一種支持地理信息的電力故障指示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種支持地理信息的電力故障指示裝置，包括主控制器、電流互感器、電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏、報(bào)警燈和電源管理模塊，所述的電流互感器分別與電能檢測電路和電源管理模塊連接，所述的主控制器分別與電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏和報(bào)警燈連接；電能檢測電路檢測電流大小是否在一定時(shí)間內(nèi)超過設(shè)定的范圍，若超過，主控制器判定該電力線路發(fā)生故障，記錄下故障信息和發(fā)生的時(shí)間，控制報(bào)警燈閃爍和顯示屏顯示當(dāng)前故障信息，并通過無線模塊向遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送電力故障信息、故障發(fā)生的時(shí)間信息和地理位置信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有大大節(jié)約了故障點(diǎn)的工程搜索時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種支持地理信息的電力故障指示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力故障指示裝置，尤其是涉及一種支持地理信息的電力故障指示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在輸配電線路、電力電纜及開關(guān)柜、架空線等處，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)接地、短路等故障，為了便于維修人員查找故障點(diǎn)，常常需要在線路中安裝一種電力故障指示裝置，維修人員可以根據(jù)此故障指示器的報(bào)警信號找到發(fā)生故障的區(qū)段，從而及時(shí)恢復(fù)無故障區(qū)段的供電，可節(jié)約大量的工作時(shí)間，減少停電時(shí)間和停電范圍。
[0003]電力故障指示裝置的應(yīng)用范圍很廣，在長線路的中段或分支入口處，可指示線路故障區(qū)段及故障分支；安裝在變電站出口，可判明是站內(nèi)或站外故障；安裝在用戶配變高壓進(jìn)線處，可判明故障是否由用戶原因造成；安裝在電纜與架空線連接處，可區(qū)分故障是否在電纜段。一旦線路發(fā)生故障，巡線人員可借助故障指示器的報(bào)警信號確定故障點(diǎn)，排除故障。如果沒有電力故障裝置，將會(huì)是使用分段合閘送電查找故障的落后做法。
[0004]目前已經(jīng)有一些正在使用的電力故障指示裝置，當(dāng)電力故障發(fā)生時(shí)會(huì)使用故障指示燈進(jìn)行故障指示，同時(shí)通過GSM無線傳送故障信息到維護(hù)中心。由于現(xiàn)有的裝置上傳的故障信息不包含直接的地理位置信息，需要通過故障編號間接得到故障點(diǎn)的地理位置，故障點(diǎn)搜索不方便，耗費(fèi)大量的人力物力。另外，由于現(xiàn)有的故障指示裝置內(nèi)部時(shí)鐘會(huì)因?yàn)楦叩蜏氐拳h(huán)境因素發(fā)生漂移，造成時(shí)鐘不準(zhǔn)確，上傳的故障信息記錄的時(shí)間不準(zhǔn)確，給事后故障分析帶來困難，在多個(gè)故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，很難根據(jù)時(shí)間信息推斷出電力故障的發(fā)生順序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種支持地理信息的電力故障指示裝置，能夠通過無線通信將信息發(fā)送到遠(yuǎn)程主機(jī)，在電力故障發(fā)生后的一段時(shí)間內(nèi)裝置能夠自給供電。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，包括主控制器、電流互感器、電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏、報(bào)警燈和電源管理模塊，所述的電流互感器分別與電能檢測電路和電源管理模塊連接，所述的主控制器分別與電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏和報(bào)警燈連接，所述的電源管理模塊為該裝置各模塊供電；
[0008]電流互感器將電力線路電流轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，送往電能檢測電路檢測，電能檢測電路檢測電流大小是否在一定時(shí)間內(nèi)超過設(shè)定的范圍，若超過，主控制器判定該電力線路發(fā)生故障，記錄下故障信息和發(fā)生的時(shí)間，控制報(bào)警燈閃爍和顯示屏顯示當(dāng)前故障信息，并通過無線模塊向遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送電力故障信息、故障發(fā)生的時(shí)間信息和地理位置信肩、O
[0009]所述的電能檢測電路檢測電流大小是否在一定時(shí)間內(nèi)超過設(shè)定的范圍，若超過，主控制器判定該電力線路發(fā)生故障具體為:
[0010]電能檢測電路檢測電流大小，當(dāng)檢測到三相電力線路的任何一根線路的電流瞬間變小，即其電流值達(dá)到故障指示器設(shè)定的最小電流值時(shí)，表明發(fā)生了電路跳閘故障，若設(shè)定時(shí)間內(nèi)線路電流恢復(fù)正常，表明線路開關(guān)重合閘成功，故障點(diǎn)被排除，恢復(fù)正常供電狀態(tài)，故障指示器恢復(fù)正常狀態(tài)；
[0011]若線路電流消失，表明故障已引發(fā)上級開關(guān)跳閘而導(dǎo)致線路失壓，則確定為電路故障，直到達(dá)到設(shè)定的復(fù)歸時(shí)間或線路電流回復(fù)后自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。
[0012]當(dāng)電力線路故障消失時(shí)，主控制器控制報(bào)警燈熄滅，顯示屏顯示時(shí)鐘信息，并通過無線模塊響應(yīng)遠(yuǎn)程主機(jī)的狀態(tài)查詢。
[0013]所述的電源管理模塊包括依次連接充電電路、蓄電池和直流轉(zhuǎn)換電路，所述的充電電路與電流互感器連接，所述的直流轉(zhuǎn)換電路分別與主控制器、電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏、報(bào)警燈連接。
[0014]所述的主控制器定時(shí)讀取定位模塊的位置和時(shí)鐘信息，并將實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步到定位模塊中。
[0015]所述的定位模塊為北斗定位模塊。
[0016]所述的無線模塊為GPRS無線模塊。
[0017]所述的顯示屏為IXD顯示屏，所述的報(bào)警燈為LED報(bào)警燈，當(dāng)電力線路故障發(fā)生時(shí)，LED報(bào)警燈閃爍，LCD顯示屏顯示當(dāng)前故障信息，當(dāng)電力線路故障消失時(shí)，LED報(bào)警燈熄滅，IXD顯示屏顯示時(shí)鐘信息。
[0018]還包括分別與主控制器連接的按鍵、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，通過按鍵可在IXD顯示屏上查詢歷史故障記錄信息，通過按鍵可在LCD顯示屏上設(shè)置故障檢測電流的大小。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，故障信息通過GPRS無線模塊上傳維護(hù)中心，故障信息包含了北斗定位模塊提供的地理位置信息和高精度的時(shí)鐘信息，維護(hù)中心可以借助地圖導(dǎo)航軟件直接駕車導(dǎo)航到故障發(fā)生的地理位置，大大節(jié)約了故障點(diǎn)的工程搜索時(shí)間；可以根據(jù)故障信息提供的準(zhǔn)確的時(shí)間，準(zhǔn)確的分析出故障發(fā)生時(shí)的電力線路拓?fù)?，大大方便了電力設(shè)備維護(hù)。
[0021]2、通過電流互感器CT取電，通過充電電路為蓄電池充電，再通過直流轉(zhuǎn)換電路為本裝置供電；在電力線路故障時(shí)，本裝置通過自帶的蓄電池供電可維持工作7天以上。
[0022]3、本裝置可安裝于架空線路、電纜線路型、母線匯流排型或配電柜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的電能檢測電路圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的充電電路圖；
[0026]圖4為本發(fā)明直流轉(zhuǎn)換電路LM7805芯片電路圖；
[0027]圖5為本發(fā)明直流轉(zhuǎn)換電路LM1117芯片電路圖；
[0028]圖6為本發(fā)明直流轉(zhuǎn)換電路WRA_CS_3W芯片電路圖；
[0029]圖7為本發(fā)明實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路圖；[0030]圖8為本發(fā)明LED報(bào)警燈電路圖；
[0031]圖9為本發(fā)明IXD顯示屏電路圖；
[0032]圖10為本發(fā)明按鍵電路圖；
[0033]圖11為本發(fā)明復(fù)位電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例
[0035]如圖1所示，一種支持地理信息的電力故障指示裝置，包括主控制器1、電流互感器2、電能檢測電路4、定位模塊5、無線模塊8、顯示屏6、報(bào)警燈7、按鍵10、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路
9、復(fù)位電路11和電源管理模塊，所述的電流互感器2分別與電能檢測電路4和電源管理模塊連接，所述的主控制器I分別與電能檢測電路4、定位模塊5、無線模塊8、顯示屏6、報(bào)警燈7、按鍵10、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路9和復(fù)位電路11連接，所述的電源管理模塊包括依次連接充電電路31、蓄電池32和直流轉(zhuǎn)換電路33，所述的充電電路31與電流互感器2連接，所述的直流轉(zhuǎn)換電路33分別與主控制器1、電能檢測電路4、定位模塊5、無線模塊8、顯示屏6、報(bào)警燈7連接。
[0036]所述的定位模塊5為北斗定位模塊。所述的無線模塊8為GPRS無線模塊。所述的顯示屏為LCD顯示屏，所述的報(bào)警燈為LED報(bào)警燈，當(dāng)電力線路故障發(fā)生時(shí)，LED報(bào)警燈閃爍，LCD顯示屏顯示當(dāng)前故障信息，當(dāng)電力線路故障消失時(shí)，LED報(bào)警燈熄滅，LCD顯示屏顯示時(shí)鐘信息。
[0037]主控制器I定時(shí)讀取北斗定位模塊5的位置和時(shí)鐘信息，并將實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步到北斗時(shí)鐘。電流互感器2將交流380V線路電流轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的I?5安培電流信號，送往電能檢測電路4檢測，電能檢測電路4檢測電流大小，當(dāng)檢測到三相電力線路的任何一根線路的電流瞬間變小，即電流達(dá)到故障指示器設(shè)定的故障電流值時(shí)，表明發(fā)生了電路跳閘故障，如果2秒內(nèi)線路電流恢復(fù)正常，說明線路開關(guān)重合閘成功，故障點(diǎn)被排除，恢復(fù)正常供電狀態(tài)，故障指示器恢復(fù)正常狀態(tài)。若2秒內(nèi)線路電流消失，說明故障已引發(fā)上級開關(guān)跳閘而導(dǎo)致線路失壓，則確定為電路故障，直到達(dá)到設(shè)定的復(fù)歸時(shí)間或線路電流回復(fù)后自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。當(dāng)電力線路故障發(fā)生時(shí)，記錄下故障信息和發(fā)生的時(shí)間，LED報(bào)警燈閃爍，LCD顯示屏顯示當(dāng)前故障信息，主控制器通過GPRS無線模塊向遠(yuǎn)程主機(jī)提供電力故障狀態(tài)、故障發(fā)生時(shí)的時(shí)間信息和地理位置信息。當(dāng)電力線路故障消失時(shí)，LED報(bào)警燈熄滅，LCD顯示屏顯示時(shí)鐘信息，并通過GPRS無線模塊響應(yīng)遠(yuǎn)程主機(jī)的狀態(tài)查詢。本發(fā)明提供的電力故障指示裝置通過電流互感器取電，通過充電電路為蓄電池充電，再通過直流轉(zhuǎn)換電路為本裝置供電。在電力線路故障時(shí)，本裝置通過自帶的蓄電池供電維持工作7天以上。
[0038]下面就其中各個(gè)部分具體進(jìn)行介紹:
[0039]I)主控制器MCU
[0040]主芯片為STM32F407芯片，片內(nèi)集成IMb Flash、192kB RAM、自帶17個(gè)定時(shí)器、4個(gè)串口、3個(gè)ADC電路和3個(gè)I2C電路。電能采集使用主控制器自帶的ADC電路進(jìn)行電能采集，通過串口同北斗模塊和GPRS模塊通信，通過IO引腳控制IXD顯示屏、LED報(bào)警燈和掃描按鍵電路，通過I2C接口讀取RTC時(shí)鐘信息。
[0041]2)電能檢測電路
[0042]如圖2所示，通過互感器傳輸過來的O?5A標(biāo)準(zhǔn)電流信號，經(jīng)二級電流互感器變換為O?2.5mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，經(jīng)運(yùn)放電路送往主控制器ADC進(jìn)行交流電能采樣。
[0043]3)充電電路
[0044]如圖3所示，通過電流互感器進(jìn)行半波整流，經(jīng)交流電容器濾波后送往LM7812，輸出直流12V，為蓄電池充電，蓄電池的容量為24AH。
[0045]4)北斗定位模塊
[0046]UM220北斗模塊，主控制器通過串口同北斗模塊通信，北斗模塊支持單系統(tǒng)獨(dú)立定位，輸出NEMA格式的地理位置信息和時(shí)鐘信息，定位精度3米，冷啟動(dòng)時(shí)間35秒，熱啟動(dòng)I秒，北斗頻率BI，輸出IPPS的秒脈沖時(shí)鐘精度達(dá)20納秒。
[0047]5)直流轉(zhuǎn)換電路
[0048]如圖4-6所示，蓄電池送過來的直流12V電壓經(jīng)LM7805轉(zhuǎn)換成5V直流，5V直流再經(jīng)LM1117轉(zhuǎn)換為3.3V直流。3.3V直流給主芯片、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、北斗模塊、按鍵、電能檢測電路供電。5V直流給IXD模塊供電。12V直流給LED報(bào)警燈供電。12V直流電壓經(jīng)開關(guān)電源模塊WRA_CS-3W轉(zhuǎn)換輸出+15V和-15V兩路直流電源，為電能采集電路的運(yùn)放電路0P07供電。
[0049]6)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片
[0050]如圖7所示，PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，提供年月日時(shí)分秒信號，外接32.768KHz晶振電路，晶振溫漂±30ppm。為了保證時(shí)鐘的精度，該芯片的時(shí)鐘信息每秒鐘都根據(jù)北斗信號進(jìn)行修正。
[0051]7) LED報(bào)警燈電路
[0052]如圖8所示，通過DTA114晶體管控制LED報(bào)警燈開關(guān)，DTA114內(nèi)部集成了偏置電阻，主控制器MCU的引腳可直接控制該晶體管。
[0053]8) LCD 電路
[0054]如圖9所示，IXD屏接口電路，IXD為192*64點(diǎn)陣液晶屏，主控制器MCU通過地址和數(shù)據(jù)線控制IXD顯示。通過一個(gè)20K電位器調(diào)節(jié)IXD對比度。
[0055]9)按鍵電路
[0056]如圖10所示，按鍵電路包含4個(gè)按鍵和上拉電阻實(shí)現(xiàn)，通過掃描方式實(shí)現(xiàn)，PE8置為低電平，當(dāng)按下任意一個(gè)按鍵時(shí)，主控制器引腳PE12、PE13、PE14或PE15的一個(gè)引腳將檢測到低電平。例如按下SI按鍵，PE12將檢測到低電平。當(dāng)所有的按鍵都沒有按下時(shí)，主控制器引腳PE12、PE13、PE14或PE15的一個(gè)引腳將檢測到高電平。
[0057]10)復(fù)位電路
[0058]如圖11所示，由MP809和下拉電阻組成。上電時(shí)，該電路向主控制器輸出一個(gè)200毫秒左右的低電平脈沖復(fù)位信號，復(fù)位主控制器。
【權(quán)利要求】
1.一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，包括主控制器、電流互感器、電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏、報(bào)警燈和電源管理模塊，所述的電流互感器分別與電能檢測電路和電源管理模塊連接，所述的主控制器分別與電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏和報(bào)警燈連接，所述的電源管理模塊為該裝置各模塊供電； 電流互感器將電力線路電流轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，送往電能檢測電路檢測，電能檢測電路檢測電流大小是否在一定時(shí)間內(nèi)超過設(shè)定的范圍，若超過，主控制器判定該電力線路發(fā)生故障，記錄下故障信息和發(fā)生的時(shí)間，控制報(bào)警燈閃爍和顯示屏顯示當(dāng)前故障信息，并通過無線模塊向遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送電力故障信息、故障發(fā)生的時(shí)間信息和地理位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，所述的電能檢測電路檢測電流大小是否在一定時(shí)間內(nèi)超過設(shè)定的范圍，若超過，主控制器判定該電力線路發(fā)生故障具體為: 電能檢測電路檢測電流大小，當(dāng)檢測到三相電力線路的任何一根線路的電流瞬間變小，即其電流值達(dá)到故障指示器設(shè)定的最小電流值時(shí)，表明發(fā)生了電路跳閘故障，若設(shè)定時(shí)間內(nèi)線路電流恢復(fù)正常，表明線路開關(guān)重合閘成功，故障點(diǎn)被排除，恢復(fù)正常供電狀態(tài)，故障指示器恢復(fù)正常狀態(tài)； 若線路電流消失，表明故障已引發(fā)上級開關(guān)跳閘而導(dǎo)致線路失壓，則確定為電路故障，直到達(dá)到設(shè)定的復(fù)歸時(shí)間或線路電流回復(fù)后自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，當(dāng)電力線路故障消失時(shí)，主控制器控制報(bào)警燈熄滅，顯示屏顯示時(shí)鐘信息，并通過無線模塊響應(yīng)遠(yuǎn)程主機(jī)的狀態(tài)查詢。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，所述的電源管理模塊包括依次連接充電電路、蓄電池和直流轉(zhuǎn)換電路，所述的充電電路與電流互感器連接，所述的直流轉(zhuǎn)換電路分別與主控制器、電能檢測電路、定位模塊、無線模塊、顯示屏、報(bào)警燈連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，所述的主控制器定時(shí)讀取定位模塊的位置和時(shí)鐘信息，并將實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步到定位模塊中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，所述的定位模塊為北斗定位模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，所述的無線模塊為GPRS無線模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，所述的顯示屏為LCD顯示屏，所述的報(bào)警燈為LED報(bào)警燈，當(dāng)電力線路故障發(fā)生時(shí)，LED報(bào)警燈閃爍，LCD顯示屏顯示當(dāng)前故障信息，當(dāng)電力線路故障消失時(shí)，LED報(bào)警燈熄滅，LCD顯示屏顯示時(shí)鐘信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種支持地理信息的電力故障指示裝置，其特征在于，還包括分別與主控制器連接的按鍵、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，通過按鍵可在LCD顯示屏上查詢歷史故障記錄信息，通過按鍵可在LCD顯示屏上設(shè)置故障檢測電流的大小。
【文檔編號】G01R31/08GK103529360SQ201310482737
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】琚長江, 楊根科, 潘常春, 白杰, 陳悅, 袁哲人, 徐園園 申請人:上海交通大學(xué)