一種低壓電流無線測量裝置製造方法
2023-07-21 10:28:31
一種低壓電流無線測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種低壓電流無線測量裝置，主要針對已經鋪設好的線路，且不方便停電拆裝的低壓輸電場合，提供一種長期、實時的電流監測裝置，可應用於用電監測、反竊電稽查等場合。主要由電流採樣處理部分、協議控制部分、無線傳輸部分和取能電源部分構成。本實用新型可測電流範圍寬、強度大，無須停電安裝，具備無線通信接口。採用了感應取電與電池供電相結合的供電模式，工作續航能力持久。
【專利說明】
一種低壓電流無線測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電學量測量領域，具體地說涉及一種可帶電裝卸的低壓電流無線測量裝置。
【背景技術】
[0002]線路電流的準確測量在電學測量中具有重要意義，特別是在線路非拆裝、設備不停機、實時在線條件下的電流負荷測量，在用電線路檢查、故障排查、反竊電稽查中有著廣泛應用需求。
[0003]目前，交流電流的非接入線路測量多使用的穿線式電流互感器來實現，具有準確度高、對輸電線路影響小等優點，但是由於需要穿線，這種電流測量裝置需要在線路規劃和鋪設時就考慮安裝，或者對線路停電並重新穿線，因此多用於儀器設備、配電控制箱內部或安裝後就不再變動的場合。此外穿線式電流互感器多採用硬質磁芯，其測量範圍較窄，一旦磁芯飽和就不能再準確測量。另外一些採用的開口式電流互感器，這種電流測量裝置不需要穿線，與數字儀表一體，現場測量比較方便，適用多數低壓配電線路臨時檢修場合，但大多都是採用的硬質磁芯電流互感器，測量範圍較窄，不適合大電流、寬電流範圍和電壓較高的場合，也不適合時間較長的無人值守的測量需求。當前熱點研究的光電式電流傳感測量法可以彌補上述普通電流互感器的缺點，測量範圍寬，幾乎不對輸電線路造成影響，適合高壓應用，可不停電安裝等，但是存在設備複雜、穩定性和抗幹擾能力較差、工作取電難等缺點。此外這類電流測量裝置大多不帶有數據接口，不適合長時間和無人值守的場合，有些雖然具有無線通信接口，但是又存在安裝、更換都不方便等缺點。
[0004]線圈是另外一種電流互感器，其內部沒有磁性鐵芯，因而測量範圍寬、不會飽和、線性度好、無二次開路危險，但價格相對較高，應用範圍相對較小。
[0005]線圈優良的性能為本發明提供了解決思路。本發明主要針對已經鋪設好的線路，且不方便停電拆裝的低壓輸電場合，提供一種長期、實時的電流監測裝置，可應用於用電監測、反竊電稽查等場合。
【發明內容】
[0006]本實用新型是為了適應用電監測的長期性和實時性需要，適應輸電線路已經鋪設完成難以重新鋪設，被測電流範圍寬、強度大，需要不停電安裝的情形下的電流測量。
[0007]為了實現上述目標，本實用新型採用的技術方案由四部分功能電路組成:電流採樣處理部分、協議控制部分、無線傳輸部分和取能電源部分。
[0008]所述的電流採樣處理部分使用柔性線圈進行電流採樣，利用專用三相電能計量晶片進行電流有效值的計算。該部分可以不停電拆裝，負責對被測量線路的電流進行採樣，經濾波、放大、數字積分和仙轉換後，計算得到被測量電流的真有效值，供協議控制部分使用。
[0009]所述的協議控制部分主要負責通信協議的處理，控制與其它設備的通信過程，同時完成本發明裝置的低功耗電源管理功能。該部分以高性能單片機為處理核心，使用嵌入式￠:語言開發程序，其主要任務為解析接收到的數據幀，取回電流採樣處理模塊測量得到的電流真有效值，按通信協議組織對接收數據幀的應答返回幀，控制無線傳輸部分做出響應應答；依據設定的工作模式，完成裝置的電源管理。
[0010]所述的無線傳輸部分負責無線傳輸協議的控制，提供一種無線接口界面，以無線傳輸方式實現本發明裝置與其它連接儀器設備的數據的具體傳輸。
[0011]所述的取能電源部分負責為整個裝置提供電能，採取感應取能線圈從輸電線路上感應取能與充電電池想結合的方式，保證裝置的平穩運行。
[0012]作為優選，所述的電流採樣處理部分使用柔性線圈採樣，採用插拔式開口設計，方便不改動線路、不停電拆裝，測量線徑範圍為3-80111111，電流範圍為0-500八，電壓等級為10」，在0?30八電流範圍內，測量準確度優於±1? 5%，在30?350八電流範圍內，測量準確度優於±0^ 5%。
[0013]作為優選，所述的協議控制部分數據通信協議支持0171 645-2007協議；具備正常工作模式和「工作-休眠-工作-休眠」的間歇工作模式。
[0014]作為優選，所述的無線傳輸部分具備16個通信信道，信道可任意選擇，防止通信衝突和幹擾；同時設置8種可選發射功率，以控制功耗。
[0015]作為優選，所述的取能電源部分的感應線圈採用開口式半圓形矽鋼片鐵芯，其截面為50111111，線圈匝數為150，合計氣隙不超過3111111。以000(]開關轉換電源為感應取電後的穩壓降壓核心，將電能轉換為研電壓、最大1八的電流，供裝置和充電使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結構框圖。
[0017]圖2是本實用新型的取能電源模塊設計框圖。
【具體實施方式】
[0018]結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明如下:
[0019]如圖1所示，本實用新型是一種低壓電流無線測量裝置，由電流採樣處理部分1電路、協議控制部分2電路、無線傳輸部分3電路和取能電源部分4電路四部分構成。
[0020]電流採樣處理部分1使用柔性如叫」匕線圈5對母線線路6進行電流採樣，根據尺080^4線圈的工作原理，獲得與母線電流的微分成比例關係的電流信號。經負載電阻後電流信號轉變成電壓信號，再經濾波7處理後，送專用電能計量晶片8 (八027878)處理，計量晶片8內置放大增益、數字積分器和二階I:-八式仙轉換等電路，對信號進行數字積分(得到與電流成比例信號)、仙轉換和計算得到被測電流的真有效值。協議控制部分2選用八VI？處理器 9 (^6^8 -
線從電流採樣處理部分1讀回被測電流的真有效值，依據0171 645-2007協議組織形式組織應答數據幀，控制無線傳輸部分3通過與接收相同的無線信道發送給遠端主機11。無線傳輸部分3負責具體的數據傳輸協議控制，選用低功耗21曲66無線通信技術，以II 002530晶片10傳輸協議控制單元，支持21曲66 2007協議棧，其無線發射功率和通信信道可以通過通信協商確定。。
[0021]本實用新型裝置具備兩種工作模式:正常工作模式和間歇工作模式，其中間歇工作模式在「工作」和「休眠」兩種狀態交替下工作，適應電能不充足狀況，以達到節能的目的。
[0022]在正常工作模式下，遠端設備可以直接向本發明裝置請求測量數據，收到數據請求後，本裝置即將測量得到的電流數據，以設計的發射功率發射給遠端設備。
[0023]在間歇工作模式下，遠端設備需要先向本裝置發送喚醒保持指令，本裝置正確收到喚醒保持指令後，將回復喚醒保持確認應答，並暫停進入休眠狀態一段時間，保證接收遠端設備的數據傳輸。遠端設備收到本裝置的喚醒保持確認應答後，應在設定的時間內向本發明裝置請求測量數據，超過設定時間後本裝置將再次進入間歇工作模式。本裝置收到數據請求後，即將測量得到的電流數據，以設計的發射功率發射給遠端設備，並再一次進行計時等待後進入間歇工作狀態。
[0024]本實用新型的電源供應採取了感應取能與充電電池和大容量電容相結合的方式，附圖2為其結構原理圖。感應線圈12採用開口式半圓形矽鋼片鐵芯，其截面為50111111，線圈匝數為150，氣隙6 1和6 2合計不超過3皿。經前置電路13、整流濾波電路14、保護電路15配合產生的直流電壓，一端至電源管理單元16，另一端至充電管理單元17。電源管理單元16以脈寬調製型000(:轉換器19 (^5035)為前端降壓核心器件，將電源電壓保持為研。充電管理單元17選用％3906晶片，提供四種充電狀態，發揮電池18的最大容量，延長電池18的使用壽命。當輸電線路電流較大，超過6八時，感應取電電力充足，取能線圈直接給系統供電，並給電池18充電；當輸電線路電流較小或無電時，通過電池18對系統供電，可保證本實用新型裝置的長期穩定持續工作。
【權利要求】
1.一種低壓電流無線測量裝置，其特徵在於它包括四個主要功能電路部分:電流採樣處理部分、協議控制部分、無線傳輸部分和取能電源部分；以柔性Rogowski線圈作為電流採樣傳感器，可以不停電裝卸；具備無線通信接口界面，數據通信支持支持DL/T 645-2007協議；工作電源採用從母線感應取能與電池供電相結合的方式。
2.根據權利要求1所述的一種低壓電流無線測量裝置，其特徵是採用柔性Rogowski線圈作為電流採樣傳感器，以專用電能計量集成電路作為數據處理單元，電流測量範圍寬至0-500A,電壓等級10kV，可以不停電裝卸。
3.根據權利要求1所述的一種低壓電流無線測量裝置，其特徵是具備無線通信接口界面，無線通信可設置8種可選發射功率。
4.根據權利要求1所述的一種低壓電流無線測量裝置，其特徵是裝置的電源採用從母線感應取能與電池相結合的形式，感應取能線圈採用開口式半圓形矽鋼片鐵芯，留有氣隙防止過早磁飽合。
【文檔編號】H04L29/06GK204154805SQ201420628219
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】吳清早, 夏偉琪, 王珏, 鞠險峰, 李佳燚 申請人:黑龍江省電工儀器儀表工程技術研究中心有限公司