一种基于gprs远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统的制作方法
【专利摘要】一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，包括太阳能供电模块、温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块。所述温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块连接信号处理模块，信号处理模块连接单片机控制模块；太阳能供电模块分别连接温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块、信号处理模块、单片机控制模块；单片机控制模块通过无线通信模块与监控中心连接。本实用新型系统结构简单，通用性好，不仅给工作人员带来了极大的方便，而且对电网安全运行提供了极大的保障。
【专利说明】
一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及高压输电线路绝缘子监测领域，具体是一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，绝缘子将电位不同的导电体连接，其必须具有良好的电气绝缘性能和必要的机械强度性能，其运行状况对整个输电系统的安全运行起着非常关键的作用。尤其是在户外运行的绝缘子，其长期暴露在大气中，工作环境恶劣，如户外温度的骤冷骤热，大雾雨雪的潮湿，太阳的暴晒，经受风吹雨打，还有酸、灰尘等污秽物腐蚀。户外绝缘子容易出现内部裂纹、表面破损，使绝缘强度降低甚至污闪故障，严重影响电力系统的可靠性。污闪就是由于绝缘子表面污秽状态达到一定程度，使得绝缘子表面泄漏电流过大，最终导致线路闪络的一种现象。部分地区由于空气污染严重，污闪事故波及范围广、停电时间长，严重影响电力系统稳定性与可靠性。因此，对输电线路绝缘子电流进行在线监测对电网的安全运行具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，通过安装在绝缘子的集流环采集电流信号，同时通过温湿度传感器、风速检测模块、气压检测模块采集信号，通过信号处理模块后传输给单片机控制模块，单片机控制模块将采集到的数据信息进行前期处理，经无线通讯模块传输至监控中心，监控中心对接收到的信息进行处理，以判断绝缘子的污秽状态，从而采取一定预防措施。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]—种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，包括太阳能供电模块、温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块，所述温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块连接信号处理模块，
[0006]信号处理模块连接单片机控制模块；
[0007]太阳能供电模块分别连接温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块、信号处理模块、单片机控制模块；
[0008]单片机控制模块通过无线通信模块与监控中心连接；
[0009]所述温湿度检测模块包括温湿度传感器；
[0010]所述风速检测模块包括叶轮探头、霍尔元件、DSP单元，叶轮探头连接霍尔元件，霍尔元件连接DSP单元；
[0011 ]所述电流检测模块包括安装在绝缘子上面的集流环；
[0012]所述气压检测模块包括压力传感器；
[0013]所述无线通信模块为GPRS无线通信模块。
[0014]所述太阳能供电模块包括太阳能板、蓄电池、电源转换模块，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接电源转换模块。
[0015]所述单片机控制模块分别连接晶振电路、复位电路、时钟电路、存储模块。
[0016]所述电源转换模块包括5种电源转换芯片，分别是:TPS76801Q、TPS7333、MAX764、TPS7350Q、TPS6734IP;
[0017]所述TPS76801Q将5V转换为1.8V，对DSP单元供电；
[0018]所述TPS7333将5V转换为3.3V，对DSP单元供电，对AD转换器供电、以及给温湿度检测模块供电；
[0019]所述MAX764将5V转换为-5V，给信号调理电路供电；
[0020]所述TPS7350Q将蓄电池电压转换为5V，给整个系统供电；
[0021]TPS6734IP将5V转换为12V，给气压检测模块供电。
[0022]所述单片机控制模块为TMS320F2812的单片机。
[0023]本实用新型一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，通过安装在绝缘子的集流环采集电流信号，同时通过温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块采集信号，通过信号处理模块后传输给单片机控制模块，单片机控制模块将采集到的数据信息进行前期处理，经无线通信模块传输至监控中心，监控中心对接收到的信息进行处理，以判断绝缘子的污秽状态，从而采取一定预防措施。该系统结构简单，通用性好，不仅给工作人员带来了极大的方便，而且对电网安全运行提供了极大的保障。
【附图说明】
[0024]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0025]图1为本实用新型的系统框图；
[0026]图2为本实用新型的AT45DB081B与单片机的硬件连接电路图；
[0027]图3为本实用新型系统的实时时钟电路图；
[0028]图4为本实用新型的TMS320F2812单片机供电电路图；
[0029]图5为本实用新型的MAX764硬件连接电路图；
[0030]图6为本实用新型的TPS7350硬件连接电路图；
[0031 ]图7为本实用新型的TPS6734硬件连接电路图；
[0032]图8为本实用新型的RC低通滤波电路图；
[0033]图9为本实用新型的SHT15的硬件连接电路图；
[0034]图1O为本实用新型的MPX2100的硬件连接电路图。
【具体实施方式】
[0035]一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，包括太阳能供电模块、温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块。
[0036]所述温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块连接信号处理模块，
[0037]信号处理模块连接单片机控制模块。
[0038]太阳能供电模块分别连接温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块、信号处理模块、单片机控制模块。
[0039]单片机控制模块通过无线通信模块与监控中心连接。
[0040]所述温湿度检测模块采用型号为SHT15的数字温湿度传感器;该传感器包含一个电容性聚合体测湿敏感元件和一个用能隙材料制成的测温元件，具有品质优越、超快响应、抗干扰能力强的优点。
[0041]所述风速检测模块由叶轮探头、霍尔元件以及DSP单元组成;所述风速检测模块采集通过叶轮探头旋转，通过霍尔元件将旋转的快慢转换为方波信号的周期长短，通过DSP单元进行计数来得到风的级数。
[0042]所述电流检测模块由安装在绝缘子上面的集流环进行泄漏电流采集;所述电流检测模块的集流环，用于从高压输电线路到铁塔的绝缘子的低电位端的绝缘子采集电流。
[0043]所述气压检测模块采用型号为MPX2100的压力传感器进行检测；所述传感器具有转换精度高、灵敏度高、线性度好的优点。
[0044]所述太阳能供电模块包括太阳能板、蓄电池、电源转换模块，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接电源转换模块。所述太阳能板材质为单晶硅，所述蓄电池选用长寿命、大容量免维护型硅能二次可充电电池。
[0045]所述电源转换模块包括5种电源转换芯片，分别是TPS76801Q、TPS7333、MAX764、TPS7350Q以及TPS6734IP;所述TPS76801Q将5V转换为1.8V，对DSP供电；所述TPS7333将5V转换为3.3V，对DSP供电，对外扩AD转换器ADS8364供电以及给温湿度检测模块供电；所述MAX764将5V转换为-5V，给信号调理电路供电；所述TPS7350Q将蓄电池电压转换为5V，给整个系统供电;TPS6734IP将5V转换为12V，给气压检测模块供电。
[0046]所述单片机控制模块分别连接晶振电路、复位电路、时钟电路、存储模块。
[0047]所述单片机控制模块采用型号为MSP430F149的单片机，所述单片机具有快速计算的优点。
[0048]所述无线通信模块采用GPRS无线通信模块;所述无线通信模块按数据流量计费，具有利用率高的优点。
[0049]如图2所示，为本实用新型的AT45DB081B与单片机的硬件连接电路图，主要功能是为保持断电情况下能大容量保存数据，选用Atmel公司生产的AT45DB081B，具有8M的存储容量，同时供电电压范围为2.7V-3.6V，工作电流仅为4mA，采用串行连接方式，硬件连接与软件实现比较简单，还可以节省I/O口的使用，可以方便地与单片机控制芯片连接。S0、S1、SCK、/CS、/WP分别与CPU的通用I/O 口相连即可。
[0050]如图3所示，为本实用新型系统实时时钟电路图，系统采用DALLAS半导体公司生产的高精度实时时钟芯片DS1302，该芯片可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。其内部带有用于临时存放数据的RAM寄存器，可以和微处理器采用串行同步通信方式也可以采用突发方式一次传送多个字节。
[0051 ] 如图4所示，为本实用新型TMS320F2812单片机供电电路图，TMS320F2812的内核电压为1.8V，外围1供电为3.3V，同时对于上电顺序也有一定的要求，需要先供3.3V，再供
1.8V。为了满足DSP供电要求，系统采用了TPS76801Q和TPS7333对DSP供电。在图中，TPS7333的/EN脚与地连接直接使能，TPS733的FB/PG脚与TPS76801Q的/EN脚相连，当TPS7333上加上5V电压转换为3.3V电压完成后，FB/PG脚会发出使能信号连接到TPS76801Q上，使TPS76801Q完成1.8V的转换。
[0052]如图5、图6所示，为本实用新型MAX764硬件连接电路图，在数据采集中，运算放大器0P2228需要±5V的电压，并且都需要受DSP控制。本系统+5V供电选用了 TPS7350Q，-5V供电选用了 MAX764，硬件连接比较简单。存储器AT45DB081B以及时钟电路由TPS7333供电3.3V;ADS8364由TPS7333和TPS7350供电；TPS7333和TPS7350的外围硬件连接相同；均和图6相同。
[0053]如图7所示，为本实用新型TPS6734硬件连接电路图，气压传感器需要12V电压，由TPS6734供电。
[0054]如图8所示，为本实用新型RC低通滤波电路图，主要功能是实现信号的模拟滤波，本实用新型中使用的A/D转换器是ADS8364，因为它本身就是差分输入，并且对于低频信号输入不会出现过压的情况，所以不用对波形进行去半波处理。为了尽量减少系统功耗和干扰，选择无源滤波器作为低通滤器。为了不增加整个系统的体积又能保证滤波效果，串联使用两个RC滤波器。
[0055]如图9所示，为本实用新型SHT15硬件连接电路图，它是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出，产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。包含一个电容性聚合体测湿敏感元件，一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器实现无缝连接。
[0056]如图10所示，为本实用新型MPX2100的硬件连接电路图，本实用新型选用X型硅压力传感器MPX2100，它采用单个X型电阻元件，其压敏电阻元件呈X型，转换精度高、灵敏度高，具有极好的线性度。信号经高精度压力传感器MPX2100变为电信号，再送入放大电路，进行调理后成为可以输出到DSP的A/D模块的模拟信号。放大器采用三个LM358，它们组成一个仪表放大器，具有高差模增益和高共模抑制比，输入阻抗高，可调节偏置电路。调节W1、W2可以调节P signal的大小。
[0057]上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，包括太阳能供电模块、温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块，其特征在于:所述温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块连接信号处理模块，信号处理模块连接单片机控制模块;太阳能供电模块分别连接温湿度检测模块、风速检测模块、电流检测模块、气压检测模块、信号处理模块、单片机控制模块;单片机控制模块通过无线通信模块与监控中心连接;所述温湿度检测模块包括温湿度传感器;所述风速检测模块包括叶轮探头、霍尔元件、DSP单元，叶轮探头连接霍尔元件，霍尔元件连接DSP单元;所述电流检测模块包括安装在绝缘子上面的集流环;所述气压检测模块包括压力传感器;所述无线通信模块为GPRS无线通信模块。2.根据权利要求1所述一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，其特征在于:所述太阳能供电模块包括太阳能板、蓄电池、电源转换模块，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接电源转换模块。3.根据权利要求1所述一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，其特征在于:所述单片机控制模块分别连接晶振电路、复位电路、时钟电路、存储模块。4.根据权利要求2所述一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，其特征在于:所述电源转换模块包括5种电源转换芯片，分别是:TPS76801Q、TPS7333、MAX764、TPS7350Q、TPS6734IP; 所述TPS7680IQ将5V转换为1.8V，对DSP单元供电； 所述TPS7333将5V转换为3.3V，对DSP单元供电，对AD转换器供电、以及给温湿度检测模块供电； 所述MAX764将5V转换为-5V，给信号调理电路供电； 所述TPS7350Q将蓄电池电压转换为5V，给整个系统供电； TPS6734IP将5V转换为12V，给气压检测模块供电。5.根据权利要求1所述一种基于GPRS远程通讯的高压输电线路绝缘子在线监测系统，其特征在于:所述单片机控制模块为TMS320F2812的单片机。
【文档编号】G01D21/02GK205665366SQ201620560355
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】杨雨薇, 张飞, 陈黎, 肖洒, 张鑫蕊, 周采薇, 潘雅清, 黄海洋
【申请人】三峡大学