一種線纜故障指示器的制造方法
【專利摘要】一種線纜故障指示器，其特征在于它包括電流采集單元、前端信號(hào)處理單元、AD數(shù)據(jù)處理單元、MCU主控單元、電源檢測(cè)與控制單元、通訊單元、無線發(fā)射天線單元、射頻收發(fā)模塊、顯示單元、復(fù)位功能單元、干接點(diǎn)輸出單元和報(bào)警顯示單元；其優(yōu)越性為：應(yīng)用廣泛廣泛、檢測(cè)故障的可靠性高、人機(jī)交互好、通訊方便、調(diào)度及時(shí)。
【專利說明】一種線纜故障指示器
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型屬于電力輸電線路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種線纜故障指示器。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，線路分支多、運(yùn)行情況復(fù)雜，發(fā)生短路、接地故障時(shí)，故障區(qū)段(位置)難以確定，給檢修工作帶來不小的困難，尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)，查找起來更是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0003]故障指示器早在20世紀(jì)50年代就在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，90年代被引入國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)中。在歐洲，隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的微功耗化，這些智能型故障指示器可以安裝這種無線網(wǎng)絡(luò)芯片，成為一個(gè)個(gè)“智能電力塵埃”，隨時(shí)監(jiān)視整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行情況。目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品還主要采用模擬電路加邏輯電路結(jié)構(gòu)，而國(guó)外同類產(chǎn)品已經(jīng)開始使用高性能的微處理器作為核心處理單元，大大提升了故障指示器處理信息的全面性、一致性和可靠性，同時(shí)增加了其可擴(kuò)展性。
[0004]隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)已經(jīng)引入產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)增加其自適應(yīng)能力，而在我國(guó)大力發(fā)展智能電網(wǎng)的今天，配電網(wǎng)自動(dòng)化也存在著巨大的發(fā)展空間，目前配網(wǎng)中主要的故障為單相接地故障，約占整個(gè)故障的70%左右，因此故障指示器的廣泛應(yīng)用是智能配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容:
[0005]本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種線纜故障指示器，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作易維護(hù)、信號(hào)檢測(cè)可靠、故障監(jiān)測(cè)及時(shí)的故障指示器。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種線纜故障指示器，其特征在于它包括電流采集單元、
前端信號(hào)處理單元、AD數(shù)據(jù)處理單元、MCU (Micro Control Unit-微控制單元)主控單
元、電源檢測(cè)與控制單元、通訊單元、無線發(fā)射天線單元、射頻收發(fā)模塊、顯示單元、復(fù)位功能單元、干接點(diǎn)輸出單元和報(bào)警顯示單元；其中，所述前端信號(hào)處理單元的輸入端接收電流采集單元采集到的電流信號(hào)，其輸出端連接AD數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；所述MCU主控單元的輸入端連接AD數(shù)據(jù)處理單元的輸出端；其輸出端分別連接顯示單元的輸入端、干接點(diǎn)輸出單元的輸入端和報(bào)警顯示單元的輸入端；且所述MCU主控單元還分別與電源檢測(cè)與控制單元、射頻收發(fā)模塊以及復(fù)位功能單元呈雙向連接；所述無線發(fā)射天線單元分別與射頻收發(fā)模塊和通訊單元呈雙向連接。
[0007]所述電流采集單元是由電流互感器、整流器和采樣電阻構(gòu)成；其中，所述電流互感器采集現(xiàn)場(chǎng)線路中的電流信號(hào)；所述整流器接收電流信號(hào)，并將整流后的電壓信號(hào)輸出給采樣電阻；所述電壓信號(hào)經(jīng)采樣電阻變成電流信號(hào)后輸出給前端信號(hào)處理單元。
[0008]所述前端信號(hào)處理單元采用低通濾波器。
[0009]所述電源檢測(cè)與控制單元是由線上取電模塊和鋰電池管理模塊構(gòu)成。
[0010]所述顯示單元是由LED液晶顯示器構(gòu)成。
[0011]所述報(bào)警顯示單元是由短路報(bào)警指示部分、接地報(bào)警指示部分和電池低電壓報(bào)警部分構(gòu)成；所述報(bào)警顯示單元為采用報(bào)警燈閃爍方式的顯示單元。
[0012]所述射頻收發(fā)模塊采用Zigbee的無線模塊。
[0013]本實(shí)用新型的工作原理:(1)采集單元:該單元采用電流互感器收集現(xiàn)場(chǎng)的電流信號(hào)，電流互感器可將線路電流按一定比例縮小，然后通過整流單元將信號(hào)變?yōu)橹绷?，在通過采樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過適當(dāng)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)處理，比例換算得到實(shí)時(shí)的電流數(shù)據(jù)；(2)前端信號(hào)處理單元:由于現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境非常惡劣，因此，有效的濾波措施是非常必要的。對(duì)于濾波方面，由于所測(cè)量的信號(hào)在50HZ左右，因此采用了低通濾波器的設(shè)計(jì)，其中拐點(diǎn)頻率初步控制在1.8kHZ，這樣能夠有效的減少高頻干擾信號(hào)的干擾；采集的信號(hào)經(jīng)過濾波之后，進(jìn)入放大單元，放大采用3路實(shí)現(xiàn):B、C兩相CT采集電流信號(hào)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆糯蠛?，將信?hào)傳給微控制器進(jìn)行處理；放大倍數(shù)既要保證信號(hào)足夠強(qiáng)，抗干擾以及精度，又要保證信號(hào)采集不溢出以及電流信號(hào)的線性度；另外一路可用于A相或零序電流信號(hào)的采集，A相電流采集是經(jīng)一級(jí)放大后進(jìn)入微控制器處理；零序電流采集信號(hào)采用兩級(jí)放大后，進(jìn)行微控制器進(jìn)行處理，這樣復(fù)用該路采集輸入端，同時(shí)能夠有效的提高信號(hào)的真實(shí)性和可靠性；(3) AD數(shù)據(jù)處理單元:經(jīng)過濾波放大后的信號(hào)進(jìn)入微控制器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理工作。為了保證良好的線性度和精度(IA)，微控制器在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換方面要采用10位AD采集(單片機(jī)內(nèi)部集成AD);信號(hào)處理方面，要采用合適的算法，防止誤報(bào)，減小誤差；對(duì)信號(hào)進(jìn)行均方根處理，算出的有效值與預(yù)設(shè)的閾值(Imax，di/dt)進(jìn)行比較，產(chǎn)生報(bào)警動(dòng)作；(4)電源檢測(cè)與控制單元:該實(shí)用新型非常重要的單元是供電單元，供電部分由兩部分組成，一是線上取電單元，即通過電流互感器的一路信號(hào)，信號(hào)變?yōu)橹绷骱螅ㄟ^濾波穩(wěn)壓?jiǎn)卧蠼o指示器供電，另一方面當(dāng)線纜維修或線纜負(fù)載電流小于3A時(shí)用內(nèi)置電池供電，這樣既可保證指示器穩(wěn)定可靠的供電，又能保證指示器的使用時(shí)間；(5)射頻收發(fā)模塊單元:采用zigbee的無線模塊，通過無線方式將線纜的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程終端，具有功耗低、抗干擾性強(qiáng)、高安全及高可靠性等特點(diǎn)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容包括:報(bào)警狀態(tài)，電流最大值，電流最小值，電流平均值，電流有效值，電池狀態(tài)等；(6)顯示單元:顯示實(shí)時(shí)電流有效值、電流最大值，同時(shí)一旦線路出現(xiàn)了斷路、相間短路和接地短路等故障時(shí)候，指示器報(bào)出故障，液晶顯示板會(huì)顯示故障信息，同時(shí)有LED進(jìn)行光指示，提醒到現(xiàn)場(chǎng)的工作人員進(jìn)行線路處理。指示器也會(huì)通過無線方式將故障信息傳送給遠(yuǎn)程控制終端，提醒工作人員進(jìn)行線路處理；(7)復(fù)位功能模塊:指示器動(dòng)作后，指示器可接SCADA復(fù)位信號(hào)復(fù)位；(8)干接點(diǎn)輸出單元:指示器檢測(cè)到故障時(shí)可輸出信號(hào)至SCADA接口 ；(9)報(bào)警燈顯示:短路報(bào)警指示，電纜故障指示器在工作中實(shí)時(shí)檢測(cè)線路的電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)電流超過設(shè)定值時(shí)，電纜故障指示器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，顯示液晶板會(huì)顯示故障信息、報(bào)警燈會(huì)閃爍；若配備外接無源或有源信號(hào)顯示燈，則顯示燈會(huì)亮，處于報(bào)警狀態(tài)；接地報(bào)警指示:電流故障指示器在工作中可實(shí)時(shí)檢測(cè)線路的零序電流，當(dāng)線路發(fā)生接地故障時(shí)零序電流超過設(shè)定值時(shí)，電纜故障指示器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，顯示液晶板會(huì)顯示故障信息、報(bào)警燈會(huì)閃爍；若配備外接無源或有源信號(hào)顯示燈，則顯示燈會(huì)亮，處于報(bào)警狀態(tài)；電池低電壓報(bào)警:該電纜故障指示器具備自充電功能，同時(shí)內(nèi)置2.4Ah電池，當(dāng)電池電壓低時(shí)，顯示液晶板會(huì)提示電池欠壓報(bào)警。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)越性:①可以應(yīng)用于電壓在3kV_35kV的配電網(wǎng)絡(luò)中，還可以廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各種環(huán)網(wǎng)柜、高壓開關(guān)柜及電纜分支箱中能準(zhǔn)確可靠檢測(cè)電網(wǎng)發(fā)生故障的區(qū)段和故障類型、高效的查找電纜故障；③通過無線方式，可以及時(shí)將故障信息傳送到通訊終端、后臺(tái)終端指揮控制中心，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種環(huán)網(wǎng)柜、高壓開關(guān)柜及電纜分支箱中線路狀態(tài)；④出現(xiàn)故障的時(shí)候，指揮控制中心可以緊急調(diào)度相關(guān)人員趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】:
[0015]圖1為本實(shí)用新型所涉一種線纜故障指示器的整體結(jié)構(gòu)圖。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0016]實(shí)施例:一種線纜故障指示器(見圖1)，其特征在于它包括電流采集單元、前端信號(hào)處理單元、AD數(shù)據(jù)處理單元、MCU主控單元、電源檢測(cè)與控制單元、通訊單元、無線發(fā)射天線單元、射頻收發(fā)模塊、顯示單元、復(fù)位功能單元、干接點(diǎn)輸出單元和報(bào)警顯示單元；其中，所述前端信號(hào)處理單元的輸入端接收電流采集單元采集到的電流信號(hào)，其輸出端連接AD數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；所述MCU主控單元的輸入端連接AD數(shù)據(jù)處理單元的輸出端；其輸出端分別連接顯示單元的輸入端、干接點(diǎn)輸出單元的輸入端和報(bào)警顯示單元的輸入端；且所述MCU主控單元還分別與電源檢測(cè)與控制單元、射頻收發(fā)模塊以及復(fù)位功能單元呈雙向連接；所述無線發(fā)射天線單元分別與射頻收發(fā)模塊和通訊單元呈雙向連接。
[0017]所述電流采集單元是由電流互感器、整流器和采樣電阻構(gòu)成；其中，所述電流互感器采集現(xiàn)場(chǎng)線路中的電流信號(hào)；所述整流器接收電流信號(hào)，并將整流后的電壓信號(hào)輸出給采樣電阻；所述電壓信號(hào)經(jīng)采樣電阻變成電流信號(hào)后輸出給前端信號(hào)處理單元。
[0018]所述前端信號(hào)處理單元采用低通濾波器。
[0019]所述電源檢測(cè)與控制單元(見圖1)是由線上取電模塊和鋰電池管理模塊構(gòu)成。
[0020]所述顯示單元(見圖1)是由LED液晶顯示器構(gòu)成。
[0021]所述報(bào)警顯示單元(見圖1)是由短路報(bào)警指示部分、接地報(bào)警指示部分和電池低電壓報(bào)警部分構(gòu)成；所述報(bào)警顯示單元為采用報(bào)警燈閃爍方式的顯示單元。
[0022]所述射頻收發(fā)模塊采用Zigbee的無線模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種線纜故障指示器，其特征在于它包括電流采集單元、前端信號(hào)處理單元、AD數(shù)據(jù)處理單元、MCU主控單元、電源檢測(cè)與控制單元、通訊單元、無線發(fā)射天線單元、射頻收發(fā)模塊、顯示單元、復(fù)位功能單元、干接點(diǎn)輸出單元和報(bào)警顯示單元；其中，所述前端信號(hào)處理單元的輸入端接收電流采集單元采集到的電流信號(hào)，其輸出端連接AD數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；所述MCU主控單元的輸入端連接AD數(shù)據(jù)處理單元的輸出端；其輸出端分別連接顯示單元的輸入端、干接點(diǎn)輸出單元的輸入端和報(bào)警顯示單元的輸入端；且所述MCU主控單元還分別與電源檢測(cè)與控制單元、射頻收發(fā)模塊以及復(fù)位功能單元呈雙向連接；所述無線發(fā)射天線單元分別與射頻收發(fā)模塊和通訊單元呈雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種線纜故障指示器，其特征在于所述電流采集單元是由電流互感器、整流器和采樣電阻構(gòu)成；其中，所述電流互感器采集現(xiàn)場(chǎng)線路中的電流信號(hào)；所述整流器接收電流信號(hào)，并將整流后的電壓信號(hào)輸出給采樣電阻；所述電壓信號(hào)經(jīng)采樣電阻變成電流信號(hào)后輸出給前端信號(hào)處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種線纜故障指示器，其特征在于所述前端信號(hào)處理單元采用低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種線纜故障指示器，其特征在于所述電源檢測(cè)與控制單元是由線上取電模塊和鋰電池管理模塊構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種線纜故障指示器，其特征在于所述顯示單元是由LED液晶顯示器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種線纜故障指示器，其特征在于所述報(bào)警顯示單元是由短路報(bào)警指示部分、接地報(bào)警指示部分和電池低電壓報(bào)警部分構(gòu)成；所述報(bào)警顯示單元為采用報(bào)警燈閃爍方式的顯示單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種線纜故障指示器，其特征在于所述射頻收發(fā)模塊采用Zigbee的無線模塊。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK203490324SQ201320547622
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】王寶軍, 王猛, 胡玲霞 申請(qǐng)人:天津航空凱通機(jī)電有限公司