專利名稱：輸電線路雷電行波監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統雷電監測領域，特別是涉及輸電線路雷電行波監測領域。
背景技術：
在輸電線路電壓等級向超高壓和特高壓發展的今天，雷擊事故仍然是弓I起輸電線 路故障開斷的重要原因之一。目前市場上沒有直接監測線路雷電行波的相關裝置，使輸電 線路上雷擊的研究與防護無法深入開展。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是實時記錄雷電行波波形，并用GPRS通信技術 將數據傳到Internet網絡數據中心。 本實用新型所采用的技術方案是監測裝置包括電源單元、電流傳感器單元、數據 采集與處理單元以及通信單元，電流傳感器單元、數據采集與處理單元、通信單元均與電源 單元相連，電流傳感器的輸出端接至數據采集與處理單元的輸入端，數據采集與處理單元 的輸出端接至通信單元的輸入端；監測裝置通過GPRS通信技術將數據傳到Internet網絡 數據中心。 相對于現有技術，本裝置具有以下優點 1)不用每基桿塔安裝監測裝置，每隔10公里左右安裝一個點，可以實現少量裝置 對輸電線路全線段的雷電特性監測； 2)實現了輸電線路雷電行波監測的自動化、智能化和信息化。
圖1是現場監測裝置原理框圖。 圖2是現場監測裝置的軸向剖面圖。 圖3是耦合變壓器結構圖。 圖4是電源模塊變換電路的原理圖。 圖5是電流傳感器的原理圖。 圖6是現場采集與處理單元的原理圖。 圖7是通信單元的原理圖。 圖8是具體實施例的示意圖。
具體實施方式雷電行波監測裝置原理框圖如圖1所示，其包括電源單元、電流傳感器單元、數據 采集與處理單元以及通信單元，電流傳感器單元、數據采集與處理單元、通信單元均與電源 單元相連，電流傳感器的輸出端接至數據采集與處理單元的輸入端，數據采集與處理單元的輸出端接至通信單元的輸入端；現場監測裝置通過無線通信技術與上位機建立通信連接。 雷電行波監測裝置剖面圖如圖2所示現場終端外殼6由金屬制成，其上半部與下半部通過卡槽連接，現場終端外殼6的下半部支架7、電流傳感器2、主板盒3。耦合變壓器1在現場終端外殼6的內部，耦合變壓器1安裝在支架7上。輸電線路導線通過現場終端外殼6端部的導線穿孔4穿過耦合變壓器1的耦合線圈和電流傳感器2的線圈。電源單元包括耦合變壓器1和變換電路，電流傳感器單元包括電流傳感器2。電源單元的變換電路、數據采集與處理單元、通信單元安裝在主板盒3中。通信單元配置的專用天線通過主板盒3和現場終端外殼6端部的天線穿孔5伸出該外殼殼體，以保障通信信號的良好。[0018] 耦合變壓器1結構圖如圖3所示。其由截面積相同的兩個半環形的硅鋼片鐵芯材料組成，并在其中一個半環形鐵芯上纏繞30 60匝導線，硅鋼片鐵芯的中間穿過輸電線路導線。硅鋼片鐵芯的截面為長40mm、寬20mm的長方形。 電源單元通過耦合輸電線路導線中的輸入電流而變換出整個現場監測裝置工作
所需的電源。電源單元的變換電路框圖如圖4所示，輸入電流先進入共模濾波電路，共模濾
波電路的輸出端接至全波整流電路的輸入端，全波整流電路的輸出端接至差模濾波電路的
輸入端，差模濾波電路的輸出端通過過壓保護電路接至輸出電源。共模濾波電路主要消除
裝置共模高頻干擾，其采用鐵氧體芯的繞線電感，電感大小8mH左右。全波整流電路主要將
輸入電流整流成脈動的直流電源，其采用KRB206整流模塊。差模濾波電路主要消除裝置差
模干擾，其使用差模電感。過壓保護電路在裝置過壓時，保護輸出電源不受損害。 電流傳感器單元的原理如圖5所示，其采用了羅柯夫斯基線圈，羅柯夫斯基電流
傳感器與傳統的電磁式互感器相比，它沒有鐵心飽和問題，具有傳輸頻帶寬、抗干擾性能優
異、尺寸小、質量輕等優點。電流傳感器單元具有高達幾十兆的頻率響應特性，它將輸電線
路導線上傳播的雷電流和工頻故障電流轉換為數據采集與處理單元能采集的信號。羅柯夫
斯基線圈是將導線均勻地繞在一個非鐵磁性環形骨架上，一次母線置于線圈中央，因此繞
組線圈與母線之間的電位是隔離的。設磁感應密度為①(t)，母線電流為I (t)，線圈匝數N，
線圈橫截面積S，線圈半徑r，時間為t，則在線圈上的感應電動勢e(t)為
<formula>formula see original document page 4</formula> 式中ii是空氣(或真空)磁導率。 數據采集與處理單元再將輸入模擬信號的雷電流和工頻電流轉換為數字信號，其電路圖如圖6所示。該單元主要包括微處理器MSP430F169、 FPGA EP1C144C8 (EP1系列)、高速AD采集器AD9280和大容量的SRAM存貯器。晶振、看門狗及復位電路、信號調整電路I的輸入端、FPGA的一個輸入端、SRAM存貯器的一個輸入端均與MSP430F169的相應引腳相連。信號調整電路II輸出端接至AD9280的輸入端，AD9280的輸出端接至FPGA的另一個輸入端。輸入模擬信號的一路通過信號調整電路I進入內嵌AD轉換器的MSP430F169采集，另一路通過信號調整電路II送入AD9280采集，輸入模擬信號經過采集后，進入FPGA并由其來控制，然后存儲在大容量的外部SRAM里，以供傳輸。兩路信號可根據需要實時可靠傳輸。 通信單元可采用GPRS通信系統或CDMA通信系統。以GPRS通信系統為例，如圖7所示，通信單元主要包括微處理器MSP430F169的串口接口 、西門子GPRS通信模塊MC35i、SM卡電路和SRAM存儲器。微處理器MSP430F169的串口接口接至MC35i的輸入端，MC35i還與SM卡電路和SRAM存貯器相連。經過數據采集與處理單元采集到的數據通過串口接口進入MC35i傳送，MC35i和微處理器MSP430F169間通過串口操作，使用各種AT指令來互相通信，同時在GPRS模塊的軟件中嵌入TCP/IP協議，以實現數據的網絡傳輸。SIM卡電路主要由目前移動運營商所提供的SIM卡、6個引腳的抽屜式卡座等組成。SIM卡是帶有微處理器的芯片，它是一張符合GSM規范的智能卡，其內部包含了運營商提供的與用戶有關的、被存儲在用戶這一方的信息，以提供GSM系統鑒別SIM的合法性，是基于GPRS通信的必要條件。SIM卡的6個引腳通過抽屜式卡座與通信模塊MC35i相連，完成數據交換。SRAM存貯器主要存儲微處理器MSP430F169處理過程中的臨時變量和大量各種采集波形數據，以供傳輸。通信單元將數字化的波形信號上傳到上位機管理系統。考慮到沖擊電暈對雷電流波形的衰減影響，每隔約10公里左右安裝現場監測裝置于各相導線上，并通過GPRS或CDMA
無線通信技術與上位機建立通信連接。[0025] 實施例 如圖8所示，某地區電力公司有一條長50公里的220kv輸電線路，該線路的雷擊跳閘事故較多，可以安裝一套輸電線路雷電行波監測裝置以掌握雷擊的詳細情況，以便研
究防護措施。在輸電線路的各相導線上安裝現場監測裝置四套，分別為離甲變電站io公里
處的Al、20公里處的A2、30公里處的A3和40公里處的A4。在有固定IP的可上Internet
網絡的計算機上安裝數據接受軟件。 該裝置主要功能性能指標如下 電流行波采樣率10M 數據上傳時間《5秒 在當前乃至今后相當長的一段時間，對雷電的研究將是氣象及電力部門的一項重要工作，本裝置的應用將對雷電的分布規律、破壞特性等研究提供基礎。
權利要求一種輸電線路雷電行波監測裝置，其特征在于監測裝置包括電源單元、電流傳感器單元、數據采集與處理單元以及通信單元，電流傳感器單元、數據采集與處理單元、通信單元均與電源單元相連，電流傳感器單元的輸出端接至數據采集與處理單元的輸入端，數據采集與處理單元的輸出端接至通信單元的輸入端；監測裝置通過GPRS通信技術將數據傳到Internet網絡數據中心。
2. 如權利要求1所述的輸電線路雷電行波監測裝置，其特征在于所述電流傳感器單 元包括羅柯夫斯基線圈。
專利摘要本實用新型涉及輸電線路雷電行波監測，提供了一種輸電線路雷電行波監測裝置。該裝置包括電源單元、電流傳感器單元、數據采集與處理單元以及通信單元，電流傳感器單元、數據采集與處理單元、通信單元均與電源單元相連，電流傳感器的輸出端接至數據采集與處理單元的輸入端，數據采集與處理單元的輸出端接至通信單元的輸入端；監測裝置通過GPRS通信技術將數據傳到Internet網絡數據中心。
文檔編號G01R31/08GK201464534SQ20092008422
公開日2010年5月12日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者劉熠, 姚捷, 孫志祥, 張 杰 申請人:云南電網公司曲靖供電局;武漢華高特電力科技有限公司