專利名稱：避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于避雷器電壓分布測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種通過(guò)無(wú)線測(cè)量方法對(duì)避雷器電壓分布進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在高壓電網(wǎng)中，避雷器閥片電壓分布不均直接影響其穩(wěn)定運(yùn)行，避雷器芯體是由電阻片串聯(lián)而成的電阻片柱，由于電阻片柱對(duì)地雜散電容的作用，使避雷器各部分電壓分布不均，上部電阻片比下部電阻片承受電壓高，老化速度快，電壓分布較高的閥片一旦損壞，其它閥片的電壓將提高，最終導(dǎo)致避雷器損壞。因此MOA的電壓分布是否合理直接影響整支的運(yùn)行壽命。隨著MOA電壓等級(jí)的升高，其高度也越來(lái)越高，MOA電壓分布的不均勻程度也越來(lái)越嚴(yán)重，MOA均壓?jiǎn)栴}一直受到生產(chǎn)、運(yùn)行部門的共同關(guān)注。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外在測(cè)量避雷器電壓分布中，大都采用光纖電流法，此種方法延用多年，在測(cè)量系統(tǒng)的安裝上存在很多弊端，多困光纖從避雷器瓷套內(nèi)部引出，為實(shí)驗(yàn)帶來(lái)許多不便，甚至需要在瓷套上鉆孔，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。應(yīng)用此類方法，必須分時(shí)的測(cè)量避雷器各節(jié)點(diǎn)電壓，而變壓器的電壓必須由峰值表讀出，很難與探頭測(cè)量電壓保持同步性，這樣就影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性。實(shí)用新型內(nèi)容1、實(shí)用新型目的本實(shí)用新型針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)。2、技術(shù)方案本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)主要包括避雷器內(nèi)部分布電壓測(cè)量探頭和主機(jī)，電壓測(cè)量探頭由外殼和內(nèi)部電路構(gòu)成，電壓測(cè)量探頭的內(nèi)部電路包括MCU、無(wú)線模塊和電壓測(cè)量及變換電路，外殼為采用工程塑料制成的圓餅形狀；主機(jī)主要由第二 MCU、第二無(wú)線模塊NRFML0PA、信號(hào)測(cè)量及變換電路和遠(yuǎn)程通信電路構(gòu)成；主機(jī)為鋁外殼，天線外置；該系統(tǒng)還包括可以與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的上位機(jī)。所述分布電壓測(cè)量探頭至少為1個(gè)。所述電壓測(cè)量探頭設(shè)置在避雷器內(nèi)部，穿插到電阻片中，外殼分上下兩個(gè)端蓋，上端蓋的上面和下端蓋的下面均是由圓形電路板粘合而成，電路板一側(cè)敷銅并使銅箔外露， 電路板另一側(cè)接入電壓測(cè)量探頭內(nèi)部電路；外殼側(cè)面開(kāi)有圓孔，電壓測(cè)量探頭內(nèi)部的電源開(kāi)關(guān)伸入圓孔中。電路板另一側(cè)接入電壓測(cè)量探頭電壓測(cè)量及變換電路上。所述電壓測(cè)量探頭的內(nèi)部電路由MCU、無(wú)線模塊、電壓測(cè)量及變換電路、電源開(kāi)關(guān)、 電源指示燈、電池和撥碼開(kāi)關(guān)構(gòu)成；無(wú)線模塊分別與電池、撥碼開(kāi)關(guān)和電源開(kāi)關(guān)相連；MCU 和無(wú)線模塊均由電池供電，撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置地址并由MCU讀取并儲(chǔ)存，MCU采用C8051低功耗芯片；無(wú)線模塊為NRF24L01無(wú)線模塊，采用內(nèi)置鏈路層的GFSK單收發(fā)芯片；電壓測(cè)量及變換電路與MCU相連；電源開(kāi)關(guān)伸入外殼下端蓋的圓孔中，電源開(kāi)關(guān)下方設(shè)有電源指示燈；電池采用3. 6V，容量450mAH的工控電池；用于選擇各探頭地址的撥碼開(kāi)關(guān)的地址范圍為1
364。具有變壓器電壓測(cè)量功能的主機(jī)與各個(gè)電壓測(cè)量探頭進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)交換；外部接口為DB9針口和卡隆接口，通信電纜通過(guò)DB9針口接入主機(jī)，卡隆接口與變壓器二次側(cè)抽頭連接；主機(jī)電路部分有電源電路、第二 MCU、第二無(wú)線模塊NRFML0PA、信號(hào)測(cè)量及變換電路、遠(yuǎn)程通信電路；電源采用4節(jié)1. 5V電池，第二 MCU與第二無(wú)線模塊NRFML0PA相連，第二MCU經(jīng)通信電纜傳給上位機(jī)，主機(jī)通信采用RS485方式，傳輸距離1000m，傳輸采用兩芯屏蔽電纜。上位機(jī)通過(guò)屏蔽電纜連接到系統(tǒng)主機(jī)上，上位機(jī)采用PC機(jī)或工控機(jī)與主機(jī)通信， 上位機(jī)與主機(jī)之間以485總線方式傳輸，上位機(jī)與主機(jī)之間加信號(hào)隔離，主機(jī)內(nèi)部設(shè)有高速光耦對(duì)信號(hào)隔離。3、優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型提出的這種避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)采用避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，使得安裝方便，避免探頭和主機(jī)之間的連接線繁雜等問(wèn)題，利用離散傅立葉方法去除諧波，提高測(cè)量精度。實(shí)驗(yàn)變壓器電壓測(cè)量和探頭測(cè)量同步進(jìn)行，使整個(gè)測(cè)量過(guò)程更接近于理想狀態(tài)，有利于工程人員分析數(shù)據(jù)。工程人員可以在PC機(jī)或工控機(jī)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，操作人員更加安全。測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)軟件處理生成表格、描繪曲線等，提高了工作效率。


圖1為本實(shí)用新型整體示意圖；圖2為本實(shí)用新型電壓測(cè)量探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為電壓測(cè)量探頭上端蓋打開(kāi)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為電壓測(cè)量探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為電壓測(cè)量探頭安裝到避雷器時(shí)的示意圖；圖6為主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為主機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為主機(jī)外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為電壓測(cè)量探頭內(nèi)部電路連接示意圖；圖10為主機(jī)內(nèi)部電路連接示意圖；附件1為利用本發(fā)明進(jìn)行測(cè)量時(shí)的參數(shù)設(shè)置界面；附件2為利用本發(fā)明進(jìn)行測(cè)量時(shí)的實(shí)驗(yàn)界面。附圖標(biāo)記說(shuō)明1 一電壓測(cè)量探頭；2—主機(jī)；3—上端蓋；4一下端蓋；5—天線；6—避雷器；7— 電阻片；11 一外殼；12—無(wú)線模塊；13—電壓測(cè)量及變換電路；14一圓孔；15—電源開(kāi)關(guān)； 16—電源指示燈；17—電池；18—撥碼開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明一種避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于如圖1中所示，該系統(tǒng)主要包括避雷器內(nèi)部分布電壓測(cè)量探頭1和主機(jī)2，如圖2中所示，電壓測(cè)量探頭1由外殼11和內(nèi)部電路構(gòu)成，電壓測(cè)量探頭1的內(nèi)部電路包括MCU、無(wú)線模塊12和電壓測(cè)量及變換電路13，外殼11為采用工程塑料制成的圓餅形狀；主機(jī)2主要由MCU、無(wú)線模塊NRFML0PA、信號(hào)測(cè)量及變換電路和遠(yuǎn)程通信電路構(gòu)成。如圖8所示，主機(jī)2為鋁外殼，天線5外置；該系統(tǒng)還包括可以與主機(jī)2進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的上位機(jī)，上位機(jī)軟件可以與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在PC機(jī)或工控機(jī)上顯示，具有控制主機(jī)發(fā)出電壓采集命令，使各電壓測(cè)量探頭同時(shí)采集信號(hào)，并取回各電壓測(cè)量探頭的測(cè)量值以及主機(jī)所測(cè)量的變壓器電壓值的功能。所述分布電壓測(cè)量探頭至少為1個(gè)。如圖5所示，所述電壓測(cè)量探頭1設(shè)置在避雷器6內(nèi)部，穿插到電阻片7中，如圖3 中所示，外殼11分上下兩個(gè)端蓋，上端蓋3的上面和下端蓋4的下面均是由圓形電路板粘合而成，電路板一側(cè)敷銅并使銅箔外露，便于外殼上下端面與電阻片良好接觸，電路板另一側(cè)通過(guò)導(dǎo)線接入電壓測(cè)量探頭1內(nèi)部電路，使避雷器泄漏電流流過(guò)探頭內(nèi)部測(cè)量電路，外殼11側(cè)面開(kāi)有圓孔14，電壓測(cè)量探頭1內(nèi)部的電源開(kāi)關(guān)15伸入圓孔14中，電源開(kāi)關(guān)15下方設(shè)有電源指示燈16 ；在電源開(kāi)關(guān)15打開(kāi)時(shí)，可以通過(guò)圓孔14看到電源指示燈16點(diǎn)亮。如圖4中所示，所述電壓測(cè)量探頭1的內(nèi)部電路由MCU、無(wú)線模塊12、電壓測(cè)量及變換電路13、電源開(kāi)關(guān)15、電源指示燈16、電池17和撥碼開(kāi)關(guān)18構(gòu)成；MCU和無(wú)線模塊12 均由電池17供電，撥碼開(kāi)關(guān)18設(shè)置地址并由MCU讀取并儲(chǔ)存，MCU采用C8051低功耗芯片， 可以通過(guò)SPI方式對(duì)無(wú)線模塊12NRF24L01進(jìn)行操作；電壓測(cè)量及變換電路13采用電阻取樣，把信號(hào)進(jìn)行變換及放大處理過(guò)的電壓波形進(jìn)入MCU內(nèi)部進(jìn)行A/D/轉(zhuǎn)換；電源開(kāi)關(guān)15伸入外殼11下端蓋4側(cè)面的圓孔14中，電源開(kāi)關(guān)15下方設(shè)有電源指示燈16 ；電池17采用 3. 6V，容量450mAH的工控電池；NRF24L01無(wú)線模塊12為GFSK單收發(fā)芯片，內(nèi)置鏈路層，自動(dòng)應(yīng)答及自動(dòng)重發(fā)功能1或2Mbps地址及CRC檢驗(yàn)功能數(shù)據(jù)傳輸率，可用于跳頻，工作電壓1. 9-3. 6V;撥碼開(kāi)關(guān)18用于選擇各探頭地址，地址范圍為1 64。如圖6中所示，主機(jī)2具有變壓器電壓測(cè)量功能，與各個(gè)電壓探頭進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)交換；外部接口為DB9針口和卡隆接口，通信電纜通過(guò)DB9針口接入主機(jī)2，卡隆接口與變壓器二次側(cè)抽頭連接，用于變壓器電壓信號(hào)測(cè)量。如圖7中所示，主機(jī)2電路部分有電源電路、 第二 MCU、第二無(wú)線模塊NRFML0PA、信號(hào)測(cè)量及變換電路和遠(yuǎn)程通信電路；電源可以采用4 節(jié)1. 5V AAA電池，經(jīng)穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成正負(fù)電源供給放大器和通信電路使用；第二 MCU通過(guò) SPI方式控制第二無(wú)線模塊NRFML0PA ；信號(hào)測(cè)量及變換電路把變壓器二次側(cè)電壓變換成 0-2. 5V電壓，送入第二 MCU進(jìn)行A/D變換，經(jīng)通信電纜傳給上位機(jī)，主機(jī)2通信采用RS485 方式，傳輸距離1000m，傳輸采用兩芯屏蔽電纜。上位機(jī)采用PC機(jī)或工控機(jī)與主機(jī)通信，上位機(jī)與主機(jī)2通信加信號(hào)隔離以防高電壓沖擊，信號(hào)隔離采用設(shè)置在主機(jī)2內(nèi)部的高速光耦實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)與主機(jī)2之間以485總線方式傳輸。上位機(jī)軟件采用Delphi編寫，可以通過(guò)附件1和附件2中所示的界面設(shè)置所要測(cè)試避雷器的等級(jí)；采集電壓測(cè)量探頭1的地址；更改測(cè)量系數(shù)；輸出測(cè)量曲線及報(bào)表等，并且具有對(duì)各探頭多次校驗(yàn)功能，使無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)傳輸可靠。上位機(jī)軟件安裝到PC機(jī)或工控機(jī)上，通過(guò)設(shè)置上位機(jī)界面各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)應(yīng)所要測(cè)量的試品，上位機(jī)通過(guò)屏蔽電纜連接到系統(tǒng)主機(jī)2上，上位機(jī)發(fā)出測(cè)量命令后，主機(jī)2采集變壓器二次電壓，同時(shí)主機(jī)2通過(guò)無(wú)線傳輸方式命令各個(gè)電壓測(cè)量探頭1采集電壓。成功采集后上位機(jī)發(fā)出讀取主機(jī)數(shù)據(jù)命令，首先主機(jī)2把所測(cè)量的電壓值送到上位機(jī)，經(jīng)軟件計(jì)算出變壓器的實(shí)際值，而后上位機(jī)依次發(fā)出對(duì)各探頭讀取數(shù)據(jù)命令，各個(gè)電壓測(cè)量探頭1通過(guò)無(wú)線方式把所測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)2，主機(jī)2通過(guò)RS485方式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)的軟件立即分析出避雷器電壓分布情況，并且形成曲線，生成數(shù)據(jù)報(bào)表。在信號(hào)處理上，本實(shí)用新型應(yīng)用傅立葉變換法，對(duì)采集的電壓信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算， 過(guò)濾出干擾諧波算出準(zhǔn)確的基波電壓，從而保證測(cè)量精度?？紤]信號(hào)中包含有高次諧波及噪聲的情況，可將信號(hào)X(t)表示為
權(quán)利要求1.一種避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)主要包括避雷器內(nèi)部電壓分布測(cè)量探頭(1)和主機(jī)(2)，電壓測(cè)量探頭(1)由外殼(11)和內(nèi)部電路構(gòu)成，電壓測(cè)量探頭(1)的內(nèi)部電路包括MCU、無(wú)線模塊(12)和電壓測(cè)量及變換電路(13)，外殼(11)為采用工程塑料制成的圓餅形狀；主機(jī)(2)主要由第二 MCU、第二無(wú)線模塊NRFML0PA、信號(hào)測(cè)量及變換電路和遠(yuǎn)程通信電路構(gòu)成；主機(jī)(2)為鋁外殼，天線(5)外置；該系統(tǒng)還包括可以與主機(jī)(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述分布電壓測(cè)量探頭(1)至少為1個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述電壓測(cè)量探頭(1)設(shè)置在避雷器(6)內(nèi)部，穿插到電阻片(7)中，外殼(11)分上下兩個(gè)端蓋，上端蓋 (3)的上面和下端蓋(4)的下面均是由圓形電路板粘合而成，電路板一側(cè)敷銅并使銅箔外露，電路板另一側(cè)接入電壓測(cè)量探頭(1)內(nèi)部電路；外殼(11)側(cè)面開(kāi)有圓孔(14)，電壓測(cè)量探頭(1)內(nèi)部的電源開(kāi)關(guān)(15)伸入圓孔(14)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于電路板另一側(cè)接入電壓測(cè)量探頭(1)電壓測(cè)量及變換電路(13)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述電壓測(cè)量探頭(1)的內(nèi)部電路由MCU、無(wú)線模塊(12)、電壓測(cè)量及變換電路(13)、電源開(kāi)關(guān)(15)、電源指示燈(16)、電池(17)和撥碼開(kāi)關(guān)(18)構(gòu)成；無(wú)線模塊(12)分別與電池(17)、 撥碼開(kāi)關(guān)(18)和電源開(kāi)關(guān)(15)相連；MCU和無(wú)線模塊(12)均由電池(17)供電，撥碼開(kāi)關(guān) (18)設(shè)置地址并由MCU讀取并儲(chǔ)存，MCU采用C8051低功耗芯片；無(wú)線模塊(12)為NRF24L01 無(wú)線模塊，采用內(nèi)置鏈路層的GFSK單收發(fā)芯片；電壓測(cè)量及變換電路(13)與MCU相連；電源開(kāi)關(guān)(15)伸入外殼(11)下端蓋(4)的圓孔(14)中，電源開(kāi)關(guān)(15)下方設(shè)有電源指示燈(16);電池(17)采用3.6V，容量450mAH的工控電池；用于選擇各探頭地址的撥碼開(kāi)關(guān)(18) 的地址范圍為1 64。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于具有變壓器電壓測(cè)量功能的主機(jī)(2)與電壓測(cè)量探頭(1)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)交換；外部接口為DB9針口和卡隆接口，通信電纜通過(guò)DB9針口接入主機(jī)(2 )，卡隆接口與變壓器二次側(cè)抽頭連接；主機(jī)(2 ) 電路部分有電源電路、第二 MCU、第二無(wú)線模塊NRFML0PA、信號(hào)測(cè)量及變換電路、遠(yuǎn)程通信電路；電源采用4節(jié)1. 5V電池，第二 MCU與第二無(wú)線模塊NRFML0PA相連，第二 MCU經(jīng)通信電纜傳給上位機(jī)，主機(jī)(2)通信采用RS485方式，傳輸距離1000m，傳輸采用兩芯屏蔽電纜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上位機(jī)通過(guò)屏蔽電纜連接到系統(tǒng)主機(jī)(2)上，上位機(jī)采用PC機(jī)或工控機(jī)與主機(jī)(2)通信，上位機(jī)與主機(jī)(2)之間以485總線方式傳輸，上位機(jī)與主機(jī)(2)之間加信號(hào)隔離，主機(jī)(2)內(nèi)部設(shè)有高速光耦對(duì)信號(hào)隔離。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種避雷器電壓分布無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括避雷器內(nèi)部電壓分布測(cè)量探頭和主機(jī)，電壓測(cè)量探頭由外殼和內(nèi)部電路構(gòu)成，電壓測(cè)量探頭的內(nèi)部電路包括MCU、無(wú)線模塊和電壓測(cè)量及變換電路，外殼為采用工程塑料制成的圓餅形狀；主機(jī)主要由第二MCU、第二無(wú)線模塊NRF24L0PA、信號(hào)測(cè)量及變換電路和遠(yuǎn)程通信電路構(gòu)成；主機(jī)為鋁外殼，天線外置；該系統(tǒng)還包括可以與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的上位機(jī)。應(yīng)用無(wú)線傳輸?shù)姆椒ǎ贡芾灼鞲鞴?jié)點(diǎn)電壓同步采集，主機(jī)可以測(cè)量出變壓器的電壓，并且電壓的采集與各電壓測(cè)量探頭對(duì)避雷器節(jié)點(diǎn)電壓的采集只相隔0.6ms，不會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01R1/067GK202013388SQ201120017929
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者張軍陽(yáng), 朱鈺, 王茂軍, 耿寶宏, 鐘丹田, 高強(qiáng) 申請(qǐng)人:東北電力科學(xué)研究院有限公司, 遼寧東科電力有限公司