一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法
【專利摘要】一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法，屬于輸電【技術(shù)領(lǐng)域】。該定位方法使用的定位裝置包括監(jiān)測主站、分布在各個桿塔的需要檢測的絕緣子的金屬構(gòu)件上安裝的Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備。監(jiān)測主站與Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備之間、各個Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備之間采用的是對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，將絕緣子泄漏電流變化情況數(shù)據(jù)及時傳送回主站儲存、分析處理，從而掌握絕緣子的實(shí)際運(yùn)行絕緣水平，預(yù)先找出絕緣子故障的苗頭，防患于蔚然。同時，對于發(fā)生短路的絕緣子，準(zhǔn)確的給出其位置，有利于檢修人員快速維修。
【專利說明】一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法,屬于輸電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路擔(dān)負(fù)著輸送、分配電能的重要任務(wù)，是輸電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。輸電線路的可靠性直接影響著輸電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。而絕緣子的故障卻是威脅輸電線路安全運(yùn)行的主要原因。據(jù)統(tǒng)計，絕緣子故障占輸電線路所有故障的首位。其中雷擊造成絕緣子閃絡(luò)引起的跳閘率最高，而絕緣子的污穢閃絡(luò)導(dǎo)致絕緣子短路及損壞最為嚴(yán)重。頻繁的絕緣子故障又?jǐn)U大了事故、延長了停電時間，給輸電系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響。為保證輸電系統(tǒng)的運(yùn)行安全，需對其經(jīng)常進(jìn)行檢查和測量。
[0003]目前，對輸電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測一般依靠人工巡視的方法來進(jìn)行，這種方法由于受環(huán)境和條件限制，所以一般難于檢查出絕緣子的隱性故障，更不能確定絕緣子的實(shí)際運(yùn)行絕緣水平，這樣就不能預(yù)先找出絕緣子故障的苗頭，防患于蔚然。同時，當(dāng)絕緣子發(fā)生短路故障，如果絕緣子短路故障區(qū)域在巡視人員可視區(qū)域之外的話，那么故障定位就會花費(fèi)較長的時間，從而導(dǎo)致輸電系統(tǒng)恢復(fù)供電時間增大。
[0004]Zigbee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短距離無線通信技術(shù)，其物理層和MAC層協(xié)議為IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層由Zigbee技術(shù)聯(lián)盟制定，應(yīng)用層的開發(fā)應(yīng)用根據(jù)用戶自己的應(yīng)用需要，對其進(jìn)行開發(fā)。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定無線通信技術(shù)特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，Zigbee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。
[0005]Zigbee技術(shù)主要具有以下特點(diǎn):(I)低功耗。Zigbee芯片具有多種電源管理模式，這些管理模式可以有效的對節(jié)點(diǎn)的工作和休眠進(jìn)行配置，從而使得系統(tǒng)在不工作是可以關(guān)閉無線設(shè)備，極大地降低系統(tǒng)功耗，節(jié)約電池能量。(2)低成本。Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議較為簡單，而且現(xiàn)有的Zigbee芯片一般都是基于8051單片機(jī)內(nèi)核，成本很低。目前Zigbee芯片成本在3美元左右，Zigbee設(shè)備成本的最終目標(biāo)是在I美元以下。(3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活。Zigbee既支持星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，也可以是對等拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格，既可以單跳也可以通過路由實(shí)現(xiàn)多跳。(4)網(wǎng)絡(luò)容量大。在一個單獨(dú)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以容納最多216個設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法。
[0007]該定位方法使用的定位裝置包括一個Zigbee監(jiān)測主站(簡稱主站)及分布在各個桿塔需要檢測的絕緣子金屬構(gòu)件上安裝的多個Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備(簡稱測量點(diǎn)設(shè)備)。主站與測量點(diǎn)設(shè)備之間、各個測量點(diǎn)設(shè)備之間構(gòu)成的Zigbee網(wǎng)絡(luò)是對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；[0008]主站的結(jié)構(gòu)為主站Zigbee模塊連接微機(jī)裝置。
[0009]測量點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)為:環(huán)形磁芯，第一霍爾電流傳感器分別連接第二霍爾電流傳感器、差分放大模塊，差分放大模塊的輸出端分別連接數(shù)控分壓模塊、測量點(diǎn)Zigbee模塊，數(shù)控分壓模塊的輸出端連接控制開關(guān)觸發(fā)模塊、數(shù)控分壓模塊的受控端連接測量點(diǎn)Zigbee模塊，控制開關(guān)觸發(fā)模塊的輸出端連接測量點(diǎn)Zigbee模塊；測量點(diǎn)設(shè)備安裝在桿塔的絕緣子金屬構(gòu)件上，第一霍爾電流傳感器和第二霍爾電流傳感器安置在環(huán)形磁芯的環(huán)體直徑位置上，環(huán)形磁芯為可開合結(jié)構(gòu)，環(huán)形磁芯套在絕緣子金屬構(gòu)件上。
[0010]該定位方法使用的定位裝置，采用的Zigbee網(wǎng)絡(luò)是對等網(wǎng)絡(luò)。對等網(wǎng)絡(luò)中的任何一個設(shè)備，只要是在它的通信范圍內(nèi)，就可以和其他設(shè)備進(jìn)行通信。對等拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠構(gòu)成較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對等網(wǎng)絡(luò)是一種高可靠性網(wǎng)絡(luò)，具有“自恢復(fù)”能力，它可為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提供多條路徑，一旦一條路徑出現(xiàn)故障，則存在另一條或多條路徑可供選擇，但正是由于兩個節(jié)點(diǎn)之間存在多條路徑，它也是一種“高冗余”的網(wǎng)絡(luò)。
[0011]一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法，含有以下步驟；
[0012]步驟I)、絕緣子泄露電流為Ici，經(jīng)過第一霍爾電流傳感器、第二霍爾電流傳感器檢測輸出為電壓信號2?;經(jīng)過差分放大模塊放大輸出為電壓信號，其中KH、Kc分別為霍爾電流傳感器的轉(zhuǎn)換系數(shù)及差分放大模塊的放大系數(shù)；
[0013]步驟2)、電壓信號Uc —路輸入到數(shù)控分壓模塊，與數(shù)控分壓模塊內(nèi)部預(yù)設(shè)的門檻電壓Um相比較:
[0014]如果電壓信號Uc不大于門檻電壓UM，則數(shù)控分壓模塊不輸出觸發(fā)信號，控制開關(guān)觸發(fā)模塊沒有被觸發(fā)，不給主站Zigbee模塊發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊處于休眠狀態(tài)，不接受Uc的另一路輸出到主站Zigbee模塊的I/O端口的電壓信號Uc，也不發(fā)射無線
信號;
[0015]如果電壓信號Uc大于門濫電壓Um,則數(shù)控分壓模塊輸出觸發(fā)信號,觸發(fā)控制開關(guān)觸發(fā)模塊給主站Zigbee模塊發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，接受電壓信號Uc的另一路輸出到主站Zigbee模塊的I/O端口的電壓信號Uc,主站Zigbee模塊將接受到的電壓信號Uc計算處理，對外發(fā)出包含該節(jié)點(diǎn)泄露電流信息的無線信號；
[0016]步驟3)、Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備由休眠狀態(tài)被激活的方式有2種:一種是本Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的絕緣子泄漏電流高于預(yù)設(shè)的門檻值激活；另一種是接受到其他Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的發(fā)射信息激活；
[0017]步驟4)、Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)的方式也有2種:一種是本Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的絕緣子泄漏電流不高于預(yù)設(shè)的門檻值，激活信號消失，發(fā)射信號完畢轉(zhuǎn)為休眠；另一種接受到其他Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的發(fā)射信息激活，發(fā)射信號完畢，其他Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的發(fā)射信號消失，本Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)為休眠；當(dāng)上述2種激活信號存在時，只有2種激活信號都消失，才轉(zhuǎn)為休眠。
[0018]步驟5)、主站將接受到的Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的信號進(jìn)行計算處理；這樣，絕緣子泄漏電流變化情況數(shù)據(jù)就能及時傳送回主站儲存、分析處理，從而掌握絕緣子的實(shí)際運(yùn)行絕緣水平，預(yù)先找出絕緣子故障的苗頭，防患于蔚然；同時，對于發(fā)生短路的絕緣子，準(zhǔn)確的給出其位置，有利于檢修人員快速維修。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，將絕緣子泄漏電流變化情況數(shù)據(jù)及時傳送回主站儲存、分析處理，從而掌握絕緣子的實(shí)際運(yùn)行絕緣水平，預(yù)先找出絕緣子故障的苗頭，防患于蔚然。同時，對于發(fā)生短路的絕緣子，準(zhǔn)確的給出其位置，有利于檢修人員快速維修。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中:
[0021]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明測量點(diǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明測量點(diǎn)設(shè)備的霍爾電流傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明主站結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明測量點(diǎn)設(shè)備安裝示意圖。
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0027]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]實(shí)施例1:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種基于Zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位裝置，包括主站1、安裝在桿塔2上的測量點(diǎn)設(shè)備4。桿塔的數(shù)量大于2個。
[0029]值得注意的是，在圖1，每個桿塔2上裝有4個Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備4。其實(shí)這只是一個示意圖。在實(shí)際應(yīng)用中，具體每個桿塔2上安裝多少個Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備4要視現(xiàn)場具體情況而定。但是為了有效的傳遞Zigbee信號，每個桿塔2上至少要裝有一個測量點(diǎn)設(shè)備4。
[0030]主站I與測量點(diǎn)設(shè)備4之間、各個測量點(diǎn)設(shè)備4之間采用的是對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)；
[0031]測量點(diǎn)設(shè)備4的結(jié)構(gòu):第一霍爾電流傳感器15分別連接第二霍爾電流傳感器16、差分放大模塊10，差分放大模塊10的輸出端分別連接數(shù)控分壓模塊11、主站Zigbee模塊20,數(shù)控分壓模塊11的輸出端分別連接控制開關(guān)觸發(fā)模塊12、主站Zigbee模塊20,控制開關(guān)觸發(fā)模塊12的輸出端連接主站Zigbee模塊20 ；
[0032]測量點(diǎn)設(shè)備4安裝在桿塔2的絕緣子3的金屬構(gòu)件上，第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16連接在環(huán)形磁芯17的環(huán)體直徑位置上，環(huán)形磁芯17為可開合結(jié)構(gòu)，環(huán)形磁芯17套在絕緣子3的金屬構(gòu)件上；
[0033]主站I的結(jié)構(gòu)為測量點(diǎn)Zigbee模塊13連接微機(jī)裝置18。
[0034]測量點(diǎn)設(shè)備4中,第一霍爾電流傳感器15、第二霍爾電流傳感器16、差分放大模塊10、數(shù)控分壓模塊11及控制開關(guān)觸發(fā)模塊12都采用微功耗電路，測量點(diǎn)設(shè)備4使用的電源為3V，由2節(jié)1.5V的堿性電池構(gòu)成。
[0035]第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16用來檢測絕緣子的泄漏電流。第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16按照圖2所示意串聯(lián)后與差分放大模塊10連接。
[0036]實(shí)施例2:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種基于Zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位裝置，
[0037]采用這種接法，第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的環(huán)形磁芯17內(nèi)流過絕緣子3的金屬構(gòu)件上的泄漏電流值大約是第一霍爾電流傳感器15或第二霍爾電流傳感器16檢測到的電流值的2倍，而環(huán)形磁芯17外的電流在第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的電流值由于相互抵消，輸出接近于O。這樣就可以大幅降低外部干擾，提高檢測靈敏度。
[0038]當(dāng)絕緣子正常工作，絕緣良好時，流過絕緣子3的金屬構(gòu)件上的泄漏電流極小，安裝在環(huán)形磁芯17上的第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的泄漏電流也極小，如圖2所示，所述泄漏電流經(jīng)過差分放大模塊10放大輸出為電壓信號Uc，電壓信號Uc輸入到數(shù)控分壓模塊11,由于電壓信號Uc低于門濫電壓Um,數(shù)控分壓模塊11不對控制開關(guān)觸發(fā)模塊12發(fā)出觸發(fā)信號，控制開關(guān)觸發(fā)模塊12也就沒有對主站Zigbee模塊20發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊20處于休眠狀態(tài)，主站Zigbee模塊20也就不接受來自差分放大模塊10放大輸出的電壓信號Uc。
[0039]當(dāng)絕緣子異常工作，比如損壞、污穢、雷擊等等，造成流過絕緣子的金屬構(gòu)件上的泄漏電流增大時，安裝在環(huán)形磁芯17上的第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的泄漏電流增大,經(jīng)過差分放大模塊10,輸出電壓信號Uc,電壓信號Uc —路輸出到主站Zigbee模塊20,電壓信號Uc另一路輸出到數(shù)控分壓模塊11。在數(shù)控分壓模塊11里，將所述電壓信號Uc與數(shù)控分壓模塊11里預(yù)設(shè)的門檻電壓Um比較，如果電壓信號Uc高于預(yù)設(shè)的門檻電壓UM，則數(shù)控分壓模塊11輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)控制開關(guān)觸發(fā)模塊12給主站Zigbee模塊20發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊20由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，接受所述差分放大模塊10輸出到主站Zigbee模塊20的電壓信號Uc，主站Zigbee模塊13對外發(fā)出泄露電流信息的無線信號。
[0040]泄露電流信息的無線信號激活相鄰絕緣子3上測量點(diǎn)設(shè)備的主站Zigbee模塊20，按照對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)工作模式，最后將所有的泄漏電流信息經(jīng)安裝在桿塔上的測量點(diǎn)設(shè)備傳送給主站I的測量點(diǎn)Zigbee模塊13，測量點(diǎn)Zigbee模塊13將無線信號輸入到微機(jī)裝置處理，保存記錄數(shù)據(jù)，同時發(fā)出預(yù)警或是故障提示，顯示具體桿塔的具體絕緣子的異常工作情況。
[0041]此外，在數(shù)控分壓模塊11里，門檻電壓Um通過測量點(diǎn)Zigbee模塊13也主站Zigbee模塊20控制和設(shè)置，測量點(diǎn)Zigbee模塊13也主站Zigbee模塊20通過主站I控制，即每個測量點(diǎn)設(shè)備的泄漏電流門檻值實(shí)際上是可以由主站I控制。
[0042]在測量點(diǎn)設(shè)備4中，主站Zigbee模塊20設(shè)有七個I/O端口，其中一個端口接收電壓信號Uc，另外一個端口接收激活信號，其他五個端口接收數(shù)字分壓模塊12的控制信號(4個數(shù)據(jù)端口和一個控制端口)。
[0043]絕緣子3異常工作的測量點(diǎn)設(shè)備4發(fā)出的無線信號又激活附近的測量點(diǎn)設(shè)備4，如圖1所示意，按照對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)工作模式，最后將絕緣子異常點(diǎn)的泄漏電流信息經(jīng)安裝在桿塔2上的測量點(diǎn)設(shè)備4傳送給主站I。[0044]在主站1，如圖4所示，測量點(diǎn)Zigbee模塊13將接受到測量點(diǎn)設(shè)備4的信息輸入到微機(jī)裝置18處理，保存記錄數(shù)據(jù)，同時發(fā)出預(yù)警或是故障提示，顯示出具體桿塔的具體絕緣子的異常工作情況。
[0045]此外，主站I通過調(diào)整各個測量點(diǎn)設(shè)備4的門檻電壓UM，從而給出各測量點(diǎn)的泄漏電流檢測門檻；即對各個絕緣子3，給出泄漏電流預(yù)警提示、報警提示或是故障確定。
[0046]具體的定位方法為:
[0047]1、假設(shè)絕緣子3的泄露電流為Ici，經(jīng)過第一霍爾電流傳感器15、第二霍爾電流傳感器16的檢測輸出為電壓信號2?;經(jīng)過差分放大模塊10放大輸出為電壓信號
，其中KH、Kc分別為第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16的轉(zhuǎn)換系數(shù)及差分放大模塊10的放大系數(shù)。
[0048]2、電壓信號Uc —路輸入到數(shù)控分壓模塊11，與數(shù)控分壓模塊11內(nèi)部預(yù)設(shè)的門檻電壓Um相比較:
[0049]如果電壓信號Uc低于門檻電壓UM，則數(shù)控分壓模塊11不輸出觸發(fā)信號，控制開關(guān)觸發(fā)模塊12沒有被觸發(fā) ，不給主站Zigbee模塊20發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊20處于休眠狀態(tài)，不接受電壓信號Uc的另一路輸出到主站Zigbee模塊的I/O端口的電壓信號Uc，也不發(fā)射無線信號。
[0050]如果電壓信號Uc高于門檻電壓UM，則數(shù)控分壓模塊11輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)控制開關(guān)觸發(fā)模塊12給主站Zigbee模塊20發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊20由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，接受電壓信號Uc的另一路輸出到主站Zigbee模塊20的I/O端口的電壓信號Uc，主站Zigbee模塊20將接受到的電壓信號Uc對外發(fā)出泄露電流信息的無線信號。
[0051]3、測量點(diǎn)設(shè)備自身的泄漏電流高于預(yù)設(shè)的門檻值獲得激活信號，或是接收到其他測量點(diǎn)設(shè)備的激活信號激活。
[0052]4、測量點(diǎn)設(shè)備自身的泄漏電流低于預(yù)設(shè)的門檻值，激活信號消失；或是接收到其他測量點(diǎn)設(shè)備的激活信號消失后，測量點(diǎn)設(shè)備由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)。
[0053]5、主站I將接受到的測量點(diǎn)設(shè)備4的信號進(jìn)行計算處理。這樣，泄漏電流變化情況數(shù)據(jù)就能及時傳送回主站I儲存、分析處理，從而掌握絕緣子3的實(shí)際運(yùn)行絕緣水平，預(yù)先找出絕緣子3故障的苗頭，防患于蔚然。同時，對于發(fā)生短路的絕緣子3，準(zhǔn)確的給出其位置，有利于檢修人員快速維修。
[0054]此外，一旦整個網(wǎng)絡(luò)中有一個測量點(diǎn)設(shè)備被激活，實(shí)際上所有的測量點(diǎn)設(shè)備將都被激活，如果有一個測量點(diǎn)設(shè)備沒被激活，就意味著這個測量點(diǎn)設(shè)備本身可能出了問題。由此可見，整個網(wǎng)絡(luò)中每個測量點(diǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)時非常容易檢測的，這將有利于及時發(fā)現(xiàn)問題和維修。
[0055]實(shí)施例3 種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法,含有以下步驟；
[0056]門檻電壓Um通過測量點(diǎn)Zigbee模塊和主站Zigbee模塊控制和設(shè)置，測量點(diǎn)Zigbee模塊和主站Zigbee模塊通過主站控制；
[0057]主站通過調(diào)整各個測量點(diǎn)設(shè)備的門檻電壓UM，從而給出各測量點(diǎn)的泄漏電流檢測門檻；即對各個絕緣子，給出泄漏電流預(yù)警提示、報警提示或是故障確定；
[0058]第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的環(huán)形磁芯17內(nèi)流過絕緣子3的金屬構(gòu)件上的泄漏電流值大約是第一霍爾電流傳感器15或第二霍爾電流傳感器16檢測到的電流值的2倍，而環(huán)形磁芯17外的電流在第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的電流值由于相互抵消，輸出接近于O ;
[0059]當(dāng)絕緣子正常工作，絕緣良好時，流過絕緣子3的金屬構(gòu)件上的泄漏電流極小，安裝在環(huán)形磁芯17上的第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的泄漏電流也極小，所述泄漏電流經(jīng)過差分放大模塊10放大輸出為電壓信號Uc，電壓信號Uc輸入到數(shù)控分壓模塊11，由于電壓信號Uc低于門濫電壓Um,數(shù)控分壓模塊11不對控制開關(guān)觸發(fā)模塊12發(fā)出觸發(fā)信號，控制開關(guān)觸發(fā)模塊12也就沒有對主站Zigbee模塊20發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊20處于休眠狀態(tài)，主站Zigbee模塊20也就不接受來自差分放大模塊10放大輸出的電壓信號Uc ；
[0060]當(dāng)絕緣子異常工作，造成流過絕緣子的金屬構(gòu)件上的泄漏電流增大時，安裝在環(huán)形磁芯17上的第一霍爾電流傳感器15和第二霍爾電流傳感器16檢測到的泄漏電流增大，經(jīng)過差分放大模塊10,輸出電壓信號Uc,電壓信號Uc —路輸出到主站Zigbee模塊20,電壓信號Uc另一路輸出到數(shù)控分壓模塊11 ；
[0061]在數(shù)控分壓模塊11里，將所述電壓信號Uc與數(shù)控分壓模塊11里預(yù)設(shè)的門檻電壓Um比較，如果電壓信號Uc高于預(yù)設(shè)的門檻電壓UM，則數(shù)控分壓模塊11輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)控制開關(guān)觸發(fā)模塊12給主站Zigbee模塊20發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊20由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，接受所述差分放大模塊10輸出到主站Zigbee模塊20的電壓信號Uc，主站Zigbee模塊13對外發(fā)出泄露電流信息的無線信號；
[0062]泄露電流信息的無線信號激活相鄰絕緣子3上測量點(diǎn)設(shè)備的主站Zigbee模塊20，按照對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)工作模式，最后將所有的泄漏電流信息經(jīng)安裝在桿塔上的測量點(diǎn)設(shè)備傳送給主站I的測量點(diǎn)Zigbee模塊13，測量點(diǎn)Zigbee模塊13將無線信號輸入到微機(jī)裝置處理，保存記錄數(shù)據(jù)，同時發(fā)出預(yù)警或是故障提示，顯示具體桿塔的具體絕緣子的異常工作情況。
[0063]此外，在數(shù)控分壓模塊11里，門檻電壓Um通過測量點(diǎn)Zigbee模塊13也主站Zigbee模塊20控制和設(shè)置，測量點(diǎn)Zigbee模塊13也主站Zigbee模塊20通過主站I控制，即每個測量點(diǎn)設(shè)備的泄漏電流門檻值實(shí)際上是可以由主站I控制。
[0064]在測量點(diǎn)設(shè)備4中，主站Zigbee模塊20設(shè)有七個I/O端口，其中一個端口接收電壓信號Uc，另外一個端口接收激活信號，其他五個端口接收數(shù)字分壓模塊12的控制信號(4個數(shù)據(jù)端口和一個控制端口)。
[0065]絕緣子3異常工作的測量點(diǎn)設(shè)備4發(fā)出的無線信號又激活附近的測量點(diǎn)設(shè)備4，按照對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)工作模式，最后將絕緣子異常點(diǎn)的泄漏電流信息經(jīng)安裝在桿塔2上的測量點(diǎn)設(shè)備4傳送給主站I。
[0066]在主站1，測量點(diǎn)Zigbee模塊13將接受到測量點(diǎn)設(shè)備4的信息輸入到微機(jī)裝置18處理，保存記錄數(shù)據(jù)，同時發(fā)出預(yù)警或是故障提示，顯示出具體桿塔的具體絕緣子的異常工作情況。
[0067]以上對本發(fā)明所提供的一種基于Zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法以及定位裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并參照附圖對本申請的示例性的實(shí)施方案進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實(shí)施方案僅僅是為了說明的目的而所舉的示例，而不是用來進(jìn)行限制，凡在本申請的教導(dǎo)和權(quán)利要求保護(hù)范圍下所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本申請要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位裝置，其特征在于包括一個Zigbee監(jiān)測主站及分布在各個桿塔需要檢測的絕緣子金屬構(gòu)件上安裝的多個Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備；所述Zigbee監(jiān)測主站簡稱主站，所述Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備簡稱測量點(diǎn)設(shè)備；主站與測量點(diǎn)設(shè)備之間、各個測量點(diǎn)設(shè)備之間構(gòu)成的Zigbee網(wǎng)絡(luò)是對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
2.一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法，使用的定位裝置為權(quán)利I所述裝置，其特征在于含有以下步驟； 步驟I)、絕緣子泄露電流為L，經(jīng)過第一霍爾電流傳感器、第二霍爾電流傳感器檢測輸出為電壓信號2?;經(jīng)過差分放大模塊放大輸出為電壓信號，其中KH、Kc分別為霍爾電流傳感器的轉(zhuǎn)換系數(shù)及差分放大模塊的放大系數(shù)； 步驟2)、電壓信號Uc —路輸入到數(shù)控分壓模塊，與數(shù)控分壓模塊內(nèi)部預(yù)設(shè)的門檻電壓Um相比較: 如果電壓信號Uc不大于門檻電壓UM，則數(shù)控分壓模塊不輸出觸發(fā)信號，控制開關(guān)觸發(fā)模塊沒有被觸發(fā)，不給主站Zigbee模塊發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊處于休眠狀態(tài)，不接受電壓信號Uc的另一路輸出到主站Zigbee模塊的I/O端口的電壓信號Uc，也不發(fā)射無線信號； 如果電壓信號Uc大于門檻電壓UM，則數(shù)控分壓模塊輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)控制開關(guān)觸發(fā)模塊給主站Zigbee模塊發(fā)出激活信號，主站Zigbee模塊由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，接受電壓信號Uc的另一路輸出到主站Zigbee模塊的I/O端口的電壓信號Uc，主站Zigbee模塊將接受到的電壓信號Uc計算處理，對外發(fā)出包含該節(jié)點(diǎn)泄露電流信息的無線信號； 步驟3)、Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備由休眠狀態(tài)被激活的方式有2種:一種是本Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的絕緣子泄漏電流高于預(yù)設(shè)的門檻值激活；另一種是接受到其他Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的發(fā)射信息激活；` 步驟4)、Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)的方式也有2種:一種是本Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的絕緣子泄漏電流不高于預(yù)設(shè)的門檻值，激活信號消失，發(fā)射信號完畢轉(zhuǎn)為休眠；另一種接受到其他Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的發(fā)射信息激活，發(fā)射信號完畢，其他Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的發(fā)射信號消失，本Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)為休眠；當(dāng)上述2種激活信號存在時，只有2種激活信號都消失，才轉(zhuǎn)為休眠。 步驟5)、主站將接受到的Zigbee測量點(diǎn)設(shè)備的信號進(jìn)行計算處理；這樣，絕緣子泄漏電流變化情況數(shù)據(jù)就能及時傳送回主站儲存、分析處理，從而掌握絕緣子的實(shí)際運(yùn)行絕緣水平，預(yù)先找出絕緣子故障的苗頭，防患于蔚然；同時，對于發(fā)生短路的絕緣子，準(zhǔn)確的給出其位置，有利于檢修人員快速維修。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于zigbee的輸電線路絕緣子在線故障定位方法，其特征在于數(shù)控分壓模塊的門檻電壓Um通過測量點(diǎn)Zigbee模塊控制和設(shè)置，測量點(diǎn)Zigbee模塊又通過主站控制和設(shè)置，并且這種控制和設(shè)置可以隨時通過主站調(diào)整； Zigbee監(jiān)測主站通過調(diào)整各個測量點(diǎn)設(shè)備的門檻電壓UM，從而給出各測量點(diǎn)的泄漏電流檢測門檻；即對各個絕緣子，給出泄漏電流預(yù)警提示、報警提示或是故障確定。
【文檔編號】G01R31/08GK103558509SQ201310528747
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】王瑋, 倪平浩, 劉平竹, 夏明超, 金珈成, 胡海鵬 申請人:北京交大創(chuàng)新科技中心, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司檢修公司, 國家電網(wǎng)公司