專利名稱：工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工頻電磁場環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種對輸變站工程周圍的電磁 環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的裝置。
背景技術(shù)：
近年來，電力系統(tǒng)的電磁干擾、電磁環(huán)境問題日益受到人們重視，工頻電磁場的 生態(tài)效應(yīng)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。公眾對于電磁污染的錯誤認(rèn)識造成了不必要的心理恐 慌，從而對于自己周邊的輸變站工程建設(shè)持以強(qiáng)烈的反對態(tài)度，給輸變站設(shè)施的建設(shè)造成 了很大的阻力，各地阻撓施工的事件頻頻發(fā)生。而這一現(xiàn)象造成的不必要的直接后果就是 電網(wǎng)建設(shè)滯后于用電需求，出現(xiàn)供電“瓶頸”，這不僅影響到了社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也影響了 群眾的正常用電。為了引導(dǎo)群眾更加直觀正確地認(rèn)識輸變站設(shè)施，降低公眾的心理恐慌程 度，順利推進(jìn)各項輸變站工程建設(shè)，對輸變站工程周圍的電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時公示顯得極為 重要。所述的工頻電磁環(huán)境參數(shù)主要包括工頻電磁場強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度。目前一般采用的方法是采用手持式測量儀器，對工頻電磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度分 別進(jìn)行測量。這種方式能夠快速、便捷地測量出被測點(diǎn)的電磁環(huán)境，但是，此類專用儀器價 格昂貴，而且所測得的部分參數(shù)一般供環(huán)境監(jiān)測和電力部門用于分析和研究?，F(xiàn)有儀器均不具備專門全天候地針對輸電站設(shè)施面向公眾的工頻電磁環(huán)境監(jiān)測 功能，在現(xiàn)有的技術(shù)中，多通過在測量傳感器中內(nèi)置電池的形式來實(shí)現(xiàn)外接電源干擾的屏 蔽和野外測量。工作人員在完成一定測量任務(wù)后，需要將傳感器或主機(jī)接到電源進(jìn)行充電， 且一般情況下，只能對工頻電磁場強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行單一量的測量。要實(shí)現(xiàn)兩變量的 同時測量，需要手動進(jìn)行操作，較麻煩?，F(xiàn)有的技術(shù)中，傳感器自動供電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工頻電磁環(huán)境實(shí)時監(jiān)測亟待解決的技 術(shù)問題?，F(xiàn)有的傳感器多采用內(nèi)置電池作為電源，充一次電一般可實(shí)現(xiàn)不間斷工作8-10小 時左右。如果采用引入電纜線實(shí)現(xiàn)自動充電，接入的充電線纜在不工作時引入感應(yīng)誤差較 大，最大時高達(dá)幾百倍，在本場值較小的情況下會出現(xiàn)引入誤差覆蓋本場值的現(xiàn)象。因此如 何解決充電完成后，充電電源線的屏蔽問題也是全天候?qū)崟r在線監(jiān)測系統(tǒng)要解決的技術(shù)問 題。同時作為實(shí)時在線監(jiān)測系統(tǒng)，還要有準(zhǔn)確的時間系統(tǒng)和自動調(diào)控能力，實(shí)現(xiàn)長時間無人 照看下的自動工作。本著前述思想，本發(fā)明人針對野外全天候?qū)崟r監(jiān)測裝置的特殊要求，研發(fā)出本案 所提供裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對前述背景技術(shù)中的缺陷和不足，提供一種工 頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)高精度工頻電磁傳感器的長時間供電和自動充 電，并能有效地屏蔽電源線的接入對測量結(jié)果的影響，實(shí)現(xiàn)工頻電磁場強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)
3強(qiáng)度的自動切換測量、數(shù)據(jù)的上傳、就地顯示等功能。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是
一種工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，包括主控制器、工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元、時間同 步單元、數(shù)據(jù)處理單元和電源系統(tǒng)；
工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元包括高精度工頻電磁傳感器、大容量電池、電源管理模塊和至 少兩個物理隔離器，所述電源管理模塊包括和單向二極管；至少兩個物理隔離器依次連接， 其輸入端連接電源系統(tǒng)，輸出端連接單向二極管的正極，而單向二極管的負(fù)極連接DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸入端及大容量電池，而DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端連接高精度工頻電磁傳感器的電 源輸入端，高精度工頻電磁傳感器還連接主控制器和大容量電池，在主控制器的控制下將 測量的電磁場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度及剩余電量送入主控制器； 時間同步單元與主控制器連接，將時間數(shù)據(jù)送入主控制器； 數(shù)據(jù)處理單元與主控制器連接，存儲主控制器接收到的數(shù)據(jù)。上述物理隔離器包括常開繼電器和三端穩(wěn)壓器，其中，三端穩(wěn)壓器的輸入端與常 開繼電器的常開觸點(diǎn)輸入端連接，并共同連接至電源系統(tǒng)的輸出端，而三端穩(wěn)壓器的輸出 端連接常開繼電器的電磁線圈，常開繼電器的常開觸點(diǎn)輸出端連接電源管理模塊中單向二 極管的正極。上述電源系統(tǒng)包括依次連接的微時控開關(guān)和充電裝置，其中，微時控開關(guān)與主控 制器進(jìn)行通訊，在主控制器的控制下進(jìn)行關(guān)斷；而充電裝置的輸出端連接物理隔離器的輸 入端。上述時間同步單元包括可通過GPS接收時間信息的GPS授時模塊。上述數(shù)據(jù)處理單元還連接顯示單元，在主控制器的控制下顯示測量數(shù)據(jù)。采用上述方案后，本發(fā)明具有以下改進(jìn)
(1)通過主控制器實(shí)現(xiàn)自動對大容量電池進(jìn)行充電，解決了全天候工作時電源供應(yīng)的 問題，同時在不充電時，外接引入電纜自動分割成若干小段以減小引入誤差，解決了引入電 纜干擾誤差大的問題；
(2)通過主控制器實(shí)現(xiàn)各個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，主控制器與各單元部分的通訊都采用數(shù)字通 訊，增加了系統(tǒng)的可靠性；
(3)可以采用通過增加工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元的方法、來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明的整體架構(gòu)圖2是本發(fā)明中工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元的結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明所述的裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明。參照圖1，是本發(fā)明所述的工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置的主結(jié)構(gòu)示意圖，包括 工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元1、時間同步單元2、數(shù)據(jù)處理單元3、電源系統(tǒng)4、主控制器5和顯示
4單元6。配合圖2所示，工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元1包括高精度工頻電磁傳感器101、大容量 電池102、電源管理模塊103和至少兩個物理隔離器104，其中，所述的電源管理模塊103包 括DC/DC轉(zhuǎn)換器103-1和單向二極管103-2 ；至少兩個物理隔離器104依次串接，其輸入端 連接電源系統(tǒng)4的輸出端，而輸出端連接單向二極管103-2的正極，借助物理隔離器104的 設(shè)置，將電纜分割成若干小段，從而減小引入誤差，解決了引入電纜干擾誤差大的問題；單 向二極管103-2的負(fù)極連接DC/DC轉(zhuǎn)換器103-1的輸入端及大容量電池102，以確保電流向 后級的單向流動；而DC/DC轉(zhuǎn)換器103-1的輸出端則連接高精度工頻電磁傳感器101的電 源輸入端。在本實(shí)施例中，所述的物理隔離器104包括常開繼電器104-1和三端穩(wěn)壓器 104-2 ；其中，三端穩(wěn)壓器104-2的輸入端與常開繼電器104-1的常開觸點(diǎn)輸入端連接，并共 同連接至電源系統(tǒng)4的輸出端，而三端穩(wěn)壓器103-4的輸出端連接常開繼電器103-3的電 磁線圈，常開繼電器103-3的常開觸點(diǎn)輸出端連接單向二極管103-2的正極。時間同步單元2與主控制器5連接，其包含有GPS授時模塊，可通過GPS衛(wèi)星接收 時間信息并傳送至主控制器5，以完成系統(tǒng)時間的校正。 主控制器5還通過數(shù)據(jù)處理單元3連接顯示單元6，所述的數(shù)據(jù)處理單元3可存儲 主控制器5接收到的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送入顯示單元6進(jìn)行顯示。另外，如圖3所示，電源系統(tǒng)4包括依次連接的微時控開關(guān)403和充電裝置402，其 中，微時控開關(guān)403為常開觸點(diǎn)的時控開關(guān)，可與主控制器5進(jìn)行通訊，在主控制器5的控 制下進(jìn)行關(guān)斷；微時控開關(guān)403的另一端連接充電裝置402，而充電裝置402的輸出端連接 物理隔離器104的輸入端，以提供電源。結(jié)合圖2和圖3，本發(fā)明在工作時，當(dāng)大容量電池102電量充足的情況下，其輸出經(jīng) 由過DC/DC轉(zhuǎn)換器103-1轉(zhuǎn)換后，為高精度工頻電磁傳感器101提供供電電源；所述的高精 度工頻電磁傳感器101為智能傳感器，其測量的工頻電磁數(shù)據(jù)經(jīng)由光纖700傳送至主控制 器5，使用光纖700傳輸可有效地減少干擾，此時微時控開關(guān)403處于斷開狀態(tài)、與之相連的 充電裝置402、物理隔離器104都處于斷開狀態(tài)，電源線被分割成幾段，有效地減弱了電纜 引入對測量單元的干擾，主控制器5將各個單元采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送入顯示單元 6進(jìn)行顯示。另外，高精度工頻電磁傳感器101還連接大容量電池102，可根據(jù)主控制器5的指 令測量大容量電池102的剩余電量，并實(shí)時將測量結(jié)果返回至主控制器5 ；當(dāng)主控制器5判 斷大容量電池102的電量不足時，會控制微時控開關(guān)403關(guān)斷，此時電流經(jīng)過充電裝置402 轉(zhuǎn)換后進(jìn)入物理隔離器104的輸入端，同時物理隔離器104中的三端穩(wěn)壓器103-4工作使 得常開繼電器103-3閉合，電流經(jīng)物理隔離器104的輸出端流向下一個物理隔離器104的 輸入端，最后充電電流大部分為大容量電池102充電、一小部分提供給高精度工頻電磁傳 感器101供電用；當(dāng)主控制器5判斷大容量電池102電量充滿時，發(fā)送信號使微控制開關(guān) 403斷開，隨后充電裝置402、物理隔離器104斷開，將充電電纜分割若干段。為防止大容量 電池102的電流回流導(dǎo)致常開繼電器103-3不能有效地斷開、從而影響物理隔離器104的 有效斷開，本實(shí)施例中引入單向二極管103-2，以確保大容量電池102的電流不回流，達(dá)到 有效的切斷。
本發(fā)明所述的工頻電磁場數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，在傳統(tǒng)的測量監(jiān)測儀器的基礎(chǔ) 上，加入了電源系統(tǒng)4和主控制器5控制，同時引入GPS時間對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的公示。 在系統(tǒng)工作時，主控制器5通過對工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元1發(fā)送相關(guān)指令，工頻電磁數(shù)據(jù)采 集單元1將測量的工頻電磁場強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度傳送至主控制器5，同時主控制器5以同樣 的方法讀出時間同步單元2中的時間信號，進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理單元3通過不斷監(jiān)測大容 量電池102的電量狀態(tài)，并同時將電量狀態(tài)送至主控制器5備份，在大容量電池102的電量 低于一定值后，主控制器5通過微時控開關(guān)403控制其接通電源系統(tǒng)4，為大容量電池102 自動充電。待電量充滿以后，再斷開。以上對本發(fā)明所提供的工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本 文中應(yīng)用了具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上說明是適用于幫助理 解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具 體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述、本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解對本發(fā)明的 限制。
權(quán)利要求
1.一種工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括主控制器、工頻電磁數(shù)據(jù) 采集單元、時間同步單元、數(shù)據(jù)處理單元和電源系統(tǒng)；工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元包括高精度工頻電磁傳感器、大容量電池、電源管理模塊和至 少兩個物理隔離器，所述電源管理模塊包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和單向二極管；至少兩個物理隔 離器依次連接，其輸入端連接電源系統(tǒng)，輸出端連接單向二極管的正極，而單向二極管的負(fù) 極連接DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端及大容量電池，而DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端連接高精度工頻電 磁傳感器的電源輸入端；高精度工頻電磁傳感器還連接主控制器和大容量電池，在主控制 器的控制下將測量的電磁場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度及剩余電量送入主控制器；時間同步單元與主控制器連接，將時間數(shù)據(jù)送入主控制器；數(shù)據(jù)處理單元與主控制器連接，存儲主控制器接收到的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述物理隔離 器包括常開繼電器和三端穩(wěn)壓器，其中，三端穩(wěn)壓器的輸入端與常開繼電器的常開觸點(diǎn)輸 入端連接，并共同連接至電源系統(tǒng)的輸出端，而三端穩(wěn)壓器的輸出端連接常開繼電器的電 磁線圈，常開繼電器的常開觸點(diǎn)輸出端連接電源管理模塊中單向二極管的正極。
3.如權(quán)利要求1所述的工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述電源系統(tǒng) 包括依次連接的微時控開關(guān)和充電裝置，其中，微時控開關(guān)與主控制器進(jìn)行通訊，在主控制 器的控制下進(jìn)行關(guān)斷；而充電裝置的輸出端連接物理隔離器的輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述時間同步 單元包括可通過GPS接收時間信息的GPS授時模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理 單元還連接顯示單元，在主控制器的控制下顯示測量數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種工頻電磁數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測裝置，包括主控制器、工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元、時間同步單元、數(shù)據(jù)處理單元和電源系統(tǒng)；工頻電磁數(shù)據(jù)采集單元包括高精度工頻電磁傳感器、大容量電池、電源管理模塊和至少兩個物理隔離器，所述電源管理模塊包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和單向二極管；物理隔離器依次連接，其輸入端連接電源系統(tǒng)，輸出端連接單向二極管的正極，負(fù)極連接DC/DC轉(zhuǎn)換器及大容量電池，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端連接高精度工頻電磁傳感器的電源輸入端；高精度工頻電磁傳感器還連接主控制器和大容量電池。此裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高精度工頻電磁傳感器的長時間供電和自動充電，并能有效地屏蔽電源線的接入對測量結(jié)果的影響。
文檔編號G01R29/08GK102109557SQ201010600109
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者周贛, 張德進(jìn), 柏楊, 王春寧, 譚林林, 錢朝陽, 陳楷, 黃學(xué)良 申請人:東南大學(xué), 江蘇省電力公司南京供電公司