配电网线路故障检测方法_2

文档序号:9578461阅读:来源:国知局
元包括弧形铁芯电流互感器、微处理器、ZIGBEE无线通信模块和电源模块,弧形铁芯电流互感器经积分电路与微处理器连接,ZIGBEE无线通信模块连接微处理器,积分电路、微处理器和ZIGBEE无线通信模块均与电源模块连接。弧形铁芯电流互感器包括弧形铁芯、二次线圈、积分电路、支架和瓷瓶绝缘子,二次线圈包括测量绕组和电源绕组,测量绕组和电源绕组绕制在所述弧形铁芯上,测量绕组的两端与积分电路连接,电源绕组的两端与积分电路连接,弧形铁芯和积分电路均设置在支架内,支架设置在瓷瓶绝缘子内;瓷瓶绝缘子底部设置有通孔。
[0045]在一个实施例中,如图3所示,弧形铁芯电流互感器包括弧形铁芯1、二次线圈、积分电路5、支架4和瓷瓶绝缘子7。弧形铁芯I为高导磁性能的硅钢材料,其圆心角的角度范围为60° -180°,本实施例的弧形铁芯I的圆心角为60°。
[0046]二次线圈包括测量绕组2和电源绕组3,测量绕组2和电源绕组3绕制在弧形铁芯I上,测量绕组2的两端与积分电路5的信号输入端连接,电源绕组3的两端与积分电路5的电源输入端连接。
[0047]积分电路5设置于支架4内部的底部,积分电路包括整流单元和滤波单元,所述整流单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接。测量绕组2输出与一次电流的微分成正比的感应电动势,该感应电动势的输出在积分电路5的积分电路中被还原成为与一次电流成正比的电压输出,电源绕组3的输出电动势也与一次电流的微分成正比,该电动势输出被后续的积分电路5中的整流单元和滤波单元进行整流、滤波及稳压后得到供应积分电路工作的稳定的电压输出,经过积分处理后的测量绕组2的输出电压信号可以直接驱动测量仪表及其它电测设备。
[0048]本发明的弧形铁芯1、二次线圈安装在支架4内部的上部,支架4的中心留有供二次线圈引出的的穿孔,将二次线圈的输出引入支架4的底部,在支架4底部留有安装积分电路5的空间及螺孔,将积分电路5通过螺栓8固定于支架4底部,支架4作为本弧形铁芯线圈电流互感器的骨架。
[0049]将上述的电流互感器的弧线铁芯、二次线圈、支架4、积分电路5安装完成后,放置在一个中空的瓷瓶绝缘子7内部,积分电路5的二次输出线通过瓷瓶绝缘子7底部的通孔6引出。支架4为绝缘支架,用于内部电子部分与电流互感器的安装固定,绝缘支柱外套用于保证电子部分与一次电流导线有足够的绝缘距离及爬电距离,同時保证电子部分不会被外部的日光、雨滴、灰尘等损害,同時便于实现电流采集装置在线路上的安装于固定。
[0050]当使用本发明进行配电网的电流测量时,只需要将一次电流导线与弧形铁芯I截面垂直放置,铁芯与导线不直接接触,而是通过瓷瓶绝缘子7来与一次导线接触。设备放置好以后,将积分电路5的二次输出线与外部测量仪表连接,就可以读取配电网中的电流。
[0051]本实施例弧形铁芯电流互感器制作方法的具体步骤如下:
[0052]步骤I):将二次线圈绕制在弧形铁芯I上,测量绕组2的两端与积分电路5的信号输入端连接,电源绕组3的两端与与积分电路5的电源输入端连接;
[0053]步骤2):将弧线铁芯和二次线圈固定安装于支架4的上部,支架4的中心留有供互感器二次线圈引出的的穿孔,支架4底部留有安装积分电路5的空间和螺纹孔,将积分电路5通过螺栓8固定于支架4的底部;
[0054]步骤3):将弧线铁芯、二次线圈、支架4、积分电路5安装完成后,将其放置在一个中空的瓷瓶绝缘子7内部,在瓷瓶绝缘子7底部开一个通孔6,将积分电路的二次输出线通过支架4的中心的穿孔和瓷瓶绝缘子7底部的小孔引出;
[0055]步骤4):上述步骤I)、步骤2)和步骤3)完成以后,即可制成完整的弧形铁芯I线圈电流互感器。
[0056]在一个实施例中,如图4所示,积分电路5通过环氧树脂浇注层9浇注于支架4的底部。弧形铁芯的截面为圆形或矩形。
[0057]本实施例弧形铁芯电流互感器制作方法的具体步骤如下:
[0058]步骤I):将二次线圈绕制在弧形铁芯I上,测量绕组2的两端与积分电路5的信号输入端连接,电源绕组3的两端与与积分电路5的电源输入端连接;
[0059]步骤2):将弧线铁芯和二次线圈固定安装于支架4的上部,支架4的中心留有供互感器二次线圈引出的的穿孔,支架4底部留有安装积分电路5的空间,将积分电路5通过环氧树脂浇注层9浇注于支架4的底部;
[0060]步骤3):将弧线铁芯、二次线圈、支架4、积分电路5安装完成后,将其放置在一个中空的瓷瓶绝缘子7内部,在瓷瓶绝缘子7底部开一个通孔6,将积分电路的二次输出线通过支架4的中心的穿孔和瓷瓶绝缘子7底部的小孔引出;
[0061]步骤4):上述步骤I)、步骤2)和步骤3)完成以后,即可制成完整的弧形铁芯I线圈电流互感器。
[0062]弧形铁芯电流互感器通过外部的绝缘支撑骨架与一次电流导线相接触;电源部分包括采用由非晶合金材料做成的柱形铁芯、柱形铁芯上的电源绕组以及整流滤波电路组成,柱形铁芯沿与一次导线垂直的平面水平放置,铁芯上绕制有电源绕组,电源绕组后面有桥式整流滤波电路,输出恒定的直流电压,电源部分也是通过外部的绝缘支撑骨架与一次电流导线相接触。积分电路采用有源积分电路,该积分电路的运放芯片供电电源来自电源部分,来自弧形铁芯电流互感器上的测量绕组输出的电压信号经过该积分电路后变成与一次线路电流成正比的电压信号。
[0063]微处理器部分采用ARM7芯片及其外围电路构成,ARM7芯片内含有多路A/D转换器、FLASHR0M程序存储器、RAM等,可以实现对积分电路输出的电压信号的采样处理与分析,得到一次线路电流的大小与相位等信息,同時能够进行一些如互感器变比等的一些定值处理及存储功能。ZIGBEE无线通信模块采用GPRS通信模块,该模块可以通过ARM7芯片的串行数据通信端口,将测量到的电流信息发送到后台通信数据处理系统,便于后台通信数据处理软件进行显示与处理,同時将后台通信系统软件发送来的控制信号送给ARM7进行数据处理,从而实现线路电流采集装置与远程后台系统的双向数据通信。
[0064]上述的信号采集单元的各个部分在实际的设备中还需要进行各个组件的安装、固定以及整个设备的外部绝缘保护,因此还需要配置一个将这些模块进行固定安装的绝缘固定安装支架,同時还需要一个支柱型的绝缘子外套,绝缘固定安装支架采用环氧树脂浇铸的支架结构,支柱型的绝缘子外套可以采用硅橡胶、环氧树脂或瓷瓶绝缘子材料的绝缘外套,该绝缘外套可以采用绝缘支柱外套,用于保证电子部分与一次电流导线有足够的绝缘距离及爬电距离,同時保证电子部分不会被外部的日光、雨滴、灰尘等损害,同時便于实现电流采集装置在线路上的安装于固定。
[0065]在一个实施例中,弧形铁芯采用高导磁性能的硅钢材料。硅钢材料由以下组份及重量百分含量组成:C:0.005-0.008%、S1:3-3.5%^ Mn:0.1-0.2%, Cr:0.05-0.07%、Se:0.02%?0.05%、P:0.02-0.03%、S:0.1-0.2%、Al:3_5%、Ni:0.04-0.06%, Cu:1~2%,
余量为Fe及不可避免杂质。
[0066]该实施例中,磁导率和电阻率高,磁化性好,内应力好,电流一致性好,成分简单、成本低。
[0067]作为一种优选方式,硅钢材料由以下组份及重量百分含量组成:C:0.007%, Si:3.3%、Mn:0.1%, Cr:0.06%、Se:0.04%、P:0.03%、S:0.1%、Al -.4%, Ni:0.05%, Cu:
I %,余量为Fe及不可避免杂质。
[0068]在一个实施例中,电源模块包括采用由非晶合金材料制成的柱形铁芯、柱形铁芯上的电源绕组以及整流滤波电路组成。所述非晶合金材料包括以下重量百分含量的组份:S1:8-10 % ;B:1-2 % ;P:0.005-0.008 % ;C:2~3 % ;Mn:1~2 % ;Mg:0.5-0.8 %, Ti:0.5-0.8%,Ge:0.2-0.5%, Ag0.05-0.1%,余量为铁。
[0069]非晶合金材料的制备过程为:称取的一定配比的原料放入真空冶炼炉中,调节抽真空度至5X 10 3Pa,然后充入0.05MPa氩气保护气体;熔炼均匀后随炉冷却制得母合金。随后将母合金放入感应炉重熔后喷入或浇入铜模中中制得非晶合金棒材。该非晶合金材料具有有非晶形成能力强、饱和磁感应强度高,达到1.8T,成本低廉等特点。
[0070]在一个实施例中,如图5所示,电流采集单元通信模块包括壳体I和太阳能光伏电池板2,太阳能光伏电池板2可转动的设置于壳体I上,可以根据安装位置接收太阳光的实际情况进行转动调节。
[0071]壳体I内部设置有充电电路3、蓄电池4、隔离性DC/DC模块5、微型控制器6、GPRS无线通信模块7和Zigbee无线通信模块8。太阳能光伏电池板2作为该远程无线通信传输装置的主供电电源,其功率选择4W的小型单晶硅光伏电池板,用于将白天的太阳能转化为电能储存在蓄电池4中,以备晚
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