高压开关设备用小电流信号监测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及高压开关设备用小电流信号监测装置，包括控制模块、电流采集模块、休眠唤醒触发电路和无线传输模块，电流采集模块用于采集高压开关设备中分合闸线圈中的电流，电流采集模块连接控制模块，电流采集模块的信号输出端还连接休眠唤醒触发电路的输入端，休眠唤醒触发电路的输出端连接控制模块对应的端口；控制模块连接无线传输模块。利用无线传输模块实现电流信号的无线传输，不仅节约了电缆的投入成本，而且，使用无线传输避免了电流信号受到电磁干扰，保证了电流信号的可靠性。采用休眠唤醒触发电路能够使监测装置在无需耗电的情况下进入低功耗状态，节约了电能。
【专利说明】
高压开关设备用小电流信号监测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及高压开关设备用小电流信号监测装置，涉及高压开关设备性能监测领域。
【背景技术】
[0002]目前，国内正在大力推广电力设备状态检修工作，高压开关设备作为电力系统重要的元件，其设备可靠性对电力系统运行可靠性有至关重要的影响。高压开关设备中断路器的分合闸线圈电流波形中含有很多信息，反映电磁铁本身以及所控制的锁门或阀门以及连锁触头在操动过程中的工作情况，如铁芯运动机构有无卡滞、脱扣、释能机械负载变动的情况，线圈的状态(如电阻是否正常，是否烧断)，与铁芯顶杆连接的锁门和阀门的状态。
[0003]现有技术中，常用的检测方式为:采用小电流传感器对断路器的分合闸线圈电流信号进行采集，然后传输到监测装置内，进行信号数字化，实现电流波形的存储与分析，并且通过数据传输电缆将电流信号输出给远端的监控中心。但是，由于监测装置与监控中心有一定的距离，中间采用电缆连接容易受到电磁干扰，使采集的电流波形受到干扰。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供高压开关设备用小电流信号监测装置，用以解决现有的数据传输方式易使采集到的电流信号受到干扰的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种高压开关设备用小电流信号监测装置，包括控制模块、电流采集模块、休眠唤醒触发电路和无线传输模块，所述电流采集模块用于采集高压开关设备中分合闸线圈中的电流，所述电流采集模块的信号输出端连接所述控制模块的采集信号输入端;所述电流采集模块的信号输出端还连接所述休眠唤醒触发电路的输入端，所述休眠唤醒触发电路的输出端连接所述控制模块对应的端口；所述控制模块连接所述无线传输模块。
[0006]所述休眠唤醒触发电路包括一个比较器，所述电流采集模块的输出信号转换为对应的电压信号后输入到所述比较器的其中一个输入端，所述比较器的另一个输入端用于输入设定的参考电压，所述比较器的输出端连接所述控制模块的中断端口。
[0007]所述无线传输模块为4G通信模块。
[0008]所述监测装置还包括串口通信模块，所述串口通信模块与所述控制模块连接。
[0009]所述监测装置还包括A/D转换模块，所述电流采集模块的信号输出端通过所述A/D转换模块连接所述控制模块的采集信号输入端。
[0010]所述监测装置还包括滤波调理模块，所述电流采集模块的信号输出端通过所述滤波调理模块连接所述A/D转换模块。
[0011]所述监测装置还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述控制模块连接。
[0012]所述控制模块为单片机。
[0013]所述监测装置还包括一个用于为各模块提供电能的供电电源。
[0014]所述电流检测模块为霍尔电流传感器。
[0015]本实用新型提供的电流信号监测装置中，利用无线传输模块实现电流信号的无线传输，不仅节约了电缆的投入成本，而且，使用无线传输避免了电流信号受到电磁干扰，保证了电流信号的可靠性。而且，采用休眠唤醒触发电路，在电流信号较弱时，此时高压开关设备为无操作状态，休眠唤醒触发电路控制监测装置中的相关模块处于休眠状态，即低功耗状态；只有当高压开关设备在动作状态时，监测装置才进行正常工作，这种方式能够使监测装置在无需耗电的情况下进入低功耗状态，节约了电能。所以，该监测装置可以方便地实现高压开关设备状态信息的收集和处理，能够实时分析高压开关设备的实时信息，及早实现设备故障预警，在一定程度上能够降低因设备故障造成的损失。
【附图说明】
[0016]图1是高压开关设备用小电流信号监测装置的结构示意图；
[0017]图2是休眠唤醒触发电路的电路示意图。
【具体实施方式】
[0018]本实用新型提供了一种高压开关设备用小电流信号监测装置，包括控制模块、电流采集模块、休眠唤醒触发电路和无线传输模块，电流采集模块用于采集高压开关设备中分合闸线圈中的电流，电流采集模块的信号输出端连接控制模块的采集信号输入端;休眠唤醒触发电路采样连接电流采集模块，控制连接控制模块;控制模块通信连接无线传输模块。
[0019]作为一个具体实施例，高压开关设备为断路器；电流采集模块采集断路器分合闸控制线圈中的小电流信号，电流采集模块为霍尔电流传感器，能够采集小电流信号;控制模块为单片机，如图1所示。另外，为了更加准确地检测分合闸控制线圈中的电流信号，可以使用多个霍尔电流互感器同时对该控制线圈中的电流进行检测，如图1所示，使用三个互感器进行检测。当然，本实用新型并不局限于上述实施方式。
[0020]该监测装置在高压断路器处就地设置，两者之间没有无需较长的连接电缆，保证了数据在传输时所受到的干扰较少；而且，该监测装置由于就地安装，所以，使用电池进行供电，电池为该监测装置中的组成部分进行供电；利用电池供电还能够避免干扰信号通过电源线耦合方式对传感器正常工作造成影响。
[0021]为了能够使电流信号在无线传输过程中进一步降低电磁干扰，该无线传输模块使用先进的4G通信模块，即第4代移动通信技术，是目前公共移动通信网络的主流技术，具有较强的的传输可靠性。借助于4G技术，通过移动客户端可实现数据的实时远程交互，方便地实现对设备状态实时监测和分析判断，为电力设备状态检修提供有力的技术支撑。
[0022]如图2所示，休眠唤醒触发电路包括比较器Ul，VIN端为其中一个霍尔电流传感器的信号输出端，VIN端与地之间的连接线路上串设有分压电阻R24和R26，分压电阻R24和R26之间的连接点，即分压点连接到比较器UI的同相输入端。比较电压LB+与地之间依次串设有电阻R23和稳压管D7，电阻R23和稳压管D7之间的连接点连接到比较器Ul的反相输入端，通过稳压管D7的作用能够使输入到比较器Ul的反相输入端的比较电压稳定。比较器Ul的输出端连接单片机上的中断控制端口，比较器Ul的输出信号就是单片机的工作状态控制信号，为单片机工作或者休眠的中断触发信号。
[0023]作为一个具体实施例，该霍尔电流传感器的信号输出端通过一个滤波调理电路模块连接到A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接到单片机上的采集信号输入端。霍尔电流传感器的模拟信号经过滤波调理电路后，再经过A/D转换模块变为数字信号，实现采集信号的数字化。
[0024]另外，单片机连接有一个数据存储模块，用于存储单片机接收到的数据信息，方便后续的数据整理和数据调用。单片机通信连接有一个串口通信模块。
[0025]上述监测装置中的各个组成部分均可以直接设置在断路器的机构箱中，实现一体化设计。
[0026]该监测装置在安装运行前，用PC机通过串口通信模块向单片机输入相关参数，这些参数用于对传感器的各项工作参数进行设定，主要包括触发阈值、采样率等;而且通过串口，可输入标准电流波形，存储于装置内，可与采集到的数据波形进行对比，分析采集到的波形是否存在异常;并安装相应的SIM卡，用于4G通信。
[0027]利用休眠唤醒触发电路实现单片机在断路器中的分合闸线圈不工作(即线圈电流过小)时为休眠状态。具体过程为:当线圈中的电流过小时，电阻R26两端分担的电压小于稳压管D7上的电压，比较器Ul输出低电平，单片机根据比较器Ul输出的信号进行控制，使其本身进入休眠状态，即低功耗状态；当线圈中的电流达到一定值时，即超过设定阈值时，电阻R26两端分担的电压大于稳压管D7上的电压，比较器Ul输出高电平，单片机根据比较器Ul输出的信号进行控制，使其本身进入正常工作状态;完成数据采集、存储和收发后，如果线圈电流恢复到阈值以下，单片机自动进入低功耗状态，此方式可有效延长电池使用时间。
[0028]单片机在正常工作状态过程中，霍尔电流传感器采集线圈上的电流模拟信号，该模拟信号经过滤波调理电路后，再经过A/D转换模块变为数字信号，并输入给单片机。另外，单片机读取时钟电路信号，将数字量信号加入时间标签并进行初步的整理，然后，存放于数据存储模块中。然后，通过4G通信模块将采集到的电流波形信息发送到指定IP的移动终端，完成电流监测。其中，断路器每完成一次操作，装置的4G通信模块就自动向指定IP的移动终端发送相应的电流波形信息，移动终端在接收到波形信息后，对信息进行分析处理，显示分析结果和检修建议等。
[0029]上述实施例中，给出了一种休眠唤醒触发电路的具体电路，作为其他的实施例，休眠唤醒触发电路还可以有其他的电路结构，基于的工作原理与上述实施例中的电路的工作原理相同。
[0030]以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，包括控制模块、电流采集模块、休眠唤醒触发电路和无线传输模块，所述电流采集模块用于采集高压开关设备中分合闸线圈中的电流，所述电流采集模块的信号输出端连接所述控制模块的采集信号输入端；所述电流采集模块的信号输出端还连接所述休眠唤醒触发电路的输入端，所述休眠唤醒触发电路的输出端连接所述控制模块对应的端口；所述控制模块连接所述无线传输模块。2.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述休眠唤醒触发电路包括一个比较器，所述电流采集模块的输出信号转换为对应的电压信号后输入到所述比较器的其中一个输入端，所述比较器的另一个输入端用于输入设定的参考电压，所述比较器的输出端连接所述控制模块的中断端口。3.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述无线传输模块为4G通信模块。4.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括串口通信模块，所述串口通信模块与所述控制模块连接。5.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括A/D转换模块，所述电流采集模块的信号输出端通过所述A/D转换模块连接所述控制模块的采集信号输入端。6.根据权利要求5所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括滤波调理模块，所述电流采集模块的信号输出端通过所述滤波调理模块连接所述A/D转换模块。7.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述控制模块连接。8.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述控制模块为单片机。9.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括一个用于为各模块提供电能的供电电源。10.根据权利要求1所述的高压开关设备用小电流信号监测装置，其特征在于，所述电流检测模块为霍尔电流传感器。
【文档编号】G01R31/327GK205484504SQ201620016047
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月8日
【发明人】宋亚凯, 张茗, 张一茗, 韩国辉, 于同伟, 郭煜敬, 林生军, 蒋晓旭, 卢岩, 李少华, 高群伟, 张文涛, 贾耿锋
【申请人】平高集团有限公司, 国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院