一種高壓輸電線路智能監測終端的製作方法

2023-06-07 05:38:41

專利名稱：一種高壓輸電線路智能監測終端的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓輸電線路智能監測終端，特別涉及電力輸送領域的高壓 輸電線路監測和故障位置快速檢測的裝置。
背景技術：
高壓輸電線路故障定位是電力系統的重要課題之一。高壓輸電線路一般都在100 千米以上，所經過的區域往往地形複雜，在故障發生後採用巡線的方式查找故障位置費時 費力，而且採用這種方法找到故障點所需的時間也是電力系統不能接受的。另外，對於高壓 輸電線路上發生最多的暫時性故障如絕緣子老化，樹枝觸碰引起的暫時短路，以及線路落 雷等，巡線也很難找到故障位置。曾發生過暫時性故障的地方，電氣絕緣可能會存在缺陷， 再次發生故障的概率會大大增加，並有可能進一步發展成為永久性故障造成該條線路斷 電。因此，及時找到故障位置並消除故障及隱患，對於電力系統的穩定運行有重要意義。高壓輸電線路故障檢測技術發展到今天，尤其短路故障檢測技術相對穩定，但還 遠未達到象其他智能保護設備那樣的成熟和準確。目前，高壓輸電線路故障定位的方法主 要有兩大類一是線路參數定位；二是暫態行波定位。另外也可以按取得數據的來源分為 單端定位與雙端定位兩種方式，這些定位方法各有優點及不足。總體來說，利用線路參數定 位設備投入較小，但定位原理複雜，定位算法的設計與線路分布參數、運行方式、運行阻抗 及負載電流等因素密切相關，定位精度不易控制，通常只在短距離輸電線路中才有較好的 應用效果；利用暫態行波定位的設備投入較大，但該類方法定位原理簡單，定位精度與線路 情況基本無關。還有一些高壓輸電線路管理部門採用過流突變判據，雖然不用設置過流定值，但 也有致命缺點一是有些線路變電站設定的過流電流偏小，因電流突變量不足，線路出現故 障時設備不動作；二是當相間接地短路時因電流變化緩慢設備不動作。當線路短路時，因非 故障分支或故障點後面的儲能電容、電動機等其他設備反饋送電至故障點時，因不能區分 衰減電流導致誤判。採用電流平均值或峰值做突變判據，當線路空載合間送電或重合閘送 電時，非故障分支因重合閘湧流啟動了短路判據，引起誤判。有些地方採用了一種叫「故障尋址器」的小設備，來指示高壓輸電線路故障點，但 這種裝置無法實時上報故障點位置，需要投入大量人力去巡線查找故障點延誤線路修復， 更不能做到智能化和系統化監測。由此看來，目前高壓輸電線路故障檢測手段，越來越不能滿足國家電網提出的智 能電網建設的需求，必須使用新的手段來解決目前的需求。
發明內容為了克服現有的高壓輸電線路故障檢測存在的不足，本實用新型提供一種高壓輸 電線路智能監測終端，該高壓輸電線路智能監測終端不僅能實時監測高壓輸電線路的狀 態，還能在高壓輸電線路出現故障時儘快確定高壓輸電線路故障點的位置，該裝置具有實時監測、快速定位、高度智能化的特點。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是利用微電子技術、光電技術和 無線通信技術的優勢，設計一種高壓輸電線路智能監測終端，將其掛裝在高壓輸電線路的 主要分支點，通過監測高壓輸電線路的運行狀態，利於無線通訊方式將當前狀態發送到手 持檢測終端或高壓輸電線路管理部門的信息中心，這樣就做到了信息中心隨時可以掌握每 個高壓輸電線路監測點的運行情況，當遇到高壓輸電線路出現故障時，能夠及時定位。一 種高壓輸電線路智能監測終端，包括太陽能電池板、充電電池、電源模塊、無線傳輸模塊、 CPU、電流信號採樣放大、電流互感器幾個主要功能模塊；所述太陽能電池板和充電電池連 接，在有日光照射時，將光能轉化為電能存儲到充電電池，保證工作電能；所述充電電池和 電源模塊連接，並由電源模塊變換出不同模塊需要的電壓。進一步，所述電源模塊分別和無線傳輸模塊、CPU以及電流信號採樣放大模塊連 接，為每個模塊提供所需的工作電壓。進一步，所述CPU採用TI公司的低功耗集成電路，型號是MSP430F2012，CPU分別 與無線傳輸模塊以及電流信號採樣放大模塊連接。進一步，所述電流信號採樣放大運算放大器採用的集成電路的型號是低成本的、 低功耗的LM358，放大後的信號通過元器件送到CPU的A/D採樣。進一步，所述電流互感器得到的採樣信號通過電子元器件組成的採樣和限幅電路 網絡，連接到LM358輸入端；所述電流互感器根據不同的負荷需求定製。進一步，所述無線傳輸模塊選用四個引腳的模塊，其中兩個一腳為電源，另外兩個 引腳分別和CPU的I/O 口連接，實現數據收發功能。本實用新型的有益效果是本實用新型可以定時採樣高壓輸電線路的工作情況， 可根據設定，對高壓輸電線路的工作狀態進行現場判斷發出指示，也可將其狀態信息通過 無線傳輸模塊將數據遠傳到信息中心，具有狀態監測、故障快速定位，負荷監測等多重效 果，因此對於電力系統的穩定運行有重要意義。另外，本實用新型結構簡單、安裝方便、智能 化程度高，因此本實用新型成功使用，將為檢測高壓輸電線路故障提供有效的技術條件，保 證快速、高效修復高壓輸電線路故障，同時為我國智能化電網的建設做出做出巨大的貢獻。

圖1是本實用新型的組成框圖；圖2是本實用新型的電路原理圖。參照圖1，1_太陽能電池板，2-充電電池，3-電源模塊，4-無線傳輸模塊，5-CPU， 6-電流互感器，7-電流信號採樣放大模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明如圖1所示，一種高壓輸電線路智能監測終端主要有太陽能電池板1，充電電池2， 電源模塊3，無線傳輸模塊4，CPU5,電流互感器6，電流信號採樣放大模塊7幾個功能模塊 組成，幾個模塊相互連接實現對高壓輸電線路智能監測功能。太陽能電池板1為整機提供 工作能量，並將在光能轉化為電能，存儲在充電電池2中，實施時根據使用地點的日光照射
4條件選擇配置太陽能電池板1功率。充電電池2選擇6V1AH的鋰電，由於本機功耗較低，即使在沒有太陽能電池板1提 供供電的情況下，整機也可工作一年多。電源模塊3選擇器件時要選用低功耗的三端穩壓模塊，即能保證各個模塊穩定的 電壓需求，又能保證降低功耗。電流互感器6製作成易於掛接在高壓輸電線路上的鉗式自鎖結構，它將檢測到的 電流信號傳送給電流信號採樣放大模塊7，放大後送到CPTO的A/D採樣埠，由CPU 5將當 前電流信號數位化處理。如圖2所示，具體實施時，電流信號採樣放大模塊7的運算放大器採用的集成電路 的型號是低成本、低功耗的LM358。電流互感器6連接至Ll接口，電流互感器6得到的信 號通過R1、R2、R3、D2和D3組成的採樣和限幅電路輸入到LM358的2腳，該信號放大後，從 LM358的輸出端引腳1通過電阻R6耦合連接到CPU 5的A/D採樣端第2引腳。本裝置使用電池供電，CPU 5為整個裝置的核心，要考慮選擇低功耗單片機，因此 選用TI公司的低功耗單片機，集成電路的具體型號是MSP430F2012，它主要完成定時採樣、 A/D轉換、判斷比較、設置參數接收並存儲、採集數據發送等任務。CPU 5震蕩信號源JZl採 用外部高精度低頻晶振，JZl選用32. 768KHz,以達到低功耗的要求，JZl的兩腳連接到CPU 5的12和13腳。無線傳輸模塊4選用四個引腳的模塊，兩個引腳為供電引腳，另兩個引腳是數據 收發引腳，無線傳輸模塊4連接到WMl埠，兩根數據線和CPU 5的8腳和9腳連接。當收 到外部設置和控制命令時，數據通過CPU 5的8腳和9腳出入CPU 5，經CPU 5處理後，將設 置參數寫入CPU 5內部FLASH ；上傳數據也通過CPU 5的8腳和9腳按一定的通訊協議，將 數據信息發送到無線傳輸模塊4，再通過無線方式傳到高壓輸電線路管理部門的信息中心， 並由信息中心顯示出該監測點的狀態。無線傳輸模塊4通過無線發送或接收方式和信息中 心定時交換信息，實現了將監測點高壓輸電線路數據，信息中心可通過此數據監測到了線 路負荷大小。監測點電流互感器6採用計量專用電流互感器，並對其安裝結構加以改進，就能 做到安裝方便、提高採樣精度、克服傳統故障指示器帶來的誤判問題、解決傳統故障指示器 不能計算線路負荷的問題。另外，CPU5進行數據處理及故障判斷，實現智能判斷。CPU 5的第4引腳和R8連接控制驅動Q1，再驅動LED1，通過LEDl不同的閃爍方式 來指示監測點的狀態，包括正常狀態、斷路狀態、過流狀態、通訊狀態、電池欠壓狀態等。
權利要求一種高壓輸電線路智能監測終端，特別涉電力輸送領域的高壓輸電線路監測和故障位置快速檢測的裝置，其特徵在於包括太陽能電池板(1)、充電電池(2)、電源模塊(3)、無線傳輸模塊(4)、CPU(5)、電流互感器(6)和電流信號採樣放大模塊(7)幾部分結構；所述太陽能電池板(1)和充電電池(2)連接；所述電源模塊(3)分別和無線傳輸模塊(4)、CPU(5)以及電流信號採樣放大模塊(7)連接，為其提供所需工作電壓；所述CPU(5)和無線傳輸模塊(4)連接；所述CPU(5)和電流信號採樣放大模塊(7)連接。
2.根據權利要求1所述的一種高壓輸電線路智能監測終端，其特徵在於所述無線傳 輸模塊⑷的兩個數據通訊引腳分別和CPU(5)的第8引腳和第9引腳連接。
3.根據權利要求1所述的一種高壓輸電線路智能監測終端，其特徵在於所述CPU(5) 採用集成電路的型號是MSP430F2012，晶振JZl和CPU(5)的第12引腳和第13引腳連接， JZl 選用 32. 768KHz。專利摘要本實用新型涉及一種高壓輸電線路智能監測終端，特別涉電力輸送領域的高壓輸電線路監測和故障位置快速檢測的裝置，包括包括太陽能電池板、充電電池、電源模塊、無線傳輸模塊、CPU、電流互感器和電流信號採樣放大模塊幾部分結構，可實時監測高壓輸電線路的工作狀。可根據設定，對高壓輸電線路的工作狀態進行現場判斷發出指示，也可將其狀態信息通過無線傳輸模塊將數據遠傳到信息中心，具有狀態監測、故障快速定位，負荷監測等多重效果。本實用新型結構簡單、安裝方便、智能化程度高，因此其成功使用，將為檢測高壓輸電線路故障提供有效的技術條件，保證快速、高效修復高壓輸電線路故障，同時為我國智能化電網的建設做出做出巨大的貢獻。
文檔編號G01R31/08GK201673232SQ201020192048
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月17日 優先權日2010年5月17日
發明者烏景傑, 孫興美, 曹建平, 王興昆 申請人:烏景傑;孫興美;曹建平