一種線纜故障指示器的製造方法
2023-06-22 18:59:56
一種線纜故障指示器的製造方法
【專利摘要】一種線纜故障指示器，其特徵在於它包括電流採集單元、前端信號處理單元、AD數據處理單元、MCU主控單元、電源檢測與控制單元、通訊單元、無線發射天線單元、射頻收發模塊、顯示單元、復位功能單元、幹接點輸出單元和報警顯示單元；其優越性為：應用廣泛廣泛、檢測故障的可靠性高、人機互動好、通訊方便、調度及時。
【專利說明】一種線纜故障指示器
(-)【技術領域】:
[0001]本實用新型屬於電力輸電線路【技術領域】，尤其是一種線纜故障指示器。
(二)【背景技術】:
[0002]在配電網系統中，線路分支多、運行情況複雜，發生短路、接地故障時，故障區段(位置)難以確定，給檢修工作帶來不小的困難，尤其是偏遠地區，查找起來更是費時費力。
[0003]故障指示器早在20世紀50年代就在歐美發達國家的電網中廣泛應用，90年代被引入國內配電網中。在歐洲，隨著無線網絡技術的微功耗化，這些智能型故障指示器可以安裝這種無線網絡晶片，成為一個個「智能電力塵埃」，隨時監視整個電網的運行情況。目前國內的產品還主要採用模擬電路加邏輯電路結構，而國外同類產品已經開始使用高性能的微處理器作為核心處理單元，大大提升了故障指示器處理信息的全面性、一致性和可靠性，同時增加了其可擴展性。
[0004]隨著電子技術的快速發展，計算機與通信技術已經引入產品的開發設計，利用現有的計算機技術和數位訊號處理技術增加其自適應能力，而在我國大力發展智能電網的今天，配電網自動化也存在著巨大的發展空間，目前配網中主要的故障為單相接地故障，約佔整個故障的70%左右，因此故障指示器的廣泛應用是智能配電網的發展趨勢。
(三)實用新型內容:
[0005]本實用新型的目的在於設計一種線纜故障指示器，它可以克服現有技術的不足，是一種結構簡單、易操作易維護、信號檢測可靠、故障監測及時的故障指示器。
[0006]本實用新型的技術方案:一種線纜故障指示器，其特徵在於它包括電流採集單元、
前端信號處理單元、AD數據處理單元、MCU (Micro Control Unit-微控制單元)主控單
元、電源檢測與控制單元、通訊單元、無線發射天線單元、射頻收發模塊、顯示單元、復位功能單元、幹接點輸出單元和報警顯示單元；其中，所述前端信號處理單元的輸入端接收電流採集單元採集到的電流信號，其輸出端連接AD數據處理單元的輸入端；所述MCU主控單元的輸入端連接AD數據處理單元的輸出端；其輸出端分別連接顯示單元的輸入端、幹接點輸出單元的輸入端和報警顯示單元的輸入端；且所述MCU主控單元還分別與電源檢測與控制單元、射頻收發模塊以及復位功能單元呈雙向連接；所述無線發射天線單元分別與射頻收發模塊和通訊單元呈雙向連接。
[0007]所述電流採集單元是由電流互感器、整流器和採樣電阻構成；其中，所述電流互感器採集現場線路中的電流信號；所述整流器接收電流信號，並將整流後的電壓信號輸出給採樣電阻；所述電壓信號經採樣電阻變成電流信號後輸出給前端信號處理單元。
[0008]所述前端信號處理單元採用低通濾波器。
[0009]所述電源檢測與控制單元是由線上取電模塊和鋰電池管理模塊構成。
[0010]所述顯示單元是由LED液晶顯示器構成。
[0011]所述報警顯示單元是由短路報警指示部分、接地報警指示部分和電池低電壓報警部分構成；所述報警顯示單元為採用報警燈閃爍方式的顯示單元。
[0012]所述射頻收發模塊採用Zigbee的無線模塊。
[0013]本實用新型的工作原理:(1)採集單元:該單元採用電流互感器收集現場的電流信號，電流互感器可將線路電流按一定比例縮小，然後通過整流單元將信號變為直流，在通過採樣電阻轉換為電壓信號，經過適當放大，模數轉換以及數據處理，比例換算得到實時的電流數據；(2)前端信號處理單元:由於現場的電磁環境非常惡劣，因此，有效的濾波措施是非常必要的。對於濾波方面，由於所測量的信號在50HZ左右，因此採用了低通濾波器的設計，其中拐點頻率初步控制在1.8kHZ，這樣能夠有效的減少高頻幹擾信號的幹擾；採集的信號經過濾波之後，進入放大單元，放大採用3路實現:B、C兩相CT採集電流信號，經過適當的放大後，將信號傳給微控制器進行處理；放大倍數既要保證信號足夠強，抗幹擾以及精度，又要保證信號採集不溢出以及電流信號的線性度；另外一路可用於A相或零序電流信號的採集，A相電流採集是經一級放大後進入微控制器處理；零序電流採集信號採用兩級放大後，進行微控制器進行處理，這樣復用該路採集輸入端，同時能夠有效的提高信號的真實性和可靠性；(3) AD數據處理單元:經過濾波放大後的信號進入微控制器進行模數轉換和數據處理工作。為了保證良好的線性度和精度(IA)，微控制器在進行數模轉換方面要採用10位AD採集(單片機內部集成AD);信號處理方面，要採用合適的算法，防止誤報，減小誤差；對信號進行均方根處理，算出的有效值與預設的閾值(Imax，di/dt)進行比較，產生報警動作；(4)電源檢測與控制單元:該實用新型非常重要的單元是供電單元，供電部分由兩部分組成，一是線上取電單元，即通過電流互感器的一路信號，信號變為直流後，通過濾波穩壓單元後給指示器供電，另一方面當線纜維修或線纜負載電流小於3A時用內置電池供電，這樣既可保證指示器穩定可靠的供電，又能保證指示器的使用時間；(5)射頻收發模塊單元:採用zigbee的無線模塊，通過無線方式將線纜的實時數據傳送給遠程終端，具有功耗低、抗幹擾性強、高安全及高可靠性等特點。傳輸的數據內容包括:報警狀態，電流最大值，電流最小值，電流平均值，電流有效值，電池狀態等；(6)顯示單元:顯示實時電流有效值、電流最大值，同時一旦線路出現了斷路、相間短路和接地短路等故障時候，指示器報出故障，液晶顯示板會顯示故障信息，同時有LED進行光指示，提醒到現場的工作人員進行線路處理。指示器也會通過無線方式將故障信息傳送給遠程控制終端，提醒工作人員進行線路處理；(7)復位功能模塊:指示器動作後，指示器可接SCADA復位信號復位；(8)幹接點輸出單元:指示器檢測到故障時可輸出信號至SCADA接口 ；(9)報警燈顯示:短路報警指示，電纜故障指示器在工作中實時檢測線路的電流，當線路發生短路故障時電流超過設定值時，電纜故障指示器發出報警信號，顯示液晶板會顯示故障信息、報警燈會閃爍；若配備外接無源或有源信號顯示燈，則顯示燈會亮，處於報警狀態；接地報警指示:電流故障指示器在工作中可實時檢測線路的零序電流，當線路發生接地故障時零序電流超過設定值時，電纜故障指示器發出報警信號，顯示液晶板會顯示故障信息、報警燈會閃爍；若配備外接無源或有源信號顯示燈，則顯示燈會亮，處於報警狀態；電池低電壓報警:該電纜故障指示器具備自充電功能，同時內置2.4Ah電池，當電池電壓低時，顯示液晶板會提示電池欠壓報警。
[0014]本實用新型的優越性:①可以應用於電壓在3kV_35kV的配電網絡中，還可以廣泛應用於電力系統各種環網櫃、高壓開關櫃及電纜分支箱中能準確可靠檢測電網發生故障的區段和故障類型、高效的查找電纜故障；③通過無線方式，可以及時將故障信息傳送到通訊終端、後臺終端指揮控制中心，可以實時監測各種環網櫃、高壓開關櫃及電纜分支箱中線路狀態；④出現故障的時候，指揮控制中心可以緊急調度相關人員趕到現場進行處理。
(四)【專利附圖】
【附圖說明】:
[0015]圖1為本實用新型所涉一種線纜故障指示器的整體結構圖。
(五)【具體實施方式】:
[0016]實施例:一種線纜故障指示器(見圖1)，其特徵在於它包括電流採集單元、前端信號處理單元、AD數據處理單元、MCU主控單元、電源檢測與控制單元、通訊單元、無線發射天線單元、射頻收發模塊、顯示單元、復位功能單元、幹接點輸出單元和報警顯示單元；其中，所述前端信號處理單元的輸入端接收電流採集單元採集到的電流信號，其輸出端連接AD數據處理單元的輸入端；所述MCU主控單元的輸入端連接AD數據處理單元的輸出端；其輸出端分別連接顯示單元的輸入端、幹接點輸出單元的輸入端和報警顯示單元的輸入端；且所述MCU主控單元還分別與電源檢測與控制單元、射頻收發模塊以及復位功能單元呈雙向連接；所述無線發射天線單元分別與射頻收發模塊和通訊單元呈雙向連接。
[0017]所述電流採集單元是由電流互感器、整流器和採樣電阻構成；其中，所述電流互感器採集現場線路中的電流信號；所述整流器接收電流信號，並將整流後的電壓信號輸出給採樣電阻；所述電壓信號經採樣電阻變成電流信號後輸出給前端信號處理單元。
[0018]所述前端信號處理單元採用低通濾波器。
[0019]所述電源檢測與控制單元(見圖1)是由線上取電模塊和鋰電池管理模塊構成。
[0020]所述顯示單元(見圖1)是由LED液晶顯示器構成。
[0021]所述報警顯示單元(見圖1)是由短路報警指示部分、接地報警指示部分和電池低電壓報警部分構成；所述報警顯示單元為採用報警燈閃爍方式的顯示單元。
[0022]所述射頻收發模塊採用Zigbee的無線模塊。
【權利要求】
1.一種線纜故障指示器，其特徵在於它包括電流採集單元、前端信號處理單元、AD數據處理單元、MCU主控單元、電源檢測與控制單元、通訊單元、無線發射天線單元、射頻收發模塊、顯示單元、復位功能單元、幹接點輸出單元和報警顯示單元；其中，所述前端信號處理單元的輸入端接收電流採集單元採集到的電流信號，其輸出端連接AD數據處理單元的輸入端；所述MCU主控單元的輸入端連接AD數據處理單元的輸出端；其輸出端分別連接顯示單元的輸入端、幹接點輸出單元的輸入端和報警顯示單元的輸入端；且所述MCU主控單元還分別與電源檢測與控制單元、射頻收發模塊以及復位功能單元呈雙向連接；所述無線發射天線單元分別與射頻收發模塊和通訊單元呈雙向連接。
2.根據權利要求1所述一種線纜故障指示器，其特徵在於所述電流採集單元是由電流互感器、整流器和採樣電阻構成；其中，所述電流互感器採集現場線路中的電流信號；所述整流器接收電流信號，並將整流後的電壓信號輸出給採樣電阻；所述電壓信號經採樣電阻變成電流信號後輸出給前端信號處理單元。
3.根據權利要求1所述一種線纜故障指示器，其特徵在於所述前端信號處理單元採用低通濾波器。
4.根據權利要求1所述一種線纜故障指示器，其特徵在於所述電源檢測與控制單元是由線上取電模塊和鋰電池管理模塊構成。
5.根據權利要求1所述一種線纜故障指示器，其特徵在於所述顯示單元是由LED液晶顯示器構成。
6.根據權利要求1所述一種線纜故障指示器，其特徵在於所述報警顯示單元是由短路報警指示部分、接地報警指示部分和電池低電壓報警部分構成；所述報警顯示單元為採用報警燈閃爍方式的顯示單元。
7.根據權利要求1所述一種線纜故障指示器，其特徵在於所述射頻收發模塊採用Zigbee的無線模塊。
【文檔編號】G01R31/08GK203490324SQ201320547622
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月4日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】王寶軍, 王猛, 胡玲霞 申請人:天津航空凱通機電有限公司