裝置的數據通信電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，包括用於與GIS伺服器相連接的第一ZIGBEE無線通信電路、用於與輸電線路預警裝置相連接的第二ZIGBEE無線通信電路和一個RS232通信電路；兩個ZIGBEE無線通信電路之間通過ZIGBEE無線網絡相互通信以相互傳輸數據。第一ZIGBEE無線通信電路包括第一CC2430晶片U1、晶振XTAL1～XTAL2等電子元件；第二ZIGBEE無線通信電路包括第二CC2430晶片U2、晶振XTAL3～XTAL4等電子元件；RS232通信電路包括MAX232晶片U3、RS232接口J3、開關P1等電子元件。本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，具有能及時獲取GIS伺服器的GIS信息並傳遞給報警監控裝置、保證所得災害信息的準確性等優點。
【專利說明】基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，尤其是一種用於架空線路卡線器的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路。
【背景技術】
[0002]隨著科技的高速發展，對電網中輸電線路的安全要求性越來越高。然而我國每年因為各種災害導致的輸電線路損毀事件頻頻發生，近年發生頻率更是直線上升，其中以火災、冰災和風災導致的災害情況尤為嚴重，由此導致的經濟損失更是無法衡量。分析我國近些年火災情況，不難發現我省的火災成區域性和季節性分布:南方主要以山區為主，每逢清明、冬至等傳統祭祖節日期間，火災多由人們大量燃燒紙錢、燃放煙火爆竹所致；而我省北方以平原為主，是油菜、冬麥和玉米高粱的主產區，每當農作物收割後，大面積的秸杆焚燒對輸電線路的安全運行造成很大的危害。火災對輸電線路的安全存在嚴重的影響，同時更加嚴重影響著人們的生活和生產。
[0003]由於我國氣象環境多變，冰災事故也是時常發生。凍結在輸電線路上面的凍雨或者冰雪，會在線路上逐漸形成冰殼。當空氣滿足一定的溫度和溼度時，就會形成覆冰。如果風速達到一定的速度，輸電線路上面的覆冰會越來越厚，最終很有可能導致線路的損壞，從而使得輸電線路中斷，對電網的安全運行存在極大的隱患。與此同時，每年我國的風災情況也相當嚴重。風災給輸電線路帶來的破壞力更是難以想像。不僅導致線路的中斷，還會導致損毀塔杆事故，影響面積很廣，經濟損失很嚴重。
[0004]近年來，隨著傳感器技術和通訊技術的快速發展，輸電線路的覆冰和火災等災害監測系統不斷被開發出來。一般的覆冰監測系統是通過測量線路導線的溫度，導線的承載等參數來計算線路的綜合荷載，將計算結果直接與輸電線路設計參數進行比較，給出報警信號。但這種計算方式的數學模型難以確定，最終導致該覆冰監測系統存在檢測不準確的情況。火災監測系統一般通過探測器感知空氣中的煙霧粒子濃度，當濃度超過空氣中煙霧粒子濃度的正常值時，就會產生告警。但是在風速較大的情況下，由於火災產生的煙霧粒子被風吹散，導致煙氣濃度達不到報警極限，探測器就不會產生報警信號。或者當空氣中粉塵濃度過大時，探測器就會產生誤報，如果長時間使得探測器處於粉塵濃度過高和溼度較大的環境中，探測器還會損壞，導致誤報和不報警的情況。
[0005]由於火災冰災和風災對輸電線路帶來的各方面損失，嚴重影響和危害人們的正常生活，建設一個能預測災害裝置已經迫在眉睫。近年來，隨著時態GIS (GeographicInformation System,地理信息系統)的快速發展,其優勢越實用新型顯。結合時態GIS的優勢，運用到輸電線路的災害預警裝置中，結合災害基本信息一起，經過中央處理器處理，裝置判斷是否告警。目前的現有技術中，報警監控裝置(一般為PC機)無法遠程獲取時態GIS內的數據，因而不能及時對GIS信息進行獲取、更新和修正，很難保證災害信息的準確性，報警存在有不準確的現象，幹擾的輸電線路的正常監控工作。實用新型內容
[0006]本實用新型是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，以及時獲取GIS伺服器的GIS信息並傳遞給報警監控裝置。
[0007]本實用新型為解決技術問題採用以下技術方案。
[0008]基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，其結構特點是，包括用於與GIS伺服器相連接的第一 ZIGBEE無線通信電路、用於與輸電線路預警裝置相連接的第二ZIGBEE無線通信電路、用於使得第二 ZIGBEE無線通信電路與所述輸電線路預警裝置相連接的RS232通信電路；所述第一 ZIGBEE無線通信電路與所述第二 ZIGBEE無線通信電路之間通過ZIGBEE無線網絡相互通信以相互傳輸數據；
[0009]所述第一 ZIGBEE無線通信電路包括第一 CC2430晶片U1、晶振XTALl~XTAL2、電阻Rl~R4、電容Cl~C7、電感LI~L3和天線Jl ;所述電容Cl~C6、電阻R3和R4均直接與所述第一 CC2430晶片Ul相連接，所述晶振XTALl的兩端分別連接在電容Cl和電容C2與第一 CC2430晶片Ul的連接端上，所述晶振XTAL2的兩端分別連接在電容C4和電容C5與第一 CC2430晶片Ul的連接端上；所述天線J1、電容C7、電感L1、電阻R2、電阻Rl和電感L3依次相互串聯連接後，通過電感L3與第一 CC2430晶片Ul相連接；所述電感L2的一端與第一 CC2430晶片Ul相連接，所述電感L2的另一端連接在所述電阻Rl和電阻R2之間；
[0010]所述第二 ZIGBEE無線通信電路包括第二 CC2430晶片U2、晶振XTAL3~XTAL4、電阻R5~R8、電容C8~C14、電感L4~L6和天線J2 ;所述電容C8~C13、電阻R7和R8均直接與所述第二 CC2430晶片U2相連接，所述晶振XTAL3的兩端分別連接在電容C9和電容ClO與第二 CC2430晶片U2的連接端上，所述晶振XTAL4的兩端分別連接在電容C12和電容C13與第二 CC2430晶片U2的連接端上；所述天線J2、電容C14、電感L6、電阻R5、電阻R6和電感L5依次相互串聯連接後，通過電感L5與第二 CC2430晶片U2相連接；所述電感L4的一端與第二 CC2430晶片U2相連接，所述電感L4的另一端連接在所述電阻R5和電阻R6之間；
[0011]所述RS232通信電路包括ΜΑΧ232晶片U3、RS232接口 J3、開關P1、穩壓器晶片Ρ2、用於與所述第二 CC2430晶片U2相連接的連接端子Ρ3、電阻R9、電阻RlO、發光二極體Dl、電容C15~C19 ;所述電容C15~C19、RS232接口 J3和連接端子P3均直接與所述MAX232晶片U3相連接；所述電阻R9和RlO相互並聯連接後的一端與所述發光二極體Dl的正極相連接，所述電阻R9和RlO相互並聯連接後的另一端與所述開關Pl相連接，所述開關Pl與外部電源相連接；所述發光二極體Dl的負極與所述穩壓器晶片P2相連接，所述穩壓器晶片P2還與所述連接端子P3相連接。
[0012]本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路的結構特點也在於:
[0013]所述穩壓器晶片P2為AMSl117。
[0014]與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在:
[0015]本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，通過Zigbee無線網絡技術使裝置與時態GIS伺服器連接以獲取GIS的實時信息，及時通知各方人員災害對線路的影響情況，從而保證對災害進行及時有效的處理。同時利用無線技術對GIS信息進行獲取並更新和修正，進一步保證所得災害信息的準確性，再結合多方面措施，使得裝置能進行準確的預警，將災害對輸電線路的損害降到最低。
[0016]本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，具有能及時獲取GIS伺服器的GIS信息並傳遞給報警監控裝置、保證所得災害信息的準確性等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路的結構框圖。
[0018]圖2為本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路的第一ZIGBEE無線通信電路的電路圖。
[0019]圖3為本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路的第二ZIGBEE無線通信電路的電路圖。
[0020]圖4為本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路的RS232通信電路的電路圖。
[0021]以下通過【具體實施方式】，並結合附圖對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】
[0022]參見附圖1?圖4，基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，其包括用於與GIS伺服器相連接的第一 ZIGBEE無線通信電路、用於與輸電線路預警裝置相連接的第
二ZIGBEE無線通信電路、用於使得第二 ZIGBEE無線通信電路與所述輸電線路預警裝置相連接的RS232通信電路；所述第一 ZIGBEE無線通信電路與所述第二 ZIGBEE無線通信電路之間通過ZIGBEE無線網絡相互通信以相互傳輸數據；
[0023]所述第一 ZIGBEE無線通信電路包括第一 CC2430晶片U1、晶振XTALl?XTAL2、電阻Rl?R4、電容Cl?C7、電感LI?L3和天線Jl ;所述電容Cl?C6、電阻R3和R4均直接與所述第一 CC2430晶片Ul相連接，所述晶振XTALl的兩端分別連接在電容Cl和電容C2與第一 CC2430晶片Ul的連接端上，所述晶振XTAL2的兩端分別連接在電容C4和電容C5與第一 CC2430晶片Ul的連接端上；所述天線J1、電容C7、電感L1、電阻R2、電阻Rl和電感L3依次相互串聯連接後，通過電感L3與第一 CC2430晶片Ul相連接；所述電感L2的一端與第一 CC2430晶片Ul相連接，所述電感L2的另一端連接在所述電阻Rl和電阻R2之間；
[0024]所述第二 ZIGBEE無線通信電路包括第二 CC2430晶片U2、晶振XTAL3?XTAL4、電阻R5?R8、電容C8?C14、電感L4?L6和天線J2 ;所述電容C8?C13、電阻R7和R8均直接與所述第二 CC2430晶片U2相連接，所述晶振XTAL3的兩端分別連接在電容C9和電容ClO與第二 CC2430晶片U2的連接端上，所述晶振XTAL4的兩端分別連接在電容C12和電容C13與第二 CC2430晶片U2的連接端上；所述天線J2、電容C14、電感L6、電阻R5、電阻R6和電感L5依次相互串聯連接後，通過電感L5與第二 CC2430晶片U2相連接；所述電感L4的一端與第二 CC2430晶片U2相連接，所述電感L4的另一端連接在所述電阻R5和電阻R6之間；
[0025]所述RS232通信電路包括MAX232晶片U3、RS232接口 J3、開關P1、穩壓器晶片P2、用於與所述第二 CC2430晶片U2相連接的連接端子P3、電阻R9、電阻RlO、發光二極體Dl、電容C15?C19 ;所述電容C15?C19、RS232接口 J3和連接端子P3均直接與所述MAX232晶片U3相連接；所述電阻R9和RlO相互並聯連接後的一端與所述發光二極體Dl的正極相連接，所述電阻R9和RlO相互並聯連接後的另一端與所述開關Pl相連接，所述開關Pl與外部電源相連接；所述發光二極體Dl的負極與所述穩壓器晶片P2相連接，所述穩壓器晶片P2還與所述連接端子P3相連接。
[0026]所述穩壓器晶片P2為AMSl117。
[0027]AMSl117系列穩壓器有可調版與多種固定電壓版，設計用於提供IA輸出電流且工作壓差可低至IV。在最大輸出電流時，AMSl117器件的壓差保證最大不超過1.3V，並隨負載電流的減小而逐漸降低。AMS1117的片上微調把基準電壓調整到1.5%的誤差以內，而且電流限制也得到了調整，以儘量減少因穩壓器和電源電路超載而造成的壓力。)
[0028]MAX232晶片是美信(MAXM)公司專為RS-232標準串口設計的單電源電平轉換晶片，使用+5v單電源供電。
[0029]如圖1是本實用新型的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路與GIS伺服器和輸電線路預警裝置(一般為PC機)之間的結構框圖。
[0030]圖2和圖3是第一 ZIGBEE無線通信電路和第二 ZIGBEE無線通信電路的電路圖，二者的電路圖是基本相同的，各元器件之間的連接關係見圖2和圖3。
[0031]第一 ZIGBEE無線通信電路和第二 ZIGBEE無線通信電路主要通過兩個cc2430實現。其中一個cc2430通過串口連接時態GIS伺服器，用以從GIS伺服器獲取信息；另一個cc2430與輸電線路預警裝置的中央處理器相連，用以將接收到的信息傳送至中央處理器。在實現過程中，為保證天線性能更好，系統使用了非平衡天線，並且連接了非平衡變壓器。電路中的非平衡變壓器由電容和電感及一個PCB微波傳輸線組成，整個結構滿足射頻輸入/輸出匹配電阻(50Ω)的要求。內部T/R交換電路完成低噪聲放大器(LNA)和功率放大器(PA)之間的交換。晶振電路主要由I個32MHz的石英諧振器與2個電容構成，偏置電阻R主要用來為32MHz的晶振提供一個合適的工作電流。另外，由I個32.768KHz的石英諧振器與2個電容共同構成振蕩頻率為32.768KHz的晶振電路。電壓調節器為所有要求1.8V電壓的引腳和內部電源供電。同時設置有去耦合電容，用來對電源進行濾波，提高晶片工作的穩定性。
[0032]圖4所示的輸電線路預警裝置(PC機)與CC2430串口通信電路原理圖。通常PC機使用的是標準RS-232接口，其邏輯高電平為在有負載情況下約為-3V至-12V，無負載時約為-25V ;邏輯低電平為在有負載情況下有負載情況下約為+3V至+12V，無負載時約為+25V。而CC2430集成開發晶片是TTL電平，一般為3.3V，因此，系統需要進行電平轉換。
[0033]轉換電路主要使用MAX232與AMSl117晶片完成，其中，MAX232晶片主要負責PC機與CC2430間TTL/CM0S電平和RS-232電平轉換，以保證兩者串口通信；AMS1117晶片的功用是將+5V電壓轉換為+3.3V，再電源電壓轉換的同時，還可以進行穩壓，以防止因電源電路超載對CC2430晶片造成的損壞。
[0034]本實用新型的數據通信電路主要是通過Zigbee無線網絡技術使裝置與時態GIS伺服器連接以獲取GIS的實時信息。裝置的輸入信息不僅包含從接口模塊中輸入的數據信息，還包括實時的GIS信息。正因為GIS的實時性，可以確保裝置對災害的預警更加準確無誤。
【權利要求】
1.基於時態Gis的輸電線路預警裝置的數據通信電路，其特徵是，包括用於與GIS伺服器相連接的第一 ZIGBEE無線通信電路、用於與輸電線路預警裝置相連接的第二 ZIGBEE無線通信電路、用於使得第二 ZIGBEE無線通信電路與所述輸電線路預警裝置相連接的RS232通信電路；所述第一 ZIGBEE無線通信電路與所述第二 ZIGBEE無線通信電路之間通過ZIGBEE無線網絡相互通信以相互傳輸數據； 所述第一 ZIGBEE無線通信電路包括第一 CC2430晶片U1、晶振XTALl?XTAL2、電阻Rl?R4、電容Cl?C7、電感LI?L3和天線Jl ;所述電容Cl?C6、電阻R3和R4均直接與所述第一 CC2430晶片Ul相連接，所述晶振XTALl的兩端分別連接在電容Cl和電容C2與第一 CC2430晶片Ul的連接端上，所述晶振XTAL2的兩端分別連接在電容C4和電容C5與第一 CC2430晶片Ul的連接端上；所述天線J1、電容C7、電感L1、電阻R2、電阻Rl和電感L3依次相互串聯連接後，通過電感L3與第一 CC2430晶片Ul相連接；所述電感L2的一端與第一CC2430晶片Ul相連接，所述電感L2的另一端連接在所述電阻Rl和電阻R2之間； 所述第二 ZIGBEE無線通信電路包括第二 CC2430晶片U2、晶振XTAL3?XTAL4、電阻R5?R8、電容C8?C14、電感L4?L6和天線J2 ;所述電容C8?C13、電阻R7和R8均直接與所述第二 CC2430晶片U2相連接，所述晶振XTAL3的兩端分別連接在電容C9和電容ClO與第二 CC2430晶片U2的連接端上，所述晶振XTAL4的兩端分別連接在電容C12和電容C13與第二 CC2430晶片U2的連接端上；所述天線J2、電容C14、電感L6、電阻R5、電阻R6和電感L5依次相互串聯連接後，通過電感L5與第二 CC2430晶片U2相連接；所述電感L4的一端與第二 CC2430晶片U2相連接，所述電感L4的另一端連接在所述電阻R5和電阻R6之間；所述RS232通信電路包括MAX232晶片U3、RS232接口 J3、開關P1、穩壓器晶片P2、用於與所述第二 CC2430晶片U2相連接的連接端子P3、電阻R9、電阻R10、發光二極體D1、電容C15?C19 ;所述電容C15?C19、RS232接口 J3和連接端子P3均直接與所述MAX232晶片U3相連接；所述電阻R9和RlO相互並聯連接後的一端與所述發光二極體Dl的正極相連接，所述電阻R9和RlO相互並聯連接後的另一端與所述開關Pl相連接，所述開關Pl與外部電源相連接；所述發光二極體Dl的負極與所述穩壓器晶片P2相連接，所述穩壓器晶片P2還與所述連接端子P3相連接。
2.根據權利要求1所述的基於時態GIS的輸電線路預警裝置的數據通信電路，其特徵是，所述穩壓器晶片P2為AMSl117。
【文檔編號】G08B19/00GK203706407SQ201420098413
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】王貽平, 範明豪, 李偉, 汪幫菊, 胡昌師, 楊俠, 趙海峰, 羅斌 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司電力科學研究院, 安徽繼遠電網技術有限責任公司, 安徽大學