新型電力設備溫度和電流在線監測裝置製造方法

2023-05-12 05:35:01 2

新型電力設備溫度和電流在線監測裝置製造方法
【專利摘要】新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，包括電流互感測量模塊、溫度傳感模塊、感應取電模塊、電源處理模塊、控制模塊、電流換算模塊及通信模塊，電源處理模塊的電壓轉換電路將交流電傳輸給法拉電容充電電路；法拉電容充電電路將輸入的電壓傳輸至法拉電容進行充電；控制模塊供電檢測電路連接於法拉電容的兩端、從法拉電容輸入電壓，並根據激活信號向控制模塊和溫度傳感模塊輸出電壓；法拉電容充電檢測電路一端連接於電壓轉換電路的電壓輸出端、一端接地，法拉電容充電檢測電路將法拉電容的充電電壓與基準電壓進行比較後，向控制模塊供電檢測電路輸出激活信號以及向通信模塊輸出運行信號。本實用新型可對電力設備的熱缺陷進行實時監測及報警。
【專利說明】新型電力設備溫度和電流在線監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電力系統監測設備【技術領域】，特別涉及一種用於監測電力設備的溫度及電流的在線監測裝置。
【背景技術】
[0002]電力工業是國民經濟發展的基礎，和人民生活息息相關。電力系統高壓設備在長期運行過程中常出現表面氧化腐蝕、緊固螺栓鬆動、觸點和母線排連接處老化等問題。由於存在高電壓、強電磁幹擾，長期以來還沒有有效的方法實現對電網設備的安全監測，從而導致事故頻繁發生，造成設備損壞，危及人身安全，直接影響了人民生活和經濟建設的發展。
[0003]東北某發電廠1998年6月28日，因一臺機的循環水電纜中間頭過熱引燃該電纜溝裡的全部電纜，造成全廠七臺機(裝機客量103萬千瓦)被迫停機、全廠停電的惡性事故。
[0004]2003年8月14日，粵北某發電廠8號機組A段開關櫃發生嚴重爆炸事故，原因是開關櫃與電纜連接頭由於長期運行而導致過熱，造成8號機組被迫停機。
[0005]2004年9月21日，福州某發電廠# 2循環水電纜中間頭過熱，燒損該溝內所有電纜，造成被迫停機事故。
[0006]華東某電力公司2004年7月6日，因高壓櫃觸頭過熱放炮，引起電纜隧道火災，大面積電纜被燒損，導致市區大面積停電事故，造成不良的負面影響。
[0007]2005年9月11日山西某發電廠因開關櫃觸頭過熱，發生爆炸事故，火災燒損設備及搶修費用超過千萬元。
[0008]2006年8月27因過熱故障，華中某市30分鐘電壓劇烈波動，直接經濟損失1.6億，間接損失3.5億。
[0009]以上的慘痛事故不僅會影響企業本身的經濟效益，而且也給國家財產和職工的生命安全造成巨大損失。根據對火災事故調查研究表明，大多數的火災事故都是由於電流過大、溫度過高引起的，因此需要對高壓電力設備進行實時監測及報警，以便及時採取預防措施，避免火災及停電事故發生。
[0010]目前高壓電力設備的監測主要有人工巡檢和在線監測兩種方式:
[0011]人工巡檢是目前電力系統中普遍使用的模式，電力設備的監控由巡檢人員進行，人工巡檢包括觀察貼示溫臘片、紅外巡檢和熱成像儀巡檢。由於臘片容易自落且部分接頭不易觀察，容易存在時域、空域的盲點，而紅外巡檢和熱成像儀巡檢不能監測到設備內部觸頭溫度，是非常被動的管理模式，很難預防和實現控制接頭髮熱問題，而且熱成像儀價格昂貴，不易普及。
[0012]在線監測是目前廣泛推廣使用的監測方法，與人工巡檢方式相比，在線監測可以實時在線監測電力設備觸頭溫度。在線監測可通過光纖或無線傳感器進行監測。
[0013]光纖方式包括光纖光柵和分布式光纖模式，是利用光的特性實現監測溫度的目的，實時性強。但長期使用過程中，光纖上容易布滿灰塵，冬天容易凝露，有爬電危險，存在安全隱患。
[0014]無線傳感器利用無線通訊技術傳輸溫度信號。目前的無線傳感器多是使用耐高溫電池提供電力，電池理論存儲壽命一般為5年，在高溫下其消耗速度更快，在實際使用中其壽命一般不超過3年，而電池設計使用壽命為3年以上的無線傳感器，其發送數據周期不能低於30分鐘，發送數據間隔過長，大大降低了監測的實時性，且高溫環境下電池有爆炸危險。
[0015]為了解決傳感器的電源問題，專利號為201120192787.8的中國實用新型專利公開了一種感應取電裝置，用於架空高壓輸電線路在線監測設備的電源供給。該裝置包括取電鐵芯及其線圈、電流測量鐵芯及其線圈、觸發電路、整波濾波電路、分壓電路、全波整流電路和控制模塊。當高壓輸電線中通過電流時，通過電磁感應作用，取電線圈和電流測量線圈中分別產生感應交變電流，觸發電路將感應交變電流轉換為感應交變電壓，整流濾波電路將感應交變電壓轉換為直流電壓，並進一步轉換成直流供電電壓後輸出，作為電子設備的工作電壓。分壓電路將直流電壓分壓後輸出為電壓輸入信號，傳遞給控制模塊，全波整流電路同時將電流測量鐵芯的感應交變電流轉換為電流輸入信號，傳輸至控制模塊。該感應取電裝置從高壓設備上感應取電，為監測設備提供工作電壓，避免了採用電池作為電源，需要定期更換電池的情況，降低了維護成本。但是該技術方案的控制模塊持續工作，易發熱，從而影響設備的穩定性。
實用新型內容
[0016]本實用新型的目的是提供一種可以減少發熱、提高設備工作穩定性的在線監測電力設備的電流和溫度的監測裝置，可以對電力設備的熱缺陷進行有效的實時監測及報警。
[0017]為了實現上述目的，本實用新型採取如下的技術解決方案:
[0018]新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，包括置於屏蔽外殼內的電流互感測量模塊、溫度傳感模塊、感應取電模塊、電源處理模塊、控制模塊、電流換算模塊及通信模塊，所述電流互感測量模塊與所述電流換算模塊連接，所述感應取電模塊和所述電源處理模塊連接，所述感應取電模塊為其它各模塊供電，所述溫度傳感模塊、電流換算模塊將信號傳遞給所述控制模塊和所述通信模塊；所述電源處理模塊包括電壓轉換電路、法拉電容充電電路、控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，所述電壓轉換電路將來自所述感應取電模塊的交流電整流濾波後，進行降壓傳輸給所述法拉電容充電電路；所述法拉電容充電電路對所述電壓轉換電路轉換的電壓進行濾波降壓後傳輸至法拉電容進行充電；所述控制模塊供電檢測電路連接於所述法拉電容的兩端，所示控制模塊供電檢測電路從所述法拉電容輸入電壓，並根據激活信號向所述控制模塊和所述溫度傳感模塊輸出電壓；所述法拉電容充電檢測電路一端連接於所述電壓轉換電路的電壓輸出端、一端接地，所述法拉電容充電檢測電路將法拉電容的充電電壓與基準電壓進行比較後，向所述控制模塊供電檢測電路輸出激活信號以及向所述通信模塊輸出運行信號。
[0019]優選的，所述電壓轉換電路的交變電壓輸入端接收所述感應取電模塊輸入的交變電壓，交變電壓輸入端的兩極分別和橋式整流電路的兩個輸入端連接，橋式整流電路的一個輸出端接地，另一個輸出端和並聯的第一濾波電容及第二濾波電容連接後接地，同時該輸出端與電源管理晶片的8腳相連；電源管理晶片的I腳為電壓輸出腳，I腳接儲能電感線圈後固定輸出直流電壓；電源管理晶片的2腳接第一電容後與電源管理晶片的I腳連接，然後與反向電壓保護二極體的負極連接，反向電壓二極體的正極接地；電源管理晶片的3腳接第一電阻後與電源管理晶片的4腳連接，然後接地；電源管理晶片的5腳與第二電阻相連，同時5腳還與第三電阻相連，第二電阻的另一端接儲能電感線圈的輸出端，第三電阻的另一端接地，第二電阻和第三電阻組成電壓取樣電路；電源管理晶片的6腳接第四電阻後與電源管理晶片的8腳連接；電源管理晶片的7腳接第二電容後接地。
[0020]優選的，所述電壓轉換電路還包括由第一高頻旁路電容和第二高頻旁路電容組成的高頻旁路，所述第一高頻旁路電容的正極接第五電阻後與儲能電感線圈的輸出端連接、負極接地；所述第二高頻旁路電容的一端接儲能電感線圈的輸出端連接、另一端接地。
[0021]優選的，在所述第五電阻輸入端和第二高頻旁路電容之間接有測試電阻。
[0022]優選的，所述法拉電容充電電路與電壓轉換電路的電壓輸出端相連，所述法拉電容充電電路包括第三濾波電容、電源晶片、分壓電路、第一直流濾波電容和法拉電容，所述電壓轉換電路的電壓輸出端和電源晶片的3腳相連，電源晶片的3腳接第三濾波電容後接地，所述分壓電路由第六電阻和第七電阻組成，電源晶片的2腳經第六電阻後與電源晶片的I腳相連，然後經第七電阻後接地，同時，電源晶片的2腳與第一直流濾波電容相連，第一直流濾波電容的另一端接地；法拉電容和第一直流濾波電容並聯。
[0023]優選的，所述控制模塊供電檢測電路包括控制晶片和第二直流濾波電容，所述法拉電容的正極接控制晶片的I腳，控制晶片的2腳接地，控制晶片的3腳為激活信號連接腳，控制晶片的4腳為空腳，控制晶片的5腳為電壓輸出腳，5腳接第二直流濾波電容後接地。
[0024]優選的，所述法拉電容充電檢測電路包括電壓比較器、濾波電路、穩壓電路、分壓電路、4.0V電壓檢測電路以及4.5V電壓檢測電路；所述電壓比較器的3腳為電壓輸入腳，與電壓轉換電路的電壓輸出端相連，電壓比較器的12腳接地，由第四濾波電容和第五濾波電容並聯組成的濾波電路連接於電壓比較器的3腳和12腳之間；電壓比較器的3腳分別與第八電阻以及穩壓二極體的負極相連，第八電阻的另一端接電壓轉換電路的電壓輸出端，穩壓二極體的正極接地，第八電阻和穩壓二極體組成穩壓電路，穩壓二極體陰極電壓固定為5.6V;所述穩壓二極體的負極和第九電阻連接後同時與電壓比較器的6腳、4腳及第十電阻連接，第十電阻另一端接地，所述第九電阻和第十電阻組成分壓電路，分別給電壓比較器的6腳和4腳提供設定的基準參考電壓；所述法拉電容4.0V電壓檢測電路由第十一電阻、第十二電阻以及電壓比較器的6、7、1腳組成，電壓比較器的7腳接第十一電阻後與法拉電容正極連接，同時7腳接第十二電阻後接地，電壓比較器的I腳接第十三電阻後與控制模塊供電檢測電路連接，向控制模塊供電檢測電路輸出激活信號；所述法拉電容4.5V電壓檢測電路由第十四電阻、第十五電阻以及電壓比較器的4、5、2腳組成，電壓比較器的5腳接第十四電阻後與法拉電容正極連接，同時5腳接第十五電阻後接地，電壓比較器的2腳接第十六電阻後和通信模塊連接，向通信模塊輸出運行信號。
[0025]優選的，所述法拉電容4.0V電壓檢測電路和法拉電容4.5V電壓檢測電路中設置有第十七電阻和第十八電阻，所述第十七電阻的一端連接於電壓比較器的I腳和第十三電阻之間、另一端接穩壓二極體的負極；所述第十八電阻的一端連接於電壓比較器的2腳和第十六電阻之間、另一端接穩壓二極體的負極。[0026]優選的，所述電流互感測量模塊包括U形磁芯、條形磁芯、感應線圈及信號線，所述條形磁芯與U形磁芯相連、位於U形磁芯的U形臂之間，U形磁芯和條形磁芯形成矩形的閉環形狀，且條形磁芯的兩端與U形磁芯相對的側部之間具有間隙。
[0027]優選的，所述感應取電模塊包括U形磁芯、條形磁芯、感應線圈及信號線，所述條形磁芯與所述U形磁芯、且位於U形磁芯的U形臂之間，所述U形磁芯和條形磁芯形成矩形的閉環形狀。
[0028]優選的，所述U形磁芯和條形磁芯採用高導磁率的矽鋼片疊置而成，所形成的U形磁芯和條形磁芯的橫截面為矩形。
[0029]由以上技術方案可知，本實用新型的在線監測裝置採用感應供電，無線傳輸，解決了高壓強磁環境下電力設備在線監測高低壓隔離的難題，自身不存在安全隱患，而且電源處理模塊中設置控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，通過檢測當法拉電容兩端的電壓，根據電壓變化觸發後面的功能電路工作狀態，可以避免一次電流偏小，感應電能不足，功能電路不斷消耗電能，電能進少出多而使整個裝備不能啟動的情況發生，提高設備的穩定性，可以有效地防止超設計負荷運行而引起的大範圍燒毀電力設備及停電事故。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，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的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本實用新型實施例的結構框圖；
[0032]圖2為本實用新型實施例的電流互感測量模塊的結構示意圖；
[0033]圖3為本實用新型實施例電壓轉換電路的電路原理圖；
[0034]圖4為本實用新型實施例法拉電容充電電路的電路原理圖；
[0035]圖5為本實用新型實施例控制模塊供電檢測電路的電路原理圖；
[0036]圖6為本實用新型實施例法拉電容充電檢測電路的電路原理圖；
[0037]圖7為本實用新型實施例控制模塊的電路圖；
[0038]圖8為本實用新型實施例通信模塊的電路圖；
[0039]圖9為本實用新型實施例溫度傳感模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0040]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做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。
[0041]參照圖1，本實用新型的在線監測裝置包括設置於屏蔽外殼內的電流互感測量模塊1、溫度傳感模塊2、感應取電模塊3、電源處理模塊4、控制模塊5、電流換算模塊6及通信模塊7，感應取電模塊3為其它各模塊供電，溫度傳感模塊2的溫度傳感器露出於屏蔽外殼。[0042]電流互感測量模塊I與電流換算模塊6連接，電流互感測量模塊I通過不飽和互感的方式，利用電磁感應原理從一次設備上感應電流，從而採集電力設備的電流信號，電流換算模塊6將電流信號傳遞給控制模塊5，由控制模塊5進行分析、存儲。如圖2所示，本實用新型的電流互感測量模塊I包括U形磁芯1-1、條形磁芯1-2、感應線圈1-3及信號線1-4。條形磁芯1-2通過如絕緣膠帶的連接件與U形磁芯1-1相連,條形磁芯1-2位於U形磁芯1-1的U形臂之間，U形磁芯1-1和條形磁芯1-2形成矩形的閉環形狀。電流互感測量模塊I中的條形磁芯1-2的兩端與U形磁芯1-1相對的側部之間具有間隙a，從而可使電流互感測量模塊I處於不飽和狀態。感應線圈1-3繞設於條形磁芯1-2外圍，感應線圈1-3通過信號線1-4與電流換算模塊6相連，將感應到的交流電信號傳輸至電流換算模塊6。
[0043]作為一個優選的技術方案,本實施例的U形磁芯1-1和條形磁芯1-2米用高導磁率的矽鋼片疊置而成，所形成的U形磁芯1-1和條形磁芯1-2的橫截面為矩形。採用矽鋼片置加製成磁芯，可以提聞電磁互感效率，減少潤旋電流引起的發熱。本實施例的電流換算模塊6採用的是型號為ATT7051A/53A的電流換算晶片，該晶片是帶SPI的單相多功能計量晶片，工作範圍為3.0v?3.6v,晶振為5.5296MHz。本實用新型組成磁芯的矽鋼片的厚度、疊加片數以及感應線圈的匝數和線徑，本領域技術人員可根據一次設備通過電流的大小進行不同的選擇，從而保證電流測量的線性度和精確度的要求。如通常一次帶電設備通過的電流範圍是50?5000A，遵循最大一次電流乘以32%為飽和點原則選擇合適的磁芯截面積，以一次電流最大為1500A為例，則飽和點設在500A，磁芯的截面積可設為5x10mm，感應線圈的匝數可根據線徑的大小進行調整變化。
[0044]感應取電模塊3和電源處理模塊4電連接，感應電源模塊4通過電磁感應作用從一次設備上感應產生交變電流，輸入至電源處理模塊4。本實用新型的感應取電模塊3的結構與電流互感測量模塊I的結構大致相同，同樣包括U形磁芯、條形磁芯、感應線圈及信號線，不同的地方在於，感應取電模塊3的條形磁芯的兩端面與U形磁芯端部間不具有間隙，當一次電流範圍為100?1500A，感應取電模塊3的磁芯截面積可設為5x3mm。
[0045]本實用新型的電源處理模塊4包括電壓轉換電路、法拉電容充電電路、控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路。電源處理模塊4處理來自感應取電模塊3的交流電，降壓後把電能存儲起來，通過滿足電壓條件開/關電源，經穩壓後給其它各功能電路模塊提供直流電源。
[0046]參照圖3，圖3為電壓轉換電路的電路原理圖。感應取電模塊3感應產生的交流電從電壓轉換電路的交變電壓輸入端DYl輸入，交變電壓輸入端DYl的兩極分別和橋式整流電路的兩個輸入端連接，將交流電壓傳遞至橋式整流電路進行整流，變成直流電壓。本實用新型的橋式整流電路為現有技術中常規的橋式整流電路，其由D2、D3、D4和D5四個二極體組成，橋式整流電路的一個輸出端接地，另一個輸出端和並聯的第一濾波電容C20及第二濾波電容C19連接後接地，同時該輸出端與電源管理晶片U2 (LM5007)的8腳相連，直流電壓通過濾波電容濾除交流紋波後輸送至電源管理晶片U2進行電壓變化。電源管理晶片U2的I腳為電壓輸出腳，I腳接儲能電感線圈LI後固定輸出IOV的直流電壓。電源管理晶片U2的2腳接第一電容C18後與電源管理晶片U2的I腳連接，然後與反向電壓保護二極體D6的負極連接，反向電壓二極體D6的正極接地。電源管理晶片U2的3腳接第一電阻R23後與電源管理晶片U2的4腳連接，然後接地。電源管理晶片U2的5腳與第二電阻R24相連，同時5腳還與第三電阻R27相連，第二電阻R24的另一端接儲能電感線圈LI的輸出端，第三電阻R27的另一端接地，第二電阻R24和第三電阻R27組成電壓取樣電路。電源管理晶片U2的6腳接第四電阻R21後與電源管理晶片U2的8腳連接，電源管理晶片U2的7腳接第二電容C17後接地。
[0047]作為優選的技術方案，本實用新型的電壓轉換電路還包括由第一高頻旁路電容C22和第二高頻旁路電容C23組成的高頻旁路，用於過濾高頻信號。第一高頻旁路電容C22的正極接第五電阻R25後與儲能電感線圈LI的輸出端連接、負極接地，第二高頻旁路電容C23的一端接儲能電感線圈LI的輸出端連接、另一端接地。更進一步的方案，在第五電阻R25輸入端和第二高頻旁路電容C23之間接有測試電阻R22，當用萬用表測量R2兩端的電壓是恆定的10.5V時，說明整個電壓轉換電路工作正常。當連接有測試電阻時，電源管理晶片U2的I腳經儲能電感線圈LI和測試電阻R22後輸出電壓。
[0048]參照圖4，圖4為法拉電容充電電路的電路原理圖。法拉電容充電電路與電壓轉換電路的電壓輸出端(儲能電感線圈LI的輸出端)相連，本實施例中為測試電阻R22的輸出端。法拉電容充電電路包括第三濾波電容C24、電源晶片U3 (LM317)、分壓電路、第一直流濾波電容C25和法拉電容BT1。電壓轉換電路的電壓輸出端和電源晶片U3的3腳相連，向電源晶片U3輸入電壓，電源晶片U3的3腳接第三濾波電容C24後接地。分壓電路由第六電阻R26和第七電阻R28組成，電源晶片U3的2腳經第六電阻R26後與電源晶片U3的I腳相連，然後經第七電阻R28後接地，同時，電源晶片U3的2腳還與第一直流濾波電容C25相連，第一直流濾波電容C25的另一端接地。法拉電容BTl和第一直流濾波電容C25並聯。
[0049]電壓轉換電路轉換的IOV電壓經過第三濾波電容C24濾波後傳送至電源晶片U3的3腳，電源晶片U3的2腳是電壓輸出腳，其輸出電壓由分壓電路決定，本實用新型設定電源晶片U3的2腳恆定輸出5.5V的直流電壓，給法拉電容BTl充電。
[0050]參照圖5，圖5為控制模塊供電檢測電路的電路原理圖。控制模塊供電檢測電路包括控制晶片NCPl (NCP603)和第二直流濾波電容C21。法拉電容BTl的正極接控制晶片NCPl的I腳。控制晶片NCPl的2腳接地，控制晶片NCPl的3腳為激活信號連接腳，控制晶片NCPl的4腳為空腳，控制晶片NCPl的5腳為電壓輸出腳，同時控制晶片NCPl的5腳接第二直流濾波電容C21後接地。控制模塊供電檢測電路中的控制晶片NCPl具有電壓比較器開關的作用，當控制晶片NCPl的3腳VRST信號是高電平時，控制晶片NCPl的5腳輸出
3.3V直流電壓，當控制晶片NCPl的3腳VRST信號是低電平時，控制晶片NCPl的5腳輸出OV直流電壓。
[0051]參照圖6，圖6為法拉電容充電檢測電路的電路原理圖。法拉電容充電檢測電路包括電壓比較器Ul (LM339)、濾波電路、穩壓電路、分壓電路、4.0V電壓檢測電路以及4.5V電壓檢測電路。
[0052]電壓比較器Ul的3腳為電壓輸入腳，電壓轉換電路的電壓輸出端和電壓比較器Ul的3腳相連，向電壓比較器Ul輸入電壓，電壓比較器Ul的12腳接地，由第四濾波電容C15和第五濾波電容C16並聯組成的濾波電路連接於電壓比較器Ul的3腳和12腳之間。電壓比較器Ul的3腳分別與第八電阻RlO以及穩壓二極體Dl的負極相連，第八電阻RlO的另一端接電壓轉換電路的電壓輸出端，穩壓二極體Dl的正極接地。第八電阻RlO和穩壓二極體Dl組成穩壓電路，穩壓二極體Dl陰極電壓固定為5.6V。穩壓二極體Dl的負極和第九電阻R14連接後同時與電壓比較器Ul的6腳、4腳及第十電阻R18連接，第十電阻R18另一端接地。第九電阻R14和第十電阻R18組成分壓電路，分別給電壓比較器Ul的6腳和4腳提供設定的基準參考電壓。
[0053]法拉電容4.0V電壓檢測電路由第十一電阻R12、第十二電阻R20以及電壓比較器Ul的6、7、1腳組成，電壓比較器Ul的7腳接第十一電阻R12後與法拉電容BTl正極連接，同時7腳接第十二電阻R20後接地，電壓比較器Ul的I腳接第十三電阻R15後與控制模塊供電檢測電路中控制晶片NCPl的3腳連接。當法拉電容BTl兩端電壓低於4.5V時，第十一電阻R12和第十二電阻R20組成的取樣電路送給電壓比較器Ul的7腳的電壓低於6腳的基準電壓，電壓比較器UI經過內部電路運算後，由電壓比較器UI的I腳輸出低電平(OV )，當VRST信號是低電平時，控制模塊檢測電路的控制晶片NCPl的5腳輸出OV直流電壓；反之，當法拉電容BTl兩端電壓高於4.5V時，電壓比較器Ul的7腳的電壓高於6腳的基準電壓，電壓比較器Ul的I腳輸出高電平(5V)，VRST信號是高電平時，控制模塊檢測電路的控制晶片NCPl的5腳輸出3.3V直流電壓。
[0054]法拉電容4.5V電壓檢測電路由第十四電阻R11、第十五電阻R19以及電壓比較器Ul的4、5、2腳組成。電壓比較器Ul的5腳接第十四電阻Rll後與法拉電容BTl正極連接，同時5腳接第十五電阻R19後接地，電壓比較器Ul的2腳接第十六電阻R17後和通信模塊的3腳連接。當法拉電容BTl兩端電壓低於4.0V時，第十三Rll和第十四R19組成的取樣電路送給電壓比較器Ul的5腳的電壓低於4腳的基準電壓，電壓比較器Ul經過內部電路運算後，由電壓比較器Ul的2腳輸出低電平(OV)，當run信號是低電平時，通信模塊7不工作；反之，當法拉電容BTl兩端電壓高於4.0V時，電壓比較器Ul的5腳的電壓高於4腳的基準電壓，電壓比較器Ul的2腳輸出高電平(5V)，當run信號是高電平時，通信模塊7開始工作。
[0055]作為優選的技術方案，法拉電容4.0V電壓檢測電路和法拉電容4.5V電壓檢測電路中還設置有作為上拉電阻的第十七電阻R13和第十八電阻R16，第十七電阻R13的一端連接於電壓比較器Ul的I腳和第 十三電阻R15之間、另一端接穩壓二極體Dl的負極。第十八電阻R16的一端連接於電壓比較器Ul的2腳和第十六電阻R17之間、另一端接穩壓二極體Dl的負極。上拉電阻的目的是提高電壓比較器的帶負載電流，起輔助作用。
[0056]通過設置4.0V和4.5V電壓檢測電路，當法拉電容BTl充電電壓達到4.0v, 4.0V檢測電路向控制模塊供電檢測電路輸出信號，給控制模塊5輸出一個3.3v電壓，控制模塊5開始工作；當法拉電容BTl充電電壓到4.5v時，4.5V檢測電路向通信模塊輸出信號，給通信模塊輸出電壓，通信模塊向外發射信號；當法拉電容BTl放電後，重複上一個周期的動作，達到節約電量，電路周期性工作，提高設備的穩定性。
[0057]參照圖7，圖7為本實用新型控制模塊的電路圖。本實用新型控制模塊5為常規的微處理器晶片(ATT1)，控制模塊5的I腳和控制模塊供電檢測電路中控制晶片NCPl的5腳相連，當控制晶片NCPl的5腳輸出3.3V直流電壓時，控制模塊5得到正常供電，開始工作，當控制晶片NCPl的5腳輸出OV直流電壓時，控制模塊5供電消失，停止工作。這樣設計可以讓控制模塊5間歇工作，減少工作時間，減少發熱，提高設備的穩定性。
[0058]參照圖8，圖8為通信模塊的電路圖。本實用新型的通信模塊7為常規的無線通信晶片。優選採用TT2530通信晶片，該晶片基於德州儀器IEEE802.15.4與Z-Stack技術，採用ZigBee兼容解決方案，具有低功耗、高集成、長距離的特性。通信模塊7的3腳接收法拉電容充電檢測電路中電壓比較器Ul的2腳輸出的運行信號，通信模塊7的8-13腳和控制模塊5的18-23腳對應相連。通信模塊7和控制模塊5實時交換數據，由控制模塊5對數據進行分析、存儲。
[0059]參照圖9，圖9為溫度傳感模塊2的電路原理圖。圖10為常規的溫度檢測電路，溫度傳感器DSl的I腳接地。溫度傳感器DSl的2腳和通信模塊7的2腳連接，將檢測到的環境溫度經通信模塊7傳送至控制模塊5進行分析存儲，同時溫度傳感器DSl的2腳通過第十八電阻R9和溫度傳感器DSl的3腳相連，然後經第三電容C12接地。溫度傳感器DSl的3腳和控制模塊供電檢測電路中控制晶片NCPl的5腳連接。
[0060]本實用新型的電力設備的溫度和電流在線監測裝置通過感應取電模塊從一次設備上得到電源，由溫度傳感器採集溫度，不飽和電流互感測量模塊採集電流，通過無線通信模塊上傳溫度和電流數據，解決了高壓強磁環境下電力設備在線監測設備供電和高低壓安全隔離的難題，可以對電力設備的熱缺陷進行有效的實時監測及報警。而且本實用新型的存電器件選用法拉電容，比電池耐用。
[0061]同時本實用新型的電源處理模塊中設置控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，通過檢測當法拉電容兩端的電壓，根據電壓變化觸發後面的功能電路工作狀態，可以避免一次電流偏小，感應電能不足，功能電路不斷消耗電能，電能進少出多而使整個裝備不能啟動的情況發生。
[0062]本實用新型的在線監測裝置尤其適用於以下場合:進行動態增容、過載特性試驗及大負荷區段的帶電導線；容易產生熱缺陷的帶電導線接續部位，如開關觸頭，耐張線夾、接續管、引流板等處；重冰區進行交直流融冰的導地線；其他有在線測溫需求的普通和特種導線、金具。
[0063]對所公開的實施例的上述說明，是本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對前述實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本實用新型中所定義的一般原理可以再不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於前述實施例，而是要符合與本實用新型所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，包括置於屏蔽外殼內的電流互感測量模塊(1 )、溫度傳感模塊(2 )、感應取電模塊(3 )、電源處理模塊(4 )、控制模塊(5 )、電流換算模塊(6 )及通信模塊(7 )，所述電流互感測量模塊(1)與所述電流換算模塊(6 )連接，所述感應取電模塊(3 )和所述電源處理模塊(4 )連接，所述感應取電模塊(3 )為其它各模塊供電，所述溫度傳感模塊(2)、電流換算模塊(6)將信號傳遞給所述控制模塊(5)和所述通信模塊(7); 其特徵在於， 所述電源處理模塊(4 )包括電壓轉換電路、法拉電容充電電路、控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，所述電壓轉換電路將來自所述感應取電模塊的交流電整流濾波後，進行降壓傳輸給所述法拉電容充電電路； 所述法拉電容充電電路對所述電壓轉換電路轉換的電壓進行濾波降壓後傳輸至法拉電容進行充電； 所述控制模塊供電檢測電路連接於所述法拉電容的兩端，所述控制模塊供電檢測電路從所述法拉電容輸入電壓，並根據激活信號向所述控制模塊(5)和所述溫度傳感模塊(2)輸出電壓； 所述法拉電容充電檢測電路一端連接於所述電壓轉換電路的電壓輸出端、一端接地，所述法拉電容充電檢測電路將法拉電容的充電電壓與基準電壓進行比較後，向所述控制模塊供電檢測電路輸出激活信號以及向所述通信模塊(7)輸出運行信號。
2.根據權利要求1所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述電壓轉換電路的交變電壓輸入端(DYl)接收所述感應取電模塊輸入的交變電壓，交變電壓輸入端(DYl)的兩極分別和橋式整流電路的兩個輸入端連接，橋式整流電路的一個輸出端接地，另一個輸出端和並聯的第一濾波電容(C20)及第二濾波電容(C19)連接後接地，同時該輸出端與電源管理晶片(U2)的8腳相連；電源管理晶片(U2)的I腳為電壓輸出腳，I腳接儲能電感線圈(LI)後固定輸出直流電壓；電源管理晶片(U2)的2腳接第一電容(C18)後與電源管理晶片(U2)的I腳連接，然後與反向電壓保護二極體(D6)的負極連接，反向電壓二極體(D6)的正極接地；電源管理晶片(U2)的3腳接第一電阻(R23)後與電源管理晶片(U2)的4腳連接，然後接地；電源管理晶片(U2)的5腳與第二電阻(R24)相連，同時5腳還與第三電阻(R27)相連，第二電阻(R24)的另一端接儲能電感線圈(LI)的輸出端，第三電阻(R27)的另一端接地，第二電阻(R24)和第三電阻(R27)組成電壓取樣電路；電源管理晶片(U2)的6腳接第四電阻(R21)後與電源管理晶片(U2)的8腳連接；電源管理晶片(U2)的7腳接第二電容(C17)後接地。
3.根據權利要求2所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述電壓轉換電路還包括由第一高頻旁路電容(C22)和第二高頻旁路電容(C23)組成的高頻旁路，所述第一高頻旁路電容(C22)的正極接第五電阻(R25)後與儲能電感線圈(LI)的輸出端連接、負極接地；所述第二高頻旁路電容(C23)的一端接儲能電感線圈(LI)的輸出端連接、另一端接地。
4.根據權利要求3所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:在所述第五電阻(R25)輸入端和第二高頻旁路電容(C23)之間接有測試電阻(R22)。
5.根據權利要求1所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述法拉電容充電電路與電壓轉換電路的電壓輸出端相連，所述法拉電容充電電路包括第三濾波電容(C24)、電源晶片(U3)、分壓電路、第一直流濾波電容(C25)和法拉電容(BT1)，所述電壓轉換電路的電壓輸出端和電源晶片(U3)的3腳相連，電源晶片(U3)的3腳接第三濾波電容(C24)後接地，所述分壓電路由第六電阻(R26)和第七電阻(R28)組成，電源晶片(U3)的2腳經第六電阻(R26)後與電源晶片(U3)的I腳相連，然後經第七電阻(R28)後接地，同時，電源晶片(U3)的2腳與第一直流濾波電容(C25)相連，第一直流濾波電容(C25)的另一端接地；法拉電容(BTl)和第一直流濾波電容(C25)並聯。
6.根據權利要求1所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述控制模塊供電檢測電路包括控制晶片(NCPl)和第二直流濾波電容(C21)，所述法拉電容(BTl)的正極接控制晶片(NCPl)的I腳，控制晶片(NCPl)的2腳接地，控制晶片(NCPI)的3腳為激活信號連接腳，控制晶片(NCPl)的4腳為空腳，控制晶片(NCPl)的5腳為電壓輸出腳，5腳接第二直流濾波電容(C21)後接地。
7.根據權利要求1所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述法拉電容充電檢測電路包括電壓比較器(U1)、濾波電路、穩壓電路、分壓電路、4.0V電壓檢測電路以及4.5V電壓檢測電路； 所述電壓比較器(Ul)的3腳為電壓輸入腳，與電壓轉換電路的電壓輸出端相連，電壓比較器(Ul)的12腳接地，由第四濾波電容(C15)和第五濾波電容(C16)並聯組成的濾波電路連接於電壓比較器(Ul)的3腳和12腳之間；電壓比較器(Ul)的3腳分別與第八電阻(RlO)以及穩壓二極體(Dl)的負極相連，第八電阻(RlO)的另一端接電壓轉換電路的電壓輸出端，穩壓二極體(Dl)的正極接地，第八電阻(RlO)和穩壓二極體(Dl)組成穩壓電路，穩壓二極體(Dl)陰極電壓固定為5.6V ;所述穩壓二極體(Dl)的負極和第九電阻(R14)連接後同時與電壓比較器(Ul)的6腳、4腳及第十電阻(R18)連接，第十電阻(R18)另一端接地，所述第九電阻(R14)和第十電阻(R18)組成分壓電路，分別給電壓比較器(Ul)的6腳和4腳提供設定的基準參 考電壓； 所述法拉電容4.0V電壓檢測電路由第十一電阻(R12)、第十二電阻(R20)以及電壓比較器(Ul)的6、7、1腳組成，電壓比較器(Ul)的7腳接第十一電阻(R12)後與法拉電容(BTl)正極連接，同時7腳接第十二電阻(R20)後接地，電壓比較器(Ul)的I腳接第十三電阻(R15)後與控制模塊供電檢測電路連接，向控制模塊供電檢測電路輸出激活信號； 所述法拉電容4.5V電壓檢測電路由第十四電阻(R11)、第十五電阻(R19)以及電壓比較器(Ul)的4、5、2腳組成，電壓比較器(Ul)的5腳接第十四電阻(Rll)後與法拉電容(BTl)正極連接，同時5腳接第十五電阻(R19)後接地，電壓比較器(Ul)的2腳接第十六電阻(R17)後和通信模塊連接，向通信模塊輸出運行信號。
8.根據權利要求7所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述法拉電容4.0V電壓檢測電路和法拉電容4.5V電壓檢測電路中設置有第十七電阻(R13)和第十八電阻(R16)，所述第十七電阻(R13)的一端連接於電壓比較器(Ul)的I腳和第十三電阻(R15)之間、另一端接穩壓二極體(Dl)的負極；所述第十八電阻(R16)的一端連接於電壓比較器(Ul)的2腳和第十六電阻(R17)之間、另一端接穩壓二極體(Dl)的負極。
9.根據權利要求1所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述電流互感測量模塊(I)包括U形磁芯(1-1)、條形磁芯(1-2)、感應線圈(1-3)及信號線(1-4)，所述條形磁芯(1-2)與U形磁芯(1-1)相連、位於U形磁芯(1-1)的U形臂之間，U形磁芯(1-1)和條形磁芯(1-2 )形成矩形的閉環形狀，且條形磁芯(1-2)的兩端與U形磁芯(1-1)相對的側部之間具有間隙。
10.根據權利要求1所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述感應取電模塊包括U形磁芯、條形磁芯、感應線圈及信號線，所述條形磁芯與所述U形磁芯、且位於U形磁芯的U形臂之間，所述U形磁芯和條形磁芯形成矩形的閉環形狀。
11.根據權利要求9或10所述的新型電力設備溫度和電流在線監測裝置，其特徵在於:所述U形磁芯和條形磁芯採用高導磁率的矽鋼片疊置而成，所形成的U形磁芯和條形磁芯的橫截面為矩 形。
【文檔編號】G08C17/02GK203534629SQ201320605363
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】敖彬儀, 閔青 申請人:珠海鼎日電子科技有限公司