一種中高壓線路故障管理裝置制造方法
【專利摘要】一種中高壓線路故障管理裝置，其特征在于它包括電壓采集單元、電流采集單元、前端程控放大單元、前端信號處理單元、AD數據處理單元、主控單元、電源檢測與控制單元、故障顯示單元、復位功能單元、閃燈測試單元、射頻收發模塊、無線發射天線單元和通訊單元；其優越性在于：應用范圍廣、人性化強、電池壽命長、參數易設置、誤報率低、可調整型好、抗電磁干擾性能高。
【專利說明】一種中高壓線路故障管理裝置
(-)【技術領域】:
[0001]本實用新型屬于配電網故障診斷領域，尤其是一種中高壓線路故障管理裝置。
(二)【背景技術】:
[0002]配電網遍布城市、鄉村及山區，長年經受雷電、風雨冰霜天氣以及日益嚴酷的環境污染等影響，再加上一些不可預測的人為因素，其發生故障的概率很高。有統計數據表明，大多電網中的故障都是發生在配電網。當電網中發生故障后，不可避免的會對一些用戶造成停電等影響，這將直接對人們的日常生活和各行業的正常生產產生影響，對一些依賴持續供電的企業來說可能會產生更加嚴重的后果。這都說明在電網中不可避免地發生故障后，應盡快的找到故障、消除故障并恢復供電。要完成上述工作，首先需要判斷出可能發生故障區域，辨別電網中故障的性質，因此，提高配電網自動化程度有著重大的意義。
[0003]現有的故障指示器一般利用線路相電流的大小進行判斷。一方面，線路相電流的大小隨負荷變化較大，可以在幾十安到上百安之間變化，對于重負荷線路很容易發出錯誤的指示；另一方面，現有故障指示器主要針對短路故障指示器，對接地故障作用較小，實用性較差。
[0004]歐洲一些地區的故障定位技術主要是利用饋線自動化裝置確定故障區段，然后人工尋找故障點，由于饋線自動化投資大、維護復雜，在我國沒有得到廣泛利用。
[0005]為了提高配電系統可靠性，及時全面地掌握配網的運行數據和故障信息，迅速確定隔離線路故障區段，這就要求功能準確可靠的指示故障，必要時還要求能傳送故障信號。
(三)實用新型內容:
[0006]本實用新型的目的在于提供一種中高壓線路故障管理裝置，它可以克服現有技術的不足，是一種結構簡單、經濟實用、故障信息全面、可靠性高、可擴展性強的指示燈。
[0007]本實用新型的技術方案:一種中高壓線路故障管理裝置，其特征在于它包括電壓采集單元、電流采集單元、前端程控放大單元、前端信號處理單元、AD數據處理單元、主控單元、電源檢測與控制單元、故障顯示單元、復位功能單元、閃燈測試單元、射頻收發模塊、無線發射天線單元和通訊單元；其中，所述電壓采集單元采集配電網中的電壓信號，其輸出端連接前端程控放大單元的輸入端；所述電流采集單元采集配電網中的電流信號，其輸出端連接前端信號處理單元的輸入端；所述AD數據處理單元的輸入端收集前端程控放大單元和前端信號處理單元的信號，其輸出端連接主控單元；所述主控單元的輸出端分別連接故障顯示單元的輸入端和閃燈測試單元的輸入端，且所述主控單元還分別與電源檢測與控制單元、復位功能單元以及射頻收發模塊呈雙向連接；所述無線發射天線單元分別與通訊單元以及射頻收發模塊呈雙向連接。
[0008]所述主控單元是MCU (Micro Control Unit-微控制單元)主控單元。
[0009]所述電源檢測與控制單元是由柔性太陽膜管理模塊和鋰電池管理模塊構成。
[0010]所述故障顯示單元是由超高亮LED指示燈構成的故障顯示單元。[0011]本實用新型的工作原理:
[0012](I)電壓采集:
[0013]該單元采用兩極板極板形成電容作用，不同的電壓會在兩極板之間形成不同的磁場，從而在極板上產生不同的感應電動勢；感應電動勢的大小與兩極板間的距離，極板與高壓線的角度有關。
[0014]這些電壓信號(感應電動勢)經過適當放大，模數轉換以及數據處理，得到實時的電壓數據。
[0015](2)電流采集
[0016]該單元采用法拉第電磁感應原理收集現場的電流信號，高壓線上不同的電流值產生不同的磁通量，不同磁通量在線圈中產生不同的感應電動勢，感應電動勢通過適當放大，模數轉換以及數據處理，得到實時的電流值。該感應電動勢與線圈匝數、磁通量變化以及磁場和矢量平面的夾角的正弦值成正比，其中磁通量的變化最直接的反應了電流的變化。我們通過采用特定的線圈，特定的夾角以及非接觸的方式(區別于套線的互感器)測量磁通量的變化，即線路的電流情況。
[0017]利用上面的原理，采用了特定的線圈，利用規定的角度，收集的信號采用電容隔直方式，能夠有效的減少對電流測量的干擾。為了保證采集信號的線性度，必須采用特定線圈；同時線圈的工藝要能夠做到統一，減小線圈之間的誤差。
[0018](3)信號放大處理單元
[0019]采集的信號經過濾波之后，進入放大單元，放大采用2路實現:一路是電流信號放大，經過適當的放大后，將信號傳給微控制器進行處理，既要保證信號足夠強，抗干擾以及精度，又要保證信號采集不溢出以及電流信號的線性度。另外一路為電壓信號放大，采用PIC單片機控制放大倍數，這樣能夠有效的提高信號的真實性和可靠性。同時采集信號以及信號處理部分的功耗比較大，因此，必要的檢測采用了分時的檢測，用于降低功耗。
[0020]由于現場的電磁環境非常惡劣，因此，有效的濾波措施是非常必要的。對于濾波方面，由于我們測量的信號在50HZ左右，因此采用了低通濾波器的設計，能夠有效的減少高頻干擾信號的干擾。
[0021](4) AD數據處理單元
[0022]經過濾波放大后的信號進入微控制器進行模數轉換和數據處理工作。由于該產品的原理和結構采用非接觸的采集方式，不是傳統的套線的互感器方式，這樣就要求微控制器有校準功能；同時為了保證良好的線性度和精度(IA)，微控制器在進行數模轉換方面要采用12位AD采集(單片機內部集成AD)。
[0023]信號處理方面，采用合適的算法，防止誤報，減小誤差；對信號進行均方根處理，算出的有效值與預設的閾值(Imax，Imin, di/dt)進行比較，產生報警動作。
[0024](5)電源檢測與控制單元
[0025]該單元采用柔性太陽膜與電池供電方式。有陽光的情況下采用柔性太陽膜供電，其他情況下采用電池供電。
[0026]該產品的一個非常重要的單元是供電單元，由于在野外工作，因此電池的壽命是非常重要的，一方面對于該電池要做到實時的監測，一旦電量不足需要馬上進行報告，通知相關人員進行必要處理，同時在控制運行中需要合理的管理各個單元的供電情況，最大程度的降低功耗，提高電池使用時間。
[0027](6)射頻收發模塊
[0028]采用無線模塊，對功耗有著特殊的標準要求。通訊的內容符合ModBus TCP/IP協議標準，傳輸的數據內容包括:電壓狀態，電流最大值，電流最小值，電流平均值，電流實時值，電池狀態等。
[0029](7)故障顯示單元
[0030]一旦線路出現了斷路、相間短路和接地短路等故障時候，指示器報出故障，同時采用超高亮的LED進行光指示，360°可視，提醒到現場的工作人員進行線路處理。指示器閃爍頻率與時間可自由配置。
[0031](8)復位單元
[0032]對產品進行配置后，可采用該單元將配置生效。
[0033](9)閃燈測試
[0034]當產品不處于閃光模式時，在閃爍模式下(檢測到故障之后)，磁體出現在產品的上蓋上I秒鐘:每3秒閃爍一次，持續30秒。
[0035]本實用新型的優越性在于:1、產品功能優化，適用于在國內各地不同電網運行模式；2、增加對指示器電池電量的監測管理與報警方式并有效節能，成為更符合人性化的綠色產品；3、太陽膜充電方式，電池使用壽命最低都要達到8年以上；4、所有參數配置開放自由設置，原值變更為缺省值，讓地方電網調度可依據安裝線路狀態配合調整，有效降低誤報率；5、指示器采用高亮度LED，特殊處理的光學體，能在強光下遠距離發現報警處；6、抗電磁干擾強，誤報率不大于1%。
(四)【專利附圖】
【附圖說明】:
[0036]圖1為本實用新型所涉一種中高壓線路故障管理裝置的結構示意圖。
(五)【具體實施方式】:
[0037]實施例:一種中高壓線路故障管理裝置(見圖1)，其特征在于它包括電壓采集單元、電流采集單元、前端程控放大單元、前端信號處理單元、AD數據處理單元、主控單元、電源檢測與控制單元、故障顯示單元、復位功能單元、閃燈測試單元、射頻收發模塊、無線發射天線單元和通訊單元；其中，所述電壓采集單元采集配電網中的電壓信號，其輸出端連接前端程控放大單元的輸入端；所述電流采集單元采集配電網中的電流信號，其輸出端連接前端信號處理單元的輸入端；所述AD數據處理單元的輸入端收集前端程控放大單元和前端信號處理單元的信號，其輸出端連接主控單元；所述主控單元的輸出端分別連接故障顯示單元的輸入端和閃燈測試單元的輸入端，且所述主控單元還分別與電源檢測與控制單元、復位功能單元以及射頻收發模塊呈雙向連接；所述無線發射天線單元分別與通訊單元以及射頻收發模塊呈雙向連接。
[0038]所述主控單元是MCU主控單元。
[0039]所述電源檢測與控制單元是由柔性太陽膜管理模塊和鋰電池管理模塊構成。
[0040]所述故障顯示單元是由超高亮LED指示燈構成的故障顯示單元。
【權利要求】
1.一種中高壓線路故障管理裝置，其特征在于它包括電壓采集單元、電流采集單元、前端程控放大單元、前端信號處理單元、AD數據處理單元、主控單元、電源檢測與控制單元、故障顯示單元、復位功能單元、閃燈測試單元、射頻收發模塊、無線發射天線單元和通訊單元；其中，所述電壓采集單元采集配電網中的電壓信號，其輸出端連接前端程控放大單元的輸入端；所述電流采集單元采集配電網中的電流信號，其輸出端連接前端信號處理單元的輸入端；所述AD數據處理單元的輸入端收集前端程控放大單元和前端信號處理單元的信號，其輸出端連接主控單元；所述主控單元的輸出端分別連接故障顯示單元的輸入端和閃燈測試單元的輸入端，且所述主控單元還分別與電源檢測與控制單元、復位功能單元以及射頻收發模塊呈雙向連接；所述無線發射天線單元分別與通訊單元以及射頻收發模塊呈雙向連接。
2.根據權利要求1所述一種中高壓線路故障管理裝置，其特征在于所述主控單元是MCU主控單元。
3.根據權利要求1所述一種中高壓線路故障管理裝置，其特征在于所述電源檢測與控制單元是由柔性太陽膜管理模塊和鋰電池管理模塊構成。
4.根據權利要求1所述一種中高壓線路故障管理裝置，其特征在于所述故障顯示單元是由超高亮LED指示燈構成的故障顯示單元。
【文檔編號】G01R19/25GK203490282SQ201320547600
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月4日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】王寶軍, 劉繼軍, 劉志強 申請人:天津航空凱通機電有限公司