專利名稱：架空線路電流帶電實時測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于架空線路電流測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種架空線路電流帶電實時測量裝置。
背景技術(shù)：
電流測量是電力系統(tǒng)中最基本的電參量測量，電流測量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的正確性和可靠性。目前，在輸電網(wǎng)上的線路負(fù)荷電流的測量主要是通過安裝于連接在線路兩端的變電站中的高壓電流互感器來完成，由于輸電網(wǎng)的電壓等級很高，運(yùn)行電壓在Iio千伏以上，線路導(dǎo)線距離地面很高，高度在30米以上，線路連接很簡潔，通過安裝于變電站的高壓電流互感器實現(xiàn)電流測量是合理的。在配電網(wǎng)中，架空線路的電壓是10千伏，線路導(dǎo)線距離地面大約10米以下，架空線路通常按照樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，由于存在大量的分支點(diǎn)，通常在電力生產(chǎn)中需要測量分支點(diǎn)電流。目前，分支點(diǎn)電流主要通過安裝于分支點(diǎn)的中壓電流互感器來完成。然而，由于分支點(diǎn)數(shù)量龐大，而且隨著配電網(wǎng)用戶的不斷擴(kuò)大分支點(diǎn)數(shù)量會大量增多，這樣在每個分支點(diǎn)都安裝中壓電流互感器很不經(jīng)濟(jì)，而且也會增加電力生產(chǎn)過程中的日常維護(hù)的工作量，因此，需要一種能夠可以移動的準(zhǔn)確測量線路電流的測量設(shè)備。另外，由于在配電網(wǎng)采用非有效接地運(yùn)行方式，線路運(yùn)行和故障情況下會產(chǎn)生零序電流，通過對零序電流的測量和分析可以獲知當(dāng)前配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，零序電流的測量對于配電網(wǎng)運(yùn)行非常有用。目前，配電網(wǎng)中的零序電流主要通過安裝于變電站的中壓電流互感器來獲得，然而，由于中壓電流互感器是固定安裝，只能測量安裝地點(diǎn)的零序電流。對于沒有安裝中壓電流互感器的地點(diǎn)，或者只安裝了單相或者兩相電流互感器的分支點(diǎn)來說，零序電流就無法測量。此外，中壓電流互感器在測量電流時只輸出模擬電流，不能直接顯示，必須通過加裝適當(dāng)?shù)膬x表才能顯示電流值；同時，所加裝的儀表需要靠近電流互感器后通過電纜連接在一起，電纜延長會增加電流互感器二次回路的阻抗，從而導(dǎo)致測量誤差增大，因此，這種測量方式無法遠(yuǎn)距離傳輸和顯示，使用情況受限?？傊?，現(xiàn)有技術(shù)的不足是固定安裝的電流互感器無法實現(xiàn)配電網(wǎng)中任意點(diǎn)的線路電流和零序電流的測量，而且無法實現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)值傳輸和顯示。
發(fā)明內(nèi)容針對上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有線路電流測量設(shè)備不能移動、零序電流不易測量和測量結(jié)果為模擬量等不足，本實用新型提出了一種架空線路電流帶電實時測量裝置。本實用新型的技術(shù)方案是，架空線路電流帶電實時測量裝置，其特征是所述裝置包括高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器，高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器連接；所述高壓側(cè)信號測量發(fā)射器包括測量鉗形傳感器、基準(zhǔn)電阻、測量基準(zhǔn)電壓源、測量加法放大器、測量穩(wěn)壓源、測量微處理器、第一電池和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊；所述第一電池和測量穩(wěn)壓源連接；測量穩(wěn)壓源分別與測量基準(zhǔn)電壓源、測量微處理器和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊連接；測量基準(zhǔn)電壓源、測量鉗形傳感器和基準(zhǔn)電阻分別與測量加法放大器連接；測量加法放大器和測量微處理器連接；測量微處理器和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊連接；所述手持信號接收器包括接收微處理器、接收側(cè)發(fā)射接收模塊、LED或IXD測量顯示模塊、接收穩(wěn)壓源、第二電池、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊和接口 ；所述第二電池和接收穩(wěn)壓源連接；接收穩(wěn)壓源分別與LED或LCD測量顯示模塊、接收側(cè)發(fā)射接收模塊、接收微處理器和接口連接；接收側(cè)發(fā)射接收模塊和接收微處理器連接； 接收微處理器分別與LED或LCD測量顯示模塊、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊和接口連接。所述高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器通過無線信號連接。所述接口為串口、USB或網(wǎng)口。本實用新型的優(yōu)點(diǎn)如下1、本實用新型是通過測量鉗形傳感器將所夾住線路的電流采集后通過發(fā)射信號傳輸給手持信號接收器后顯示并輸出，因此可以在配電網(wǎng)中任意點(diǎn)線路上夾住架空導(dǎo)線， 從而實現(xiàn)配電網(wǎng)中任意點(diǎn)的線路電流和零序電流的測量。2、本實用新型中的鉗形傳感器輸出信號直接被采集并通過信號發(fā)射方式傳輸數(shù)字信號，鉗形傳感器的二次回路阻抗極小到可以忽略，在信號發(fā)射和傳輸過程中采用傳輸數(shù)字信號，抗干擾能力強(qiáng)，因此在手持信號接收器顯示和輸出的信號精度很高。3、本實用新型中通過信號發(fā)射方式傳輸數(shù)字信號，因此可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量數(shù)值的傳輸和顯示。4、本實用新型適用于10千伏、6. 6千伏、380伏等各種電壓等級架空線路的負(fù)荷電流和零序電流實時測量裝置。

圖1是本實用新型在測量線路負(fù)荷電流的方案示意圖；圖2是本實用新型在測量線路零序電流的方案示意圖；圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是高壓側(cè)信號測量發(fā)射器的原理圖；圖5是手持信號接收器的原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應(yīng)用。本實用新型提供了一種全新的在架空線路帶電情況下的架空線路負(fù)荷電流和零序電流實時測量裝置，可以實現(xiàn)配電網(wǎng)中任意點(diǎn)的線路電流和零序電流的測量，而且可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)值傳輸和顯示。本實用新型的技術(shù)方案是一種架空線路電流帶電實時測量裝置，包括高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器；高壓側(cè)信號測量發(fā)射器在架空線路高壓側(cè)測量線路的A相、B相和C相的負(fù)荷電流瞬時值，通過高壓側(cè)發(fā)射接收模塊將負(fù)荷電流瞬時值傳輸?shù)绞殖中盘柦邮掌?，手持信號接收器通過接收微處理器對所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，計算出各相負(fù)荷電流和零序電流，通過LED數(shù)碼管顯示器或者LCD液晶顯示器進(jìn)行顯示，通過數(shù)據(jù)通訊方式將測量數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)發(fā)送給下位機(jī)，通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號并進(jìn)行放大后輸出。1.高壓側(cè)信號測量發(fā)射器包括測量鉗形傳感器、基準(zhǔn)電阻、測量基準(zhǔn)電壓源、測量加法放大器、測量穩(wěn)壓源、測量微處理器、第一電池和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊。測量鉗形傳感器和基準(zhǔn)電阻將線路負(fù)荷電流轉(zhuǎn)換為電壓信號傳輸?shù)綔y量加法放大器，測量基準(zhǔn)電壓源輸出電壓信號到測量加法放大器，測量加法放大器的輸出信號傳輸?shù)綔y量微處理器，測量微處理器處理信號后輸入到高壓側(cè)發(fā)射接收模塊，測量穩(wěn)壓源將第一電池電壓轉(zhuǎn)換后輸入到測量基準(zhǔn)電壓源、測量微處理器和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊。2.手持信號接收器包括接收微處理器、接收側(cè)發(fā)射接收模塊、LED或IXD測量顯示模塊、第二電池、接收穩(wěn)壓源和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊和串口、USB或網(wǎng)口。接收側(cè)發(fā)射接收模塊將接收到的信號傳輸?shù)浇邮瘴⑻幚砥?，接收微處理器將顯示信號傳輸?shù)絃ED或LCD測量顯示模塊，接收微處理器將信號傳輸?shù)綌?shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊；接收微處理器將信號傳輸?shù)酱?、USB或網(wǎng)口 ；接收穩(wěn)壓源將第二電池電壓轉(zhuǎn)換后輸入到LED或IXD測量顯示模塊、接收微處理器、接收側(cè)發(fā)射接收模塊和串口、USB或網(wǎng)口。架空線路電流帶電實時測量裝置測量線路零序電流的方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 打開三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器的測量鉗形傳感器，分別夾住A相、B相和 C相線路；步驟2 手持信號接收器通過接收側(cè)發(fā)射接收模塊向所述三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器同時發(fā)出線路電流數(shù)據(jù)采集命令；步驟3 所述三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器通過高壓側(cè)發(fā)射接收模塊接收到數(shù)據(jù)采集命令后，通過測量鉗形傳感器和基準(zhǔn)電阻將線路負(fù)荷電流轉(zhuǎn)換為電壓信號傳輸?shù)綔y量加法放大器，測量加法放大器將電壓信號放大后傳輸?shù)綔y量微處理器，完成數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；步驟4 所述三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器通過高壓側(cè)發(fā)射接收模塊將存儲數(shù)據(jù)按照A相、B相和C相的次序依次發(fā)送給手持信號接收器；步驟5 手持信號接收器通過接收側(cè)發(fā)射接收模塊將接收到的信號傳輸?shù)浇邮瘴⑻幚砥?，接收微處理器計算出線路零序電流的計算數(shù)值和線路零序電流的有效值；計算公式為i0 = ia+ib+ic其中i0為線路零序電流的計算數(shù)值；ia為A相線路電流采集數(shù)據(jù)；ib為B相線路電流采集數(shù)據(jù)；i。為C相線路電流采集數(shù)據(jù)；[0045] In =
Σ Ζ'ο (O其中I0為線路零序電流的有效值；i0(i)為線路零序電流的計算數(shù)值；i為采集次數(shù)；步驟6 接收微處理器將線路零序電流有效值通過LED或IXD測量顯示模塊顯示； 通過串口、USB或網(wǎng)口輸出A相、B相和C相的線路零序電流的計算數(shù)值和線路零序電流有效值；通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊輸出線路零序電流有效值。架空線路電流帶電實時測量裝置測量線路負(fù)荷電流的方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 用高壓側(cè)信號測量發(fā)射器的測量鉗形傳感器夾住待測量的線路；步驟2 手持信號接收器通過接收側(cè)發(fā)射接收模塊，向所述高壓側(cè)信號測量發(fā)射器發(fā)出線路電流數(shù)據(jù)采集命令；步驟3 所述高壓側(cè)信號測量發(fā)射器通過高壓側(cè)發(fā)射接收模塊接收到數(shù)據(jù)采集命令后，通過測量鉗形傳感器和基準(zhǔn)電阻將線路負(fù)荷電流轉(zhuǎn)換為電壓信號傳輸?shù)綔y量加法放大器，測量加法放大器將電壓信號放大后傳輸?shù)綔y量微處理器，完成數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；步驟4 所述高壓側(cè)信號測量發(fā)射器通過高壓側(cè)發(fā)射接收模塊將存儲數(shù)據(jù)發(fā)送給手持信號接收器；步驟5 所述手持信號接收器通過接收側(cè)發(fā)射接收模塊將接收到的信號傳輸?shù)浇邮瘴⑻幚砥?，接收微處理器計算出線路負(fù)荷電流的有效值；計算公式為其中I為線路零序電流的有效值；I1(I)為線路電流的采集數(shù)據(jù)；步驟6 接收微處理器將線路負(fù)荷電流的有效值通過LED或IXD測量顯示模塊顯示；通過串口、USB或網(wǎng)口輸出線路電流的采集數(shù)據(jù)和線路負(fù)荷電流的有效值；通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊輸出線路負(fù)荷電流的有效值。本實用新型的架空線路帶電測量負(fù)荷電流和零序電流的裝置適用于10千伏、6. 6 千伏、380伏等各種電壓等級的架空線路，通過高壓側(cè)信號測量發(fā)射器將測量到的電流數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后發(fā)射到手持信號接收器，手持信號接收器將所接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后顯示， 并且通過數(shù)字方式或模擬方式輸出，供電子式計量儀表使用。本實用新型在測量線路負(fù)荷電流的方案示意圖如圖1所示。將A相高壓側(cè)信號測量發(fā)射器36安裝在絕緣桿38的頂端，然后置于A相架空線路33附近，將其中的測量鉗形傳感器打開后將所測量的線路夾住；負(fù)荷電流手持信號接收器37向A相高壓側(cè)信號測量發(fā)射器36發(fā)出線路電流數(shù)據(jù)采集命令；高壓側(cè)信號測量發(fā)射器36接到數(shù)據(jù)采集命令后立即啟動數(shù)據(jù)采集，在一定的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；A相高壓側(cè)信號測量發(fā)射器36 的數(shù)據(jù)采集完成后，向負(fù)荷電流手持信號接收器37發(fā)送采集的數(shù)據(jù)；負(fù)荷電流手持信號接收器37在接收完A相高壓側(cè)信號測量發(fā)射器36所發(fā)送的數(shù)據(jù)后，開始計算線路電流的有效值；負(fù)荷電流手持信號接收器37將計算結(jié)果通過LED或LCD測量顯示模塊顯示，通過串口、USB或網(wǎng)口輸出線路電流采集數(shù)值和有效值，通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊輸出線路電流采集數(shù)值。本實用新型在測量線路零序電流的方案示意圖如圖2所示。將A相高壓側(cè)信號測量發(fā)射器41、B相高壓側(cè)信號測量發(fā)射器42和C相高壓側(cè)信號測量發(fā)射器43安裝在絕緣桿38的頂端，然后置于A相架空線路33、B相架空線路32和C相架空線路31附近，將其中的測量鉗形傳感器打開后分別將A相、B相、C相線路夾?。涣阈螂娏魇殖中盘柦邮掌?4向以上三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器41、42、43同時發(fā)出線路電流數(shù)據(jù)采集命令；三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器41、42、43接到數(shù)據(jù)采集命令后立即啟動數(shù)據(jù)采集，在一定的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器41、42、43數(shù)據(jù)采集完成后，按照A相、B 相、C相的次序依次向零序電流手持信號接收器44發(fā)送采集的數(shù)據(jù)；零序電流手持信號接收器在接收完三個高壓側(cè)信號測量發(fā)射器41、42、43所發(fā)送的數(shù)據(jù)后，開始計算線路零序電流；零序電流手持信號接收器將線路零序電流有效值通過LED或LCD測量顯示模塊顯示， 通過串口、USB或網(wǎng)口輸出A相、B相、C相線路電流采集數(shù)值和零序電流計算數(shù)值，通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊輸出零序電流計算數(shù)值。本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，它包括高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器；高壓側(cè)信號測量發(fā)射器在架空線路高壓側(cè)測量線路的A相、B相和C相的負(fù)荷電流瞬時值，通過信號發(fā)射模塊將負(fù)荷電流瞬時值傳輸?shù)绞殖中盘柦邮掌?，手持信號接收器對所接收到的?shù)據(jù)進(jìn)行計算，計算出各相負(fù)荷電流和零序電流，通過LED數(shù)碼管顯示器或者 LCD液晶顯示器進(jìn)行顯示，通過數(shù)據(jù)通訊方式將測量數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)發(fā)送給下位機(jī)，通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號并進(jìn)行放大后輸出。高壓側(cè)信號測量發(fā)射器的原理圖如圖4所示，由電流變換器、A/D、藍(lán)牙無線收發(fā)模塊組成。由小電流互感器和電阻Rz構(gòu)成電流變換器將輸電線電流變換為交流0到5V 信號，交流0到5V信號輸入到輸入運(yùn)算放大器Ul中，U1、基準(zhǔn)電壓源AD584以及電阻R1、 R2、R3、Rf構(gòu)成比例加法放大器。輸入運(yùn)算放大器Ul輸出接到8051F040的Pl. 0管腳上， 8051F040 內(nèi)部含有 ADC 和附加基準(zhǔn)電壓源。8051F040 通過 P3. 1、P3. 2、P3. 3、P3. 4、P3. 5、 P3. 6與藍(lán)牙無線收發(fā)模塊CR1C400的端口 CE、PWR-UP、CS、CLK1、DR1、DATA對應(yīng)相連，用于接收手持信號接收器采集命令和向手持信號接收器發(fā)送采集數(shù)據(jù)。穩(wěn)壓源LM319將9V電池的輸入電壓轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)電壓源AD584所需工作電壓，同時穩(wěn)壓源LM319的輸出端接到穩(wěn)壓模塊UC937的輸入端，LM2937為CPU8051F040和藍(lán)牙無線收發(fā)模塊CR1C400提供工作電源。手持信號接收器的原理圖如圖5所示，由CPU、藍(lán)牙無線收發(fā)模塊、IXD顯示模塊和 USB串口模塊組成。8051F040通過P3. 1、P3. 2、P3. 3、P3. 4、P3. 5、P3. 6與藍(lán)牙無線收發(fā)模塊CR1C400的端口 CE、PffR-UP, CS、CLKl、DRl、DATA對應(yīng)相連，用于接收高壓側(cè)信號測量發(fā)射器采集數(shù)據(jù)和向高壓側(cè)信號測量發(fā)射器發(fā)送采集命令。8051F040通過PL UPl. 2、P1. 3、與IXD液晶顯示模塊LCM046的端口 /CS、/WR、DA對應(yīng)相連，用于驅(qū)動IXD以顯示計算結(jié)果。 8051F040通過Pl. 4、Pl. 5與USB串口模塊SP3223的端口 TXD、R)(D對應(yīng)相連，用于輸出采集數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。穩(wěn)壓源LM319的輸入端接到9V電池上，輸出端接到CPU8051F040、藍(lán)牙無線收發(fā)模塊CR1C400、IXD液晶顯示模塊LCM046和USB串口模塊SP3223的電源端，為他們提供穩(wěn)定的工作電源。 以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.架空線路電流帶電實時測量裝置，其特征是所述裝置包括高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器，高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器連接；所述高壓側(cè)信號測量發(fā)射器包括測量鉗形傳感器、基準(zhǔn)電阻、測量基準(zhǔn)電壓源、測量加法放大器、測量穩(wěn)壓源、測量微處理器、第一電池和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊；所述第一電池和測量穩(wěn)壓源連接；測量穩(wěn)壓源分別與測量基準(zhǔn)電壓源、測量微處理器和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊連接；測量基準(zhǔn)電壓源、測量鉗形傳感器和基準(zhǔn)電阻分別與測量加法放大器連接；測量加法放大器和測量微處理器連接；測量微處理器和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊連接；所述手持信號接收器包括接收微處理器、接收側(cè)發(fā)射接收模塊、LED或LCD測量顯示模塊、接收穩(wěn)壓源、第二電池、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊和接口 ；所述第二電池和接收穩(wěn)壓源連接；接收穩(wěn)壓源分別與LED或LCD測量顯示模塊、接收側(cè)發(fā)射接收模塊、接收微處理器和接口連接；接收側(cè)發(fā)射接收模塊和接收微處理器連接；接收微處理器分別與LED或LCD測量顯示模塊、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊和接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路電流帶電實時測量裝置，其特征是所述高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器通過無線信號連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路電流帶電實時測量裝置，其特征是所述接口為串口、USB 或網(wǎng)口。
專利摘要本實用新型公開了架空線路電流測量技術(shù)領(lǐng)域中的一種架空線路電流帶電實時測量裝置。本實用新型裝置包括高壓側(cè)信號測量發(fā)射器和手持信號接收器；高壓側(cè)信號測量發(fā)射器包括測量鉗形傳感器、基準(zhǔn)電阻、測量基準(zhǔn)電壓源、測量加法放大器、測量穩(wěn)壓源、測量微處理器、第一電池和高壓側(cè)發(fā)射接收模塊；手持信號接收器包括接收微處理器、接收側(cè)發(fā)射接收模塊、LED或LCD測量顯示模塊、接收穩(wěn)壓源、第二電池、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換及放大輸出模塊和串口、USB或網(wǎng)口。本實用新型適用于架空線路在帶電運(yùn)行方式下實時測量線路負(fù)荷電流和零序電流，本實用新型采用無線信號通信，攜帶方便、可靠性高，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸和顯示。
文檔編號G01R19/175GK202145218SQ20112023010
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者劉君, 李巖松, 齊鄭 申請人:華北電力大學(xué)