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：
本實(shí)用新型涉及一種城市電網(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)容本實(shí)用新型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)；通過無線通信響應(yīng)上位機(jī)的各種命令。本實(shí)用新型的技術(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0. 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)ATmegaie，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，1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，1個(gè) SPI接口。所述的通訊模塊選用NRF905單片無線收發(fā)器，NRF905單片無線收發(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。本實(shí)用新型的積極效果是系統(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1為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集裝置原理框圖。圖2為本實(shí)用新型的前向通道信號(hào)整理框圖。圖3為本實(shí)用新型的電壓補(bǔ)償電路圖。圖4為本實(shí)用新型的量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路圖。圖5為本實(shí)用新型的通訊單元電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖1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)瓉斫泳€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，CPU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0. 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，1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，1個(gè)SPI接口 ；如圖5所示，所述的通訊模塊選用NRF905單片無線收發(fā)器，NRF905單片無線收發(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。[0019] 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)；通過通訊模塊無線通信響應(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1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1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0. 010%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1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，1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，1個(gè)SPI接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1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單片無線收發(fā)器，NRF905單片無線收發(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。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種城市電網(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)；通過無線通信響應(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)G01R31/02GK202119824SQ201120240009
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者張喜林, 李國慶, 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