本發(fā)明屬于輸變電在線監(jiān)測技術領域，特別涉及一種基于光纖通信的架空高壓輸電線路電流在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

高壓輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，對電網(wǎng)安全、可靠運行起著關鍵性的作用，目前輸電線路的在線監(jiān)測系統(tǒng)一般通過在電網(wǎng)上放置傳感器，通過傳感器采集線路運行信息，并將這些信息傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，監(jiān)測終端通過對這些信息進行分析、處理，得出線路運行數(shù)據(jù)，再經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸端將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。

現(xiàn)有技術中用于采集電流的傳感器大多是利用電磁感應原理制成的電磁感應式電流互感器，這種傳感器具有絕緣復雜、測量信號精度低等缺點，因此不能滿足電力系統(tǒng)的實際需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種基于光纖通信的架空高壓輸電線路電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明能夠提高測量信號的精度，而且抗干擾能力強、結構簡單、成本低廉。

要解決以上所述的技術問題，本發(fā)明采取的技術方案為：

一種基于光纖通信的架空高壓輸電線路電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號采集監(jiān)測模塊、信號傳輸模塊以及監(jiān)控終端模塊，其中，

信號采集監(jiān)測模塊，用于采集輸電線路的電流信號，并將所述電流信號轉換成光信號，所述信號采集監(jiān)測模塊的信號輸出端連接信號傳輸模塊的信號輸入端；

信號傳輸模塊，用于傳輸所述光信號，所述信號傳輸模塊的信號輸出端連接所述監(jiān)控終端模塊的信號輸入端；

監(jiān)控終端模塊，用于將來自所述信號傳輸模塊的光信號轉換為電信號，并對所述電信號進行監(jiān)控。

優(yōu)選的，所述信號采集監(jiān)測模塊包括電流信號采集電路、全波整流電路、低通濾波電路、采樣保持電路、微處理器電路、串口轉光纖電路以及供電電路，所述電流信號采集電路的信號輸入端連接輸電線路的電流信號，電流信號采集電路的信號輸出端連接全波整流電路的信號輸入端，所述全波整流電路的信號輸出端連接低通濾波電路的信號輸入端，所述低通濾波電路的信號輸出端連接采樣保持電路的信號輸入端，所述采樣保持電路的信號輸出端連接微處理器電路的信號輸入端，所述微處理器電路的信號輸出端連接串口轉光纖電路的信號輸入端，所述串口轉光纖電路的信號輸出端連接信號傳輸模塊的信號輸入端；所述全波整流電路、低通濾波電路、采樣保持電路、微處理器電路、串口轉光纖電路的電源輸入端均連接所述供電電路的電源輸出端。

優(yōu)選的，所述信號傳輸模塊為光纖通信網(wǎng)絡。

優(yōu)選的，所述監(jiān)控終端模塊包括光纖轉串口單元和計算機終端單元，所述光纖轉串口單元的信號輸入端連接信號傳輸模塊的信號輸出端，光纖轉串口單元的信號輸出端連接計算機終端單元的信號輸入端。

進一步的，所述電流信號采集電路包括第一電感、第一電阻、第一二極管，所述第一電感的一端連接第一電阻的一端以及全波整流電路的一個信號輸入端，所述第一電阻的另一端連接第一二極管的陰極，所述第一二極管的陽極連接第一電感的另一端以及全波整流電路的另一個信號輸入端。

進一步的，所述全波整流電路包括第一運算放大器和第二運算放大器，所述第一運算放大器的負極信號輸入端連接第五電阻的一端、第三二極管的陰極、第六電阻的一端，所述第五電阻的另一端連接第一電感的一端，第一運算放大器的正極信號輸入端連接第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端、第一運算放大器的正極電源端、第一電感的另一端均連接第四電阻的一端并接地，所述第三二極管的陽極連接第一運算放大器的信號輸出端以及第二二極管的陰極，所述第二二極管的陽極分別連接第二電阻的一端、第六電阻的另一端，所述第一運算放大器的負極電源端連接電源；所述第四電阻的另一端連接第二運算放大器的正極信號輸入端，所述第二電阻的另一端分別連接第七電阻的一端、第二運算放大器的負極信號輸入端，所述第七電阻的另一端分別連接第二運算放大器的信號輸出端以及低通濾波電路的信號輸入端，所述第二運算放大器的正極電源端接地、負極電源端連接電源。

進一步的，所述低通濾波電路包括第三運算放大器，所述第三運算放大器的負極信號輸入端分別連接第十電阻的一端、第十一電阻的一端，所述第十電阻的另一端接地，所述第三運算放大器的正極信號輸入端分別連接第九電阻的一端、第二電容的一端，所述第二電容的另一端接地，所述第九電阻的另一端分別連接第八電阻的一端、第一電容的一端，所述第八電阻的另一端連接所述第二運算放大器的信號輸出端，所述第一電容的另一端以及第十一電阻的另一端均連接第三運算放大器的信號輸出端，第三運算放大器的正極電源端和負極電源端均連接電源。

更進一步的，所述采樣保持電路包括第四運算放大器，所述第四運算放大器的正極信號輸入端連接第十二電阻的一端，所述第十二電阻的另一端分別連接第三電容的一端、第四二極管的陰極，所述第四二極管的陽極連接第三運算放大器的信號輸出端，所述第三電容的另一端接地，所述第四運算放大器的負極信號輸入端分別連接第四運算放大器的信號輸出端以及微處理器電路的信號輸入端。

更進一步的，所述微處理器電路包括第一芯片，所述第一芯片的引腳1分別連接第十三電阻的一端、第四電容的一端，所述第十三電阻的另一端連接電源，第四電容的另一端接地，所述第一芯片的引腳2連接第四運算放大器的信號輸出端，第一芯片的引腳8接地，第一芯片的引腳9分別連接第五電容的一端以及晶振的一端，第一芯片的引腳10分別連接第六電容的一端以及晶振的另一端，所述第五電容的另一端、第六電容的另一端均接地。

更進一步的，所述第一芯片型號為美國微芯科技公司生產(chǎn)的PIC16F883芯片。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)、本發(fā)明包括信號采集監(jiān)測模塊、信號傳輸模塊以及監(jiān)控終端模塊，所述信號采集監(jiān)測模塊通過懸掛在輸電線路上的感應線圈來采集電流信號，而且與傳統(tǒng)的電流互感器采集信號不同的是，本發(fā)明的信號采集監(jiān)測模塊由電流信號采集電路、全波整流電路、低通濾波電路、采樣保持電路、微處理器電路、串口轉光纖電路以及供電電路組成，全波整流電路特定的電路結構能夠提高信號傳輸效率和精度，從而大大提高了本發(fā)明測量信號的精度，而且本發(fā)明抗干擾能力強、結構簡單、成本低廉；

(2)、所述信號采集監(jiān)測模塊與監(jiān)控終端模塊之間采用了光纖通信網(wǎng)絡進行通信，極大地提高了本發(fā)明的通信效率，保證了信號在傳輸過程中的準確度。

附圖說明

下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為本發(fā)明的結構框圖；

圖2為本發(fā)明的信號采集監(jiān)測模塊的結構框圖；

圖3為本發(fā)明的監(jiān)控終端模塊的結構框圖；

圖4為本發(fā)明的電流信號采集電路的原理圖；

圖5為本發(fā)明的全波整流電路的原理圖；

圖6為本發(fā)明的低通濾波電路的原理圖；

圖7為本發(fā)明的采樣保持電路的原理圖；

圖8為本發(fā)明的微處理器電路的原理圖。

上述圖中的標記均為：10、信號采集監(jiān)測模塊；11、電流信號采集電路；12、全波整流電路；13、低通濾波電路；14、采樣保持電路；15、微處理器電路；16、串口轉光纖電路；17、供電電路；20、信號傳輸模塊；30、監(jiān)控終端模塊；31、光纖轉串口單元；32、計算機終端單元；L1、第一電感；

A1～A4：第一運算放大器～第四運算放大器

R1～R13：第一電阻～第十三電阻

C1～C6：第一電容～第六電容

D1～D4：第一二極管～第四二極管

具體實施方式

下面對照附圖，對本發(fā)明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明：

如圖1所示，一種基于光纖通信的架空高壓輸電線路電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號采集監(jiān)測模塊10、信號傳輸模塊20以及監(jiān)控終端模塊30，所述信號采集監(jiān)測模塊10用于采集輸電線路的電流信號，并將所述電流信號轉換成光信號，所述信號采集監(jiān)測模塊10的信號輸出端連接信號傳輸模塊20的信號輸入端；所述信號傳輸模塊20用于傳輸所述光信號，所述信號傳輸模塊20的信號輸出端連接所述監(jiān)控終端模塊30的信號輸入端；所述監(jiān)控終端模塊30用于將來自所述信號傳輸模塊20的光信號轉換為電信號，并對所述電信號進行監(jiān)控。

如圖2所示，所述信號采集監(jiān)測模塊10包括電流信號采集電路11、全波整流電路12、低通濾波電路13、采樣保持電路14、微處理器電路15、串口轉光纖電路16以及供電電路17，所述電流信號采集電路11的信號輸入端連接輸電線路的電流信號，電流信號采集電路11的信號輸出端連接全波整流電路12的信號輸入端，所述全波整流電路12的信號輸出端連接低通濾波電路13的信號輸入端，所述低通濾波電路13的信號輸出端連接采樣保持電路14的信號輸入端，所述采樣保持電路14的信號輸出端連接微處理器電路15的信號輸入端，所述微處理器電路15的信號輸出端連接串口轉光纖電路16的信號輸入端，所述串口轉光纖電路16的信號輸出端連接信號傳輸模塊20的信號輸入端；所述全波整流電路12、低通濾波電路13、采樣保持電路14、微處理器電路15、串口轉光纖電路16的電源輸入端均連接所述供電電路17的電源輸出端。

所述信號傳輸模塊20為光纖通信網(wǎng)絡。

如圖3所示，所述監(jiān)控終端模塊30包括光纖轉串口單元31和計算機終端單元32，所述光纖轉串口單元31的信號輸入端連接信號傳輸模塊20的信號輸出端，光纖轉串口單元31的信號輸出端連接計算機終端單元32的信號輸入端；所述光纖轉串口單元31用于將來自所述信號傳輸模塊20的光信號轉換為電信號，所述計算機終端單元32用于對電信號進行監(jiān)控。

如圖4所示，所述電流信號采集電路11包括第一電感L1、第一電阻R1、第一二極管D1，所述第一電感L1的一端連接第一電阻R1的一端以及全波整流電路12的一個信號輸入端，所述第一電阻R1的另一端連接第一二極管D1的陰極，所述第一二極管D1的陽極連接第一電感L1的另一端以及全波整流電路12的另一個信號輸入端。

優(yōu)選的，所述第一電阻R1為壓敏電阻，第一二極管D1為肖特基二所述極管，有效地限制了線圈即為第一電感L1兩端的電壓，當?shù)谝浑姼蠰1由導通狀態(tài)切斷時，其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓被第一二極管D1吸收，開關的電弧被消除，從而避免了電能的浪費。

如圖5所示，所述全波整流電路12包括第一運算放大器A1和第二運算放大器A2，所述第一運算放大器A1的負極信號輸入端連接第五電阻R5的一端、第三二極管D3的陰極、第六電阻R6的一端，所述第五電阻R5的另一端連接第一電感L1的一端，第一運算放大器A1的正極信號輸入端連接第三電阻R3的一端，所述第三電阻R3的另一端、第一運算放大器A1的正極電源端、第一電感L1的另一端均連接第四電阻R4的一端并接地，所述第三二極管D3的陽極連接第一運算放大器A1的信號輸出端以及第二二極管D2的陰極，所述第二二極管D2的陽極分別連接第二電阻R2的一端、第六電阻R6的另一端，所述第一運算放大器A1的負極電源端連接電源；所述第四電阻R4的另一端連接第二運算放大器A2的正極信號輸入端，所述第二電阻R2的另一端分別連接第七電阻R7的一端、第二運算放大器A2的負極信號輸入端，所述第七電阻R7的另一端分別連接第二運算放大器A2的信號輸出端以及低通濾波電路13的信號輸入端，所述第二運算放大器A2的正極電源端接地、負極電源端連接電源。

采用全波整流電路12可有效提高信號傳輸效率、靈敏度和精度。

當輸入的電壓即為U1為正時，第三二極管D3處于截止工作狀態(tài)，第二二極管D2處于導通工作狀態(tài)，此時第五電阻R5、第六電阻R6、第一運算放大器A1共同構成一個反向放大電路；第二電阻R2、第六電阻R6、第七電阻R7、第二運算放大器A2共同構成一個反向加法電路，所以Uo1的輸出電壓為：

$U_{o}1=(1+\frac{R7}{R6+R7})U1-\frac{R7}{R6+R7}U1$

當輸入的電壓即為U1為負時，第三二極管D3處于導通工作狀態(tài)，第二二極管D2處于截止工作狀態(tài)，此時第一運算放大器A1的作用為將第六電阻R6的左端電壓鉗位在0V，而第二運算放大器A2的反饋作用使得第二電阻R2的右端電位為0V，因此，第六電阻R6和第二電阻R2這兩個支路兩端電位相等，支路電流為0A，實際上是不起作用的，此時整個電路為第七電阻R7、第四電阻R4、第二運算放大器A2組成的反向放大電路，所以Uo2為：

$U_{o}2=(1+\frac{R7}{R2})U1-\frac{R7}{R2}{U}_{o}1=(1+\frac{R7}{R2})U1-\frac{R7}{R2}(1+\frac{R6}{R1})U1$

優(yōu)選的，所述第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6的電阻值為：R5＝R2＝R6＝2R3＝2R4

如圖6所示，所述低通濾波電路13包括第三運算放大器A3，所述第三運算放大器A3的負極信號輸入端分別連接第十電阻R10的一端、第十一電阻R11的一端，所述第十電阻R10的另一端接地，所述第三運算放大器A3的正極信號輸入端分別連接第九電阻R9的一端、第二電容C2的一端，所述第二電容C2的另一端接地，所述第九電阻R9的另一端分別連接第八電阻R8的一端、第一電容C1的一端，所述第八電阻R8的另一端連接所述第二運算放大器A2的信號輸出端，所述第一電容C1的另一端以及第十一電阻R11的另一端均連接第三運算放大器A3的信號輸出端，第三運算放大器A3的正極電源端和負極電源端均連接電源。

如圖7所示，所述采樣保持電路14包括第四運算放大器A4，所述第四運算放大器A4的正極信號輸入端連接第十二電阻R12的一端，所述第十二電阻R12的另一端分別連接第三電容C3的一端、第四二極管D4的陰極，所述第四二極管D4的陽極連接第三運算放大器A3的信號輸出端，所述第三電容C3的另一端接地，所述第四運算放大器A4的負極信號輸入端分別連接第四運算放大器A4的信號輸出端以及微處理器電路15的信號輸入端。

所述第四二極管D4為硅功率整流二極管。

如圖8所示，所述微處理器電路15包括第一芯片，所述第一芯片的引腳1分別連接第十三電阻R13的一端、第四電容C4的一端，所述第十三電阻R13的另一端連接電源，第四電容C4的另一端接地，所述第一芯片的引腳2連接第四運算放大器A4的信號輸出端，第一芯片的引腳8接地，第一芯片的引腳9分別連接第五電容C5的一端以及晶振的一端，第一芯片的引腳10分別連接第六電容C6的一端以及晶振的另一端，所述第五電容C5的另一端、第六電容C6的另一端均接地。

所述第一芯片型號為美國微芯科技公司生產(chǎn)的PIC16F883芯片。

以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的技術方案下得出的其他實施方式，均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。