专利名称：城市电网电缆环流监测数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种 城市电网电缆环流监测数据采集装置，属于一种数据采集传送装置，应用于城市电网电缆环流数据监测。
背景技术：
目前有关电力电缆状态监测的研究基本以电缆主绝缘为研究对象，对电缆保护层绝缘的在线监测研究却被忽略了。这种针对主绝缘的在线监测技术，不能预防主绝缘缺陷与隐患的形成。这是目前针对主绝缘进行监测的主要弊端。同时还存在技术实现难度大、实际应用效果不理想等不足。由于电力电缆的许多故障都会表现为产生接地感应环流，如金属护层绝缘损坏、电力电缆金属护层接地系统缺陷或故障，当主绝缘品质发生变化时，也会反应在金属护层的感应电量变化上。因此针对接地感应环流的有效监测不仅可以监测电力电缆金属护层自身的状态，也可以监测主绝缘的品质状态的多类故障，可以有效地预防事故的发生、延长电力电缆的使用寿命，确保电力电缆安全稳定运行。显然研究电力电缆接地感应环流的在线监测具有实际意义。高压电缆由于其结构采用单芯结构，从电磁学原理上这将必然引起金属护套上出现感应电压，如果接地方式不当，此感应电压会在金属护套上形成很大的感应电流，这将对电缆输电线路带来两大主要危害其一是大大降低电缆输送电力的能力(约三分之一左右)，其二是引起金属护套发热使主绝缘降低，缩短电缆的正常运行寿命。因此，高压电缆金属护套必须采用正确的接地方式，确保将环流减至最小。采用交叉互联的接地方式可以有效降低环流，环流值与电缆的分段的均匀性关系很大，同时电缆敷设尽可能的采用正三角形排列，如果三相位置不对称，即使分段均匀，金属护套也有环流产生。电缆护套产生的环流及感应电压造成电缆发热，绝缘水平降低，导致故障隐患，因此，外护层绝缘的健康水平单芯对输电线路至关重要。因此，应及时监测电缆绝缘及外护套绝缘状态，对护套破损处进行定位、修补，以利于城市电网的安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市电网电缆环流监测数据采集装置，通过接收各电缆开启式电流互感器接地感应环流的数据，采集各电缆开启式电流互感器接地感应环流的数据并传送到微处理器，当发现接地感应环流超过设定的接地感应环流限值时，控制通讯模块发送报警信息到上位机；通过无线通信响应上位机的各种命令。本发明的技术方案是这样实现的城市电网电缆环流监测数据采集装置，主要由开启式电流互感器、通讯模块、前向通道信号整理单元、CPU数据采集处理单元组成，其特征在于开启式电流互感器为开启式安装，位于电缆护套引出线，开启式电流互感器连接前向通道信号整理单元，前向通道信号整理单元中有保护电路、隔离运放、电压补偿电路，前向通道信号整理单元连接CPU数据采集处理单元，CPU数据采集处理单元连接通讯模块。所述的保护电路是在输入信号前端加压敏电阻。所述的隔离运放采用电容调制解调技术，隔离电压达到1500V，最大非线性度仅为O. 010% O所述的电压补偿电路连接量程自动转换电路，所述的CPU数据采集处理单元采用单片机ATmegal6，具有16K字节的在线编程Flash程序存储器，512字节的护E2PROM,IK字节的SRAM，32个通用工作寄存器，32个通用I/O接口，两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器，一个具有预分频器和比较器功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，I个可编程的USART接口，8通道的10位ADC，可编程的看门狗定时器，I个SPI接口。所述的通讯模块选用NRF905单片无线收发器，NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。本发明的积极效果是系统维护性简单，有效的采集数据检测判断电缆状态。
图I为本发明的数据采集装置原理框图。图2为本发明的前向通道信号整理框图。图3为本发明的电压补偿电路图。图4为本发明的量程自动转换电路图。图5为本发明的通讯单元电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明如图I所示，城市电网电缆环流监测数据采集装置，主要由开启式电流互感器、通讯模块、前向通道信号整理单元、CPU数据采集处理单元组成，其特征在于开启式电流互感器为开启式安装，位于电缆护套引出线，不用改变原来接线方式，开启式电流互感器连接前向通道信号整理单元，前向通道主要完成信号进入单片机采样前的处理，主要是量程自动转换和信号的滤波，前向通道信号整理单元中有保护电路、隔离运放、电压补偿电路，前向通道信号整理单元连接CPU数据采集处理单元，(PU数据采集处理单元连接通讯模块；如图2所示，所述的保护电路是在输入信号前端加压敏电阻；所述的隔离运放采用电容调制解调技术，隔离电压达到1500V，最大非线性度仅为
O.010% ;如图3、4所示，所述的电压补偿电路连接量程自动转换电路；所述的CPU数据采集处理单元采用单片机ATmegal6，具有16K字节的在线编程Flash程序存储器，512字节的护E2PROM, IK字节的SRAM，32个通用工作寄存器，32个通用I/O接口，两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器，一个具有预分频器和比较器功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，I个可编程的USART接口，8通道的10位ADC，可编程的看门狗定时器，I个SPI接口 ；如图5所示，所述的通讯模块选用NRF905单片无线收发器，NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。
工作时，开启式电流互感器接地感应环流的数据，采集到得各电缆的接地感应环流的数据通过前向通道信号整理单元的量程自动转换和信号的滤波传送到CPU数据采集处理单元;CPU数据采集处理单元对数据进行处理，当发现接地感应环流超过设定的接地感应环流限值时，控制通讯模块发送报警信息到上位机；通过通讯模块无线通信响应上位机的各种命令。根据需要，将某些时刻的接地感应环流数据作为历史数据存储并传送至上位机，使得上位机管理系统能够对历史数据进行分析，从而判断电缆的绝缘水平和运行状态。为了使设计的系统维护性简单，监测装置硬件采用模块化设计思想。从功能上划分，监
测装置的硬件电路可以分成以下几个模块开启式电流互感器、通讯单元、前向通道信号整理单元、CPU数据采集处理单元等组成。
权利要求
1.城市电网电缆环流监测数据采集装置，主要由开启式电流互感器、通讯模块、前向通道信号整理单元、CPU数据采集处理单元组成，其特征在于开启式电流互感器为开启式安装，位于电缆护套引出线，开启式电流互感器连接前向通道信号整理单元，前向通道信号整理单元中有保护电路、隔离运放、电压补偿电路，前向通道信号整理单元连接CPU数据采集处理单元，CPU数据采集处理单元连接通讯模块。
2.根据权利要求I所述的城市电网电缆环流监测数据采集装置，其特征在于所述的保护电路是在输入信号前端加压敏电阻。
3.根据权利要求I所述的城市电网电缆环流监测数据采集装置，其特征在于所述的隔离运放采用电容调制解调技术，隔离电压达到1500V，最大非线性度仅为O. 010%。
4.根据权利要求I所述的城市电网电缆环流监测数据采集装置，其特征在于所述的电压补偿电路连接量程自动转换电路；所述的CPU数据采集处理单元采用单片机ATmegal6，具有16K字节的在线编程Flash程序存储器，512字节的护E2PROM, IK字节的SRAM，32个通用工作寄存器，32个通用I/O接口，两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器，一个具有预分频器和比较器功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，I个可编程的USART接口，8通道的10位ADC，可编程的看门狗定时器，I个SPI接口。
5.根据权利要求I所述的城市电网电缆环流监测数据采集装置，其特征在于所述的通讯模块选用NRF905单片无线收发器，NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。
全文摘要
本发明涉及一种城市电网电缆环流监测数据采集装置，主要由开启式电流互感器、通讯模块、前向通道信号整理单元、CPU数据采集处理单元组成，其特征在于开启式电流互感器为开启式安装，位于电缆护套引出线，开启式电流互感器连接前向通道信号整理单元，前向通道信号整理单元中有保护电路、隔离运放、电压补偿电路，前向通道信号整理单元连接CPU数据采集处理单元，CPU数据采集处理单元连接通讯模块。通过接收各电缆开启式电流互感器接地感应环流的数据，采集各电缆开启式电流互感器接地感应环流的数据并传送到微处理器，当发现接地感应环流超过设定的接地感应环流限值时，控制通讯模块发送报警信息到上位机；通过无线通信响应上位机的各种命令，其系统维护性简单，有效的采集数据检测判断电缆状态。
文档编号G01R31/12GK102955105SQ201110254090
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者张喜林, 李国庆, 王振浩, 辛业春 申请人:吉林省电力有限公司长春供电公司, 国家电网公司