架空輸電線路地線融冰監測電路的製作方法

2023-06-02 18:47:46

專利名稱：架空輸電線路地線融冰監測電路的製作方法
技術領域：
[0001]本實用新型涉及ー種監測電路，尤其涉及架空輸電線路地線融冰監測電路。
背景技術：
直流融冰主要是通過對輸電線路施加直流電壓並在輸電線路末段進行短路，使導線發熱對輸電線路進行融冰，從而避免線路因結冰而倒杆斷線。直流融冰時需要對線路的融冰效果實時監控，目前國內對導線溫度的監測技術比較成熟，而三相導線與大地絕緣電阻高，融冰裝置輸入的電流即等於導線迴路中各點的電流，因此融冰時對三相導線融冰電流的監測意義不大，僅需檢測導線各處的溫度參數。但融冰時除了要給三相導線除冰，杆塔上地線也要進行融冰作業，地線由於通過杆塔與大地相連，等效於並聯了ー個電阻，因此各級杆塔之間地線上的電流實際小於融冰裝置輸入電流，且各級杆塔之間不相同，這樣每級杆塔之間的實際融冰效果會不一樣，因而有必要監測ー些覆冰較嚴重位置的地線溫度及地線電流參數，以便合理的調整融冰輸入電流及融冰時間以達到最佳融冰效果。目前國內能對輸電線路融冰時地線溫度、地線電流同時實時監測的裝置比較少見。在地線上安裝的裝置要求體積小，並且無法像導線上裝置那樣採用感應供電，因此實現難度較大。

實用新型內容本實用新型為克服上述的不足之處，目的在於提供架空輸電線路地線融冰監測電路，該電路安裝在輸電線路地線上，能對地線融冰的效果提供有益的實時參考數據，解決了現有技術中存在的問題。本實用新型是通過以下技術方案達到上述目的架空輸電線路地線融冰監測電路，包括低功耗嵌入式控制單元、能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊、無線通信模塊；所述的能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊分別與低功耗嵌入式控制單元相連，低功耗嵌入式控制單元與無線通信模塊相連。作為優選，還包括有後備鋰電池，當能力收集模塊供電不足時，其電源管理電路能切換使用後備鋰電池供電。本實用新型的有益效果本實用新型可實時採集地線上的溫度及直流電流，採用了太陽能供電方式，有效解決了輸電線路地線上設備供電問題。該裝置為架空輸電線路地線融冰時進行遠程實時監測及效果評估提供了有效的方法，有效降低了融冰時人員巡線的成本。

圖I是架空輸電線路地線融冰監測電路原理示意圖；圖2是電源管理原理示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本實用新型作進ー步闡述實施例I :如圖I所示，架空輸電線路地線融冰監測電路，由低功耗嵌入式控制單元、能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊、無線通信模塊、後備鋰電池；所述的能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊分別與低功耗嵌入式控制單元相連，低功耗嵌入式控制單元與無線通信模塊相連，後備鋰電池與低功耗嵌入式控制單元電連接。具體工作過程如下本方案中能量收集模塊採用太陽能電池板取能，一次性鋰電 池輔助供電的技木，電路實現為儘量降低功耗，都選用低功耗嵌入式處理器及外部電子元器件，並在工作中對能耗進行有效管理。工作方式為低功耗嵌入式控制單元周期性從休眠狀態下喚醒工作，負責啟動、讀取溫度數據；開啟霍爾電流傳感器電源，隨後通過AD轉換採集地線電流值、裝置工作電壓；然後通過無線模塊發送給附近杆塔上的監測接收裝置，最後關掉外設，進入休眠狀態等待下次喚醒。日常情況下太陽能電池板給蓄能電容充電，充滿後可供設備工作時間應大於ー天。連續陰雨天時，一次性鋰電池作為後備電源可工作半年以上。能量收集單元監測蓄能電容的電壓，當該電壓低於電源轉換電路的輸入要求時，可硬體切換到一次電池供電。線路未融冰時降低工作頻率以節省功耗。電流採樣使用霍爾電流傳感器，本方案中選用的傳感器型號為單電源供電，功耗低，並且是開環型的，安裝時可旋開磁環。低功耗嵌入式控制單元開啟霍爾電流傳感器電源開關後，霍爾電流傳感器工作時輸出正比於線路電流大小的電壓值。低功耗嵌入式控制單元進行多次採樣，數據平均後計算輸出地線電流的測量值。溫度採樣模塊採用小封裝溫度傳感器，封裝在與地線表面直接接觸的鋁製探頭裡，低功耗嵌入式控制單元通過線纜讀取該傳感器數據。無線通訊模塊採用功耗低、數字式短距離無線通訊模塊，目前較適合的是433開放頻段，應用較廣，這類通訊模塊技術成熟、價格低廉。作為優選，選用的太陽能電池板為最大輸出3. 5V/100mA,屬弱光型單晶娃太陽能電池板，在睛天2 3小時即可充滿蓄能電容，白天在多雲天氣下也能持續給60F的蓄能電容充電，當蓄能電容電壓大於2. 3V時，一次性電池開關關閉，蓄能電容經DC/DC電路調整後給控制電路提供3. 3V電源、給電流傳感器提供5V電源；當蓄能電容電壓小於2. 3V吋，電池開通，給各單元供電；控制單元對電源進行採樣，如果供電小於2V，則降低採樣頻率，等待蓄能電容充電。圖2為電源管理原理示意圖。低功耗嵌入式控制單元選用超低功耗嵌入式單片機TI公司的MSP430系列，該晶片供電電壓為1.8-3. 6V，在IMHz的時鐘條件下運行時，晶片的電流最低會在165 ii A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0. I ii A。選用5V單電源霍爾傳感器，當線路電流為0-500A吋，線性輸出電壓值為2. 5V-3. 5V，該信號通過運放調理後輸入至單片機的AD轉換端ロ，通過連續採用換算出直流電流值。選用數字式溫度傳感器DS18B20，測溫範圍為_55°C到+125°C，採用ー線制總線協議。無線通訊模塊採用TI的CCllOl晶片，工作在ISM(國家開放免申請)頻段，頻段為433M，有效傳輸距離為視距大於50米。基於GFSK調製方式，空中數據使用CRC檢驗，確保數據安全可靠。低功耗嵌入式控制單元通過SPI方式操作CCllOl模塊，採用單向發送模式以降低功耗。以上的所述乃是本實用新型的具體實施例及所運用的技術原理，若依本實用新型的構想所作的改變，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神吋，仍應屬本實用新型的保護範圍。
權利要求1.架空輸電線路地線融冰監測電路，其特徵在於包括低功耗嵌入式控制單元、能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊、無線通信模塊；所述的能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊分別與低功耗嵌入式控制單元相連，低功耗嵌入式控制單元與無線通信模塊相連。
2.根據權利要求I所述的架空輸電線路地線融冰監測電路，其特徵在於還包括有後備鋰電池，後備鋰電池與低功耗嵌入式控制單元電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種監測電路，尤其涉及架空輸電線路地線融冰監測電路，包括低功耗嵌入式控制單元、能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊、無線通信模塊；所述的能量收集模塊、溫度採樣模塊、電流採集模塊分別與低功耗嵌入式控制單元相連，低功耗嵌入式控制單元與無線通信模塊相連。有益效果本實用新型可實時採集地線上的溫度及直流電流，採用了太陽能供電方式，有效解決了輸電線路地線上設備供電問題。該裝置為架空輸電線路地線融冰時進行遠程實時監測及效果評估提供了有效的方法，有效降低了融冰時人員巡線的成本。
文檔編號G01K1/02GK202421299SQ201220050399
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月15日 優先權日2012年2月15日
發明者傅建華, 劉更生, 季洪獻, 張秀麗, 徐望聖, 徐青松, 李興, 鄭瑋, 陸巖 申請人:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司貴陽局, 浙江雷鳥智能電網技術有限公司