高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，包括控制模塊、電流采集模塊、休眠喚醒觸發(fā)電路和無線傳輸模塊，電流采集模塊用于采集高壓開關(guān)設(shè)備中分合閘線圈中的電流，電流采集模塊連接控制模塊，電流采集模塊的信號輸出端還連接休眠喚醒觸發(fā)電路的輸入端，休眠喚醒觸發(fā)電路的輸出端連接控制模塊對應(yīng)的端口；控制模塊連接無線傳輸模塊。利用無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)電流信號的無線傳輸，不僅節(jié)約了電纜的投入成本，而且，使用無線傳輸避免了電流信號受到電磁干擾，保證了電流信號的可靠性。采用休眠喚醒觸發(fā)電路能夠使監(jiān)測裝置在無需耗電的情況下進(jìn)入低功耗狀態(tài)，節(jié)約了電能。
【專利說明】
高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，涉及高壓開關(guān)設(shè)備性能監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)正在大力推廣電力設(shè)備狀態(tài)檢修工作，高壓開關(guān)設(shè)備作為電力系統(tǒng)重要的元件，其設(shè)備可靠性對電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性有至關(guān)重要的影響。高壓開關(guān)設(shè)備中斷路器的分合閘線圈電流波形中含有很多信息，反映電磁鐵本身以及所控制的鎖門或閥門以及連鎖觸頭在操動過程中的工作情況，如鐵芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)有無卡滯、脫扣、釋能機(jī)械負(fù)載變動的情況，線圈的狀態(tài)(如電阻是否正常，是否燒斷)，與鐵芯頂桿連接的鎖門和閥門的狀態(tài)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，常用的檢測方式為:采用小電流傳感器對斷路器的分合閘線圈電流信號進(jìn)行采集，然后傳輸?shù)奖O(jiān)測裝置內(nèi)，進(jìn)行信號數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)電流波形的存儲與分析，并且通過數(shù)據(jù)傳輸電纜將電流信號輸出給遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心。但是，由于監(jiān)測裝置與監(jiān)控中心有一定的距離，中間采用電纜連接容易受到電磁干擾，使采集的電流波形受到干擾。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，用以解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸方式易使采集到的電流信號受到干擾的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，包括控制模塊、電流采集模塊、休眠喚醒觸發(fā)電路和無線傳輸模塊，所述電流采集模塊用于采集高壓開關(guān)設(shè)備中分合閘線圈中的電流，所述電流采集模塊的信號輸出端連接所述控制模塊的采集信號輸入端;所述電流采集模塊的信號輸出端還連接所述休眠喚醒觸發(fā)電路的輸入端，所述休眠喚醒觸發(fā)電路的輸出端連接所述控制模塊對應(yīng)的端口；所述控制模塊連接所述無線傳輸模塊。
[0006]所述休眠喚醒觸發(fā)電路包括一個比較器，所述電流采集模塊的輸出信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號后輸入到所述比較器的其中一個輸入端，所述比較器的另一個輸入端用于輸入設(shè)定的參考電壓，所述比較器的輸出端連接所述控制模塊的中斷端口。
[0007]所述無線傳輸模塊為4G通信模塊。
[0008]所述監(jiān)測裝置還包括串口通信模塊，所述串口通信模塊與所述控制模塊連接。
[0009]所述監(jiān)測裝置還包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述電流采集模塊的信號輸出端通過所述A/D轉(zhuǎn)換模塊連接所述控制模塊的采集信號輸入端。
[0010]所述監(jiān)測裝置還包括濾波調(diào)理模塊，所述電流采集模塊的信號輸出端通過所述濾波調(diào)理模塊連接所述A/D轉(zhuǎn)換模塊。
[0011]所述監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊與所述控制模塊連接。
[0012]所述控制模塊為單片機(jī)。
[0013]所述監(jiān)測裝置還包括一個用于為各模塊提供電能的供電電源。
[0014]所述電流檢測模塊為霍爾電流傳感器。
[0015]本實(shí)用新型提供的電流信號監(jiān)測裝置中，利用無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)電流信號的無線傳輸，不僅節(jié)約了電纜的投入成本，而且，使用無線傳輸避免了電流信號受到電磁干擾，保證了電流信號的可靠性。而且，采用休眠喚醒觸發(fā)電路，在電流信號較弱時，此時高壓開關(guān)設(shè)備為無操作狀態(tài)，休眠喚醒觸發(fā)電路控制監(jiān)測裝置中的相關(guān)模塊處于休眠狀態(tài)，即低功耗狀態(tài)；只有當(dāng)高壓開關(guān)設(shè)備在動作狀態(tài)時，監(jiān)測裝置才進(jìn)行正常工作，這種方式能夠使監(jiān)測裝置在無需耗電的情況下進(jìn)入低功耗狀態(tài)，節(jié)約了電能。所以，該監(jiān)測裝置可以方便地實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息的收集和處理，能夠?qū)崟r分析高壓開關(guān)設(shè)備的實(shí)時信息，及早實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警，在一定程度上能夠降低因設(shè)備故障造成的損失。
【附圖說明】
[0016]圖1是高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是休眠喚醒觸發(fā)電路的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本實(shí)用新型提供了一種高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，包括控制模塊、電流采集模塊、休眠喚醒觸發(fā)電路和無線傳輸模塊，電流采集模塊用于采集高壓開關(guān)設(shè)備中分合閘線圈中的電流，電流采集模塊的信號輸出端連接控制模塊的采集信號輸入端;休眠喚醒觸發(fā)電路采樣連接電流采集模塊，控制連接控制模塊;控制模塊通信連接無線傳輸模塊。
[0019]作為一個具體實(shí)施例，高壓開關(guān)設(shè)備為斷路器；電流采集模塊采集斷路器分合閘控制線圈中的小電流信號，電流采集模塊為霍爾電流傳感器，能夠采集小電流信號;控制模塊為單片機(jī)，如圖1所示。另外，為了更加準(zhǔn)確地檢測分合閘控制線圈中的電流信號，可以使用多個霍爾電流互感器同時對該控制線圈中的電流進(jìn)行檢測，如圖1所示，使用三個互感器進(jìn)行檢測。當(dāng)然，本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式。
[0020]該監(jiān)測裝置在高壓斷路器處就地設(shè)置，兩者之間沒有無需較長的連接電纜，保證了數(shù)據(jù)在傳輸時所受到的干擾較少；而且，該監(jiān)測裝置由于就地安裝，所以，使用電池進(jìn)行供電，電池為該監(jiān)測裝置中的組成部分進(jìn)行供電；利用電池供電還能夠避免干擾信號通過電源線耦合方式對傳感器正常工作造成影響。
[0021]為了能夠使電流信號在無線傳輸過程中進(jìn)一步降低電磁干擾，該無線傳輸模塊使用先進(jìn)的4G通信模塊，即第4代移動通信技術(shù)，是目前公共移動通信網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)，具有較強(qiáng)的的傳輸可靠性。借助于4G技術(shù)，通過移動客戶端可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時遠(yuǎn)程交互，方便地實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測和分析判斷，為電力設(shè)備狀態(tài)檢修提供有力的技術(shù)支撐。
[0022]如圖2所示，休眠喚醒觸發(fā)電路包括比較器Ul，VIN端為其中一個霍爾電流傳感器的信號輸出端，VIN端與地之間的連接線路上串設(shè)有分壓電阻R24和R26，分壓電阻R24和R26之間的連接點(diǎn)，即分壓點(diǎn)連接到比較器UI的同相輸入端。比較電壓LB+與地之間依次串設(shè)有電阻R23和穩(wěn)壓管D7，電阻R23和穩(wěn)壓管D7之間的連接點(diǎn)連接到比較器Ul的反相輸入端，通過穩(wěn)壓管D7的作用能夠使輸入到比較器Ul的反相輸入端的比較電壓穩(wěn)定。比較器Ul的輸出端連接單片機(jī)上的中斷控制端口，比較器Ul的輸出信號就是單片機(jī)的工作狀態(tài)控制信號，為單片機(jī)工作或者休眠的中斷觸發(fā)信號。
[0023]作為一個具體實(shí)施例，該霍爾電流傳感器的信號輸出端通過一個濾波調(diào)理電路模塊連接到A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接到單片機(jī)上的采集信號輸入端?；魻栯娏鱾鞲衅鞯哪M信號經(jīng)過濾波調(diào)理電路后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊變?yōu)閿?shù)字信號，實(shí)現(xiàn)采集信號的數(shù)字化。
[0024]另外，單片機(jī)連接有一個數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)信息，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)調(diào)用。單片機(jī)通信連接有一個串口通信模塊。
[0025]上述監(jiān)測裝置中的各個組成部分均可以直接設(shè)置在斷路器的機(jī)構(gòu)箱中，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)。
[0026]該監(jiān)測裝置在安裝運(yùn)行前，用PC機(jī)通過串口通信模塊向單片機(jī)輸入相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)用于對傳感器的各項(xiàng)工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，主要包括觸發(fā)閾值、采樣率等;而且通過串口，可輸入標(biāo)準(zhǔn)電流波形，存儲于裝置內(nèi)，可與采集到的數(shù)據(jù)波形進(jìn)行對比，分析采集到的波形是否存在異常;并安裝相應(yīng)的SIM卡，用于4G通信。
[0027]利用休眠喚醒觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)在斷路器中的分合閘線圈不工作(即線圈電流過小)時為休眠狀態(tài)。具體過程為:當(dāng)線圈中的電流過小時，電阻R26兩端分擔(dān)的電壓小于穩(wěn)壓管D7上的電壓，比較器Ul輸出低電平，單片機(jī)根據(jù)比較器Ul輸出的信號進(jìn)行控制，使其本身進(jìn)入休眠狀態(tài)，即低功耗狀態(tài)；當(dāng)線圈中的電流達(dá)到一定值時，即超過設(shè)定閾值時，電阻R26兩端分擔(dān)的電壓大于穩(wěn)壓管D7上的電壓，比較器Ul輸出高電平，單片機(jī)根據(jù)比較器Ul輸出的信號進(jìn)行控制，使其本身進(jìn)入正常工作狀態(tài);完成數(shù)據(jù)采集、存儲和收發(fā)后，如果線圈電流恢復(fù)到閾值以下，單片機(jī)自動進(jìn)入低功耗狀態(tài)，此方式可有效延長電池使用時間。
[0028]單片機(jī)在正常工作狀態(tài)過程中，霍爾電流傳感器采集線圈上的電流模擬信號，該模擬信號經(jīng)過濾波調(diào)理電路后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊變?yōu)閿?shù)字信號，并輸入給單片機(jī)。另外，單片機(jī)讀取時鐘電路信號，將數(shù)字量信號加入時間標(biāo)簽并進(jìn)行初步的整理，然后，存放于數(shù)據(jù)存儲模塊中。然后，通過4G通信模塊將采集到的電流波形信息發(fā)送到指定IP的移動終端，完成電流監(jiān)測。其中，斷路器每完成一次操作，裝置的4G通信模塊就自動向指定IP的移動終端發(fā)送相應(yīng)的電流波形信息，移動終端在接收到波形信息后，對信息進(jìn)行分析處理，顯示分析結(jié)果和檢修建議等。
[0029]上述實(shí)施例中，給出了一種休眠喚醒觸發(fā)電路的具體電路，作為其他的實(shí)施例，休眠喚醒觸發(fā)電路還可以有其他的電路結(jié)構(gòu)，基于的工作原理與上述實(shí)施例中的電路的工作原理相同。
[0030]以上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，包括控制模塊、電流采集模塊、休眠喚醒觸發(fā)電路和無線傳輸模塊，所述電流采集模塊用于采集高壓開關(guān)設(shè)備中分合閘線圈中的電流，所述電流采集模塊的信號輸出端連接所述控制模塊的采集信號輸入端；所述電流采集模塊的信號輸出端還連接所述休眠喚醒觸發(fā)電路的輸入端，所述休眠喚醒觸發(fā)電路的輸出端連接所述控制模塊對應(yīng)的端口；所述控制模塊連接所述無線傳輸模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述休眠喚醒觸發(fā)電路包括一個比較器，所述電流采集模塊的輸出信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號后輸入到所述比較器的其中一個輸入端，所述比較器的另一個輸入端用于輸入設(shè)定的參考電壓，所述比較器的輸出端連接所述控制模塊的中斷端口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線傳輸模塊為4G通信模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測裝置還包括串口通信模塊，所述串口通信模塊與所述控制模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測裝置還包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述電流采集模塊的信號輸出端通過所述A/D轉(zhuǎn)換模塊連接所述控制模塊的采集信號輸入端。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測裝置還包括濾波調(diào)理模塊，所述電流采集模塊的信號輸出端通過所述濾波調(diào)理模塊連接所述A/D轉(zhuǎn)換模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊與所述控制模塊連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述控制模塊為單片機(jī)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測裝置還包括一個用于為各模塊提供電能的供電電源。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)設(shè)備用小電流信號監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電流檢測模塊為霍爾電流傳感器。
【文檔編號】G01R31/327GK205484504SQ201620016047
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月8日
【發(fā)明人】宋亞凱, 張茗, 張一茗, 韓國輝, 于同偉, 郭煜敬, 林生軍, 蔣曉旭, 盧巖, 李少華, 高群偉, 張文濤, 賈耿鋒
【申請人】平高集團(tuán)有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院