專利名稱：一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力線路檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中高壓電力線路故障指示、報(bào) 警的無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，輸配電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn) 行對電力系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。線路發(fā)生故障后，盡快查明故障點(diǎn)，排除故障，對電力 系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有十分重要的意義。目前，線路故障檢測的傳統(tǒng)的線路故障報(bào)警裝置有現(xiàn)場型故障尋址器、小電流接 地選線系統(tǒng)。現(xiàn)場型故障尋址器，只能夠檢測短路故障以能夠檢測短路故障以及40%左右 的接地故障；小電流接地選線系統(tǒng)僅能檢測線路接地故障。傳統(tǒng)的故障查找方式都沒有實(shí)現(xiàn)故障信息上傳功能，不具備故障自動定位功能， 一旦線路出現(xiàn)故障，需要人工沿線查找，增加了故障查找難度和時(shí)間，而利用配網(wǎng)自動化系 統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)故障的自動定位，但成本太大，難以推廣。因此，利用簡單、成本低廉的通信手段 將故障指示器所采集到的故障信息上傳到自動化主站系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的自動定位 是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置及方法，用于檢測、指 示、傳遞故障信號和發(fā)送遠(yuǎn)程指示報(bào)警，使維護(hù)人員能精確判別故障發(fā)生的區(qū)間，提高故障 分析的能力，以便迅速排除故障，縮小停電區(qū)域，縮短停電時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置，包括信號拾取單元、處理單元、指示單元， 其特征在于，所述信號拾取單元包括導(dǎo)電橡膠塊，導(dǎo)磁材料和線圈，導(dǎo)電橡膠塊和導(dǎo)磁材料 組成扣式夾持結(jié)構(gòu)，線圈繞在導(dǎo)磁材料上構(gòu)成拾取電流、電壓信號的電流互感器；所述處理 單元分別包括停電檢測單元、送電檢測單元、短路檢測單元、接地檢測單元；所述指示單元 分別包括翻牌單元、指示燈單元、射頻信號單元。一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置的報(bào)警方法，在供電線路干線ABC三相上分 別依次多點(diǎn)設(shè)置若干報(bào)警裝置，在發(fā)生故障的瞬間，信號拾取單元拾取到異常電流、電壓 值，處理單元分析后判斷故障類型，觸發(fā)指示單元同時(shí)發(fā)出燈光、翻牌旋轉(zhuǎn)、無線射頻信號 報(bào)警，所述無線信號攜帶有故障類型和故障區(qū)編碼信息，并通過SMARTRF技術(shù)傳送至控制 中心，該裝置接地故障動作條件是1)接地瞬間電容電流彡3A ；2)接地相對地電壓變化率> 40% ；3)導(dǎo)線未斷電；該裝置短路故障動作條件
1)檢測電流的正突變值彡200A ；2)線路電壓為零，U = 0。所述的信號拾取單元、處理單元、顯示單元的具體電路結(jié)構(gòu)敘述如下信號拾取單元回路中，線圈I-Ll 一端依次與電容1-C9、電阻1-R14相連，構(gòu)成高 頻濾波電路，電阻1-R15、二極管1-D8限壓，接至1-T2的基極，1-R13，I-Cll組成振蕩電路， 1-R13與1-R5相連，連接至VCC，1-T2集電極通過拾取點(diǎn)A連接到U6的1腳；線圈1-L1兩 端還與電容I-Cl、I-Rl、1-R2連接組成高通濾波，又經(jīng)I-Dl、1_D2、1_D4、1-D5橋式濾波，輸 出至電容1-C2，經(jīng)電阻1-R4，連至光耦U9的1腳，U9的2腳接地GND，U9的3腳為拾取點(diǎn) C，4腳接地GND，拾取點(diǎn)C經(jīng)電阻1-R3、1-R5、1-D7與電池VCC相連，拾取點(diǎn)C經(jīng)過電阻2-R9 連接至U6的13腳；三極管1-T2的基極與二極管1-D9相連，經(jīng)電阻1-R17，并經(jīng)過1-C8濾 波，與電阻1-R16、電容I-Cll構(gòu)成振蕩電路，輸出至三極管1-T3的基極，三極管1_T3的集 電極接拾取點(diǎn)D，拾取點(diǎn)D通過電容2-C8接地，通過電阻2-R10與TO的5腳相連，同時(shí)，拾 取點(diǎn)D通過電阻1-R5連接至VCC，二極管1-D10陽極接地GND，二極管I-Dl 1，電阻1-R18反 相隔離，拾取點(diǎn)B通過電阻1-R5、1-R10與VCC相連，連至三極管I-Tl集電極，I-Tl的輸出 端接GND，基極通過電阻I-Rll接GND，線圈中感應(yīng)電容I-Cl經(jīng)二極管1_D3、1-D6，經(jīng)電阻 1-R6、1-R7、1-R8、1-R9電容1_C3、1_C4、1_C5、1-C6形成的阻容濾波，依次通過電阻1-R12，
1-C7連接三極管的I-Tl基極；處理單元回路中，TO的2腳反相輸出接至U4的3腳，U4的4腳通過電容2_C7接 地，還通過電阻2-R4與U4的1腳相連，U4的5腳與VCC相連，U4的2腳與信號點(diǎn)E通過電 阻3-R5相連，U4接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，U4的10腳通過電阻2-R6與U4的13腳相連，并通 過電容2-C5接地，9腳與VCC相連，U4的8腳與地GND相連，U4的12腳與通過3-R6與信 號點(diǎn)F相連；U6的4腳與U4的11腳相連，U6的2腳反相輸出至U6的3腳，再反相輸出至 U6的4腳，U6的13腳經(jīng)過電阻2-R9連接至信號拾取點(diǎn)C，U6的12腳與U2的5腳相連， U2的6腳與地GND相連，U2的3腳與U6的4腳相連，U2的2腳與信號點(diǎn)G相連，U2的4腳 與U3的1腳相連，TO的6腳與U2的11腳相連，U2的10腳與U3的1腳相連，12腳通過電 阻3-R8與信號點(diǎn)H相連，U2的9腳與TO的11腳相連，U2的8腳與地GND相連；U5的11 腳為輸出端，其輸入端13腳與U5的3腳相連，輸入端12腳與U2的12相連，U5的3腳為 輸出端，其輸入端1腳與U6的8腳相連，輸入端2腳與U6的2腳相連，TO的9腳通過電阻
2-R8與拾取點(diǎn)B相連，Ul的1腳與電阻2-R1—端相連，電阻2-R1的另一端通過電容2-C1 與Ul的2腳相連，也通過電阻2-R2依次與Ul的3腳、Ul的5腳、Ul的12腳、Ul的13腳、 VCC相連，Ul的9腳、10腳與GND相連，其中Ul的6腳與U3的2腳通過電阻2-R3相連，并 通過電容2-C4與地GND相連，U3的5腳連接至VCC，U3的6腳連接至地GND，U3的4腳與 Ul的8腳通過電阻2-R5相連，U3的1腳與U3的11腳相連，U3的1腳與U2的4腳、10腳 相連，U3的9腳與VCC相連，U3的8腳與GND相連，U3的10腳與U3的4腳相連；顯示單元回路中，翻牌單元電路結(jié)構(gòu)為U1的8腳通過2-Dl、2_Rl與三極管3_T1 的基極相連，三極管3-Τ1的集電極接翻轉(zhuǎn)線圈3-L5的X端，三極管3-Τ1的發(fā)射端接GND ； U3的13腳與三極管3-Τ2的基極通過電阻3-R2相連，三極管3-Τ2的發(fā)射端與地GND相連，
3-Τ2的集電極端與翻轉(zhuǎn)線圈3-L5的Y端相連；指示燈單元電路結(jié)構(gòu)為U2的4腳與U3的1腳相連，還通過電阻3-R3與三極管3-T3基極相連，三極管3-T3發(fā)射極接地，三極管3-T3集電極依次通過電阻3-R4、發(fā)光二極 管3-D1相連；射頻信號單元電路結(jié)構(gòu)為信號點(diǎn)E、信號點(diǎn)F、信號點(diǎn)G、信號點(diǎn)H分別接至U8的 16、U8的17、U8的27、U8的26腳，U8的7、U8的8腳接晶振3-J1，并通過電容3-C1，3-C2 接地，U8的11、U8的12、U8的13、U8的23、U8的24、U8的25腳分別對應(yīng)與U7的7、U7的 6、U7的5、U7的2、U7的1、U7的20腳相連，U7的8腳、U7的10腳接晶振3-J2，U7的13 腳通過電容3-C7接地GND，并連接電感3-L1，U7的12腳接電容3-C8再并接到3-L1的另 一端并接電容3-C11接GND，并接于電感3-L4 —端，電感3-L4另一端依次串接電感3-L3、 電容3-C10至地GND，3-L3串接電容3-C9連至天線端子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利的優(yōu)點(diǎn)是1) 一旦發(fā)生故障，利用無線信號上傳到控制 中心，可以實(shí)時(shí)對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位，從而迅速處理和解決供電線故障，極大的提高了生 產(chǎn)效率；2)減輕勞動強(qiáng)度，信號傳輸快，利用無線射頻信號及GPRS模塊，迅速的將故障點(diǎn)傳 遞到控制中心；3)故障現(xiàn)象明顯，有指示燈和指示牌顯示易于安裝，開口電流互感器利用 扣式裝配，價(jià)格低廉，適于廣泛推廣，對確保電網(wǎng)安全運(yùn)行，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量起著重要作 用。


圖1是無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置應(yīng)用示例圖；圖3是無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明見圖1，一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置，包括信號拾取單元、處理單元、指示 單元，所述信號拾取單元包括導(dǎo)電橡膠塊1，導(dǎo)磁材料2和線圈3，導(dǎo)電橡膠塊1和導(dǎo)磁材料 2組成扣式夾持結(jié)構(gòu)，夾持在裸露的電力導(dǎo)線4上，線圈3繞在導(dǎo)磁材料2上構(gòu)成拾取電流、 電壓信號的電流互感器；所述處理單元分別包括停電檢測單元、送電檢測單元，短路檢測單 元，接地檢測單元；所述指示單元分別包括翻牌單元、指示燈單元、射頻信號單元。信號拾取 單元拾取信號給處理單元的數(shù)字芯片使用，處理單元將信號結(jié)合現(xiàn)場中工作情況總結(jié)出送 電信號、斷電信號、短路信號、接地信號，指示單元根據(jù)信號同時(shí)發(fā)出翻牌旋轉(zhuǎn)，閃燈，發(fā)出 無線射頻。見圖2，高壓線路上，設(shè)置本發(fā)明1-9處，當(dāng)故障點(diǎn)(AL點(diǎn))發(fā)生故障時(shí)，9處裝置 同時(shí)迅速發(fā)射無線射頻信號，其中6#點(diǎn)裝置，其內(nèi)部接受電流與電壓方向一致，而9#點(diǎn)裝 置所流過的電流與電壓反向，故控制中心可迅速定位故障點(diǎn)(AL點(diǎn))處于6#、9#點(diǎn)之間。見圖3，本發(fā)明的電路原理圖，針對常見供電回路故障如送電、停電、短路、接地作 出快速報(bào)警，電路結(jié)構(gòu)分別敘述如下下述信號拾取單元中，A為線路停送電拾取點(diǎn)，B為線路容性電流拾取點(diǎn)，C為大電 流突變拾取點(diǎn)，D為線路電壓首半波拾取點(diǎn)，其中U9為光耦P521。處理單元中Ul為芯片CD4541，U2為芯片HEF4013，U3為芯片HEF4013，U4為芯片HEF4013, U5為芯片HEF4093，U6為芯片HEF40106。其中停電信號單元，主要由U4的第一組D型觸發(fā)芯片完成，送電信號檢測單元主要由U4的第二組D型觸發(fā)器完成，短路信號檢 測單元由U2的第一組觸發(fā)器完成短路信號的觸發(fā)，接地信號檢測單元由U2的第二組觸發(fā) 器完成接地信號的觸發(fā)；U6主要是完成信號拾取成方波信號，U5為四施密特觸發(fā)電路完成 信號的組合邏輯功能，其中，U3和Ul還完成指示單元翻牌計(jì)時(shí)的功能，做為翻牌輸入信號 的時(shí)鐘處理。指示單元，包括翻牌單元、指示燈單元、射頻信號單元，翻牌單元主要由永磁指針 轉(zhuǎn)盤及外圍電路構(gòu)成；指示燈單元既由三極管3-T3驅(qū)動發(fā)光二極管3-D1 ；射頻信號單元中 U7為芯片CC1100，U8為單片機(jī)芯片ATMEGA88PA，E為線路送電信號連接點(diǎn)，F(xiàn)為線路斷電 信號連接點(diǎn)，G為線路短路信號連接點(diǎn)，H為線路接地信號連接點(diǎn)，U8平時(shí)處于休眠狀態(tài)，當(dāng) 上述信號由高電平變成低電平時(shí)，U8復(fù)位喚醒，驅(qū)動U7 CCllOO發(fā)射射頻數(shù)據(jù)。下面具體描述送電信號、斷電信號、短路信號、接地信號發(fā)生時(shí)，本發(fā)明的報(bào)警過 程1、送電信號檢測，裸導(dǎo)線直接取信號輸出回路中，正弦波信號通過電容1-C9、電阻 1-R14濾高頻，并通過電阻1-R15、二極管1-D8限壓，接至三極管1-T2的基極，電阻1-R13， 電容PQ1組成振蕩電路，電阻1-R13與1-R5相連，連接至VCC，三極管1_T2集電極與信號 拾取點(diǎn)A連接U6的1腳，U6的2腳反相輸出接至U4的3腳，U4的4的與通過電容2C7接 地，通過電阻2-R4與U4的1腳相連，U4的5腳與VCC相連，U4的2腳與送電信號點(diǎn)E通過 電阻3-R5相連。其中，U4接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，接通電源后，處于穩(wěn)態(tài)，其輸出引腳Ql = 0，Ql = 1。當(dāng)供電線路恢復(fù)供電時(shí)，三極管1-Τ2集電極為方波信號，調(diào)整振蕩電路使AA = 0，產(chǎn)生一個(gè)下降沿，U4的3腳CP端產(chǎn)生一個(gè)上升沿，U4的6腳Sl = 0，U4的4腳Rl = 0， U4的5腳Dl = 1，此時(shí)U4的2腳Ql = 0，Ql = 1，U4的1腳Ql經(jīng)過電阻2-R4給2-C7充 電，定長時(shí)間后，U4的4腳Rl = 1，此后U4復(fù)位，U4的2腳Ql = 1，U4的3腳Ql = 0。在 這一過程中E點(diǎn)獲得一個(gè)低電平方波脈沖信號，從而送電信號產(chǎn)生。2、停電信號檢測，信號拾取A點(diǎn)、連接至U6的1腳，U6的2腳反相輸出至U6的3 腳，再反相輸出至U6的4腳，U6的4腳與U4的11腳相連，U4的10腳通過電阻2-R6與13 腳相連，并通過電容2-C5接地，9腳與VCC相連，U4的8腳與地GND相連，U4的12腳與通 過3-R6與F點(diǎn)相連。其中U4接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路接通電源后，處于穩(wěn)態(tài)，其輸出引腳Q2 =0，:云=1。當(dāng)供電線路突然停電時(shí)，信號拾取點(diǎn)A= 1，A點(diǎn)出現(xiàn)上升沿，U4的11腳CP產(chǎn)生 上升沿，U4的8腳S2 = 0，U4的9腳D2 = 1，U4的10腳R2 = 0，此時(shí)，U4的13腳Q2 = 1，U4的12腳fll=0，接下來，U4的13腳Q2通過電阻2-R6給電容2-C5充電，定長時(shí)間后，U4 的10腳R2 = 1，此后U4復(fù)位，U4的13腳Q2 = 0，U4的12腳B=I。在這一過程中信號點(diǎn)F 獲得一個(gè)低電平方波脈沖信號，從而斷電信號產(chǎn)生。3、短路信號檢測，主要實(shí)現(xiàn)原理為在一定時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)較大的突變電流，且伴隨 保護(hù)性斷電動作，線圈I-Ll從供電線路感應(yīng)取電路信號，經(jīng)過電容I-Cl、1-R1、1-R2高通濾 波后，又經(jīng)二極管1-D1、1-D2、1-D4、1-D5橋式濾波，輸出至電容1-C2，經(jīng)電阻1-R4，連至光 耦U9的1腳，U9的2腳接地GND，U9的3腳為信號拾取點(diǎn)C，4腳接地GND。信號拾取點(diǎn)C經(jīng)電阻1-R3、1-R5、1-D7與電池VCC相連，信號拾取點(diǎn)C經(jīng)過電阻2-R9連接至U6的13腳， U6的12腳與U2的5腳相連，U2的6腳與地GND相連，U2的3腳與U6的4腳相連，U2的 2腳與信號點(diǎn)G相連，U2的4腳與U3的1腳相連，送電之后U2處于復(fù)位狀態(tài)，其輸出引腳 Ql = 0，Ql = 1當(dāng)線路中發(fā)生短路時(shí)，大電流產(chǎn)生于1-C2兩側(cè)，1-C2放電，使U9光耦一端導(dǎo)通，信 號拾取點(diǎn)C點(diǎn)=0，U6的12腳與信號拾取點(diǎn)C點(diǎn)反相，使得U2的5腳Dl = 1，此時(shí)U3位 于復(fù)位狀態(tài)其輸出=U2的4腳Rl = 0，U2的6腳Sl = 0，此時(shí)U2的3腳CP端有斷電信 號生時(shí)，U2輸出Ql = 1，Q =0, G點(diǎn)送出短路信號，U3被觸發(fā)計(jì)時(shí)，U2在U3復(fù)位之后，U2的 Rl = U3的Ql = 1，U2被復(fù)位，U2輸出Ql = 0，Q1 = 1，從而G點(diǎn)短路低電平方波脈沖信號 產(chǎn)生完畢。
4、接地信號檢測，主要實(shí)現(xiàn)原理為線路電壓對地降低> 40%時(shí)，容性放電電流 達(dá)到3A以上，且不發(fā)生斷電現(xiàn)象，供電線路電壓信號經(jīng)1-C9、1-R14，線路的首半波信號送 至1-D9，經(jīng)電阻1-R17，并經(jīng)過1-C8濾波，至1-R16、I-Cll構(gòu)成振蕩電路，輸出至三極管 1-T3的基極同時(shí)，1-T3的集電極接信號點(diǎn)D，D點(diǎn)通過電容2-C8接地，通過2-R10與U6的 5腳相連，同時(shí)，D點(diǎn)通過1-R5連接至VCC0反相信號經(jīng)1-D10流至GND, 1-D11，1-R8反相 隔離；U6的6腳與U2的11腳相連，U2的10腳與U3的1腳相連，12腳通過電阻3-R8與H 點(diǎn)相連，U2的9腳與U5的11腳相連，U2的8腳與GND相連；U5的11腳為輸出端，其輸入 端13腳與U5的3腳相連，輸入端12腳與U2的12相連，TO的3腳為輸出端，其輸入端1腳 與TO的8腳相連，輸入端2腳與U6的2腳相連，U6的9腳2-R8與信號拾取點(diǎn)B點(diǎn)相連； 信號拾取點(diǎn)B點(diǎn)通過電阻1-R5、1-R10與VCC相連，連至三極管I-Tl集電極，I-Tl的輸出端 接GND，基極通過電阻I-Rll接GND，線圈I-Ll中的感應(yīng)電容I-Cl經(jīng)二極管1_D3、1_D6，經(jīng) 電阻1-R6、1-R7、1-R8、1-R9電容1_C3、1_C4、1_C5、1-C6形成的阻容濾波，去掉高頻信號輸 出電容電流至電阻1-R12，電容1-C7連接三極管的I-Tl基極。U2處于復(fù)位狀態(tài)，其輸出引 腳 Q2 = 0，『2=1。電線路發(fā)生接地故障時(shí)，線路側(cè)電壓降低，線路信號經(jīng)1-R16、1-C11對地形成高 電平信號，使得三極管1-T3導(dǎo)通，信號拾取點(diǎn)D電容變低，產(chǎn)生一個(gè)下降沿，TO的6腳輸出 上升沿放電U6的5腳由高電平變成低電平，其反相輸出6腳輸出上升沿，U2的11腳出現(xiàn) 上升沿，CP = 1 ；此時(shí)U3位于復(fù)位狀態(tài)，輸出Ql = 0，U2的10腳R2 = 0，U2的8腳S2 = 0，U2 的 9 腳 D2 = U5 的 11 腳 M ；U5 的 11 腳M= H: G’ U5 的 13 腳Η=Π，U5 的 1 腳 A = U6 的8腳，此時(shí)電容電流輸出信號導(dǎo)通三極管1-Τ1，拾取點(diǎn)B = 0，TO的8腳輸出高電平，U5 的2腳B點(diǎn)為線路有電信號=1 ；U2的9腳的值取自下面公式
D2=電容電流信號*線路電壓信號 接地初始信號當(dāng)線路突變信號觸發(fā)U2的11腳時(shí)，由上述公式，即Ql = 2,^=0, H點(diǎn)送出接地信 號，U3被觸發(fā)之后，U3復(fù)位，U2的10腳R2 = 1 U2被復(fù)位，U2輸出Ql = 0，Q1 = 1，從而H 點(diǎn)接地低電平方波脈沖信號產(chǎn)生完畢。當(dāng)發(fā)生上述故障時(shí)，本發(fā)明能夠給出翻牌、閃燈、發(fā)送無線射頻指示故障的發(fā)生， 實(shí)現(xiàn)方法如下所述Ul的1腳與電阻2-R1 —端相連，電阻2-R1的另一端通過電容2_C1與Ul的2腳相連，也通過電阻2-R2與Ul的3腳相連，5腳與12腳、13腳、VCC相連，Ul的9腳、10腳與 GND相連，其中Ul的6腳與U3的2腳通過電阻2-R3相連，并通過電容2-C4與GND相連， Ul的8腳通過2-Dl、2-Rl與三極管3-T1的基極相連，3-T1的集電極接翻轉(zhuǎn)線圈3-L5的X 端，三極管3-T1的發(fā)射端接GND ；U5的8腳接短路信號，TO的9腳接接地信號，TO的10腳 為輸出端，接至U3的3腳CP端，U3的5腳連接至VCC，U3的6腳連接至GND，U3的4腳與 Ul的8腳相連，U3的1腳與U2的3腳、U2的11腳相連，U3的1腳與11腳相連，U3的13 腳與三極管3-T2的基極通過電阻3-R2相連，三極管3-T2的發(fā)射端與地GND相連，3-T2的 集電極端與翻轉(zhuǎn)線圈3-L5的Y端相連；U3的9腳與VCC相連，U3的8腳與GND相連，U3的 10腳通過U3的4腳相連。Ul為單循環(huán)的工作模式，Ul處于復(fù)位狀態(tài)，Q點(diǎn)輸出高電平，U3 的R = 1，工作在復(fù)位狀態(tài)，U3的1腳Ql = 0，2腳Ql = 1，三極管3-T1截止。U3的13腳 Q2 = 0，U3的12腳Ql = 1，三極管3-T2截止。發(fā)生短路或接地故障時(shí)，TO的10腳輸出高電平，即U3的3腳輸入上升沿，U3的3 腳CPl = 1，U3的1腳Ql = 1，U3的2腳Ql = 0，(此時(shí)短路和接地信號被復(fù)位)，Ul的6腳 變低電平，Ul進(jìn)入計(jì)數(shù)模式，計(jì)數(shù)時(shí)間由Ul的1腳、Ul的2腳決定:t = 2. 3*R2-R1*C2-C1， 此時(shí)，Ul的8腳在計(jì)數(shù)期間輸出低電平，三極管3T1截止，不控制翻轉(zhuǎn)線圈3-L5 ；U3的11 腳輸出上升沿，U3的11腳CP2 = 1，U3的10腳R2 = 0，U3的9腳D2 = 1，U3的8腳S2 = 0，U3被觸發(fā)，U3的13腳Q2 = 1，三極管3-T2導(dǎo)通，翻轉(zhuǎn)線圈3-L5中有正向電流流過，翻 轉(zhuǎn)線圈3L5轉(zhuǎn)向Y，使得永磁指針轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)翻出指示牌，此時(shí)U3的Ql輸出高電平，經(jīng)3-R3 至三極管3-T3的基極，三極管3-T3導(dǎo)通指示燈3-D1亮燈，其一端接VCC，另一端經(jīng)電阻接 三極管3-T3的集電極，三極管3-T3發(fā)射極輸出至GND ；當(dāng)Ul計(jì)數(shù)時(shí)間滿了之后，Q輸出高 電平，使U3復(fù)位，U3的1腳Ql = 0，U3的2腳Ql = 1，電流經(jīng)電阻3-R1流至三極管3-T1 基極，使三極管3-T1導(dǎo)通，U3的13腳Q2 = 0，三極管3-T2截止，指示燈3-D1關(guān)斷，翻轉(zhuǎn)線 圈3-L5中有負(fù)向電流流過，翻轉(zhuǎn)線圈3-L5轉(zhuǎn)向X，使得永磁指針轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)無指示狀態(tài)。輸出無線射頻信號的實(shí)現(xiàn)方法如下所述信號點(diǎn)E、F、G、H分別接至U8的16腳、17腳、27腳、26腳，U8的7腳、8腳接晶振 3-J1，并通過電容3-C1、3-C2接地，單片機(jī)U8處于掉電狀態(tài)，使用中斷喚醒方式工作。U8的 11腳、12腳、13腳、23腳、24腳、25腳分別對應(yīng)與U7的7腳、6腳、5腳、2腳、1腳、20腳相 連，射頻芯片U7的8腳、10腳接晶振3-J2，U7的13腳通過3-C7接GND,并接3-L1 一端，U7 的12腳接3-C8再并接到3-L1的另一端并接電容3-C11接地GND，并接電感3-L4 —端，電 感3-L4另一端接電感3-L3，并接電容3-C10至GND，電感3-L3接電容3-C9后與天線端子 相連。當(dāng)上述信號出現(xiàn)下降沿時(shí)，喚醒單片機(jī)U8，單片機(jī)U8控制U7輸出射頻信號，從而 實(shí)現(xiàn)無線射頻傳輸。
權(quán)利要求
一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置，包括信號拾取單元、處理單元、指示單元，其特征在于，所述信號拾取單元包括導(dǎo)電橡膠塊，導(dǎo)磁材料和線圈，導(dǎo)電橡膠塊和導(dǎo)磁材料組成扣式夾持結(jié)構(gòu)，線圈繞在導(dǎo)磁材料上構(gòu)成拾取電流、電壓信號的電流互感器；所述處理單元分別包括停電檢測單元、送電檢測單元、短路檢測單元、接地檢測單元；所述指示單元分別包括翻牌單元、指示燈單元、射頻信號單元。
2.權(quán)利要求1所述的一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置的報(bào)警方法，其特征在于， 在供電線路干線ABC三相上分別依次多點(diǎn)設(shè)置若干報(bào)警裝置，在發(fā)生故障的瞬間，信號拾 取單元拾取到異常電流、電壓值，處理單元分析后判斷故障類型，觸發(fā)指示單元同時(shí)發(fā)出燈 光、翻牌旋轉(zhuǎn)、無線射頻信號報(bào)警，所述無線信號攜帶有故障類型和故障區(qū)編碼信息，并通 過SMARTRF技術(shù)傳送至控制中心；該裝置接地故障動作條件是1)接地瞬間電容電流彡3A;2)接地相對地電壓變化率>40% ；3)導(dǎo)線未斷電；該裝置短路故障動作條件是1)檢測電流的正突變值彡200A；2)線路電壓為零，U= 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置，其特征在于，所述 的信號拾取單元、處理單元、顯示單元的具體電路結(jié)構(gòu)敘述如下所述信號拾取單元中，線圈I-Ll 一端依次與電容1-C9、電阻1-R14相連，構(gòu)成高頻濾波 電路，電阻1-R15、二極管1-D8限壓，接至1-T2的基極，1-R13，I-Cll組成振蕩電路，1-R13 與1-R5相連，連接至VCC，1-T2集電極通過拾取點(diǎn)A連接到U6的1腳；線圈I-Ll兩端還與 電容I-Cl、I-Rl、1-R2連接組成高通濾波，又經(jīng)1-D1、1-D2、1-D4、1-D5橋式濾波，輸出至電 容1-C2，經(jīng)電阻1-R4，連至光耦U9的1腳，U9的2腳接地GND，U9的3腳為拾取點(diǎn)C，4腳 接地GND，拾取點(diǎn)C經(jīng)電阻1-R3、1-R5、1-D7與電池VCC相連，拾取點(diǎn)C經(jīng)過電阻2-R9連接 至U6的13腳；三極管1-T2的基極與二極管1-D9相連，經(jīng)電阻1-R17，并經(jīng)過1-C8濾波， 與電阻1-R16、電容I-Cll構(gòu)成振蕩電路，輸出至三極管1-T3的基極，三極管1_T3的集電極 接拾取點(diǎn)D，拾取點(diǎn)D通過電容2-C8接地，通過電阻2-R10與TO的5腳相連，同時(shí)，拾取點(diǎn) D通過電阻1-R5連接至VCC，二極管1-D10陽極接地GND，二極管1-D11，電阻1-R18反相隔 離，拾取點(diǎn)B通過電阻1-R5、1-R10與VCC相連，連至三極管I-Tl集電極，I-Tl的輸出端接 GND，基極通過電阻I-Rll接GND，線圈中感應(yīng)電容I-Cl經(jīng)二極管1_D3、1-D6，經(jīng)電阻1-R6、 1-R7、1-R8、1-R9電容1-C3、1-C4、1-C5、1-C6形成的阻容濾波，依次通過電阻1-R12，1-C7連 接三極管的I-Tl基極；所述處理單元中，U6的2腳反相輸出接至U4的3腳，U4的4腳通過電容2-C7接地， 還通過電阻2-R4與U4的1腳相連，U4的5腳與VCC相連，U4的2腳與信號點(diǎn)E通過電阻 3-R5相連，U4接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，U4的10腳通過電阻2-R6與U4的13腳相連，并通過 電容2-C5接地，9腳與VCC相連，U4的8腳與地GND相連，U4的12腳與通過3-R6與信號 點(diǎn)F相連 ’U6的4腳與U4的11腳相連，TO的2腳反相輸出至U6的3腳，再反相輸出至U6 的4腳，U6的13腳經(jīng)過電阻2-R9連接至信號拾取點(diǎn)C，U6的12腳與U2的5腳相連，U2的6腳與地GND相連，U2的3腳與U6的4腳相連，U2的2腳與信號點(diǎn)G相連，U2的4腳 與U3的1腳相連，TO的6腳與U2的11腳相連，U2的10腳與U3的1腳相連，12腳通過電 阻3-R8與信號點(diǎn)H相連，U2的9腳與TO的11腳相連，U2的8腳與地GND相連；U5的11 腳為輸出端，其輸入端13腳與U5的3腳相連，輸入端12腳與U2的12相連，U5的3腳為 輸出端，其輸入端1腳與U6的8腳相連，輸入端2腳與U6的2腳相連，TO的9腳通過電阻2-R8與拾取點(diǎn)B相連，Ul的1腳與電阻2-R1—端相連，電阻2-R1的另一端通過電容2-C1 與Ul的2腳相連，也通過電阻2-R2依次與Ul的3腳、Ul的5腳、Ul的12腳、Ul的13腳、 VCC相連，Ul的9腳、10腳與GND相連，其中Ul的6腳與U3的2腳通過電阻2-R3相連，并 通過電容2-C4與地GND相連，U3的5腳連接至VCC，U3的6腳連接至地GND，U3的4腳與 Ul的8腳通過電阻2-R5相連，U3的1腳與U3的11腳相連，U3的1腳與U2的4腳、10腳 相連，U3的9腳與VCC相連，U3的8腳與GND相連，U3的10腳與U3的4腳相連；所述顯示單元回路中，翻牌單元電路結(jié)構(gòu)為U1的8腳通過2-Dl、2-Rl與三極管3-T1 的基極相連，三極管3-T1的集電極接翻轉(zhuǎn)線圈3-L5的X端，三極管3-T1的發(fā)射端接GND ； U3的13腳與三極管3-T2的基極通過電阻3-R2相連，三極管3-T2的發(fā)射端與地GND相連，3-T2的集電極端與翻轉(zhuǎn)線圈3-L5的Y端相連；指示燈單元電路結(jié)構(gòu)為U2的4腳與U3的1腳相連，還通過電阻3-R3與三極管3-T3基 極相連，三極管3-T3發(fā)射極接地，三極管3-T3集電極依次通過電阻3-R4、發(fā)光二極管3-D1 相連；射頻信號單元電路結(jié)構(gòu)為信號點(diǎn)E、信號點(diǎn)F、信號點(diǎn)G、信號點(diǎn)H分別接至U8的16、U8的17、U8的27、U8的26腳，U8的7、U8的8腳接晶振3-J1，并通過電容3_C1，3-C2接 地，U8的11、U8的12、U8的13、U8的23、U8的24、U8的25腳分別對應(yīng)與U7的7、U7的6、 U7的5、U7的2、U7的1、U7的20腳相連，U7的8腳、U7的10腳接晶振3-J2，U7的13腳 通過電容3-C7接地GND，并連接電感3-L1，U7的12腳接電容3-C8再并接到3-L1的另一 端并接電容3-C11接GND，并接于電感3-L4 —端，電感3-L4另一端依次串接電感3-L3、電 容3-C10至地GND，3-L3串接電容3-C9連至天線端子。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力線路檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線數(shù)字供電線路故障報(bào)警裝置及方法，包括信號拾取單元、處理單元、指示單元，其特征在于，所述信號拾取單元包括導(dǎo)電橡膠塊，導(dǎo)磁材料和線圈，導(dǎo)電橡膠塊和導(dǎo)磁材料組成扣式夾持結(jié)構(gòu)，線圈繞在導(dǎo)磁材料上構(gòu)成拾取電流、電壓信號的電流互感器；所述處理單元分別包括停電檢測單元、送電檢測單元、短路檢測單元、接地檢測單元；所述指示單元分別包括翻牌單元、指示燈單元、射頻信號單元。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)利用無線信號上傳到控制中心，可以實(shí)時(shí)對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位；2)減輕勞動強(qiáng)度，迅速的將故障點(diǎn)傳遞到控制中心；3)指示故障明顯，適于廣泛推廣，對確保電網(wǎng)安全運(yùn)行起著重要作用。
文檔編號G01R31/08GK101813738SQ20101013915
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者張景山 申請人:鞍山銀宇電子科技有限公司