基于导线取能的雷击故障点定位装置制造方法
【专利摘要】本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置，包括有设置于A相导线上的A相监测终端、设置于B相导线上的B相监测终端及设置于C相导线上的C相监测终端，A相监测终端与A相绝缘子串上设置的雷电流罗氏线圈a连接，B相监测终端与B相绝缘子串上设置的雷电流罗氏线圈b连接，C相监测终端与C相绝缘子串上设置的雷电流罗氏线圈c连接，B相监测终端、监测中心上位机及工作人员手机之间通过GSM网络连接，A相监测终端、B相监测终端、C相监测终端及手持巡检仪之间通过ZigBee无线通讯网络连接。本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置准确度高，可将雷击信息准确定位到具体杆塔的某相绝缘子上。
【专利说明】基于导线取能的雷击故障点定位装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于输变电设备监测【技术领域】，具体涉及一种基于导线取能的雷击故障点定位装置。
【背景技术】
[0002]随着智能输电线路的发展，工作在输电线上的监测设备越来越多。对输电线路进行在线监测时，其电源供给是关键问题之一。
[0003]采集信号的各种传感器及信号发送单元均设在架空线附近，不能使用常规的电源；而且，电源工作在野外，对其可靠性也提出了很高要求。目前较为常用的供电方式主要有:太阳能供电、蓄电池供电、分压电容取电等，但是这些供电方式均存在稳定性差、输出功率有限及绝缘性差的缺点。
[0004]导线取能技术是指通过开合式的铁芯线圈从输电线路母线上经电磁感应感应出电压，再通过整流滤波等一系列处理保护电路输出稳定电压，可向输电线路在线监测设备供电或给输电线路在线监测设备自带的蓄电池充电。
[0005]雷害是引起输电线路事故的一个重要原因，输电线路雷害事故会导致绝缘子烧毁，引起绝缘子闪络，严重影响电力系统的正常供电，增加输电线路及开关设备的维修工作量。据数据统计，输电线路雷击事故占电网总事故的70.6%。电力系统输电线路距离长，跨度大，受雷击的机率高，故障点不易确定，给电力设备的及时修复带来了很大困难，一旦发生跳闸故障，必须快速准确地查找故障点，只有准确找到故障点，才能分析故障原因，对症下药。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种基于导线取能的雷击故障点定位装置，该装置能够准确定位输电线路的雷击故障点。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是，基于导线取能的雷击故障点定位装置，包括有设置于A相导线上的A相监测终端、设置于B相导线上的B相监测终端及设置于C相导线上的C相监测终端，A相监测终端与A相绝缘子串上设置的雷电流罗氏线圈a连接，B相监测终端与B相绝缘子串上设置的雷电流罗氏线圈b连接，C相监测终端与C相绝缘子串上设置的雷电流罗氏线圈c连接，B相监测终端、监测中心上位机及工作人员手机之间通过GSM网络连接，A相监测终端、B相监测终端、C相监测终端及手持巡检仪之间通过ZigBee无线通讯网络连接。
[0008]本实用新型的特点还在于，
[0009]B相监测终端，包括有单片机，单片机分别通过导线连接有雷击信号采集及处理模块、电源供电模块，单片机通过I2C总线连接有EEPROM存储芯片，单片机还分别外接有GSM模块、无线通信模块。
[0010]单片机采用MSP430F247单片机；[0011]雷击信号采集及处理模块包括有通过导线依次连接的雷击信号采集模块、雷击信号处理电路模块和光耦隔离电路模块；
[0012]电源供电模块包括有通过导线依次连接的导线取能线圈、取能处理保护电路模块、防过充电保护电路模块、锂电池、防过放电保护电路模块及稳压电路模块，导线取能线圈分别缠绕于A相导线、B相导线、C相导线上，稳压电路模块还通过导线与定时重启电路模块连接；
[0013]EEPROM存储芯片采用AT24C64存储芯片；
[0014]无线通信模块为ZigBee无线通信模块。
[0015]雷击信号米集模块包括有雷电流罗氏线圈a、雷电流罗氏线圈b、雷电流罗氏线圈C，雷电流罗氏线圈a、雷电流罗氏线圈b、雷电流罗氏线圈c分别通过导线与雷击信号处理电路模块连接。
[0016]光稱隔离电路模块中的光稱芯片的型号为6N137 ；
[0017]导线取能线圈为开合式导线取能线圈；
[0018]锂电池采用四节并联的186504.2V/2600mAH锂电池组合构成；
[0019]稳压电路模块内的电源稳压芯片型号为MIC29152。
[0020]A相监测终端与C相监测终端的结构相同；
[0021]A相监测终端的结构为:包括有单片机，单片机分别通过导线连接有雷击信号采集及处理模块、电源供电模块，单片机还外接有无线通信模块。
[0022]单片机采用MSP430F247单片机；
[0023]雷击信号采集及处理模块包括有通过导线依次连接的雷击信号采集模块、雷击信号处理电路模块和光耦隔离电路模块；
[0024]电源供电模块包括有通过导线依次连接的导线取能线圈、取能处理保护电路模块、防过充电保护电路模块、锂电池、防过放电保护电路模块及稳压电路模块，导线取能线圈分别缠绕于A相导线、B相导线、C相导线上，稳压电路模块还通过导线与定时重启电路模块连接；
[0025]无线通信模块为ZigBee无线通信模块。
[0026]雷击信号米集模块包括有雷电流罗氏线圈a、雷电流罗氏线圈b、雷电流罗氏线圈C，雷电流罗氏线圈a、雷电流罗氏线圈b、雷电流罗氏线圈c分别通过导线与雷击信号处理电路模块连接。
[0027]光稱隔尚电路I旲块中的光稱芯片的型号为6N137 ；
[0028]导线取能线圈为开合式导线取能线圈；
[0029]锂电池采用四节并联的186504.2V/2600mAH锂电池组合构成；
[0030]稳压电路模块内的电源稳压芯片型号为MIC29152。
[0031]雷电流罗氏线圈a设置于A相绝缘子串侧输电线金具上，雷电流罗氏线圈a通过防水型航空插头与A相监测终端连接；
[0032]雷电流罗氏线圈b设置于B相绝缘子串侧输电线金具上，雷电流罗氏线圈b通过防水型航空插头与B相监测终端连接；
[0033]雷电流罗氏线圈c设置于C相绝缘子串侧输电线金具上，雷电流罗氏线圈c通过防水型航空插头与所述C相监测终端连接。[0034]本实用新型的有益效果在于:
[0035](I)本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置采用导线取能和锂电池联合供电，可实现全天候供电，不受气候条件影响。
[0036](2)本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置分为A、B、C三相，分别安装在输电线路对应的各相导线上，可实现对三相绝缘子串的单独监测，当输电线路绝缘子遭雷击闪络时监测绝缘子串的爬电电流，可以精确定位到三相的某一相绝缘子串。
[0037](3)本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置从雷击事故发生到工作人员收到报警短信只需很短的时间，大大节省了人力巡检的时间。
[0038](4)本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置中采用TI公司的MSP430F247单片机，该单片机待机功耗低，并在其他单元也采取了节能设计，在输电线路无电的情况下系统仍能连续正常工作两个月，只要输电线路正常输电则系统不会停机。
[0039](5)本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置配有手持巡检仪，在输电杆塔下，工作人员也可以通过手持巡检仪再次确认杆塔雷击信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置的整体结构图；
[0041]图2是本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置中B相测终端的整体结构图；
[0042]图3是本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置中B相测终端的结构图；
[0043]图4是本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置中A相测终端的整体结构图；
[0044]图5是本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置中A相测终端的结构图。
[0045]图中，1.工作人员手机,2.监测中心上位机，3.手持巡检仪，4.A相绝缘子串，5.A相监测终端，6.GSM模块，7.无线通信模块，8.雷电流罗氏线圈a，9.雷击信号处理电路模块，10.光耦隔离电路模块，11.稳压电路模块，12.防过放电保护电路模块，13.锂电池，14.防过充电保护电路模块，15取能处理保护电路模块，16.导线取能线圈，17.单片机，18.EEPROM存储芯片，19.定时重启电路模块，20.B相监测终端，21.C相监测终端，22.B相绝缘子串，23.C相绝缘子串，24.雷电流罗氏线圈b，25.雷电流罗氏线圈c，26.雷击信号采集及处理模块，27.电源供电模块，28.雷击信号采集模块。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0047]本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其结构如图1所示，包括有设置于A相导线上的A相监测终端5、设置于B相导线上的B相监测终端20及设置于C相导线上的C相监测终端21，A相监测终端5与A相绝缘子串4上设置的雷电流罗氏线圈a8连接，B相监测终端20与B相绝缘子串22上设置的雷电流罗氏线圈b24连接，C相监测终端21与C相绝缘子串23上设置的雷电流罗氏线圈c25连接，B相监测终端20、监测中心上位机2及工作人员手机I之间通过GSM网络连接，A相监测终端5、B相监测终端20、C相监测终端21及手持巡检仪3之间通过ZigBee无线通讯网络连接。
[0048]B相监测终端20，其结构如图2所示，包括有单片机17，单片机17分别通过导线连接有雷击信号采集及处理模块26、电源供电模块27，单片机17通过I2C总线连接有EEPROM存储芯片18，单片机17还分别外接有GSM模块6、无线通信模块7。
[0049]其中，单片机17采用TI公司的MSP430F247单片机；EEPR0M存储芯片18采用AT24C64存储芯片；无线通信模块7为ZigBee无线通信模块；
[0050]雷击信号采集及处理模块26，其结构如图2所示，包括有通过导线依次连接的雷击信号采集模块28、雷击信号处理电路模块9和光耦隔离电路模块10，雷击信号采集模块28包括有雷电流罗氏线圈a8、雷电流罗氏线圈b24、雷电流罗氏线圈c25，雷电流罗氏线圈a8、雷电流罗氏线圈b24、雷电流罗氏线圈c25分别通过导线与雷击信号处理电路模块9连接。其中，光耦隔离电路模块10中的光耦芯片的型号为6N137。
[0051]电源供电模块27包括有通过导线依次连接的导线取能线圈16、取能处理保护电路模块15、防过充电保护电路模块14、锂电池13、防过放电保护电路模块12及稳压电路模块U，导线取能线圈16分别缠绕于A相导线、B相导线、C相导线上，稳压电路模块11还通过导线与定时重启电路模块19连接；其中，导线取能线圈16为开合式导线取能线圈；稳压电路模块11内的电源稳压芯片型号为MIC29152。
[0052]A相监测终端5与C相监测终端21的结构相同，A相监测终端5的结构如图4所示，包括有单片机17，单片机17分别通过导线连接有雷击信号采集及处理模块26、电源供电模块27，单片机17还外接有无线通信模块7 ;其中，单片机17采用TI公司的MSP430F247单片机；无线通信模块7为ZigBee无线通信模块。
[0053]雷击信号采集及处理模块26，其结构如图5所示，包括有通过导线依次连接的雷击信号采集模块28、雷击信号处理电路模块9和光耦隔离电路模块10，雷击信号采集模块28包括有雷电流罗氏线圈a8、雷电流罗氏线圈b24、雷电流罗氏线圈c25，雷电流罗氏线圈a8、雷电流罗氏线圈b24、雷电流罗氏线圈c25分别通过导线与雷击信号处理电路模块9连接。其中，光耦隔离电路模块10中的光耦芯片的型号为6N137。
[0054]电源供电模块27，其结构如图5所示，包括有通过导线依次连接的导线取能线圈16、取能处理保护电路模块15、防过充电保护电路模块14、锂电池13、防过放电保护电路模块12及稳压电路模块11，导线取能线圈16分别缠绕于A相导线、B相导线、C相导线上，稳压电路模块11还通过导线与定时重启电路模块19连接；其中，导线取能线圈16为开合式导线取能线圈；稳压电路模块11内的电源稳压芯片型号为MIC29152。
[0055]雷电流罗氏线圈a8设置于A相绝缘子串4侧输电线金具上,雷电流罗氏线圈a8通过防水型航空插头与A相监测终端5连接；
[0056]雷电流罗氏线圈b24设置于B相绝缘子串22侧输电线金具上，雷电流罗氏线圈b24通过防水型航空插头与B相监测终端20连接，
[0057]雷电流罗氏线圈c25设置于C相绝缘子串23侧输电线金具上，雷电流罗氏线圈c25通过防水型航空插头与所述C相监测终端21连接。
[0058]本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置中，电源供电模块采用导线取能和锂电池13联合的方式进行供电，通过开合式的导线取能线圈16从输电导线上感应出电压，再经过取能处理保护电路模块15和防过充保护电路模块14给锂电池13充电，当锂电池13充电饱和时，防过充保护电路模块14自动断开。锂电池13经过防过放保护电路模块12和稳压电路模块11向单片机17供电，当锂电池13过度放电时，防过放保护电路模块12自动断开停止放电。
[0059]本实用新型装置的基于导线取能的雷击故障点定位装置工作过程为:
[0060]当输电线路遭遇雷击导致各相绝缘子串有爬电大电流而被闪络时，安装在各相绝缘子串导线侧金具上的雷电流罗氏线圈感应出电压信号后将该电压信号送给雷击信号处理电路模块9进行处理，然后经过光耦隔离电路模块10变成单片机17可接受的数字信号送给单片机17 ；
[0061]单片机17对送来的数字信号进行处理，将相应的杆塔号、绝缘子号和发生雷击闪络的时间信息以手机短信的形式发送给监测中心上位机2，监测中心上位机2在收到信息的同时向执勤的工作人员手机I发送收到的报警内容。
[0062]A相监测终端5、B相监测终端20、C相监测终端21工作时所需的地市局名称、线路名称、杆塔地址和工作人员手机的号码都可以通过监测中心上位机2内置的软件进行设置，而A相监测终端5、B相监测终端20、C相监测终端21中存储的监测中心上位机2的号码和杆塔地址可通过工作人员以手机短信的方式进行设置。当A相监测终端5、B相监测终端20、C相监测终端21收到工作人员手机短信后，若不能立即处理，可等待定时重启电路模块19将系统重启后进行分析处理，此时将相应的信息存储在EEROM存储芯片18中，定时重启电路模块19设置的定时时间是24小时。
[0063]本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置还配有手持巡检仪3，当工作人员到达杆塔下时，还可通过手持巡检仪3再次确认本杆塔三相绝缘子串是否发生雷击闪络，工作人员只需要在手持巡检仪3中输入相应的杆塔号和指令，就可以在手持巡检仪液晶显示屏上显示本杆塔三相绝缘子的雷击闪络信息。
[0064]本实用新型的基于导线取能的雷击故障点定位装置具有如下特点:
[0065]( I)可代替繁琐的人力检查，快速准确有效地对雷击故障点进行定位，可将故障点定位到杆塔的绝缘子串，从而大大提高巡线效率，为迅速排除电网故障提供了可靠的依据，有效提高事故反应速度，给线路抢修抢险赢得宝贵时间，节约人力物力，减少经济损失，保障供电可靠性，提高国家电网安全水平和服务质量，符合国家坚强智能电网的发展方向。
[0066]( 2 )将导线取能和高效率小型锂电池组合，通过输电线路供给系统和锂电池供电，具有稳定性高、输出电压可调、输出功率可调、绝缘性好的优点，解决了传统供电方式和感应取电无法满足供电要求的难题，同时不会影响电网电能质量，不受天气影响，只要输电线路有电即可全天候供电，可保证系统长久稳定的运行，且供电系统整合进整个装置，使得装置的体积和重量大大减小，十分便于携带和安装。
【权利要求】
1.基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，包括有设置于A相导线上的A相监测终端(5)、设置于B相导线上的B相监测终端(20)及设置于C相导线上的C相监测终端(21)，所述A相监测终端(5)与A相绝缘子串(4)上设置的雷电流罗氏线圈a (8)连接，所述B相监测终端(20)与B相绝缘子串(22)上设置的雷电流罗氏线圈b (24)连接，所述C相监测终端(21)与C相绝缘子串(23)上设置的雷电流罗氏线圈c (25)连接，所述B相监测终端(20)、监测中心上位机(2)及工作人员手机(I)之间通过GSM网络连接，所述A相监测终端(5)、B相监测终端(20)、C相监测终端(21)及手持巡检仪(3)之间通过ZigBee无线通讯网络连接。
2.根据权利要求1所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述B相监测终端(20)，包括有单片机(17)，所述单片机(17)分别通过导线连接有雷击信号采集及处理模块(26 )、电源供电模块(27 )，所述单片机(17 )通过I2C总线连接有EEPROM存储芯片(18)，所述单片机(17)还分别外接有GSM模块(6)、无线通信模块(7)。
3.根据权利要求2所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述单片机(17)采用MSP430F247单片机； 所述雷击信号采集及处理模块(26)包括有通过导线依次连接的雷击信号采集模块(28)、雷击信号处理电路模块(9)和光耦隔离电路模块(10)； 所述电源供电模块(27)包括有通过导线依次连接的导线取能线圈(16)、取能处理保护电路模块(15)、防过 充电保护电路模块(14)、锂电池(13)、防过放电保护电路模块(12)及稳压电路模块(11)，所述导线取能线圈(16)分别缠绕于所述A相导线、B相导线、C相导线上，所述稳压电路模块(11)还通过导线与定时重启电路模块(19)连接； 所述EEPROM存储芯片(18)采用AT24C64存储芯片； 所述无线通信模块(7)为ZigBee无线通信模块。
4.根据权利要求3所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述雷击信号采集模块包括有雷电流罗氏线圈a (8)、雷电流罗氏线圈b (24)、雷电流罗氏线圈c(25)，所述雷电流罗氏线圈a (8)、雷电流罗氏线圈b (24)、雷电流罗氏线圈c (25)分别通过导线与所述雷击信号处理电路模块(9)连接。
5.根据权利要求3所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述光奉禹隔尚电路I旲块(10)中的光I禹芯片的型号为6N137 ； 所述导线取能线圈(16)为开合式导线取能线圈； 所述锂电池(13)采用四节并联的186504.2V/2600mAH锂电池组合构成； 所述稳压电路模块(11)内的电源稳压芯片型号为MIC29152。
6.根据权利要求1所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述A相监测终端(5)与所述C相监测终端(21)的结构相同； 所述A相监测终端(5)的结构为:包括有单片机(17)，所述单片机(17)分别通过导线连接有雷击信号采集及处理模块(26)、电源供电模块(27)，所述单片机(17)还外接有无线通信模块(7)。
7.根据权利要求6所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述单片机(17)采用MSP430F247单片机； 所述雷击信号采集及处理模块(26)包括有通过导线依次连接的雷击信号采集模块(28)、雷击信号处理电路模块(9)和光耦隔离电路模块(10)； 所述电源供电模块(27)包括有通过导线依次连接的导线取能线圈(16)、取能处理保护电路模块(15)、防过充电保护电路模块(14)、锂电池(13)、防过放电保护电路模块(12)及稳压电路模块(11 )，所述导线取能线圈(16)分别缠绕于所述A相导线、B相导线、C相导线上，所述稳压电路模块(11)还通过导线与定时重启电路模块(19)连接； 所述无线通信模块(7)为ZigBee无线通信模块。
8.根据权利要求7所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述雷击信号采集模块(28)包括有雷电流罗氏线圈a (8)、雷电流罗氏线圈b (24)、雷电流罗氏线圈c (25)，所述雷电流罗氏线圈a (8)、雷电流罗氏线圈b (24)、雷电流罗氏线圈c (25)分别通过导线与所述雷击信号处理电路模块(9)连接。
9.根据权利要求7所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述光奉禹隔尚电路I旲块(10)中的光I禹芯片的型号为6N137 ； 所述导线取能线圈(16)为开合式导线取能线圈； 所述锂电池(13)采用四节并联的186504.2V/2600mAH锂电池组合构成； 所述稳压电路模块(11)内的电源稳压芯片型号为MIC29152。
10.根据权利要求1所述的基于导线取能的雷击故障点定位装置，其特征在于，所述雷电流罗氏线圈a (8)设置于A相绝缘子串(4)侧输电线金具上，所述雷电流罗氏线圈a (8)通过防水型航空插头与所述A相监测终端(5)连接； 所述雷电流罗氏线圈b (24)设置于B相绝缘子串(22)侧输电线金具上，所述雷电流罗氏线圈b (24)通过防水型航空插头与所述B相监测终端(20)连接； 所述雷电流罗氏线圈c (25)设置于C相绝缘子串(23)侧输电线金具上，所述雷电流罗氏线圈c (25)通过防水型航空插头与所述C相监测终端(21)连接。
【文档编号】H04W84/18GK203414561SQ201320393147
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】白志强, 黄新波, 魏哲明, 毕晓伟, 张斌, 陈小雄, 王永军, 石杰, 张侃, 刘志强 申请人:白志强, 黄新波, 魏哲明, 毕晓伟, 陈小雄, 张斌