CN100520845C - 配电网线缆接头运行状态的无线在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于监测配电网线缆接头运行状态的无线在线监测系统，包括：一个或多个终端采集装置，用于在控制器的控制下，测量运行状态下的配电网线缆接头的运行参数，其中，终端采集装置通过悬浮电磁感应式通信电源单元进行供电；一个或多个控制器，用于控制一个或多个终端采集装置，获取终端采集装置采集的运行参数并将运行参数传输至服务器；以及服务器，用于处理并分析来自控制器的运行参数，确定配电网线缆接头的运行状态并且预测配电网线缆接头的未来运行状态。本发明通过在线监测配电网线缆接头运行状态下的温度和电流确定配电网线缆接头的工作状态，以提高配电网运行的安全性和可靠性，发掘电力设备的输配电能力。

Description

配电网线缆接头运行状态的无线在线监测系统及方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种配电网线缆接头运行状态无线在线监测系统及方法。

背景技术

随着电力工业与社会经济的发展，电压等级不断升高，电网容量越来越大，对电力生产、运行的安全性和可靠性的要求也不断的提高。

目前，在发电厂和变电站系统中存在大量的高压线缆接头，例如，中高压电缆接头、高压母线连接点、中高压开关柜及开关接点与有载分接开关(统称为线缆接头)等。由于大电流流过而使线缆接头可能发生温度过热，线缆接头在大电流运行状态下由于接触电阻的存在而引起过热，当接触点过热时，有可能使接触点出现进一步的接触不良，从而引起电力故障和事故，造成大的经济损失。因此，及时了解线缆接头的运行温度与电流情况，提前做好预防措施，有利于电力系统生产与运行的稳定。

目前，现在该领域对高压带电体测温方式主要有以下四种方法：激光、红外线、图像、和无线。

可以使用示温腊片测温原理和图像处理技术进行变电站高压触点温度在线监测。

高压触点温度在线监测告警系统主要由图像采集部分、数据处理部分、以及中心控制部分组成。图像采集部分主要包括CCD摄像头与示温腊片，主要用于摄取原始视频图像。白变黑型示温腊片贴在触点附近的高压导电杆上，以便可以真实、快速地反应触点温度变化。摄像头安装在室外高压电力开关架下合适的位置，以在线监测示温腊片的温度变化。数据处理部分主要包括电平调整电路、视频转换开关、同步信息提取电路、A/D转换器、数据存储器RAM、单片机、和辅助电路。为了同时进行多点监测，从而使系统易于网络化，中心控制部分采用多机通信。但是因为受障碍物和天气变化的影响极大，同时存在测量精度较低的温度，该方法不能得到触点温度的确切值。

还可以通过高耐压多输出高频开关电源和利用光纤信息传输技术来实现高电压环境下的温度监测。将反映温度的模拟电压经过压控振荡器转换成频率信号，然后用光纤传输到处于低电位的CPU单元。因为光纤是绝缘体，所以不会破坏电气距离，但光纤本身容易折断，安装时需要改造原有设备，造成投资较大。另外，光导方式没有从根本上脱离有线连接方式，极有可能因为灰尘等原因造成高压设备发生意外。

红外线方式的精度受到监测角度、障碍物、和周边环境的影响极大，监测距离短，通信的可靠性不高。

因此，需要一种温度与电流实时监测通用系统，用来在线监测线缆接头运行状态下的温度和电流，从而确定线缆接头的工作状态。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种配电网线缆接头运行状态无线在线监测系统及方法，能够通过监测线缆接头运行状态下的温度和电流准确地确定线缆接头的工作状态，其中，系统中的终端采集装置使用悬浮电磁感应式通信电源单元进行供电。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于监测配电网线缆接头运行状态的无线在线监测系统，包括：一个或多个终端采集装置，用于在控制器的控制下，测量运行状态下的配电网线缆接头的运行参数，其中，终端采集装置通过悬浮电磁感应式通信电源单元进行供电；一个或多个控制器，用于控制一个或多个终端采集装置，获取终端采集装置采集的运行参数并将运行参数传输至服务器；以及服务器，用于处理并分析来自控制器的运行参数，确定配电网线缆接头的运行状态并且预测配电网线缆接头的未来运行状态。

无线在线监测系统还包括：一个或多个中继器，用于对在终端采集装置和控制器之间的通信进行中继，扩展有效通信距离，其中，一个或多个中继器之间互联。

终端采集装置包括：温度检测与处理单元，用于检测配电网线缆接头的温度并产生温度信号，以及对温度信号进行处理并将处理后的温度信号传输至微控制器；微控制器，用于处理来自温度检测与处理单元的温度信号和/或处理来自电流检测与调理单元的电流信号；无线通信单元，用于将微控制器处理后的温度信号和电流信号发送至控制器；以及悬浮电磁感应式通信电源单元，用于从配电网线缆感应出电压，为温度检测与处理单元以及微控制器供电。

终端采集装置还包括：电流检测与处理单元，用于检测配电网线缆接头的电流并产生电流信号，对电流信号进行处理并将处理后的电流信号传输至微控制器，并且通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电；和/或电源监测单元，用于实时监测微控制器的电源电压，电源监测单元具有看门狗，用于在检测到电压低于设定值的情况下，向微控制器发送复位信号。

电流检测与处理单元包括：电流取样单元，用于从所述高压母线感应电流，并将所述电流传输至第一防雷保护单元；所述第一防雷保护单元，用于在受到雷电冲击的情况下，吸收所述电源取样单元的雷击浪涌功率；第一整流滤波单元，连接至所述第一防雷保护单元，用于对所述电源取样单元感应出的电流进行整流滤波，产生直流电压以输出；以及第一能量泻放单元，连接至所述第一整流滤波单元的输出，用于在所述电流电压较高的情况下，进行能量泻放。

无线通信单元通过2.4GHz附近的频段传输信号。

悬浮电磁感应式通信电源单元包括：电磁感应式取能单元，用于通过电磁感应的方式从高压母线上感应出电流并对感应出的电流进行处理，以输出稳压电源；以及控制分流单元，连接至电磁感应式取能单元并与高压母线进行电磁耦合，用于在高压母线上的母线电流过大的情况下，分担电磁感应式取能单元感应出的能量，以减小电磁感应式取能单元感应出的电流。

电磁感应式取能单元包括：电源取能单元，用于从高压母线感应电流，并将电流传输至防雷保护单元；防雷保护单元，用于在受到雷电冲击的情况下，吸收电源取能单元的雷击浪涌功率；整流滤波单元，连接至防雷保护单元，用于对电源取能单元感应出的电流进行整流滤波，产生直流电压；稳压滤波单元，连接至整流滤波单元，用于对整流滤波单元输出的直流进行稳压滤波处理，并将处理后的直流输出；以及能量泻放单元，连接至整流滤波单元的输出，用于在电流电压较高的情况下，进行能量泻放，以降低输入到稳压滤波电路的电压。

控制分流单元包括：控制单元，连接至整流滤波单元的输出，用于在整流滤波单元输出的电流过大的情况下，使分流单元开始工作；以及分流单元，用于在控制单元的控制下开始进行工作，分担电源取能单元的能量，减小感应出的电流。

悬浮电磁感应式通信电源单元在高电压母线电流大于10A的情况下，开始提供大于或等于200mW的总功率输出，并且各路电压纹波小于等于20mV。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于监测配电网线缆接头运行状态的无线在线监测方法，包括以下步骤：步骤S602，在控制器的控制下，一个或多个终端采集装置在配电网线缆接头的不同位置测量运行状态下的配电网线缆接头的运行参数，并将参数传输至一个或多个控制器，其中，一个或多个终端采集装置通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电；步骤S604，控制器获取运行参数并将运行参数传输至服务器；以及步骤S606，服务器处理分析来自控制器的运行参数，确定配电网线缆接头的运行状态并且预测配电网线缆接头的未来运行状态。

一个或多个终端采集装置通过一个或多个中继器将运行参数发送至控制器，其中，一个或多个中继器之间互联。

步骤S602包括：步骤S602-2a，终端采集装置的温度检测与处理单元检测配电网线缆接头的温度并产生温度信号，以及对温度信号进行处理并将处理后的温度信号传输至终端采集装置的微控制器；步骤S602-4，微控制器处理接收到的信号进行处理，并将处理后的温度信号传输至终端采集装置的无线通信单元；步骤S502-6，无线通信单元将温度信号发送至控制器；其中，温度检测与处理单元、微控制器、以及无线通信单元通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电。

步骤S602还包括：步骤S602-2b，终端采集装置的电流检测与处理单元检测配电网线缆接头的电流并产生电流信号，对电流信号进行处理并将处理后的电流信号传输至微控制器。

在检测到电压低于设定值的情况下，终端采集装置的电源监测单元向微控制器发送复位信号。无线通信单元通过2.4GHz附近的频段传输信号。

悬浮电磁感应式通信电源单元通过以下步骤进行供电：步骤S802，悬浮电磁感应式通信电源单元将配电网线缆上的大电流转换成小电流；步骤S804，悬浮电磁感应式通信电源单元对小电流进行整流和滤波；以及步骤S806，悬浮电磁感应式通信电源单元对经过整流和滤波的电流进行稳压并将稳压后的电源输出以进行供电。

在配电网线缆电流大于10A的情况下，悬浮电磁感应式通信电源单元开始提供大于或等于200mW的总功率输出，并且各路电压纹波小于等于20mV。

通过上述技术方案，本发明实现一种用于配电网线缆接头温度与电流实时监测的新型通用系统，在线监测配电网线缆接头运行状态下的温度和电流，从而确定配电网线缆接头的工作状态，以提高配电网运行的安全性和可靠性，发掘电力设备的输配电能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的无线在线监测系统的框图；

图2是根据本发明的无线在线检测系统的终端采集装置的示意图；

图3是根据本发明的无线在线监测系统的悬浮电磁感应式通信电源单元的示意图；

图4是根据本发明的控制器的示意图；

图5是根据本发明的无线在线监测系统的电流取样单元的示意图；

图6是根据本发明的无线在线监测方法的流程图；

图7是根据本发明的无线在线监测方法中的步骤S602进一步的流程图；

图8是根据本发明的悬浮电磁感应式通信电源单元进行供电的处理步骤；以及

图9是根据本发明的无线在线监测系统的组网示意图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明。

图1是根据本发明的无线在线监测系统的框图。参照图1，根据本发明的用于监测配电网线缆接头运行状态的无线在线监测系统，包括：一个或多个终端采集装置102，用于在控制器的控制下，在配电网线缆接头的不同位置测量运行状态下的配电网线缆接头的运行参数；控制器104，用于控制一个或多个终端采集装置，获取终端采集装置采集的运行参数并将运行参数传输至服务器；以及服务器106，用于处理并分析来自控制器的运行参数，确定配电网线缆接头的运行状态并且预测配电网线缆接头的未来运行状态。

无线在线监测系统还可以包括中继器，用于对在终端采集装置和控制器之间的通信进行中继，以扩展有效通信距离，其中，一个或多个中继器之间互联。中继器由微处理单元、无线通信单元、电源管理单元、看门狗与电源监控单元组成。中继器不具备控制器的CAN接口和RS485接口功能，也可由控制器直接替代。

其中，终端采集装置安装在配电网线缆接头，用于测量运行状态下配电网线缆接头的温度和通过配电网线缆接头的负载电流。

控制器完成数据的测量，并对数据进行计算、分析、存储和管理，完成对配电网线缆接头温度与电流的监测，确定配电网线缆接头的当前工作状态，预测配电网线缆接头的运行状态走向，即时发现、诊断、预知连接体热故障。

优选地，无线在线监测系统的无线通信单元可以通过2.4GHz附近的频段传输信号。

图2是根据本发明的无线在线检测系统的终端采集装置的示意图。如图2所示，无线在线监测系统的终端采集装置102包括：温度检测与处理单元102-2，用于检测配电网线缆接头的温度并产生温度信号，以及对温度信号进行处理并将处理后的温度信号传输至微控制器；微控制器(MicroController Unit，MCU)102-4，用于处理来自温度检测与处理单元的温度信号和/或处理来自电流检测与调理单元的电流信号；无线通信单元102-6，用于将微控制器处理后的温度信号和电流信号发送至控制器；以及悬浮电磁感应式通信电源单元102-8，用于从配电网线缆感应出电压，为温度检测与处理单元以及微控制器供电。

终端采集装置还包括：电流检测与处理单元102-10，用于检测配电网线缆接头的电流并产生电流信号，对电流信号进行处理并将处理后的电流信号传输至微控制器，并且通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电。

无线在线监测系统的终端采集装置还可以包括：电源监测单元102-12，用于实时监测微控制器的电源电压，电源监测单元具有看门狗，用于在检测到电压低于设定值的情况下向微控制器发送复位信号。

终端采集装置是在控制器的控制下完成温度与电流数据的采集，采用轮询的方式完成数据传输的。

悬浮电磁感应式通信电源采用电磁耦合方式将配电网线缆上的大电流由小型CT变成小电流，经过整流滤波，再通过电源模块稳压输出。该电源能够在线缆电流大于10A时，即开始为高压侧通信装置提供不低于200mW的总功率输出且各路电压纹波均不高于20mV，可满足一般测量用电子电路的功耗及电压要求，并能够在配电网线缆电流出现故障大电流时，给予电源电路及后端电子设备以保护。该电源结构简单、使用可靠、成本低。

图3是根据本发明的无线在线监测系统的悬浮电磁感应式通信电源单元的示意图。如图3所示，无线在线监测系统的悬浮电磁感应式通信电源单元102-8包括：电磁感应式取能单元302，用于通过电磁感应的方式从高压母线上感应出电流并对感应出的电流进行处理，以输出稳压电源；以及控制分流单元304，连接至电磁感应式取能单元并与高压母线进行电磁耦合，用于在高压母线上的母线电流过大的情况下，分担电磁感应式取能单元感应出的能量，以减小电磁感应式取能单元感应出的电流。

其中，电磁感应式取能单元302包括电源取能单元302-2、防雷保护单元302-4、整流滤波单元302-6、稳压滤波单元302-8、以及能量泻放单元302-10。控制分流单元304包括控制单元304-2、分流单元304-4。

该装置中电源取能单元为电磁感应线圈，分流单元为电磁感应线圈，这两个线圈选用同一个磁芯，该磁芯由饱和磁感应强度较低、导磁率较高的微晶合金材料制成(可根据情况选择硅钢片、坡莫合金等导磁材料制作铁芯)。当磁芯处于非饱和状态时，感应的电压随高压线缆电流变化比较明显，易在小电流情况下为取能电路产生满足系统要求的电能。

当高压线缆电流变化范围较大的时候，磁芯处于饱和状态，使得感应电压变化很小。铁芯的形状为两个带螺母的C型铁芯，将供能线圈/控制线圈以及整流滤波稳压电路，控制电路和防雷保护电路固定在一侧的C型铁芯，并进行塑封，与另一个塑封的无线圈及电路的C型铁芯对接安装既可。

根据电磁感应原理，确定线圈的匝数，保证母线电流为10A时可提供稳定的3.3V电压输出。供能线圈通过电磁感应从高压线缆上感应一定的能量，其输出接防雷保护电路后，再连接到整流滤波稳压电路，从而提供直流稳压工作用电源。

由于高压电缆上母线电流变化范围大，而且暂态电流在达到数十倍的额定电流时还要保持电源稳定，比如在110kV母线上额定电流1000A，就要保证电流在达到100kA时电源还能正常工作。母线电流过大时感应线圈的铁芯处于磁饱和状态。铁芯饱和后，磁化曲线呈非线性关系，感应电势变为类似脉冲波，导致稳压电源模块输入电压过高烧毁，不利于电源的实现。本发明增加了一个控制绕组和分流电路，当母线电流过大，获取能量过多时，控制供能线圈感应电压在适当的工作范围。

考虑到电源取能电路与分流电路的最大电流不同，可采用不同线径的漆包线，根据电磁场理论以及变压器公式计算所需匝数，并考虑实验应用情况进行适当增减。

防雷保护单元302-4用于在受到雷电冲击的情况下，吸收电源取能单元的雷击浪涌功率。该防雷保护电路采用了瞬变抑制二极管(TVS)，TVS是一种二极管形式的高效能保护器件，具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流小的特点，它能够在雷电冲击时以10-12s量级的速度将两极的高阻抗转变为低阻抗，使两极电压箝位在选择值上，吸收掉雷击浪涌功率，避免因雷电冲击造成电源电路损坏。

整流滤波单元302-6连接至防雷保护单元，用于对电源取能单元感应出的电流进行整流滤波，产生直流电压。

整流采用桥式整流器，经滤波电路接稳压电路后为高压侧通信装置提供电源。整流电路的交流输入端接供能线圈，将取能线圈感应出的交流电转换为直流电，整流桥器件要满足其反向耐压大于线圈提供的最大输出电压。滤波电路用于滤去整流输出电压的纹波，采用贴片电容进行滤波并对电路板进行合理的布线，并根据电路调试情况适当添加滤波电容、磁珠等可以降低电磁干扰的器件，使得纹波控制在理想的范围之内。从高压线缆上感应的电能经整流滤波电路后变为直流电。

稳压电路采取输入电压范围较大的稳压芯片，并在稳压输入端要设计有保护电路及降压隔离器件，以免烧毁稳压芯片。

稳压滤波单元302-8连接至整流滤波单元，用于对整流滤波单元输出的直流进行稳压滤波处理，并将处理后的直流输出。在特制线圈从母线感应出交流电并经过全波整流桥整流以及电容滤波后，就可以考虑将得到的宽范围直流电通过一个大范围输入、单一稳定输出的稳压器件来得到一个稳定的3.3V电压(根据后端测量电路要求，可选取不同的稳压器件，获得不同的输出直流电压，如5V)。该电路中，稳压芯片的输入电压通过分流线圈控制在4.3V—16V，其输出为3.3V直流稳压电源。并接C7、C8高频电容，减小稳压芯片对电源的影响。

能量泻放单元302-10连接至整流滤波单元的输出，用于在电流电压较高的情况下，进行能量泻放，以降低输入到稳压滤波电路的电压。

该悬浮电磁感应式通信电源单元中，整流电压偏高，为保护后端的电源稳压器件，采用几个并联的稳压二极管以及一个电阻组成能量泄放电路。当整流电压较低时，能量泄放电路不工作，因此在高压线缆电流较小时，不会影响后端电路的输入电压；当整流电压较高时，能量泄放电路开始工作，因此在高压线缆电流较大时，可降低后端电路的输入电压来予以保护后端电路。

控制分流单元304包括：控制单元304-2，连接至整流滤波单元的输出，用于在整流滤波单元输出的电流过大的情况下，使分流单元开始工作；以及分流单元304-4，用于在控制单元的控制下开始进行工作，分担电源取能单元的能量，减小感应出的电流。

由于电力系统负荷变化很大，母线或线路电流变化范围很大(几安到数千安)，较大的电流变化范围使得设计出稳压电源难度加大。因此设计控制分流电路以使向高端电子电路提供电源的主电路稳定可靠地工作，电路的核心器件为双向可控硅，利用其过零关断的功能控制分流线圈的开启关断，当取能线圈感应电能过大时，稳压芯片输入端电压升高，可控硅导通，分流线圈工作，进而取能线圈感应的电能降低，稳压芯片输入端电压降低。

在本发明中，特制的小型电流互感器(CT)利用电磁感应直接从高压电力电缆上获得能量。该电源就地向高压侧检测设备提供电源，体积小、重量轻，可靠性高，成本也比较低。

本发明的悬浮电磁感应式通信电源单元满足高压电气隔离的安全使用要求。针对解决母线电流大范围变化，可采用补偿线圈，进行磁路补偿，将多余的磁势返回到母线。

高压线缆电流在10A～1000A的宽范围内，本发明的悬浮电磁感应式通信电源单元能提供不低于200mW的总功率输出的3.3V稳压直流电源，且各路电压纹波均不高于20mV。

该装置中，整流电压偏高，为保护后端的电源稳压器件，采用几个并联的稳压二极管以及一个电阻组成能量泄放电路。当整流电压较低时，能量泄放电路不工作，因此在高压线缆电流较小时，不会影响后端电路的输入电压；当整流电压较高时，能量泄放电路开始工作，因此在高压线缆电流较大时，可降低后端电路的输入电压来予以保护后端电路。

本发明增加了一个分流绕组和控制电路，当母线电流过大，获取能量过多时，控制供能线圈感应电压在适当的工作范围。采用双向可控硅作为控制电路的核心器件。

本发明的悬浮电磁感应式通信电源单元已经经过试验室大量的测试，运行稳定、可靠，目前已在榆次电力公司安装运行，取得了良好的效果

微控制器单元作为终端采集装置的核心，可由8位或16位的0.5MIPS以上的通用微控制器及其他器件构成，为提高系统的抗干扰能力，可选择内置看门狗且支持休眠模式的微控制器。

无线通信单元采用工作于2.4GHz频段近距离微功耗无线收发芯片nRF24L01及其外围电路组成，并通过串行接口与微控制器单元连接。2.4G是全球通用的ISM频段，无须频率申请，也方便天线的设计。nRF24L01不仅支持高速数据传输，还内嵌ANT协议，支持无线组网。

温度传感与检测单元采用集成温度传感器加放大、滤波和阻抗匹配电路等构成，对于模拟温度传感器，经过调理后的电压信号送至独立的或微控制器内置的A/D转换器，对于数字温度传感器，可与微控制器之间通过串行接口进行连接。

电流传感与信号调理单元通过微型CT将流过连接体的电流值转换位电压信号，经过放大、滤波和阻抗匹配后送至独立的或微控制器内置的A/D转换器。

具有看门狗的电源监测单元，可由带看门狗的电源监控芯片及其外围电路组成，该单元实时监测微控制器的电源电压，当检测到的电压值低于设定值时，向微控制器发出复位信号，起到提高测量精度和保护终端的作用。微控制器定期清零看门狗。

图4是根据本发明的控制器的示意图。如图4所示，控制器由微控制器单元402、无线通信单元404、RS232接口单元406、RS485接口单元408、电源管理单元410、看门狗与电源监控单元412组成。电源由外置直流电源经电源管理单元提供。

其中，微控制器单元402可由8位或16位的0.5MIPS以上的通用微控制器及其他器件构成，为提高系统的稳定性，可选择内置看门狗的微控制器。

无线通信单元404采用工作于2.4GHz频段近距离微功耗无线收发芯片及其外围电路组成，并通过同步串行接口与微控制器单元连接。

RS485接口单元通过485总线接口芯片连接微控制器。RS232接口单元(电路如图12所示)通过232接口电平转换芯片连接微控制器。RS232接口与RS485接口可以通过拨码开关选择两种接口之一。

电源管理单元410将外接的220V交流电源经过降压、整流、滤波和稳压为其他单元提供电源。

看门狗与电源监测单元412，可由带看门狗的电源监控芯片及其外围电路组成，该单元实时监测微控制器的电源电压，当检测到的电压值低于设定值时，向微控制器发出复位信号，起到保护设备的作用。微控制器定期清零看门狗。

在上述技术方案中，针对户外安装情况，可以使用太阳能电源替代电磁感应式电源，但存在成本高、维护量大的问题。除使用2.4GHz无线频段外，还可使用其它频段的无线通信技术，但在发射功率较大时可能涉及频段申请的问题。

上述方案中，微控制器单元和无线通信单元可以由嵌入微控制器的2.4G无线收发芯片及其外围电路组成的单元电路替代。

图5是根据本发明的电流取样与处理单元的示意图。如图4所示，电流检测与处理单元包括：电流取样单元502，用于从所述高压母线感应电流，并将所述电流传输至第一防雷保护单元；所述第一防雷保护单元504，用于在受到雷电冲击的情况下，吸收所述电源取样单元的雷击浪涌功率；第一整流滤波单元506，连接至所述第一防雷保护单元，用于对所述电源取样单元感应出的电流进行整流滤波，产生直流电压以输出；以及第一能量泻放单元508，连接至所述第一整流滤波单元的输出，用于在所述电流电压较高的情况下，进行能量泻放。

该装置中电源取能线圈、控制分流线圈以及电流取样线圈选用同一个磁芯，通过该线圈提取高压线缆电流信号，通过后端的检测电路，得到母线电流，电流误差在±3A内。

图6是根据本发明的无线在线监测方法的流程图。参照图6，根据本发明的用于监测配电网线缆接头运行状态的无线在线监测方法，包括以下步骤：步骤S602，在控制器的控制下，一个或多个终端采集装置测量运行状态下的配电网线缆接头的运行参数，并将参数传输至控制器，其中，一个或多个终端采集装置通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电；步骤S604，控制器获取运行参数并将运行参数传输至服务器；以及步骤S606，服务器处理分析来自控制器的运行参数，并确定配电网线缆接头的运行状态并且预测配电网线缆接头的未来运行状态。其中，运行参数包括温度和/或电流。

其中，一个或多个终端采集装置可通过中继器将运行参数发送至控制器。

图7是根据本发明的无线在线监测方法中的步骤S602进一步的流程图。如图7所示，步骤S602还可以包括：步骤S602-2a，终端采集装置的温度检测与处理单元检测配电网线缆接头的温度并产生温度信号，以及对温度信号进行处理并将处理后的温度信号传输至终端采集装置的微控制器，在执行步骤S602-a的同时也可以执行步骤S602-2b，终端采集装置的电流检测与处理单元检测配电网线缆接头的电流并产生电流信号，对电流信号进行处理并将处理后的电流信号传输至微控制器；步骤S602-4，微控制器处理接收到的信号进行处理，并将处理后的温度信号传输至终端采集装置的无线通信单元；步骤S602-6，无线通信单元将温度信号发送至服务器；其中，温度检测与处理单元、微控制器、以及无线通信单元通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电。

在检测到电压低于设定值的情况下，终端采集装置的电源监测单元可向微控制器发送复位信号。无线通信单元优选地通过2.4GHz附近的频段传输信号，也可以通过其他频段传输。

图8是根据本发明的悬浮电磁感应式通信电源单元进行供电的处理步骤。如图8所示，包括以下步骤：步骤S802，悬浮电磁感应式通信电源单元的电流变换单元将配电网线缆上的大电流转换成小电流；步骤S804，悬浮电磁感应式通信电源单元的整流滤波电路对小电流进行整流和滤波；以及步骤S806，悬浮电磁感应式通信电源单元的电源稳压电路对经过整流和滤波的电流进行稳压并将稳压后的电流输出以进行供电。

在无线在线监测方法中，在配电网线缆电流大于10A的情况下，悬浮电磁感应式通信电源单元开始提供大于或等于200mW的总功率输出，并且各路电压纹波小于等于20mV。

本发明可以在线监测配电网线缆接头运行温度和电流，进而确定配电网线缆的运行状态。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种用于监测配电网线缆接头运行状态的无线在线监测系统，包括：

一个或多个终端采集装置，用于在控制器的控制下，测量运行状态下的配电网线缆接头的运行参数，其中，所述终端采集装置通过悬浮电磁感应式通信电源单元进行供电；

一个或多个控制器，用于控制所述一个或多个终端采集装置，获取所述终端采集装置采集的所述运行参数并将所述运行参数传输至服务器；以及

所述服务器，用于处理并分析来自所述控制器的所述运行参数，确定所述配电网线缆接头的运行状态并且预测所述配电网线缆接头的未来运行状态；

其中，所述悬浮电磁感应式通信电源单元包括：

电磁感应式取能单元，用于通过电磁感应的方式从高压母线上感应出电流并对感应出的电流进行处理，以输出稳压电源；以及

控制分流单元，连接至所述电磁感应式取能单元并与所述高压母线进行电磁耦合，用于在所述高压母线上的母线电流过大的情况下，分担所述电磁感应式取能单元感应出的能量，以减小所述电磁感应式取能单元感应出的电流。

2.根据权利要求1所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述无线在线监测系统还包括：

一个或多个中继器，用于对在所述终端采集装置和所述控制器之间的通信进行中继，扩展有效通信距离，其中，所述一个或多个中继器之间互联。

3.根据权利要求1或2所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述终端采集装置包括：

温度检测与处理单元，用于检测所述配电网线缆接头的温度并产生温度信号，以及对所述温度信号进行处理并将处理后的温度信号传输至微控制器；

所述微控制器，用于处理来自所述温度检测与处理单元的温度信号和/或处理来自电流检测与处理单元的电流信号；

无线通信单元，用于将所述微控制器处理后的温度信号和所述电流信号发送至所述控制器；以及

悬浮电磁感应式通信电源单元，用于从配电网线缆感应出电压，为所述温度检测与处理单元以及所述微控制器供电。

4.根据权利要求3所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述终端采集装置还包括：

电流检测与处理单元，用于检测所述配电网线缆接头的电流并产生电流信号，对所产生的电流信号进行处理并将处理后的电流信号传输至所述微控制器，并且通过所述悬浮电磁感应式通信电源单元供电；和/或

电源监测单元，用于实时监测所述微控制器的电源电压，所述电源监测单元具有看门狗，用于在检测到所述电压低于设定值的情况下，向所述微控制器发送复位信号。

5.根据权利要求3所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述无线通信单元通过2.4GHz附近的频段传输信号。

6.根据权利要求3所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述电磁感应式取能单元包括：

电源取能单元，用于从所述高压母线感应电流，并将所感应出的电流传输至防雷保护单元；

所述防雷保护单元，用于在受到雷电冲击的情况下，吸收所述电源取能单元的雷击浪涌功率；

整流滤波单元，连接至所述防雷保护单元，用于对所述电源取能单元感应出的电流进行整流滤波，产生直流电压；

稳压滤波单元，连接至所述整流滤波单元，用于对所述整流滤波单元输出的直流进行稳压滤波处理，并将处理后的直流输出；以及

能量泻放单元，连接至所述整流滤波单元的输出，用于在所产生的直流电压较高的情况下，进行能量泻放，以降低输入到所述稳压滤波电路的电压。

7.根据权利要求6所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述控制分流单元包括：

控制单元，连接至所述整流滤波单元的输出，用于在所述整流滤波单元输出的电流过大的情况下，使分流单元开始工作；以及

所述分流单元，用于在所述控制单元的控制下开始进行工作，分担所述电源取能单元的能量，减小感应出的电流。

8.根据权利要求4所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述电流检测与处理单元包括：

电流取样单元，用于从所述高压母线感应电流，并将所感应出的电流传输至第一防雷保护单元；

所述第一防雷保护单元，用于在受到雷电冲击的情况下，吸收所述电流取样单元的雷击浪涌功率；

第一整流滤波单元，连接至所述第一防雷保护单元，用于对所述电流取样单元感应出的电流进行整流滤波，产生直流电压以输出；以及

第一能量泻放单元，连接至所述第一整流滤波单元的输出，用于在所产生的直流电压较高的情况下，进行能量泻放。

9.根据权利要求3所述的无线在线监测系统，其特征在于，所述悬浮电磁感应式通信电源单元在高电压母线电流大于10A的情况下，开始提供大于或等于200mW的总功率输出，并且各路电压纹波小于等于20mV。

10.一种用于监测配电网线缆接头运行状态的无线在线监测方法，包括以下步骤：

步骤S602，在控制器的控制下，一个或多个终端采集装置在配电网线缆接头的不同位置测量运行状态下的所述配电网线缆接头的运行参数，并将所述参数传输至一个或多个控制器，其中，所述一个或多个终端采集装置通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电；

步骤S604，所述一个或多个控制器获取所述运行参数并将所述运行参数传输至服务器；以及

步骤S606，所述服务器处理分析来自所述一个或多个控制器的所述运行参数，确定所述配电网线缆接头的运行状态并且预测所述配电网线缆接头的未来运行状态；

其中，所述悬浮电磁感应式通信电源单元通过以下步骤进行供电：

步骤S802，所述悬浮电磁感应式通信电源单元将配电网线缆上的大电流转换成小电流；

步骤S804，所述悬浮电磁感应式通信电源单元对所述小电流进行整流和滤波；以及

步骤S806，所述悬浮电磁感应式通信电源单元对经过整流和滤波的电流进行稳压并将稳压后的电源输出以进行供电。

11.根据权利要求10所述的无线在线监测方法，其特征在于，所述一个或多个终端采集装置通过一个或多个中继器将所述运行参数发送至所述一个或多个控制器，其中，所述一个或多个中继器之间互联。

12.根据权利要求10所述的无线在线监测方法，其特征在于，所述步骤S602包括：

步骤S602-2a，所述终端采集装置的温度检测与处理单元检测所述配电网线缆接头的温度并产生温度信号，以及对所述温度信号进行处理并将处理后的温度信号传输至所述终端采集装置的微控制器；

步骤S602-4，所述微控制器处理接收到的信号进行处理，并将处理后的温度信号传输至所述终端采集装置的无线通信单元；

步骤S602-6，所述无线通信单元将所述温度信号发送至所述一个或多个控制器；

其中，所述温度检测与处理单元、所述微控制器、以及所述无线通信单元通过悬浮电磁感应式通信电源单元供电。

13.根据权利要求12所述的无线在线监测方法，其特征在于，所述步骤S602还包括：步骤S602-2b，所述终端采集装置的电流检测与处理单元检测所述配电网线缆接头的电流并产生电流信号，对所述电流信号进行处理并将处理后的电流信号传输至所述微控制器。

14.根据权利要求12所述的无线在线监测方法，其特征在于，在检测到微控制器的电源电压低于设定值的情况下，所述终端采集装置的电源监测单元向所述微控制器发送复位信号。

15.根据权利要求13或14所述的无线在线监测方法，其特征在于，所述无线通信单元通过2.4GHz附近的频段传输信号。

16.根据权利要求15所述的无线在线监测方法，其特征在于，在配电网线缆电流大于10A的情况下，所述悬浮电磁感应式通信电源单元开始提供大于或等于200mW的总功率输出，并且各路电压纹波小于等于20mV。

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