電力線路故障檢測系統的製作方法
2023-05-02 17:57:51
專利名稱：電力線路故障檢測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電學技術領域，特別涉及一種電力線路故障檢測系統。
背景技術：
電力線路故障指示器是應用在輸配電線路、電力電纜及開關櫃進出線上，用於指示故障電流流通的裝置。一旦線路發生故障，巡線人員可藉助指示器的報警顯示，迅速確定故障點，排除故障，改變過去盲目巡線，分段合閘送電查找故障的落後做法。但是傳統的故障指示器採用了模擬電路技術和小殼體封裝設計，實現功能過於簡單，檢測故障的類型也過於單一，並且需要巡線人員現場巡視，無法實現遠程故障報警，具有很大的技術局限性。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是對電力線路故障進行檢測並遠程報警。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種電力線路故障檢測系統，包括數字故障指示器，用於檢測電力線路的實時數據，根據實時數據輸出電力線路的狀態信息；數據採集器，與所述數字故障指示器通過短距離無線調頻組成通訊網絡，用於採集所述數字故障指示器發送的狀態信息，並將所述狀態信息製成數據包；主控制器，用於接收所述數據採集器發送的數據包，根據數據包中的信息判斷電力線路的故障點和故障類型。可選地，所述數字故障指示器和數據採集器分別具有四字節全球唯一通信地址，用於所述數據採集器對數字故障指示器的識別。可選地，所述數據採集器還具有一字節IEC60870-5-101協議通信地址，用於所述主控制器和數字採集器之間的地址識別。可選地，所述數據採集器和主控制器之間通過GPRS公網進行通訊。可選地，所述數據採集器和主控制器之間通過GPRS公網的APN通道進行通訊。可選地，所述數字故障指示器包括電流檢測電路，耦接到電力線路的導線，用於檢測電力線路的電流狀態；導線絕緣電壓檢測電路，耦接到電力線路的導線，用於檢測所述導線的洩露電流；溫度檢測電路，耦接到電力線路的導線，用於檢測所述導線的溫度；自取電電路，耦接到電力線路的導線，用於從電力線路感應取電電流；微控制器，耦接到電流檢測電路、導線絕緣電壓檢測電路和溫度檢測電路的輸出端，用於將接收到的電力線路的實時數據與預設的電力線路的狀態閾值相比較，得出電力線路的狀態信息。可選地，所述電流檢測電路包括第一電流互感器，用於採樣電力線路導線中的一次電流；信號整流濾波電路，用於接收第一電流互感器輸出的二次電流，輸出平波信號、半波信號和陷波信號；第一模數轉換電路，用於將模擬形式的平波信號、半波信號和陷波信號轉換為微控制器可接收的數位訊號。可選地，所述導線絕緣電壓檢測電路包括電場感應片，耦接到電力線路導線，用於檢測導線的洩露電流；信號整流濾波電路，用於接收電場感應片的感應信號，輸出導線絕緣電壓檢測信號；第二模數轉換電路，用於將模擬形式的導線絕緣電壓檢測信號轉換為微控制器可接收的數位訊號。可選地，所述溫度檢測電路包括導熱金屬板，與電力線路導線直接接觸；溫度探頭，一端與導熱金屬板相接觸，另一端輸出溫度檢測信號；信號放大電路，其輸入端耦接到溫度探頭的另一端，信號放大電路的輸出端輸出經過放大的溫度檢測信號；第三模數轉換電路，用於將模擬形式的溫度檢測信號轉換為微控制器可接收的數位訊號。可選地，所述自取電電路包括第二電流互感器，耦接到電力線路導線，用於通過電磁感應獲得取電電流；取電電流變換電路，對取電電流進行變換，輸出數字故障指示器可用形式的電能。本實用新型的有益效果是(I)實現對電力線路故障的可靠檢測和遠程報警；(2)能夠有效地檢測出多種電力線路故障。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型的電力線路故障檢測系統的電路框圖；圖2為圖I中數字故障指示器的電路框圖；圖3為圖2中電流檢測電路的電路圖；圖4為圖2中導線絕緣電壓檢測電路的電路圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。圖I為本實用新型的電力線路故障檢測系統的電路框圖。如圖I所示，數字故障指示器20主要安裝在變電站10出線、開關負荷側、架空分支線、電纜進出線和主幹線路分段處，用於檢測電力線路的實時數據，根據實時數據輸出電力線路的狀態信息，以實現對電力線路的在線監測、故障檢測與定位。例如，數字故障指示器20檢測電力線路的負荷電流、短路動作電流、接地電流、接地動作電流、線路對地電壓、導線溫度等數據，根據這些數據判斷電力線路的故障信息，輸出電力線路的狀態信息，狀態信息包括故障時的故障信息和正常運行時的工作數據。數據採集器30安裝在數字故障指示器20的附近，採集周邊3 30隻數字故障指示器20輸出的電力線路的狀態信息。數據採集器30與數字故障指示器20通過短距離無線調頻組成通訊網絡，採集數字故障指示器20發送的狀態信息，並將電力線路的狀態信息製成數據包。數字故障指示器20和數據採集器30分別具有四字節的全球唯一通信地址，用於數據採集器30對數字故障指示器20的識別。數據採集器30定期輪流訊問每隻數字故障指示器20，數字故障指示器20按預設的通訊策略進行應答或上報，將電力線路狀態信息的數據包發送到數據採集器30 ;或者，數字故障指示器20採用主動上報的通訊策略，定期向數據採集器30發送電力線路狀態信息的數據包。數據採集器30還具有一字節IEC60870-5-101協議通信地址，用於主控制器40和數字採集器30之間的地址識別。主控制器40和數據採集器30之間通過GPRS(GeneralPacket Radio Service，通用分組無線服務)公網進行通訊，用於接收數據採集器30發送的數據包，根據數據包中的狀態信息判斷電力線路的故障點和故障類型，進行故障保護操作。數據採集器30與主控制器40之間採用GPRS公網通信，可選靜態IP位址、動態域名或者APN(ACCesS Point Name，接入點)通道，推薦使用APN通道，確保數據和控制安全。主控制器40和數據採集器30之間還可以通過SMS (簡訊通群發系統)網絡、CDMA網絡、3G網絡等公網進行通訊。圖2所示為圖I中數字故障指示器的電路框圖。如圖2所示，數字故障指示器包括電流檢測電路201、導線絕緣電壓檢測電路202、溫度檢測電路203、自取電電路204和微控制器205。電流檢測電路201耦接到電力線路導線50，用於檢測電力線路導線50中的電流狀態；導線絕緣電壓檢測電路202耦接到電力線路的導線50，用於檢測導線50的洩露電流，通過檢測導線50的洩露電流，進而檢測導線50的絕緣電壓；溫度檢測電路203耦接到電力線路導線50，用於檢測導線50的溫度；自取電電路204，耦接到電力線路導線50，用於從電力線路導線50感應取電電流；微控制器205耦接到電流檢測電路201、導線絕緣電壓檢測電路202和溫度檢測電路203的輸出端，用於將接收到的電力線路的實時數據與預設的電力線路的狀態閾值相比較，得出電力線路的狀態信息；微控制器205還與自取電電路204相耦接，對取電電路204的取電電壓進行監測，輸出取電控制信號控制取電電路204的取電操作。 圖3為圖2中電流檢測電路的電路圖。如圖3所示，電流檢測電路包括第一電流互感器2011，用於採樣電力線路導線50中的一次電流；信號整流濾波電路2012，用於接收第一電流互感器2011輸出的二次電流，輸出平波信號、半波信號和陷波信號；第一模數轉換電路2013，用於將模擬形式的平波信號、半波信號和陷波信號轉換為數位訊號並傳送到微控制器205的輸入端。圖3中的第一電流互感器2011僅為示意性的，本領域技術人員可以選用任何合適的電流互感器對電力線路導線進行電流採樣。圖4為圖2中導線絕緣電壓檢測電路的電路圖。如圖4所示，導線絕緣電壓檢測電路包括電場感應片2021，耦接到電力線路導線50，用於檢測導線50的洩露電流，通過洩露電流計算導線50的絕緣電壓；信號整流濾波電路2022，用於接收電場感應片2021的感應信號，輸出導線絕緣電壓檢測信號；第二模數轉換電路2023，用於將模擬形式的導線絕緣電壓檢測信號轉換為數位訊號並傳送到微控制器205的輸入端。圖4中的電場感應片2021僅為示意性的，本領域技術人員可以選用任何合適的電場感應片對電力線路導線進行採樣。圖2中的溫度檢測電路203具體包括與電力線路導線50直接接觸的導熱金屬板，用於傳導導線50的溫度；與導熱金屬板相接觸的溫度探頭，溫度探頭的另一端輸出溫度檢測信號；信號放大電路，其輸入端耦接到溫度探頭的另一端，信號放大電路的輸出端輸出經過放大的溫度檢測信號；第三模數轉換電路，用於將模擬形式的溫度檢測信號轉換為數位訊號並傳送到微控制器205的輸入端。例如，溫度探頭由溫度傳感器晶片LM94022、圓筒形金屬殼體和內部填充物組成，殼體內部填充物為絕緣性高、導熱性好的石英粉，殼體表面使用環氧樹脂固封。溫度探頭安裝在數字故障指示器的頂部灌膠面上，並由灌膠固定，溫度探頭的裸露部分套在導熱金屬板上，數字故障指示器20安裝導線50上時，導線50會直接壓在導熱金屬板上，導線50的溫度經過導熱金屬板直接傳導給溫度探頭。圖2中的自取電電路具體包括第二電流互感器，耦接到電力線路導線50，用於通過電磁感應獲得取電電流；取電電流變換電路，對取電電流進行變換，輸出數字故障指示器50可用形式的電能。例如，電流檢測電路201中的第一電流互感器2011除了用於電流測量，還可用於在線取電，在電流線圈基礎上再加取電線圈，就可以獲得一定的取電電流，取電電流經過取電電流變換電路的電力變換就可以為數字故障指示器提供整機工作電源和無線通訊電源。本實用新型的電力線路故障檢測系統，能夠實現電力線路故障的遠程報警，實現對多種電力線路故障檢測。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種電力線路故障檢測系統，其特徵在於，包括 用於檢測電力線路的實時數據、並根據實時數據輸出電力線路的狀態信息的數字故障指示器； 用於採集所述數字故障指示器發送的狀態信息、並將所述狀態信息製成數據包的數據採集器，與所述數字故障指示器通過短距離無線調頻組成通訊網絡； 用於接收所述數據採集器發送的數據包、並根據數據包中的信息判斷電力線路的故障點和故障類型的主控制器，與所述數據採集器通過無線網絡進行通訊。
2.如權利要求I所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述數字故障指示器和數據採集器分別具有四字節全球唯一通信地址，所述數據採集器通過唯一通信地址對數字故障指示器進行識別。
3.如權利要求2所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述數據採集器還具有用於所述主控制器對其進行地址識別的一字節IEC60870-5-101協議通信地址。
4.如權利要求3所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述數據採集器和主控制器之間通過GPRS公網進行通訊。
5.如權利要求4所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述數據採集器和主控制器之間通過GPRS公網的APN通道進行通訊。
6.如權利要求I至5任一項所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述數字故障指示器包括 用於檢測電力線路的電流狀態的電流檢測電路，耦接到電力線路的導線； 用於檢測所述導線的洩露電流的導線絕緣電壓檢測電路，耦接到電力線路的導線； 用於檢測所述導線溫度的溫度檢測電路，耦接到電力線路的導線； 用於從電力線路感應取電電流的自取電電路，耦接到電力線路的導線； 用於將接收到的電力線路的實時數據與預設的電力線路的狀態閾值相比較並得出電力線路的狀態信息的微控制器，耦接到電流檢測電路、導線絕緣電壓檢測電路和溫度檢測電路的輸出端。
7.如權利要求6所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述電流檢測電路包括 用於採樣電力線路導線中的一次電流的第一電流互感器； 用於接收第一電流互感器輸出的二次電流的信號整流濾波電路，輸出平波信號、半波信號和陷波信號； 用於將模擬形式的平波信號、半波信號和陷波信號轉換為數位訊號的第一模數轉換電路，其輸出端耦接到微控制器的輸入端。
8.如權利要求6所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述導線絕緣電壓檢測電路包括 用於檢測導線的洩露電流的電場感應片，耦接到電力線路導線； 用於接收電場感應片的感應信號的信號整流濾波電路，輸出導線絕緣電壓檢測信號；用於將模擬形式的導線絕緣電壓檢測信號轉換為數位訊號的第二模數轉換電路，其輸出端耦接到微控制器的輸入端。
9.如權利要求6所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述溫度檢測電路包括 導熱金屬板，與電力線路導線直接接觸；溫度探頭，一端與導熱金屬板相接觸，另一端輸出溫度檢測信號； 信號放大電路，其輸入端耦接到溫度探頭的另一端，信號放大電路的輸出端輸出經過放大的溫度檢測信號； 用於將模擬形式的溫度檢測信號轉換為數位訊號的第三模數轉換電路，其輸入端耦接到信號放大電路，其輸出端耦接到微控制器。
10.如權利要求6所述的電力線路故障檢測系統，其特徵在於，所述自取電電路包括 用於通過電磁感應獲得取電電流的第二電流互感器，耦接到電力線路導線； 取電電流變換電路，對取電電流進行變換，輸出數字故障指示器可用形式的電能。
專利摘要本實用新型公開了一種電力線路故障檢測系統，對電力線路故障進行檢測並遠程報警。一種電力線路故障檢測系統，包括數字故障指示器，用於檢測電力線路的實時數據，根據實時數據輸出電力線路的狀態信息；數據採集器，與所述數字故障指示器通過短距離無線調頻組成通訊網絡，用於採集所述數字故障指示器發送的狀態信息，並將所述狀態信息製成數據包；主控制器，用於接收所述數據採集器發送的數據包，根據數據包中的信息判斷電力線路的故障點和故障類型。本實用新型的電力線路故障檢測系統，能夠實現電力線路故障的遠程報警，實現對多種電力線路故障檢測。
文檔編號G08C17/00GK202693728SQ20122028847
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者張忠華 申請人:張忠華