架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，包括電流互感器，用于采集架空輸電線路電流；數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述架空輸電線路電流的電流信息；數(shù)據(jù)處理模塊，用于處理所述電流信息；數(shù)據(jù)集中器，用于存儲所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的電流信息；無線通信模塊以及在線取能裝置，所述在線取能裝置分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器和無線通信模塊連接，并供電。本發(fā)明采用空心線圈式電流互感器，解決了傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器容易磁飽和、絕緣難與成本高的問題；利用了懸浮式在線取能裝置寬輸入、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，避免外接電源，實(shí)現(xiàn)裝置的易安裝免維護(hù)。
【專利說明】架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電流監(jiān)測報(bào)警裝置，具體地指一種架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，該裝置用于對架空輸電線路進(jìn)行電流監(jiān)測和報(bào)警。

【背景技術(shù)】
[0002]目前電力系統(tǒng)中傳輸導(dǎo)線使用過久，將會導(dǎo)致線路老化，發(fā)熱比較嚴(yán)重，而且有些強(qiáng)烈的電磁干擾還會造成傳輸導(dǎo)線運(yùn)行的故障，這些因素都會影響架空輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，從而造成電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行。為了防止此類事情的發(fā)生，應(yīng)該增強(qiáng)對架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，以便在發(fā)生威脅前及時(shí)地對故障進(jìn)行處理，從而安全、可靠地保障電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。
[0003]架空輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)得到的各種數(shù)據(jù)都是導(dǎo)線運(yùn)行狀態(tài)的不同反映，研究高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)有很大的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。在輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)中，導(dǎo)線的電流是測量環(huán)節(jié)中的重要部分，通過電流的測量數(shù)據(jù)可以直觀地表現(xiàn)出導(dǎo)線的運(yùn)行狀態(tài)，而且很多事故的發(fā)生都伴隨著電流的變化。所以，研究電流的測量對整套在線監(jiān)測裝置具有重要的意義。
[0004]目前，在電力系統(tǒng)中，對于輸電線路電流的在線監(jiān)測，一般采用電流互感器來實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的電流測量方法中，使用較多的還是電磁感應(yīng)式電流互感器，它是利用電磁感應(yīng)原理，將一次側(cè)的大電流轉(zhuǎn)換為二次側(cè)的小電流，然后再來進(jìn)行測量。隨著電力系統(tǒng)中運(yùn)行電壓的等級在不斷地提高，傳輸容量也變得越來越大，對電流互感器的要求也越來越高，而傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器由于容易磁飽和、絕緣難與成本高等缺點(diǎn)越來越不能滿足電力系統(tǒng)的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，該裝置利用了懸浮式在線取能裝置寬輸入、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，避免外接電源，實(shí)現(xiàn)裝置的易安裝免維護(hù)。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:一種架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，包括:
[0007]電流互感器，用于采集架空輸電線路電流；
[0008]數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述架空輸電線路電流的電流信息；
[0009]數(shù)據(jù)處理模塊，用于處理所述電流信息；
[0010]數(shù)據(jù)集中器，用于存儲所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的電流信息；
[0011]無線通信模塊，用于將所述數(shù)據(jù)集中器中的電流信息無線傳輸至遠(yuǎn)方監(jiān)控終端；以及
[0012]在線取能裝置，包括依次電連接的互感器、整流濾波電路、取電調(diào)節(jié)保護(hù)電路和隔離穩(wěn)壓電路；所述在線取能裝置分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器和無線通信模塊連接，并供電。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述互感器包括非磁性的圓形骨架以及饒于所述非磁性的圓形骨架上的漆包線線圈。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述整流濾波電路為LCJi型濾波器，所述隔離穩(wěn)壓電路為橋式整流電路。
[0015]本發(fā)明電流互感器采用了電子互感器中的空心線圈式電流互感器，又稱為Rogowski線圈式電流互感器，它是將漆包線線圈均勻地繞在一個(gè)非磁性的環(huán)形骨架上，通過電磁感應(yīng)的原理，將高壓側(cè)的大電流變換成低壓側(cè)的小電壓信號來進(jìn)行測量的，線性度良好，能夠滿足電流測量的要求。
[0016]本發(fā)明架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，與現(xiàn)有的電流監(jiān)測報(bào)警裝置相比，采用了空心線圈式電流互感器、在線取能裝置以及低成本的可靠無線通信網(wǎng)絡(luò)。解決了傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器容易磁飽和、絕緣難與成本高的問題；此外，利用懸浮式在線取能裝置寬輸入、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，避免外接電源，實(shí)現(xiàn)裝置的易安裝免維護(hù)。本發(fā)明還采用低成本的可靠無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)有效可靠的數(shù)據(jù)傳輸，形成低成本遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為在線取能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為數(shù)據(jù)采集模塊中整流濾波電路的電路圖。
[0021]圖5為數(shù)據(jù)采集模塊中隔離穩(wěn)壓電路的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置包括在線取能裝置、電流互感器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器、無線通信模塊、遠(yuǎn)方監(jiān)控終端和報(bào)警裝置，電流互感器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器、無線通訊模塊依次電信號連接，報(bào)警裝置與數(shù)據(jù)處理模塊連接，遠(yuǎn)方監(jiān)控終端與無線通訊模塊通過無線通信連接，當(dāng)采集到的電流數(shù)據(jù)超過該裝置設(shè)定的上限時(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息反饋給遠(yuǎn)方監(jiān)控終端和報(bào)警裝置，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警。
[0024]本發(fā)明所用電流互感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括一個(gè)非磁性的圓形骨架以及饒于非磁性的圓形骨架上的漆包線線圈，即為Rogowski線圈，漆包線的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊連接。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和全電流定律，當(dāng)被測母線沿中心軸線從骨架中心穿過時(shí)，在Rogowski線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號,這個(gè)感應(yīng)電壓e(t)是與被測電流I (t)成微分關(guān)系的，即
[0025]e(t) 二 -M

dt
[0026]式中M是Rogowski線圈與母線之間的互感系數(shù)。從Rogowski線圈的結(jié)構(gòu)和測量原理可以看出，由于沒有鐵芯結(jié)構(gòu)，故它不存在磁飽和的問題。與傳統(tǒng)的電磁式電流互感器相比，它的測量頻率和電流范圍都比較寬，線性度較好。
[0027]如圖3所示，本發(fā)明所用在線取能裝置包括依次電連接的互感器、整流濾波電路、取電調(diào)節(jié)保護(hù)電路和隔離穩(wěn)壓電路；在線取能裝置分別與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器和無線通信模塊連接，在線取能裝置分別為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器和無線通信模塊供電。在線取能裝置中的互感器為空心線圈式電流互感器，通過一個(gè)繞有線圈的感應(yīng)鐵芯，將高壓傳輸導(dǎo)線沿軸線從鐵芯穿過，從而組成一個(gè)穿心式的電流互感器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，該鐵芯從母線電流上取得能量，再通過整流濾波電路、調(diào)節(jié)保護(hù)電路以及隔離穩(wěn)壓電路后，得到穩(wěn)定可靠的直流電源。此種方法供電的能量主要來自母線的電流，在交流電流周圍存在交變磁場，通過磁場來傳遞、獲得能量。
[0028]本實(shí)施例所用在線取能裝置中的整流濾波電路為LC 31型濾波器，電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中C1、C2是電容，L是電感；所用隔離穩(wěn)壓電路為橋式整流電路，電路結(jié)構(gòu)如圖5所示，其中T是變壓器，Dl?D4是二極管，Rl是電阻。
[0029]本發(fā)明架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置的工作過程如下:
[0030]將高壓傳輸導(dǎo)線沿軸線從在線取能裝置的圓形骨架中穿過，從而組成一個(gè)穿心式的電流互感器，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，該鐵芯從母線電流上取得能量，再通過整流濾波電路、調(diào)節(jié)保護(hù)電路以及隔離穩(wěn)壓電路后，得到穩(wěn)定可靠的直流電源。將得到的直接電源分別為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器和無線通信模塊供電。此種方法供電的能量主要來自母線的電流，在交流電流周圍存在交變磁場，通過磁場來傳遞、獲得能量。
[0031]電流互感器(Rogowski線圈)將高壓側(cè)的大電流變換成低壓側(cè)的小電壓信號進(jìn)行測量，通過數(shù)據(jù)采集模塊對架空輸電線的電流信息進(jìn)行采集，然后傳送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊對采集的信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，發(fā)送給數(shù)據(jù)集中器，并在數(shù)據(jù)集中器中保存。最后，利用無線通信模塊(無線收發(fā)芯片nRF2401或者Zigbee通信模塊和通信運(yùn)營商的GPRS網(wǎng)絡(luò))，將PPP/IP/UDP等協(xié)議嵌入到數(shù)據(jù)集中器，采用近距離無線通信方式，將架空輸電線路電流數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)方監(jiān)控終端。
[0032]報(bào)警裝置根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊中的電流信息選擇是否發(fā)出報(bào)警信息，若需要發(fā)出報(bào)警指令，將根據(jù)分級報(bào)警策略發(fā)出聲光報(bào)警信號，同時(shí)可以將預(yù)設(shè)報(bào)警內(nèi)容通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文本至指定終端。
[0033]本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行詳細(xì)的說明，并給出實(shí)施例的設(shè)計(jì)裝置結(jié)構(gòu)。應(yīng)理解為以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的含義，而不是限制性的意義。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，其特征在于，包括: 電流互感器，用于采集架空輸電線路電流； 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述架空輸電線路電流的電流信息； 數(shù)據(jù)處理模塊，用于處理所述電流信息； 數(shù)據(jù)集中器，用于存儲所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的電流信息； 無線通信模塊，用于將所述數(shù)據(jù)集中器中的電流信息無線傳輸至遠(yuǎn)方監(jiān)控終端；以及在線取能裝置，包括依次電連接的互感器、整流濾波電路、取電調(diào)節(jié)保護(hù)電路和隔離穩(wěn)壓電路；所述在線取能裝置分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)集中器和無線通信模塊連接，并供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，其特征在于:所述互感器包括非磁性的圓形骨架以及饒于所述非磁性的圓形骨架上的漆包線線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述架空輸電線路電流監(jiān)測報(bào)警裝置，其特征在于:所述整流濾波電路為LCji型濾波器，所述隔離穩(wěn)壓電路為橋式整流電路。
【文檔編號】G01R19/00GK104237604SQ201410431403
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】張志堅(jiān), 陸新秋, 蘇曉, 沈震宇, 劉洪祥, 華陳君, 陳峻宇, 錢磊, 湯晉偉, 胡建勛, 葉征, 劉曉偉, 方琪, 張秋實(shí) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司無錫供電公司, 武漢科迪奧電力科技有限公司