基于低功耗定值可调故障电流传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于低功耗定值可调故障电流的传感器。
【背景技术】
[0002]现有的电流型故障判断传感器功耗比较大，且检测的电流定值一般不可调，使用有诸多不便，而智能电网是电网技术发展的必然趋势，研发出一种与智能电网相对接的低功耗定值可调故障电流的传感器具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于低功耗定值可调故障电流的传感器，能够实现在低功耗模式下改变检测电流定值的功能，降低工程实施复杂性，同时可有效的帮助运行人员快速查找和定位故障点，减少故障抢修时间。
[0004]本实用新型的技术方案是：
[0005]—种基于低功耗定值可调故障电流的传感器，包括顺序连接的采样电路、信号处理电路、主控单元和信号输出单元，还设有与所述采样电路相连接的电流监测线圈和与所述主控单元相连接的拨码拨盘，所述拨码拨盘接入所述主控单元的IO接口。
[0006]优选的，所述主控单元的芯片采用32位低功耗芯片。
[0007]优选的所述主控单元主要由相互连接的AD转换器、串口异步收发器和模拟比较器组成，所述信号处理单元的输出连接所述AD转换器的AD引脚和所述模拟比较器的正输入引脚。
[0008]优选的，所述主控单元与信号输出单元之间设有LED发光电路。
[0009]优选的，所述信号输出单元设有用于连接上级主机的光纤接口。
[0010]优选的，所述电流监测线圈的线圈匝数为3000匝左右。
[0011]优选的，还设有电缆温度测温元件电路，所述电缆温度测温元件电路的一端连接温度传感器，另一端通过I-WIRE接口连接所述主控单元。
[0012]优选的，还设有为各电路以及单元供电的供电单元，所述供电单元的输出端连接其他各电路以及单元的电源输入端。
[0013]优选的，各电路及单元集成在同一块电路板上，并设置在一外壳内，所述电流监测线圈和16档位拨码拨盘设置在所述外壳外。
[0014]优选的，所述外壳为采用环氧树脂进行灌封的绝缘外壳。
[0015]本实用新型的有益效果为：
[0016]主控单元的芯片采用32位低功耗芯片，支持EM0-EM4共5种运行模式，本实用新型应用在EM3低功耗模式下，在待机模式下，功耗可低至6uA，大大延长了供电电池的使用寿命O
[0017]实用新型的传感器可以通过所述拨码拨盘拨码位置的变动使IO中断，从而改变故障电流的定值以及模拟比较器负端的参考电压值，操作方便。能够实现软件查表法与硬件中断相结合的判断方法，避免仅有软件判断时存在盲区，检测更为准确。
[0018]本实用新型的传感器具有低成本、低功耗、检测方便等优势，能用于电力系统10-35kV供配电系统上检测电气设备的短路和接地故障的检测，通过软硬件结合降低功耗，电池使用寿命超长，并且能改变故障电流定值，操作方便。故障信息可以通过光纤传输至主机，在线运行时信息可上传至监控终端，能够帮助运行人员快速查找和定位故障点，减少故障抢修时间。
【附图说明】
[0019]图I是本实用新型的结构简图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0021]参见图1，本实用新型公开了一种基于低功耗定值可调故障电流的传感器，包括顺序连接的采样电路、信号处理电路、主控单元和信号输出单元，还设有与所述采样电路相连接的电流监测线圈和与所述主控单元相连接的拨码拨盘，所述拨码拨盘接入所述主控单元的IO接口。所述信号处理电路可以将线圈采样过来的正负方向的电流，经过运放调理成都是正方向的信号，方便后续监控。本实用新型的传感器可以通过所述拨码拨盘拨码位置的变动产生IO中断，从而改变故障电流的定值以及模拟比较器负端的参考电压值。且可根据需要调整故障电流定值，使用方便灵活。其电流有效值的计算方式为:将电流从OA间隔50A增加到1000A的均方根值计算出来，进行曲线拟合，得到电流均方根值与实际电流值的关系，计算得出的电流有效值的误差在10%以内，精确度高。
[0022]本实用新型电流故障检测方法采用软件查表法与硬件中断相结合的判断方法，避免仅有软件判断时存在盲区，具体为:软件查表法是在一个周期内设置32个采样点，32个采样点里至少有两个点的采样值超过设定的故障值。设置的10个采样周期里至少有3个周期满足上述条件，则认为是存在电流故障;硬件检测故障是指当故障电流值超出硬件检测值时，立即进入故障中断，发送故障警报。
[0023]所述主控单元包括AD转换器、串口异步收发器和模拟比较器，所述信号处理单元的输出连接所述AD转换器的AD引脚和所述模拟比较器的正输入引脚。以便硬件发生故障时产生中断，唤醒主控芯片，串口异步收发器能满足主控芯片工作在极低功耗的同时提供串口通信的功能。
[0024]所述主控单元的芯片为32位低功耗芯片，支持EM0-EM4共5种运行模式，本实用新型用到的低功耗模式是EM3，待机模式下，功耗可低至6uA。采用超低功耗芯片，大大延长了供电电池的使用寿命。
[0025]所述主控单元与信号输出单元之间设有LED发光电路。当所述串口异步收发器发送故障数据时LED发光电路上的LED灯会进行闪烁。在故障电流一直持续存在时，则只会给主机上传一次故障，避免LED连续闪烁时传感器功耗急剧增加。在上传故障的同时会发送故障时的电流值、电缆温度值以及上一次的故障状态。
[0026]所述信号输出单元设有用于连接上级主机的光纤接口。可以将测得的数据传至上级主机，遥信和遥测数据与上级主机单元之间采用光纤方式进行通信，抗干扰能力强，损耗低，工作性能可靠。
[0027]所述电流监测线圈的线圈匝数为3000匝左右、可以将最大1000A的电流转换成小电流。
[0028]还设有电缆温度测温元件电路，所述电缆温度测温元件电路的一端连接温度传感器，另一端通过I-WIRE接口连接所述主控单元，可实时监测电缆温度。
[0029]还设有为各电路以及单元供电的供电单元，所述供电单元的输出端连接其他各电路以及单元的电源输入端。
[0030]各电路及单元集成在同一块电路板上，并设置在一外壳内，所述电流监测线圈和拨码拨盘设置在所述外壳外。方便对电路的电流进行检测和调整故障电流的定值。
[0031 ]所述外壳为采用环氧树脂进行灌封的绝缘外壳。
[0032]本实用新型的工作过程为：
[0033]传感器待机时主控单元的低功耗芯片处于EM3模式休眠状态，I秒唤醒一次。在电流检测线圈检测到电流有效值为O时，芯片每隔30秒定时唤醒，计算一次电流值，从而保证传感器工作的低功耗。如果电流值大于10A，则每隔3秒计算一次电流有效值并判断故障是否存在，固定一分钟上传一次数据，如果硬件检测到故障则立即上传。主控单元内的AD转换器对采样的电流信号进行处理，将电流从OA间隔50A增加到1000A时对应的均方根值均计算出来，进行曲线拟合，得到均方根值与实际电流值的关系。传感器计算的电流有效值的误差控制在10%以内。与相应主机配合使用，精度要求可达到2%以内。
[0034]本实用新型所述的传感器，可在达到相应的要求下，达到低成本、低功耗、检测方便等优势。能用于电力系统10_35kV供配电系统上检测电气设备的短路和接地故障的检测，通过软硬件结合降低功耗，电池使用寿命超长，并且能改变故障电流定值，操作方便，特别适合于可安装在环网柜等低压配电箱里。故障信息可以通过光纤传输至主机，在线运行时信息可上传至监控终端，能够帮助运行人员快速查找和定位故障点，减少故障抢修时间。
【主权项】
1.一种基于低功耗定值可调故障电流的传感器，其特征在于包括顺序连接的采样电路、信号处理电路、主控单元和信号输出单元，还设有与所述采样电路相连接的电流监测线圈和与所述主控单元相连接的拨码拨盘，所述拨码拨盘接入所述主控单元的IO接口。2.如权利要求I所述的传感器，其特征在于所述主控单元的芯片为32位低功耗芯片。3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于所述主控单元主要由相互连接的AD转换器、串口异步收发器和模拟比较器组成，所述信号处理单元的输出连接所述AD转换器的AD引脚和所述模拟比较器的正输入引脚。4.如权利要求I所述的传感器，其特征在于所述主控单元与信号输出单元之间设有LED发光电路。5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于所述信号输出单元设有用于连接上级主机的光纤接口。6.如权利要求I所述的传感器，其特征在于所述电流监测线圈的线圈匝数为3000匝。7.如权利要求I至6中任意一项所述的传感器，其特征在于还设有为各电路以及单元供电的供电单元，所述供电单元的输出端连接其他各电路以及单元的电源输入端。8.如权利要求7所述的传感器，其特征在于还设有电缆温度测温元件电路，所述电缆温度测温元件电路的一端连接温度传感器，另一端通过I-WIRE接口连接所述主控单元。9.如权利要求8所述的传感器，其特征在于各电路及单元集成在同一块电路板上，并设置在同一外壳内，所述电流监测线圈和拨码拨盘设置在所述外壳外。10.如权利要求9所述的传感器，其特征在于所述外壳为采用环氧树脂进行灌封的绝缘外壳。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于低功耗定值可调故障电流的传感器，包括顺序连接的采样电路、信号处理电路、温度测量电路、主控单元和信号输出单元，还设有与所述采样电路相连接的电流监测线圈和与所述主控单元相连接的拨码拨盘，所述温度测量电路通过1-WIRE协议与主控单元连接，所述拨码拨盘接入所述主控单元的IO接口。所述主控单元的芯片采用32位低功耗芯片，所述主控单元包括AD转换器、串口异步收发器和模拟比较器，所述信号处理单元的输出连接所述AD转换器的AD引脚和所述模拟比较器的正输入引脚。本实用新型的传感器具有低成本、低功耗、故障电流报警值可调、温度实时测量等优势，与故障指示器主机配合使用，可以方便现场安装和调试工作，提高工程实施效率。
【IPC分类】G01R31/08, G01R31/02
【公开号】CN205157695
【申请号】CN201520959720
【发明人】赵佩珍, 韩金历
【申请人】北京恒源利通电力技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日