一种监测避雷器阻性电流的无线智能传感器装置的制作方法

本发明涉及的是物联网传感器，具体涉及一种采用避雷器泄漏电流进行储能供电、pt信号无线脉冲同步、数据无线传输的避雷器阻性电流(基于pt电压参考相位法)、泄漏电流和雷击次数监测的无线智能传感器装置。

背景技术：

1、金属氧化物避雷器的智能监测是智能变电站的重要组成部分。避雷器劣化的明显标志是泄漏电流和阻性电流的显著增加，所以实时监测避雷器泄漏电流和阻性电流的变化情况，实现对避雷器运行状态的实时监测和故障早期有效预警。而占总泄漏电流10％-20％的阻性电流的增加是引起避雷器劣化的主要因素，所以准确测量阻性电流非常重要。而利用泄漏电流的谐波分析，间接测定阻性电流的谐波法由于受系统电压中的谐波分量影响，测量的准确性很差；常用的避雷器监测器都必须接入变电站供电系统和通过信号线传送避雷器的运行数据，因此，在变电站现场施工中必须进行铺设电源线缆及信号线缆，施工难度大、建设费用高、运行可靠性低。

2、为了解决上述问题，设计一种新型的监测避雷器阻性电流的无线智能传感器装置尤为必要。

技术实现思路

1、针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种监测避雷器阻性电流的无线智能传感器装置，结构设计合理，实现对避雷器运行状态实时监测和故障早期有效预警，满足避雷器快速、安全、便捷、有效检测的需求，为避雷器安全稳定运行提供保障，同时简化变电站现场施工工作，降低施工难度，减少建设费用，运行可靠性高，易于推广使用。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种监测避雷器阻性电流的无线智能传感器装置，包括大电流保护电路、取电电流互感器、计数器电路、测量电流互感器、充电电路、电源切换电路、锂电池、放大电路、无线处理器模块、pt无线同步模块、第一天线和第二天线，大电流保护电路的输入端与hv端口连接，大电流保护电路的输出端接地，取电电流互感器输入接口的一端与hv端口联通，取电电流互感器输入接口的另一端接入计数器电路的输入端，计数器电路的输出端与无线处理器模块连接，计数器电路还与测量电流互感器输入接口的一端联通，测量电流互感器输入接口的另一端接地，测量电流互感器的输出接口与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与无线处理器模块连接，无线处理器模块与pt无线同步模块相联通；所述的取电电流互感器的输出接口与充电电路的输入端连接，充电电路的输出端与电源切换电路连接，电源切换电路接入锂电池，电源切换电路分别与放大电路、无线处理器模块、pt无线同步模块相连；所述的无线处理器模块、pt无线同步模块分别连接第一天线、第二天线。

3、大电流保护电路对有大电流流过传感器装置时，对取电电流互感器、测量电流互感器输入端口进行过压保护，将大电流导入接地端；取电电流互感器感应避雷器的泄漏电流信号，输出至充电电路，充电电路将输入的泄漏电流信号进行桥式整流、二极管稳压和超级电容储能，转换为直流电压输出至电源切换电路后给传感器装置各功能模块供电；电源切换电路对充电电路输入的直流电压和锂电池的电压进行比较，实现传感器装置工作电源的自动无缝切换，为放大电路、无线处理器模块、pt无线同步模块供电；所述的计数器电路将输入的泄漏电流信号进行桥式整流、滤波，输出直流电压驱动继电器动作，输出干接点通断信号至无线处理器模块的i0中断端口，测量电流互感器感应避雷器的泄漏电流信号，输出至放大电路，放大电路对输入的泄漏电流信号按照设定增益放大后输出至无线处理器模块的ad采样端口，pt无线同步模块通过第二天线接收pt同步时戳信号，并发送至无线处理器模块；无线处理器模块通过pt无线同步模块接收同步时戳信号，采用基于ftsp算法的无线脉冲同步技术，实现高精度的50hzpt时钟及相位同步，无线处理器模块将输入的干接点信号进行中断触发，通过干接点动作状态进行雷击次数统计，通过无线接口将获得的泄漏电流、阻性电流和雷击次数数据通过第一天线实时发送至监测ied。

4、作为优选，所述的电源切换电路与无线处理器模块采用i0端口连接，无线处理器模块与pt无线同步模块采用spi接口连接，放大电路与无线处理器模块采用模拟电压端口和i0端口连接；所述的大电流保护电路、取电电流互感器、计数器电路、测量电流互感器与充电电路组成了本装置信号获取模块，该信号获取模块与电源切换电路采用模拟电流端口连接，信号获取模块与电源切换电路采用模拟电压端口连接，电源切换电路的电压端口连接锂电池的正极，锂电池的负极接地；所述的锂电池采用硫锂电池tl-5930。

5、作为优选，所述的电源切换电路包括有第一芯片、第二芯片、第三芯片、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容，第一芯片的1脚、3脚分别与第二芯片的3脚、1脚连接，第一芯片、第二芯片的2脚均接地，第一芯片的6脚、第二芯片的6脚、第三芯片的1脚均接至第二电容的一端，第二电容的另一端接地，第一芯片的5脚与第二芯片的6脚之间连接有第一电阻，第二芯片的5脚与6脚之间接有第二电阻，第三芯片的1脚与3脚相连，第三芯片的5脚为3.3v电源端，第三芯片的1脚、5脚分别连接第三电容的正极端、第一电容的正极端，第三电容、第一电容的负极端均接地；所述的第一芯片、第二芯片均采用热交换电压控制器lm66100dck，第三芯片采用线性稳压器sgm2040-3.3yn5g。

6、作为优选，所述的无线处理器模块包括有第四芯片、第三电阻-第七电阻、第四电容-第九电容、第一发光二极管、第二发光二极管、第一电感、第二电感、端子和第一射频天线插口，第四芯片的2脚依次连接第三电阻、第一发光二极管至地端，第四芯片的7脚、19脚分别与第二芯片的5脚、第一芯片的5脚连接，第四芯片的13脚连接第六电容与第七电容的并联电路至地端，第四芯片的15脚、17脚分别连接端子的2脚、3脚，端子的1脚接3.3v电源端，端子的1脚、4脚分别连接第八电容、按键至地端，第四芯片的21脚依次连接第六电阻、第五电阻至3.3v电源端，第四芯片的22脚连接第七电阻与第二电感的并联电路至地端，第四芯片的22脚还连接第九电容至地端，第四芯片的27脚依次连接第四电阻、第二发光二极管至地端，第四芯片的36脚连接第四电容至地端，第四芯片的36脚还依次连接第一电感、第五电容至地端，第一电感与第五电容之间的节点连接第一射频天线插口至地端；所述的第四芯片采用无线系统芯片stm32wle5，第一发光二极管、第二发光二极管均采用发光二极管qec113，端子采用con5，第一射频天线插口采用插口sma-kew。

7、作为优选，所述的pt无线同步模块包括有第五芯片、第十电容-第十四电容、第三电感和第二射频天线插口，第五芯片的1脚、2脚、12脚、13脚、14脚分别连接第四芯片的3脚、8脚、11脚、10脚、9脚，第五芯片的9脚连接第十电容与第十一电容以及第十二电容的并联电路至地端，第五芯片的9脚接3.3v电源端，第五芯片的8脚连接第十三电容至地端，第五芯片的8脚还依次连接第三电感、第十四电容至地端，第三电感与第十四电容之间的节点连接第二射频天线插口至地端；所述的第五芯片采用无线接收芯片rfm2219b，第二射频天线插口采用插口sma-kew。

8、作为优选，所述的放大电路包括有第六芯片、第七芯片、第八电阻-第十四电阻、第十五电容、第十六电容和第三二极管，第六芯片的3脚与第四芯片的的23脚相连，第六芯片的1脚与2脚之间接有第九电阻，第六芯片的4脚、8脚分别连接地端、3.3v电源端，第六芯片的1脚与5脚相连，第六芯片的6脚连接第十电阻至第四芯片的23脚，第六芯片的6脚还分别连接第八电阻、第十一电阻至第七芯片的3脚、1脚，第七芯片的6脚与第四芯片的26脚相连，第七芯片的4脚、第六芯片的7脚均接至第四芯片的25脚；第三二极管的1脚与2脚、3脚之间分别接有第十三电阻、第十四电阻，第三二极管的2脚连接第十二电阻至3.3v电源端，第三二极管的2脚还连接第十五电容与第十六电容的并联电路至地端，第三二极管的3脚接地；所述的第六芯片采用运算放大器lmv358id，第七芯片采用模拟开关芯片74lvc1g3157dbvr，第三二极管采用二极管tl432b。

9、作为优选，所述的充电电路包括有第一桥堆、第十五电阻、稳压二极管和储能电容；所述的大电流保护电路包括有第一瞬态电压抑制二极管、第二瞬态电压抑制二极管、第十六电阻和第一压敏电阻；所述的计数器电路包括有第十七电阻、第二桥堆、第二压敏电阻、第三压敏电阻、第十八电容、第九二极管和继电器；所述的取电电流互感器包括有第一电流互感器；测量电流互感器包括有第二电流互感器、第十八电阻、第十九电阻和第八二极管；第一桥堆的1脚依次连接第十五电阻、稳压二极管至4脚，稳压二极管两端并接储能电容，第一桥堆的3脚、2脚分别与第一电流互感器的3脚、4脚连接，第一电流互感器的1脚与2脚之间连接有第一瞬态电压抑制二极管和第一压敏电阻的并联电路，第一电流互感器的2脚依次连接第十六电阻、第十八电阻至第二电流互感器的1脚，第十六电阻与第十八电阻之间的节点连接第二瞬态电压抑制二极管至地端，第二电流互感器的2脚连接第十九电阻至地端，第二电流互感器的3脚与4脚之间接有第八二极管，第二电流互感器的3脚、4脚分别连接第六芯片的2脚、3脚；第一电流互感器的2脚还连接第十七电阻至第二桥堆的2脚，第二桥堆的3脚连接第三压敏电阻至地端，第二桥堆的1脚与4脚之间并接有第十八电容、第二压敏电阻、第九二极管，第二桥堆的1脚、4脚分别与继电器的1脚、2脚连接，继电器的3脚接地，继电器的4脚接至第五电阻与第六电阻之间的节点；所述的第一桥堆、第二桥堆均采用整流器kbl10，稳压二极管采用二极管1n4733，第一瞬态电压抑制二极管采用二极管smbj28ca，第二瞬态电压抑制二极管采用二极管smbj7.5ca，第一压敏电阻采用压敏电阻20d180k，第二压敏电阻采用压敏电阻10d101k，第三压敏电阻采用压敏电阻20d121k，第一电流互感器采用电流互感器pt101c，第二电流互感器采用电流互感器hwgs-21，第八二极管采用二极管bat54s，第九二极管采用二极管1n4007，继电器采用继电器hf115/024-1zs1。

10、本发明的有益效果：本装置采用避雷器泄漏电流进行储能供电、pt信号无线同步、数据无线传输，实现基于pt电压参考相位法的避雷器阻性电流和全电流、雷击次数的采集、存储、分析及周期发送；该装置实现对避雷器运行状态实时监测和故障早期有效预警，满足避雷器快速、安全、便捷、有效检测的需求，为避雷器安全稳定运行提供保障，同时简化变电站现场施工工作，降低施工难度，减少建设费用，运行可靠性高，为新建变电站避雷器智能监测和已投运变电站的避雷器智能化改造提供了一种有效解决手段，应用前景广阔。