避雷器洩漏電流在線檢測裝置的製作方法

2023-11-01 05:29:02

專利名稱：避雷器洩漏電流在線檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及避雷器洩漏電流在線檢測裝置，具體來說，涉及一種採用無線同步測量技術的避雷器洩漏電流在線檢測裝置。
背景技術：
目前電力系統用於避雷器洩漏電流和阻性分量的檢測主要是通訊電纜連接的方式，傳統的監測裝置在運行一段時間後，數據通訊都會出現問題，其原因一，是因為通訊電纜都是走電纜溝，無法避免電纜溝內的強工頻幹擾信號；原因二，是因為開關動作以及變壓器投切等強電磁場幹擾，會串入通訊迴路引起通訊迴路故障，現場實測也證實，開關動作時引起的工頻幹擾的能量是很大的。以往避雷器在線監測系統對洩漏電流的採集都是由信號拾取裝置和信號處理單元構成，兩者之間用電纜連接，這種方式難免會構成一個面積較大的閉合迴路，工頻磁場將在這個迴路中形成幹擾電流。

實用新型內容針對以上的不足，本實用新型提供一種智能化、結構簡單和安裝方便的利用無線同步測量技術的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，它包括無線同步採集及其管理電路、供電電源及其管理電路、無線接收與同步模塊、CPU微處理器、時鐘電路和通訊模塊，所述無線同步採集及其管理電路用於採集避雷器洩漏電流信號和供電電源及其管理電路的電池組的電壓，以及控制其與無線傳輸線路之間的測量同步，取得被測信號之間的相位，同時將所控制的數據信息通過無線傳輸的方式發送給無線接收與同步模塊；所述供電電源及其管理電路用於給無線同步採集及其管理電路供電；所述無線接收與同步模塊與CPU微處理器連接，採用載波方式負責接收無線同步採集及其管理電路採集的數據信息，以及接收供電電源及其管理電路中的電池組電壓數據，並將接收到的數據傳給CPU微處理器；作為故障判斷的依據；CPU微處理器根據無線接收與同步模塊傳輸的數據信息，判斷避雷器的工作狀態，以及控制電電源及其管理電路的電池組充電和放電，並將電池組的電壓狀態反饋給使用者。所述無線同步採集及其管理電路由I/V轉換電路、信號處理電路、通訊管理單元和無線模塊組成，I/V轉換電路用於採集電流信號和電池電壓；信號處理電路用於保存I/V 轉換電路用於採集的數據，並獲取被測信號之間的相位；通訊管理單元用於控制無線傳輸線路之間的測量同步；無線模塊將所控制的數據信息通過無線傳輸的方式發送給無線接收與同步模塊。所述I/V轉換電路採用電磁感應實現。所述無線同步採集及其管理電路與無線接收與同步模塊之間通過快速傅立葉變換無線通訊模式獲取兩個被測電流信號基波分量的相位差。所述供電電源及其管理電路由太陽能電池、太陽能電源處理及隔離電路、充電管理單元一、充電管理單元二、電池組一、電池組二、隔離電路、主電源管理單元和通訊電源管
3理單元組成，電池組一和電池組二通過隔離電路採用並聯運行和互為熱備用方式，太陽能電池通過太陽能電源處理及隔離電路、隔離電路、主電源管理單元和通訊電源管理單元實現無線同步採集及其管理電路的供電，並通過充電管理單元一和充電管理單元二實現電池組一、電池組二的充電。它還包括通訊模塊，通訊模塊與CPU微處理器的通訊接口連接，負責與上位機數據的發送和接收。它還包括時鐘電路，時鐘電路採用I2C總線方式與CPU微處理器連接，作為裝置內部的實時時鐘，用以確定故障發生時間。本實用新型的有益效果本實用新型安裝在避雷器的接地引下線上，實時監測避雷器運行狀況，當避雷器受到雷擊或閥片老化時，能快速準確將電流和相位信息以無線通訊的方式傳送到同步收發器並傳至遠程計算機，有效提高避雷器故障檢測的自動化和現代化水平。另外，作為一種在戶外運行的設備，本裝置採用太陽能電池和可充電電池雙重電源供電，同時採用獨特的微功耗技術和電源管理技術，有效解決了戶外設備不易布線的問題， 具有很好的環境適用性。

圖1為本實用新型避雷器洩漏電流在線檢測裝置的功能框架圖；圖2為本實用新型的CPU微處理器電路原理圖；圖3為本實用新型的無線同步採集及其管理電路的電路原理圖；圖4為本實用新型的供電電源及其管理電路的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行進一步闡述。如圖1所示，本實用新型的避雷器洩漏電流在線檢測裝置由無線同步採集及其管理電路1、供電電源及其管理電路2、無線接收與同步模塊3、CPU微處理器4、時鐘電路5和通訊模塊6組成。供電電源及其管理電路2負責無線同步採集及其管理電路1的供電；無線接收與同步模塊3與CPU微處理器4連接，採用載波方式負責前端(無線同步採集及其管理電路)電流數據和供電電源及其管理電路2中的電池組的電壓數據的無線收發，將並接收到的數據傳給CPU微處理器4，作為故障判斷的依據；通訊模塊6與CPU微處理器4的通訊接口連接，負責與上位機數據的發送和接收；時鐘電路5採用1 總線方式與CPU微處理器4連接，作為裝置內部的實時時鐘(含年、月、日、時、分、秒等信息)，用以確定故障發生時間；無線同步採集及其管理電路1通過無線載波方式與無線接收與同步模塊3通信，採集電流信號和電池組的電壓數據，並控制其與無線傳輸線路之間的測量同步，取得被測信號之間的相位，同時將所控制的數據信息無線上傳至無線接收與同步模塊3 ；CPU微處理器 4根據無線接收與同步模塊3傳輸的數據信息，判斷避雷器的工作狀態，以及控制電電源及其管理電路2的電池組充電和放電，並將電池組的電壓狀態反饋給使用者。無線同步採集及其管理電路由I/V轉換電路11、信號處理電路12、通訊管理單元 13和無線模塊14組成，I/V轉換電路11用於採集電流信號和電池電壓，I/V轉換電路11 採用電磁感應實現；信號處理電路12用於保存I/V轉換電路11用於採集的數據，並獲取被測信號之間的相位；通訊管理單元13用於控制無線傳輸線路之間的測量同步；無線模塊 14將所控制的數據信息通過無線傳輸的方式發送給無線接收與同步模塊3。無線同步採集及其管理電路1和無線接收與同步模塊3通過無線通訊的算法保證相位的同步採樣，以及多個通訊模塊之間不會因為同時有通訊而發生幹擾，設計和使用了一種以快速傅立葉變換 (FFT)為核心的純數學方法，來準確求取兩個被測電流信號基波分量的相位差；同時，可通過通訊管理單元13根據需要調節發射和接收的功率，以降低微功耗無線通訊模塊14的功耗。如圖3所示，無線同步採集及其管理電路1由大電流傳感器L、電阻Rl和電容Cl組成信號採集傳感電路，由差分放大器形成放大電路，其中Vt連接接溫度傳感器，用於測量環境溫度信號；Vb 1和孫2用於測量信號處理電路板上電源電壓信號，用於本地測量單元電源狀態及A/D轉換晶片的故障識別；Vl用於絕緣監測測量用的電流信號。經差分放大和抗混疊濾波電路處理後的模擬信號分別接入專用的16位250kSPS6路同步採樣SAR型A/D轉換晶片ADS8365的AD埠，轉換後的數據經CPU處理器處理後由無線通訊模塊14將數據發出ο供電電源及其管理電路2由太陽能電池21、太陽能電源處理及隔離電路22、充電管理單元一 23、充電管理單元二 24、電池組一 25、電池組二 26、隔離電路27、主電源管理單元28和通訊電源管理單元四組成，電池組一 25和電池組二沈通過隔離電路27採用並聯運行和互為熱備用方式，提高裝置的供電可靠性。在太陽能電池21有輸出的情況下，由太陽能電池21通過太陽能電源處理及隔離電路22、隔離電路27、主電源管理單元28和通訊電源管理單元四給無線同步採集及其管理電路1供電，並通過充電管理單元一 23和充電管理單元二 M分別給電池組一 25、電池組二沈充電；在太陽能電池21無輸出的情況下，由電池組一 25和電池組二沈通過隔離電路27、主電源管理單元28和通訊電源管理單元四給無線同步採集及其管理電路1供電，微處理器4通過充電管理單元一 25、充電管理單元二沈和通訊電源管理單元四對電池組一 25、電池組二沈實施智能化的充放電管理，防止過充和過放，保證電池的正常使用壽命。如圖4所示，供電電源及其管理電路2包括太陽能電池B_sun、電池組B1/B2、隔離二極體D1/D2/D3、充電管理晶片U3/U4和電源管理晶片U5/ U6。太陽能電池B_sun經隔離二極體Dl與U3、U4、TO和TO的電源輸入端VDD或Vin連接， 充電管理晶片U3的電源輸出接電池組Bi，並經隔離二極體D2與電源管理晶片U5和U6的電源輸入端Vin連接，同時電池電壓的模擬信號Vbl與無線同步採集及其管理電路1的Vbl 連接，充電管理晶片U4的電源輸出接電池組B2，並經隔離二極體D3與電源管理晶片U5和 U6的電源輸入端Vin連接，同時電池電壓的模擬信號Vb2與無線同步採集及其管理電路1 的Vb2連接，充電管理晶片U3和U4的狀態輸出引腳Bstl和Bst2分別與單片機的標準輸入輸出引腳PBl和PB2連接，電源管理晶片U5的電源輸出Vout接單片機Ul的Vcc引腳， 電源管理晶片U6的電源輸出Vout接通訊模塊的Vcc引腳，同時其On/Off引腳接單片機Ul 的PB4腳。其中，本實用新型的時鐘電路5和通訊模塊6採用現有的通用技術實現，在這裡不再做詳細說明。如圖2所示，單片微處理器4採用32位數位訊號處理晶片，TMS320F2812DSP晶片， 其外圍電路包括復位、晶振輸入、A/D轉換參考輸入濾波、JTAG接口和跳線選擇等。使用一路串口連接無線採樣與同步模塊3 ；TXD0, RXDO腳分別接通訊模塊6的T)(D、RXD腳。時鐘電路5採用時鐘晶片，其數據接口 SDA和時鐘同步接口 SCL連接微處理器4的標準輸入輸出 口 GPIOl 和 GPI02。
權利要求1.一種避雷器洩漏電流在線檢測裝置，其特徵在於，它包括無線同步採集及其管理電路、供電電源及其管理電路、無線接收與同步模塊、CPU微處理器、時鐘電路和通訊模塊，所述無線同步採集及其管理電路用於採集避雷器洩漏電流信號和供電電源及其管理電路的電池組的電壓，以及控制其與無線傳輸線路之間的測量同步，取得被測信號之間的相位，同時將所控制的數據信息通過無線傳輸的方式發送給無線接收與同步模塊；所述供電電源及其管理電路用於給無線同步採集及其管理電路供電；所述無線接收與同步模塊與CPU微處理器連接，採用載波方式負責接收無線同步採集及其管理電路採集的數據信息，以及接收供電電源及其管理電路中的電池組電壓數據，並將接收到的數據傳給CPU微處理器；作為故障判斷的依據；CPU微處理器根據無線接收與同步模塊傳輸的數據信息，判斷避雷器的工作狀態，以及控制電源及其管理電路的電池組充電和放電，並將電池組的電壓狀態反饋給使用者。
2.根據權利要求1所述的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，其特徵在於，所述無線同步採集及其管理電路由I/V轉換電路、信號處理電路、通訊管理單元和無線模塊組成，I/V轉換電路用於採集電流信號和電池電壓；信號處理電路用於保存I/V轉換電路用於採集的數據，並獲取被測信號之間的相位；通訊管理單元用於控制無線傳輸線路之間的測量同步； 無線模塊將所控制的數據信息通過無線傳輸的方式發送給無線接收與同步模塊。
3.根據權利要求2所述的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，其特徵在於，所述I/V轉換電路採用電磁感應實現。
4.根據權利要求3所述的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，其特徵在於，所述無線同步採集及其管理電路與無線接收與同步模塊之間通過快速傅立葉變換無線通訊模式獲取兩個被測電流信號基波分量的相位差。
5.根據權利要求2、3或4所述的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，其特徵在於，所述供電電源及其管理電路由太陽能電池、太陽能電源處理及隔離電路、充電管理單元一、充電管理單元二、電池組一、電池組二、隔離電路、主電源管理單元和通訊電源管理單元組成，電池組一和電池組二通過隔離電路採用並聯運行和互為熱備用方式，太陽能電池通過太陽能電源處理及隔離電路、隔離電路、主電源管理單元和通訊電源管理單元實現無線同步採集及其管理電路的供電，並通過充電管理單元一和充電管理單元二實現電池組一、電池組二的充 H1^ ο
6.根據權利要求5所述的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，其特徵在於，它還包括通訊模塊，通訊模塊與CPU微處理器的通訊接口連接，負責與上位機數據的發送和接收。
7.根據權利要求1或6所述的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，其特徵在於，它還包括時鐘電路，時鐘電路採用I2C總線方式與CPU微處理器連接，作為裝置內部的實時時鐘，用以確定故障發生時間。
專利摘要本實用新型公開了一種採用無線同步測量技術的避雷器洩漏電流在線檢測裝置，它包括供電電源及其管理電路，負責無線同步採集及其管理電路的供電；無線接收與同步模塊，負責電流數據和電池組的電壓數據的無線收發；通訊模塊負責與上位機數據的發送和接收；時鐘電路作為裝置內部的實時時鐘，用以確定故障發生時間；無線同步採集及其管理電路，採集電流信號和電池組的電壓數據，並控制其與無線傳輸線路之間的測量同步，取得被測信號之間的相位，同時將數據信息無線上傳至無線接收與同步模塊；CPU微處理器根據無線接收與同步模塊傳輸的數據信息，判斷避雷器的工作狀態，以及控制電源及其管理電路電池組充電和放電，將電池組的電壓狀態反饋給使用者。
文檔編號G08C17/02GK201984103SQ20102062351
公開日2011年9月21日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者張良增, 洪雲, 鄭純, 陳小勝, 陳澤 申請人:廣州長川科技有限公司