CN101446619A - 用于检测配网架空线故障的报警器 - Google Patents

Abstract

一种用于检测配网架空线故障的报警器，包括传感器，与传感器相连接的信号采集单元和磁电转换电路，与信号采集单元输出端相连接的微处理器，与微处理器相连接的无线RF模块，与磁电转换电路输出端相连接的电源控制模块，与电源控制模块相连接的供电电源，供电电源分别连接到信号采集单元、微处理器和无线RF模块。通过微处理器和无线RF模块能够准确地检测出架空线路上的故障信息及发生地址并能迅速地发送出去。磁电转换电路、电源控制模块和供电电源构成一磁能转换机构。通过磁能转换机构保证报警器能够在野外安全、稳定、长时间地工作。

Description

用于检测配网架空线故障的报警器

技术领域

本发明涉及一种报警器，特别是涉及一种用于检测配网架空线故障的报警器。

背景技术

随着国民经济形势迅速发展，与之密切相关的输配电网络也在快速扩展，电力传输线路在快速延伸，供电半径不断扩大、分支线路不断增多，造成线路结构愈来愈复杂，架空线路发生故障的可能性也在逐步加大。

架空线路一旦发生故障，故障所在分支和故障点的查找非常困难；查询过程既费时又费力，少则几小时，多则数十小时，需要投入很大的人力物力，给电力公司和用户都造成很大经济损失，影响了供电可靠性。

现有的故障指示器已具有故障指示功能。但由于未改变故障巡查模式，功能上还存在许多不足与缺陷，又缺乏通讯能力，一直未能被很好的应用；如采用配网自动化系统，是能够实现故障自动定位，但由于投入成本非常大，也很难得到有效地推广；如何利用成熟的通信技术，实现故障区段的快速、自动定位，提高故障指示器性能，完善其不足，增加数据通讯功能，就显的十分重要与迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测配网架空线上故障的报警器，以提高传统故障指示器的故障检测性能，并且具有数据通讯功能，能够实现故障区段的快速、自动定位。

为达到上述的目的所采取的技术方案是：

提供一种用于检测配网架空线故障的报警器，它包括传感器和供电电源，与传感器相连接的信号采集单元和磁电转换电路，与信号采集单元相连接的微处理器，与微处理器相连接的无线RF模块，与磁电转换电路相连接电源控制模块，电源控制模块与供电电源相连接，供电电源分别连接到信号采集单元、微处理器和无线RF模块上。

所述传感器的内部分成采集电流部分和磁电转换部分，采集电流部分与信号采集单元相连接，磁电转换部分与磁电转换电路相连接。

当本发明的报警器用于检测配网架空线的故障时，将本发明的报警器安装在配网架空线上，在架空线路正常运行时，架空线的电流为正常负荷电流(一般在设计范围内)；一旦发生故障，如；单相接地、短路、跳闸等，就会产生突变的故障电流，传感器会检测到突变后的暂态电流过程；信号采集单元从传感器内的采集电流部分采集到故障电流，并将故障电流的模拟信号转换成数字信号送到微处理器内，微处理器根据故障判据对暂态过程及特征进行判别，然后对符合特征条件的故障或异常进行存储和报警处理，并将故障报文送至无线RF模块，无线RF模块将故障报文迅速地向外发送出去。

本发明的报警器有益效果显著。

●如上述的结构，因为本发明报警器内包括微处理器和无线RF模块。所以它具有对各类故障、异常电流的判断能力(包括短路、接地、断线、冲击、涌流、重合闸等)。利用它组网就能实现对架空线故障的实时监测；本发明的报警器弥补原故障指示器功能的不足，为配网架空线故障快速定位、排除和恢复供电，赢得了大量宝贵时间，节约了大量人力和物力，是一项对企业、对社会都具有极高经济价值的应用。

●如上述的结构，本发明报警器对故障的检测报警具有准确性。因为报警器的报警功能是根据电力公司相关专业部门提供经验数据所设计；尽管报警器做过实测试验和动模试验，报警准确性基本稳定，但由于实测试验、动态模拟试验所采用的信号均为标准信号源，与现实工况(不同负载下)有较大的差距；为解决故障报警器在现场运行环境下，报警信息的准确性，必须考虑各类负载对测量电流的影响。所以本发明的报警器包括微处理器，微处理器中提供了故障异常类型(偏差调整系数)，力求报警信息准确无误，并通过无线RF模块能够稳定、可靠、快速、准确地将各类故障或异常信息及时上报。

●如上述的结构，本发明报警器的故障检测报警功能是遵从故障判据原则。因为本发明的报警器内包括微处理器，微处理器内能够记录故障发生前后异常电流持续的时间，并能抓住架空线电流发生故障时瞬间暂态电流的主要特征，以故障异常类型(标准数据)作判据，使故障判断更科学、更有效。

●如上述的结构，因为本发明报警器内包括无线RF模块，故障报警信息通过无线RF通讯技术在很短的时间内就可将故障杆塔、架空线路的情况位置及时、准确地发送给有关人员，大大减轻了巡线排查劳动强度，既可节省大量的人力、物力，又可快速组织人力进行抢修，尽快恢复供电，使故障损失减少到最低限度。而且，可利用无线掌机或远程计算机通过无线RF模块和微处理器对故障报警器进行参数配置或修改，方便了应用和维护。

●如上述的结构，因为本发明报警器内包括微处理器，可以通过微处理器设有多种工作模式，如常态或节能工作模式。可以通过自动检测负荷电流来确定其工作模式；还可以自动判别瞬时性故障或永久性故障，并将检测结果上报，为故障判断、准确定位、安全运行提供帮助。

●如上述的结构，因为本发明报警器内包括微处理器和无线RF模块，它实现了远程遥测架空线负荷电流，且测量精度在3％～5％，是一般故障指示器所无法比拟的。采用无线RF通讯技术，实现了故障信息快速传递。

●如上述的结构，本发明报警器内包括传感器，与传感器相连接的磁电转换电路，与磁电转换电路相连接的电源控制模块，与电源控制模块相连接的供电电源，构成了一磁能转换机构。当报警器安装在架空线上，架空线有电流通过时，传感器感应架空线上的电流形成磁场，产生电压(利用磁电转换原理)，电源控制模块获取电流，以此向供电电源充电。所以供电电源能够自动地、不间断地供给报警器的工作电压。使得本发明报警器能够安全、稳定、长时间地运行。能够不间断地自动地给供电电源(可充电电池)充电这一点很重要。因为本发明报警器是在户外的环境下工作，户外缺乏供电条件，而报警器又不能停电，一停电就等于报警器停止工作。所以，本发明在报警器内配置了磁能转换机构。如上述，由传感器内的磁电转换部分感应架空线上的电流形成磁场，产生电压；磁电转换电路上获取电流，只要磁电转换电路上有电流输出到电源控制模块上；电源控制模块就可以不断地向供电电源(可充电电池)充电。因此，本发明采用磁能转换机构，只要架空线上有电流流过(一般情况下，架空线内的电流>10安培)，供电电源就可实现不断的有能源补充，保证了供电电源长期的有电，则报警器在野外就会长期维持正常的工作。防止了报警器因失电而影响正常工作。

●另外，如上述本发明的报警器可以增加抗干扰、抗电流冲击等各项措施，使其具有防误报、拒报等功能。

附图说明

图1是本发明用于检测配网架空线故障的报警器一实施例的结构示意图；

图2是本发明用于检测配网架空线故障的报警器的动态过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构作进一步地说明：

图1、2是本发明用于检测配网架空线上故障的报警器一实施例的结构示意图。如图1、2所示。所述报警器包括传感器1，与传感器1相连接的信号采集单元2和磁电转换电路7；与信号采集单元2输出端相连接的微处理器3，与微处理器3相连接的无线RF模块4；与磁电转换电路7输出端相连接的电源控制模块6，与电源控制模块6相连接的供电电源5；供电电源5分别连接到信号采集单元2、微处理器3和无线RF模块4。

如图1、图2所示，所述传感器1的内部分成采集电流部分102和磁电转换部分101；采集电流部分102与信号采集单元2相连接，磁电转换部分101与磁电转换电路7相连接。在本实施例中，传感器1内部的结构分成两部分，所述磁电转换部分101的导磁截面积大于(或大于大于)采集电流部分102的导磁截面积，两部分之间有绝缘隔离层将其两部分分开。当架空线01内有电流通过时，具有大导磁面积的磁电转换部分101感应架空线的电流后，形成较强的磁场，通过磁电转换电路7产生电压，转换成电流提供给电源控制模块6。当供电电源(可充电的电池)105的电力不足时，电源控制模块6及时地向供电电源5充电。所以，只要架空线01内有电流流过，电源控制模块6就能为供电电源5充电，则供电电源5就有电供给信号采集单元2、微处理器3和无线RF模块4。即报警器就一直在工作。保证了报警器能长时间、不间断的工作。

图2是上述图1中报警器的动态过程。如图2所示，信号采集单元2通过传感器1上的采集电流部分102采集架空线01上的电流信息输送给微处理器3；微处理器3对接收到的信息进行比对判断，判断出的异常信号通过无线RF模块4向外发送出去。

如图1、2所示，当架空线路正常运行时，架空线01的电流为正常负荷电流(一般在设计范围内)；一旦发生故障，如；单相接地、短路、断线、跳闸等，会产生突变的故障电流，传感器1会检测到突变后的暂态电流过程；传感器1内的采集电流部分102将故障电流送至信号采集单元2，信号采集单元2将采集到故障电流的模拟信号转换成数字信号送到微处理器3内，微处理器3根据故障判据对暂态过程及特征进行判别，然后对符合特征条件的故障或异常进行存储和报警处理，并将故障报文送至无线RF模块4，无线RF模块4将故障报文向外发送出去。

在本实施例中，微处理器3内部配置了时钟模块(如图2所示)，所以它能够及时记录下架空线内的瞬态电流变化的时刻及常态下的电流变化时间；微处理器3内还配置了故障电流锁存器，可连续存储多条故障的信息；微处理器3还存储有故障异常判断类型。主要的故障异常类型如表1所示。当微处理器3接收到故障信息后，微处理器3根据该故障异常判断其类型，做出故障或异常最后的鉴别，然后组合成报文输出至无线RF模块，由无线RF模块向外发送出去。

如图1、2所示，由于报警器内包括无线RF模块，采用了先进的RF无线通讯技术，它可以安全、稳定地传输故障数据。安装在架空线路上不会对电力一次设备造成任何不良影响，免去了架空线路地段的专用通信线和通讯设备的投资，且不需要投入大量维护人员，提高了故障查询能力和效率。

表1：主要故障异常类型

从上述表1中可以说明本发明的报警器能判断所有类型的架空线故障和异常，包括：涌流、冲击、短路、重合闸、断线、跳闸、接地。

表1中所述的涌流(或称励磁涌流)是架空线运行过程中经常会发生的一种现象。架空线运行过程中会接入各类设备，其中最常用的设备就是变压器。当变压器空载合闸或断开外部故障后，一旦架空线路的电压恢复正常，在恢复过程中会出现突变(励磁)电流，其电流数值可达额定电流的6倍～8倍(视变压器的容量)，通常将该电流称为励磁电流。在变压器没有接入架空线路时，一次负荷电流为零值；当变压器接入架空线路后，由于变压器励磁涌流作用，架空线电流会有比较大的突变，由于报警器的门限电流是根据负荷情况进行配置的，如果其门限电流配置的比较低(如配置最大门限电流为30A)，励磁涌流就可能越过门限电流(越过30A)；为了检测出接入变压器后的励磁涌流最大值，报警器除必须具有励磁涌流暂态过程的判断功能，还必须有比较准确的测量精度，才能检测出该异常变化电流；报警器检测到满足故障或异常判据电流时，会发出故障或异常告警信息，其信息中还包含最大电流值；在上报异常信息中含有励磁涌流最大值，可帮助用户了解负载情况，帮助用户修正线路的保护参数。

Claims (3)

1.一种用于检测配网架空线故障的报警器，包括传感器和供电电源，其特征在于包括与传感器相连接的信号采集单元和磁电转换电路，与信号采集单元相连接的微处理器，与微处理器相连接的无线RF模块，与磁电转换电路相连接电源控制模块，电源控制模块与供电电源相连接，供电电源分别连接到信号采集单元、微处理器和无线RF模块上。

2.根据权利要求1所述的用于检测配网架空线故障的报警器，其特征在于所述传感器的内部分成采集电流部分和磁电转换部分，采集电流部分与信号采集单元相连接，磁电转换部分与磁电转换电路相连接。

3.根据权利要求1所述的用于检测配网架空线故障的报警器，其特征在于所述微处理器内置有时钟模块，故障电流锁存器和故障异常类型。

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