专利名称：避雷器泄漏电流在线检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及避雷器泄漏电流在线检测装置，具体来说，涉及一种采用无线同步测量技术的避雷器泄漏电流在线检测装置。
背景技术：
目前电力系统用于避雷器泄漏电流和阻性分量的检测主要是通讯电缆连接的方式，传统的监测装置在运行一段时间后，数据通讯都会出现问题，其原因一，是因为通讯电缆都是走电缆沟，无法避免电缆沟内的强工频干扰信号；原因二，是因为开关动作以及变压器投切等强电磁场干扰，会串入通讯回路引起通讯回路故障，现场实测也证实，开关动作时引起的工频干扰的能量是很大的。以往避雷器在线监测系统对泄漏电流的采集都是由信号拾取装置和信号处理单元构成，两者之间用电缆连接，这种方式难免会构成一个面积较大的闭合回路，工频磁场将在这个回路中形成干扰电流。
实用新型内容针对以上的不足，本实用新型提供一种智能化、结构简单和安装方便的利用无线同步测量技术的避雷器泄漏电流在线检测装置，它包括无线同步采集及其管理电路、供电电源及其管理电路、无线接收与同步模块、CPU微处理器、时钟电路和通讯模块，所述无线同步采集及其管理电路用于采集避雷器泄漏电流信号和供电电源及其管理电路的电池组的电压，以及控制其与无线传输线路之间的测量同步，取得被测信号之间的相位，同时将所控制的数据信息通过无线传输的方式发送给无线接收与同步模块；所述供电电源及其管理电路用于给无线同步采集及其管理电路供电；所述无线接收与同步模块与CPU微处理器连接，采用载波方式负责接收无线同步采集及其管理电路采集的数据信息，以及接收供电电源及其管理电路中的电池组电压数据，并将接收到的数据传给CPU微处理器；作为故障判断的依据；CPU微处理器根据无线接收与同步模块传输的数据信息，判断避雷器的工作状态，以及控制电电源及其管理电路的电池组充电和放电，并将电池组的电压状态反馈给使用者。所述无线同步采集及其管理电路由I/V转换电路、信号处理电路、通讯管理单元和无线模块组成，I/V转换电路用于采集电流信号和电池电压；信号处理电路用于保存I/V 转换电路用于采集的数据，并获取被测信号之间的相位；通讯管理单元用于控制无线传输线路之间的测量同步；无线模块将所控制的数据信息通过无线传输的方式发送给无线接收与同步模块。所述I/V转换电路采用电磁感应实现。所述无线同步采集及其管理电路与无线接收与同步模块之间通过快速傅里叶变换无线通讯模式获取两个被测电流信号基波分量的相位差。所述供电电源及其管理电路由太阳能电池、太阳能电源处理及隔离电路、充电管理单元一、充电管理单元二、电池组一、电池组二、隔离电路、主电源管理单元和通讯电源管
3理单元组成，电池组一和电池组二通过隔离电路采用并联运行和互为热备用方式，太阳能电池通过太阳能电源处理及隔离电路、隔离电路、主电源管理单元和通讯电源管理单元实现无线同步采集及其管理电路的供电，并通过充电管理单元一和充电管理单元二实现电池组一、电池组二的充电。它还包括通讯模块，通讯模块与CPU微处理器的通讯接口连接，负责与上位机数据的发送和接收。它还包括时钟电路，时钟电路采用I2C总线方式与CPU微处理器连接，作为装置内部的实时时钟，用以确定故障发生时间。本实用新型的有益效果本实用新型安装在避雷器的接地引下线上，实时监测避雷器运行状况，当避雷器受到雷击或阀片老化时，能快速准确将电流和相位信息以无线通讯的方式传送到同步收发器并传至远程计算机，有效提高避雷器故障检测的自动化和现代化水平。另外，作为一种在户外运行的设备，本装置采用太阳能电池和可充电电池双重电源供电，同时采用独特的微功耗技术和电源管理技术，有效解决了户外设备不易布线的问题， 具有很好的环境适用性。
图1为本实用新型避雷器泄漏电流在线检测装置的功能框架图；图2为本实用新型的CPU微处理器电路原理图；图3为本实用新型的无线同步采集及其管理电路的电路原理图；图4为本实用新型的供电电源及其管理电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步阐述。如图1所示，本实用新型的避雷器泄漏电流在线检测装置由无线同步采集及其管理电路1、供电电源及其管理电路2、无线接收与同步模块3、CPU微处理器4、时钟电路5和通讯模块6组成。供电电源及其管理电路2负责无线同步采集及其管理电路1的供电；无线接收与同步模块3与CPU微处理器4连接，采用载波方式负责前端(无线同步采集及其管理电路)电流数据和供电电源及其管理电路2中的电池组的电压数据的无线收发，将并接收到的数据传给CPU微处理器4，作为故障判断的依据；通讯模块6与CPU微处理器4的通讯接口连接，负责与上位机数据的发送和接收；时钟电路5采用1 总线方式与CPU微处理器4连接，作为装置内部的实时时钟(含年、月、日、时、分、秒等信息)，用以确定故障发生时间；无线同步采集及其管理电路1通过无线载波方式与无线接收与同步模块3通信，采集电流信号和电池组的电压数据，并控制其与无线传输线路之间的测量同步，取得被测信号之间的相位，同时将所控制的数据信息无线上传至无线接收与同步模块3 ；CPU微处理器 4根据无线接收与同步模块3传输的数据信息，判断避雷器的工作状态，以及控制电电源及其管理电路2的电池组充电和放电，并将电池组的电压状态反馈给使用者。无线同步采集及其管理电路由I/V转换电路11、信号处理电路12、通讯管理单元 13和无线模块14组成，I/V转换电路11用于采集电流信号和电池电压，I/V转换电路11 采用电磁感应实现；信号处理电路12用于保存I/V转换电路11用于采集的数据，并获取被测信号之间的相位；通讯管理单元13用于控制无线传输线路之间的测量同步；无线模块 14将所控制的数据信息通过无线传输的方式发送给无线接收与同步模块3。无线同步采集及其管理电路1和无线接收与同步模块3通过无线通讯的算法保证相位的同步采样，以及多个通讯模块之间不会因为同时有通讯而发生干扰，设计和使用了一种以快速傅里叶变换 (FFT)为核心的纯数学方法，来准确求取两个被测电流信号基波分量的相位差；同时，可通过通讯管理单元13根据需要调节发射和接收的功率，以降低微功耗无线通讯模块14的功耗。如图3所示，无线同步采集及其管理电路1由大电流传感器L、电阻Rl和电容Cl组成信号采集传感电路，由差分放大器形成放大电路，其中Vt连接接温度传感器，用于测量环境温度信号；Vb 1和孙2用于测量信号处理电路板上电源电压信号，用于本地测量单元电源状态及A/D转换芯片的故障识别；Vl用于绝缘监测测量用的电流信号。经差分放大和抗混叠滤波电路处理后的模拟信号分别接入专用的16位250kSPS6路同步采样SAR型A/D转换芯片ADS8365的AD端口，转换后的数据经CPU处理器处理后由无线通讯模块14将数据发出ο供电电源及其管理电路2由太阳能电池21、太阳能电源处理及隔离电路22、充电管理单元一 23、充电管理单元二 24、电池组一 25、电池组二 26、隔离电路27、主电源管理单元28和通讯电源管理单元四组成，电池组一 25和电池组二沈通过隔离电路27采用并联运行和互为热备用方式，提高装置的供电可靠性。在太阳能电池21有输出的情况下，由太阳能电池21通过太阳能电源处理及隔离电路22、隔离电路27、主电源管理单元28和通讯电源管理单元四给无线同步采集及其管理电路1供电，并通过充电管理单元一 23和充电管理单元二 M分别给电池组一 25、电池组二沈充电；在太阳能电池21无输出的情况下，由电池组一 25和电池组二沈通过隔离电路27、主电源管理单元28和通讯电源管理单元四给无线同步采集及其管理电路1供电，微处理器4通过充电管理单元一 25、充电管理单元二沈和通讯电源管理单元四对电池组一 25、电池组二沈实施智能化的充放电管理，防止过充和过放，保证电池的正常使用寿命。如图4所示，供电电源及其管理电路2包括太阳能电池B_sun、电池组B1/B2、隔离二极管D1/D2/D3、充电管理芯片U3/U4和电源管理芯片U5/ U6。太阳能电池B_sun经隔离二极管Dl与U3、U4、TO和TO的电源输入端VDD或Vin连接， 充电管理芯片U3的电源输出接电池组Bi，并经隔离二极管D2与电源管理芯片U5和U6的电源输入端Vin连接，同时电池电压的模拟信号Vbl与无线同步采集及其管理电路1的Vbl 连接，充电管理芯片U4的电源输出接电池组B2，并经隔离二极管D3与电源管理芯片U5和 U6的电源输入端Vin连接，同时电池电压的模拟信号Vb2与无线同步采集及其管理电路1 的Vb2连接，充电管理芯片U3和U4的状态输出引脚Bstl和Bst2分别与单片机的标准输入输出引脚PBl和PB2连接，电源管理芯片U5的电源输出Vout接单片机Ul的Vcc引脚， 电源管理芯片U6的电源输出Vout接通讯模块的Vcc引脚，同时其On/Off引脚接单片机Ul 的PB4脚。其中，本实用新型的时钟电路5和通讯模块6采用现有的通用技术实现，在这里不再做详细说明。如图2所示，单片微处理器4采用32位数字信号处理芯片，TMS320F2812DSP芯片， 其外围电路包括复位、晶振输入、A/D转换参考输入滤波、JTAG接口和跳线选择等。使用一路串口连接无线采样与同步模块3 ；TXD0, RXDO脚分别接通讯模块6的T)(D、RXD脚。时钟电路5采用时钟芯片，其数据接口 SDA和时钟同步接口 SCL连接微处理器4的标准输入输出 口 GPIOl 和 GPI02。
权利要求1.一种避雷器泄漏电流在线检测装置，其特征在于，它包括无线同步采集及其管理电路、供电电源及其管理电路、无线接收与同步模块、CPU微处理器、时钟电路和通讯模块，所述无线同步采集及其管理电路用于采集避雷器泄漏电流信号和供电电源及其管理电路的电池组的电压，以及控制其与无线传输线路之间的测量同步，取得被测信号之间的相位，同时将所控制的数据信息通过无线传输的方式发送给无线接收与同步模块；所述供电电源及其管理电路用于给无线同步采集及其管理电路供电；所述无线接收与同步模块与CPU微处理器连接，采用载波方式负责接收无线同步采集及其管理电路采集的数据信息，以及接收供电电源及其管理电路中的电池组电压数据，并将接收到的数据传给CPU微处理器；作为故障判断的依据；CPU微处理器根据无线接收与同步模块传输的数据信息，判断避雷器的工作状态，以及控制电源及其管理电路的电池组充电和放电，并将电池组的电压状态反馈给使用者。
2.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流在线检测装置，其特征在于，所述无线同步采集及其管理电路由I/V转换电路、信号处理电路、通讯管理单元和无线模块组成，I/V转换电路用于采集电流信号和电池电压；信号处理电路用于保存I/V转换电路用于采集的数据，并获取被测信号之间的相位；通讯管理单元用于控制无线传输线路之间的测量同步； 无线模块将所控制的数据信息通过无线传输的方式发送给无线接收与同步模块。
3.根据权利要求2所述的避雷器泄漏电流在线检测装置，其特征在于，所述I/V转换电路采用电磁感应实现。
4.根据权利要求3所述的避雷器泄漏电流在线检测装置，其特征在于，所述无线同步采集及其管理电路与无线接收与同步模块之间通过快速傅里叶变换无线通讯模式获取两个被测电流信号基波分量的相位差。
5.根据权利要求2、3或4所述的避雷器泄漏电流在线检测装置，其特征在于，所述供电电源及其管理电路由太阳能电池、太阳能电源处理及隔离电路、充电管理单元一、充电管理单元二、电池组一、电池组二、隔离电路、主电源管理单元和通讯电源管理单元组成，电池组一和电池组二通过隔离电路采用并联运行和互为热备用方式，太阳能电池通过太阳能电源处理及隔离电路、隔离电路、主电源管理单元和通讯电源管理单元实现无线同步采集及其管理电路的供电，并通过充电管理单元一和充电管理单元二实现电池组一、电池组二的充 H1^ ο
6.根据权利要求5所述的避雷器泄漏电流在线检测装置，其特征在于，它还包括通讯模块，通讯模块与CPU微处理器的通讯接口连接，负责与上位机数据的发送和接收。
7.根据权利要求1或6所述的避雷器泄漏电流在线检测装置，其特征在于，它还包括时钟电路，时钟电路采用I2C总线方式与CPU微处理器连接，作为装置内部的实时时钟，用以确定故障发生时间。
专利摘要本实用新型公开了一种采用无线同步测量技术的避雷器泄漏电流在线检测装置，它包括供电电源及其管理电路，负责无线同步采集及其管理电路的供电；无线接收与同步模块，负责电流数据和电池组的电压数据的无线收发；通讯模块负责与上位机数据的发送和接收；时钟电路作为装置内部的实时时钟，用以确定故障发生时间；无线同步采集及其管理电路，采集电流信号和电池组的电压数据，并控制其与无线传输线路之间的测量同步，取得被测信号之间的相位，同时将数据信息无线上传至无线接收与同步模块；CPU微处理器根据无线接收与同步模块传输的数据信息，判断避雷器的工作状态，以及控制电源及其管理电路电池组充电和放电，将电池组的电压状态反馈给使用者。
文档编号G08C17/02GK201984103SQ20102062351
公开日2011年9月21日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者张良增, 洪云, 郑纯, 陈小胜, 陈泽 申请人:广州长川科技有限公司