專利名稱：城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種 城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，屬于一種數(shù)據(jù)采集傳送裝置，應(yīng)用于城市電網(wǎng)電纜環(huán)流數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
目前有關(guān)電力電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究基本以電纜主絕緣為研究對(duì)象，對(duì)電纜保護(hù)層絕緣的在線監(jiān)測(cè)研究卻被忽略了。這種針對(duì)主絕緣的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，不能預(yù)防主絕緣缺陷與隱患的形成。這是目前針對(duì)主絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)的主要弊端。同時(shí)還存在技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大、實(shí)際應(yīng)用效果不理想等不足。由于電力電纜的許多故障都會(huì)表現(xiàn)為產(chǎn)生接地感應(yīng)環(huán)流，如金屬護(hù)層絕緣損壞、電力電纜金屬護(hù)層接地系統(tǒng)缺陷或故障，當(dāng)主絕緣品質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)反應(yīng)在金屬護(hù)層的感應(yīng)電量變化上。因此針對(duì)接地感應(yīng)環(huán)流的有效監(jiān)測(cè)不僅可以監(jiān)測(cè)電力電纜金屬護(hù)層自身的狀態(tài)，也可以監(jiān)測(cè)主絕緣的品質(zhì)狀態(tài)的多類故障，可以有效地預(yù)防事故的發(fā)生、延長(zhǎng)電力電纜的使用壽命，確保電力電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然研究電力電纜接地感應(yīng)環(huán)流的在線監(jiān)測(cè)具有實(shí)際意義。高壓電纜由于其結(jié)構(gòu)采用單芯結(jié)構(gòu)，從電磁學(xué)原理上這將必然引起金屬護(hù)套上出現(xiàn)感應(yīng)電壓，如果接地方式不當(dāng)，此感應(yīng)電壓會(huì)在金屬護(hù)套上形成很大的感應(yīng)電流，這將對(duì)電纜輸電線路帶來(lái)兩大主要危害其一是大大降低電纜輸送電力的能力(約三分之一左右)，其二是引起金屬護(hù)套發(fā)熱使主絕緣降低，縮短電纜的正常運(yùn)行壽命。因此，高壓電纜金屬護(hù)套必須采用正確的接地方式，確保將環(huán)流減至最小。采用交叉互聯(lián)的接地方式可以有效降低環(huán)流，環(huán)流值與電纜的分段的均勻性關(guān)系很大，同時(shí)電纜敷設(shè)盡可能的采用正三角形排列，如果三相位置不對(duì)稱，即使分段均勻，金屬護(hù)套也有環(huán)流產(chǎn)生。電纜護(hù)套產(chǎn)生的環(huán)流及感應(yīng)電壓造成電纜發(fā)熱，絕緣水平降低，導(dǎo)致故障隱患，因此，外護(hù)層絕緣的健康水平單芯對(duì)輸電線路至關(guān)重要。因此，應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)電纜絕緣及外護(hù)套絕緣狀態(tài)，對(duì)護(hù)套破損處進(jìn)行定位、修補(bǔ)，以利于城市電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，通過(guò)接收各電纜開啟式電流互感器接地感應(yīng)環(huán)流的數(shù)據(jù)，采集各電纜開啟式電流互感器接地感應(yīng)環(huán)流的數(shù)據(jù)并傳送到微處理器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地感應(yīng)環(huán)流超過(guò)設(shè)定的接地感應(yīng)環(huán)流限值時(shí)，控制通訊模塊發(fā)送報(bào)警信息到上位機(jī)；通過(guò)無(wú)線通信響應(yīng)上位機(jī)的各種命令。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，主要由開啟式電流互感器、通訊模塊、前向通道信號(hào)整理單元、CPU數(shù)據(jù)采集處理單元組成，其特征在于開啟式電流互感器為開啟式安裝，位于電纜護(hù)套引出線，開啟式電流互感器連接前向通道信號(hào)整理單元，前向通道信號(hào)整理單元中有保護(hù)電路、隔離運(yùn)放、電壓補(bǔ)償電路，前向通道信號(hào)整理單元連接CPU數(shù)據(jù)采集處理單元，CPU數(shù)據(jù)采集處理單元連接通訊模塊。所述的保護(hù)電路是在輸入信號(hào)前端加壓敏電阻。所述的隔離運(yùn)放采用電容調(diào)制解調(diào)技術(shù)，隔離電壓達(dá)到1500V，最大非線性度僅為O. 010% O所述的電壓補(bǔ)償電路連接量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，所述的CPU數(shù)據(jù)采集處理單元采用單片機(jī)ATmegal6，具有16K字節(jié)的在線編程Flash程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)的護(hù)E2PROM,IK字節(jié)的SRAM，32個(gè)通用工作寄存器，32個(gè)通用I/O接口，兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器和比較器功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，I個(gè)可編程的USART接口，8通道的10位ADC，可編程的看門狗定時(shí)器，I個(gè)SPI接口。所述的通訊模塊選用NRF905單片無(wú)線收發(fā)器，NRF905單片無(wú)線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。本發(fā)明的積極效果是系統(tǒng)維護(hù)性簡(jiǎn)單，有效的采集數(shù)據(jù)檢測(cè)判斷電纜狀態(tài)。


圖I為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集裝置原理框圖。圖2為本發(fā)明的前向通道信號(hào)整理框圖。圖3為本發(fā)明的電壓補(bǔ)償電路圖。圖4為本發(fā)明的量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路圖。圖5為本發(fā)明的通訊單元電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如圖I所示，城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，主要由開啟式電流互感器、通訊模塊、前向通道信號(hào)整理單元、CPU數(shù)據(jù)采集處理單元組成，其特征在于開啟式電流互感器為開啟式安裝，位于電纜護(hù)套引出線，不用改變?cè)瓉?lái)接線方式，開啟式電流互感器連接前向通道信號(hào)整理單元，前向通道主要完成信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)采樣前的處理，主要是量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和信號(hào)的濾波，前向通道信號(hào)整理單元中有保護(hù)電路、隔離運(yùn)放、電壓補(bǔ)償電路，前向通道信號(hào)整理單元連接CPU數(shù)據(jù)采集處理單元，(PU數(shù)據(jù)采集處理單元連接通訊模塊；如圖2所示，所述的保護(hù)電路是在輸入信號(hào)前端加壓敏電阻；所述的隔離運(yùn)放采用電容調(diào)制解調(diào)技術(shù)，隔離電壓達(dá)到1500V，最大非線性度僅為
O.010% ;如圖3、4所示，所述的電壓補(bǔ)償電路連接量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路；所述的CPU數(shù)據(jù)采集處理單元采用單片機(jī)ATmegal6，具有16K字節(jié)的在線編程Flash程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)的護(hù)E2PROM, IK字節(jié)的SRAM，32個(gè)通用工作寄存器，32個(gè)通用I/O接口，兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器和比較器功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，I個(gè)可編程的USART接口，8通道的10位ADC，可編程的看門狗定時(shí)器，I個(gè)SPI接口 ；如圖5所示，所述的通訊模塊選用NRF905單片無(wú)線收發(fā)器，NRF905單片無(wú)線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。
工作時(shí)，開啟式電流互感器接地感應(yīng)環(huán)流的數(shù)據(jù)，采集到得各電纜的接地感應(yīng)環(huán)流的數(shù)據(jù)通過(guò)前向通道信號(hào)整理單元的量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和信號(hào)的濾波傳送到CPU數(shù)據(jù)采集處理單元;CPU數(shù)據(jù)采集處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地感應(yīng)環(huán)流超過(guò)設(shè)定的接地感應(yīng)環(huán)流限值時(shí)，控制通訊模塊發(fā)送報(bào)警信息到上位機(jī)；通過(guò)通訊模塊無(wú)線通信響應(yīng)上位機(jī)的各種命令。根據(jù)需要，將某些時(shí)刻的接地感應(yīng)環(huán)流數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并傳送至上位機(jī)，使得上位機(jī)管理系統(tǒng)能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷電纜的絕緣水平和運(yùn)行狀態(tài)。為了使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)維護(hù)性簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)裝置硬件采用模塊化設(shè)計(jì)思想。從功能上劃分，監(jiān)
測(cè)裝置的硬件電路可以分成以下幾個(gè)模塊開啟式電流互感器、通訊單元、前向通道信號(hào)整理單元、CPU數(shù)據(jù)采集處理單元等組成。
權(quán)利要求
1.城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，主要由開啟式電流互感器、通訊模塊、前向通道信號(hào)整理單元、CPU數(shù)據(jù)采集處理單元組成，其特征在于開啟式電流互感器為開啟式安裝，位于電纜護(hù)套引出線，開啟式電流互感器連接前向通道信號(hào)整理單元，前向通道信號(hào)整理單元中有保護(hù)電路、隔離運(yùn)放、電壓補(bǔ)償電路，前向通道信號(hào)整理單元連接CPU數(shù)據(jù)采集處理單元，CPU數(shù)據(jù)采集處理單元連接通訊模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的保護(hù)電路是在輸入信號(hào)前端加壓敏電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的隔離運(yùn)放采用電容調(diào)制解調(diào)技術(shù)，隔離電壓達(dá)到1500V，最大非線性度僅為O. 010%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的電壓補(bǔ)償電路連接量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路；所述的CPU數(shù)據(jù)采集處理單元采用單片機(jī)ATmegal6，具有16K字節(jié)的在線編程Flash程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)的護(hù)E2PROM, IK字節(jié)的SRAM，32個(gè)通用工作寄存器，32個(gè)通用I/O接口，兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器和比較器功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，I個(gè)可編程的USART接口，8通道的10位ADC，可編程的看門狗定時(shí)器，I個(gè)SPI接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的通訊模塊選用NRF905單片無(wú)線收發(fā)器，NRF905單片無(wú)線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集裝置，主要由開啟式電流互感器、通訊模塊、前向通道信號(hào)整理單元、CPU數(shù)據(jù)采集處理單元組成，其特征在于開啟式電流互感器為開啟式安裝，位于電纜護(hù)套引出線，開啟式電流互感器連接前向通道信號(hào)整理單元，前向通道信號(hào)整理單元中有保護(hù)電路、隔離運(yùn)放、電壓補(bǔ)償電路，前向通道信號(hào)整理單元連接CPU數(shù)據(jù)采集處理單元，CPU數(shù)據(jù)采集處理單元連接通訊模塊。通過(guò)接收各電纜開啟式電流互感器接地感應(yīng)環(huán)流的數(shù)據(jù)，采集各電纜開啟式電流互感器接地感應(yīng)環(huán)流的數(shù)據(jù)并傳送到微處理器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地感應(yīng)環(huán)流超過(guò)設(shè)定的接地感應(yīng)環(huán)流限值時(shí)，控制通訊模塊發(fā)送報(bào)警信息到上位機(jī)；通過(guò)無(wú)線通信響應(yīng)上位機(jī)的各種命令，其系統(tǒng)維護(hù)性簡(jiǎn)單，有效的采集數(shù)據(jù)檢測(cè)判斷電纜狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102955105SQ201110254090
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者張喜林, 李國(guó)慶, 王振浩, 辛業(yè)春 申請(qǐng)人:吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司