CN103529360A - 一种支持地理信息的电力故障指示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支持地理信息的电力故障指示装置，包括主控制器、电流互感器、电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏、报警灯和电源管理模块，所述的电流互感器分别与电能检测电路和电源管理模块连接，所述的主控制器分别与电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏和报警灯连接；电能检测电路检测电流大小是否在一定时间内超过设定的范围，若超过，主控制器判定该电力线路发生故障，记录下故障信息和发生的时间，控制报警灯闪烁和显示屏显示当前故障信息，并通过无线模块向远程主机发送电力故障信息、故障发生的时间信息和地理位置信息。与现有技术相比，本发明具有大大节约了故障点的工程搜索时间等优点。

Description

一种支持地理信息的电力故障指示装置

技术领域

本发明涉及一种电力故障指示装置，尤其是涉及一种支持地理信息的电力故障指示装置。

背景技术

在输配电线路、电力电缆及开关柜、架空线等处，经常会出现接地、短路等故障，为了便于维修人员查找故障点，常常需要在线路中安装一种电力故障指示装置，维修人员可以根据此故障指示器的报警信号找到发生故障的区段，从而及时恢复无故障区段的供电，可节约大量的工作时间，减少停电时间和停电范围。

电力故障指示装置的应用范围很广，在长线路的中段或分支入口处，可指示线路故障区段及故障分支；安装在变电站出口，可判明是站内或站外故障；安装在用户配变高压进线处，可判明故障是否由用户原因造成；安装在电缆与架空线连接处，可区分故障是否在电缆段。一旦线路发生故障，巡线人员可借助故障指示器的报警信号确定故障点，排除故障。如果没有电力故障装置，将会是使用分段合闸送电查找故障的落后做法。

目前已经有一些正在使用的电力故障指示装置，当电力故障发生时会使用故障指示灯进行故障指示，同时通过GSM无线传送故障信息到维护中心。由于现有的装置上传的故障信息不包含直接的地理位置信息，需要通过故障编号间接得到故障点的地理位置，故障点搜索不方便，耗费大量的人力物力。另外，由于现有的故障指示装置内部时钟会因为高低温等环境因素发生漂移，造成时钟不准确，上传的故障信息记录的时间不准确，给事后故障分析带来困难，在多个故障同时发生时，很难根据时间信息推断出电力故障的发生顺序。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种支持地理信息的电力故障指示装置，能够通过无线通信将信息发送到远程主机，在电力故障发生后的一段时间内装置能够自给供电。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，包括主控制器、电流互感器、电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏、报警灯和电源管理模块，所述的电流互感器分别与电能检测电路和电源管理模块连接，所述的主控制器分别与电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏和报警灯连接，所述的电源管理模块为该装置各模块供电；

电流互感器将电力线路电流转换成标准的电流信号，送往电能检测电路检测，电能检测电路检测电流大小是否在一定时间内超过设定的范围，若超过，主控制器判定该电力线路发生故障，记录下故障信息和发生的时间，控制报警灯闪烁和显示屏显示当前故障信息，并通过无线模块向远程主机发送电力故障信息、故障发生的时间信息和地理位置信息。

所述的电能检测电路检测电流大小是否在一定时间内超过设定的范围，若超过，主控制器判定该电力线路发生故障具体为：

电能检测电路检测电流大小，当检测到三相电力线路的任何一根线路的电流瞬间变小，即其电流值达到故障指示器设定的最小电流值时，表明发生了电路跳闸故障，若设定时间内线路电流恢复正常，表明线路开关重合闸成功，故障点被排除，恢复正常供电状态，故障指示器恢复正常状态；

若线路电流消失，表明故障已引发上级开关跳闸而导致线路失压，则确定为电路故障，直到达到设定的复归时间或线路电流回复后自动恢复正常状态。

当电力线路故障消失时，主控制器控制报警灯熄灭，显示屏显示时钟信息，并通过无线模块响应远程主机的状态查询。

所述的电源管理模块包括依次连接充电电路、蓄电池和直流转换电路，所述的充电电路与电流互感器连接，所述的直流转换电路分别与主控制器、电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏、报警灯连接。

所述的主控制器定时读取定位模块的位置和时钟信息，并将实时时钟同步到定位模块中。

所述的定位模块为北斗定位模块。

所述的无线模块为GPRS无线模块。

所述的显示屏为LCD显示屏，所述的报警灯为LED报警灯，当电力线路故障发生时，LED报警灯闪烁，LCD显示屏显示当前故障信息，当电力线路故障消失时，LED报警灯熄灭，LCD显示屏显示时钟信息。

还包括分别与主控制器连接的按键、实时时钟电路和复位电路，通过按键可在LCD显示屏上查询历史故障记录信息，通过按键可在LCD显示屏上设置故障检测电流的大小。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、当故障发生时，故障信息通过GPRS无线模块上传维护中心，故障信息包含了北斗定位模块提供的地理位置信息和高精度的时钟信息，维护中心可以借助地图导航软件直接驾车导航到故障发生的地理位置，大大节约了故障点的工程搜索时间；可以根据故障信息提供的准确的时间，准确的分析出故障发生时的电力线路拓扑，大大方便了电力设备维护。

2、通过电流互感器CT取电，通过充电电路为蓄电池充电，再通过直流转换电路为本装置供电；在电力线路故障时，本装置通过自带的蓄电池供电可维持工作7天以上。

3、本装置可安装于架空线路、电缆线路型、母线汇流排型或配电柜。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电能检测电路图；

图3为本发明的充电电路图；

图4为本发明直流转换电路LM7805芯片电路图；

图5为本发明直流转换电路LM1117芯片电路图；

图6为本发明直流转换电路WRA_CS-3W芯片电路图；

图7为本发明实时时钟电路图；

图8为本发明LED报警灯电路图；

图9为本发明LCD显示屏电路图；

图10为本发明按键电路图；

图11为本发明复位电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种支持地理信息的电力故障指示装置，包括主控制器1、电流互感器2、电能检测电路4、定位模块5、无线模块8、显示屏6、报警灯7、按键10、实时时钟电路9、复位电路11和电源管理模块，所述的电流互感器2分别与电能检测电路4和电源管理模块连接，所述的主控制器1分别与电能检测电路4、定位模块5、无线模块8、显示屏6、报警灯7、按键10、实时时钟电路9和复位电路11连接，所述的电源管理模块包括依次连接充电电路31、蓄电池32和直流转换电路33，所述的充电电路31与电流互感器2连接，所述的直流转换电路33分别与主控制器1、电能检测电路4、定位模块5、无线模块8、显示屏6、报警灯7连接。

所述的定位模块5为北斗定位模块。所述的无线模块8为GPRS无线模块。所述的显示屏为LCD显示屏，所述的报警灯为LED报警灯，当电力线路故障发生时，LED报警灯闪烁，LCD显示屏显示当前故障信息，当电力线路故障消失时，LED报警灯熄灭，LCD显示屏显示时钟信息。

主控制器1定时读取北斗定位模块5的位置和时钟信息，并将实时时钟同步到北斗时钟。电流互感器2将交流380V线路电流转换成标准的1～5安培电流信号，送往电能检测电路4检测，电能检测电路4检测电流大小，当检测到三相电力线路的任何一根线路的电流瞬间变小，即电流达到故障指示器设定的故障电流值时，表明发生了电路跳闸故障，如果2秒内线路电流恢复正常，说明线路开关重合闸成功，故障点被排除，恢复正常供电状态，故障指示器恢复正常状态。若2秒内线路电流消失，说明故障已引发上级开关跳闸而导致线路失压，则确定为电路故障，直到达到设定的复归时间或线路电流回复后自动恢复正常状态。当电力线路故障发生时，记录下故障信息和发生的时间，LED报警灯闪烁，LCD显示屏显示当前故障信息，主控制器通过GPRS无线模块向远程主机提供电力故障状态、故障发生时的时间信息和地理位置信息。当电力线路故障消失时，LED报警灯熄灭，LCD显示屏显示时钟信息，并通过GPRS无线模块响应远程主机的状态查询。本发明提供的电力故障指示装置通过电流互感器取电，通过充电电路为蓄电池充电，再通过直流转换电路为本装置供电。在电力线路故障时，本装置通过自带的蓄电池供电维持工作7天以上。

下面就其中各个部分具体进行介绍：

1)主控制器MCU

主芯片为STM32F407芯片，片内集成1Mb Flash、192kB RAM、自带17个定时器、4个串口、3个ADC电路和3个I2C电路。电能采集使用主控制器自带的ADC电路进行电能采集，通过串口同北斗模块和GPRS模块通信，通过IO引脚控制LCD显示屏、LED报警灯和扫描按键电路，通过I2C接口读取RTC时钟信息。

2)电能检测电路

如图2所示，通过互感器传输过来的0～5A标准电流信号，经二级电流互感器变换为0～2.5mA的标准信号，经运放电路送往主控制器ADC进行交流电能采样。

3)充电电路

如图3所示，通过电流互感器进行半波整流，经交流电容器滤波后送往LM7812，输出直流12V，为蓄电池充电，蓄电池的容量为24AH。

4)北斗定位模块

UM220北斗模块，主控制器通过串口同北斗模块通信，北斗模块支持单系统独立定位，输出NEMA格式的地理位置信息和时钟信息，定位精度3米，冷启动时间35秒，热启动1秒，北斗频率B1，输出1PPS的秒脉冲时钟精度达20纳秒。

5)直流转换电路

如图4-6所示，蓄电池送过来的直流12V电压经LM7805转换成5V直流，5V直流再经LM1117转换为3.3V直流。3.3V直流给主芯片、实时时钟芯片、北斗模块、按键、电能检测电路供电。5V直流给LCD模块供电。12V直流给LED报警灯供电。12V直流电压经开关电源模块WRA_CS-3W转换输出+15V和-15V两路直流电源，为电能采集电路的运放电路OP07供电。

6)实时时钟芯片

如图7所示，PCF8563实时时钟芯片，提供年月日时分秒信号，外接32.768KHz晶振电路，晶振温漂±30ppm。为了保证时钟的精度，该芯片的时钟信息每秒钟都根据北斗信号进行修正。

7)LED报警灯电路

如图8所示，通过DTA114晶体管控制LED报警灯开关，DTA114内部集成了偏置电阻，主控制器MCU的引脚可直接控制该晶体管。

8)LCD电路

如图9所示，LCD屏接口电路，LCD为192*64点阵液晶屏，主控制器MCU通过地址和数据线控制LCD显示。通过一个20K电位器调节LCD对比度。

9)按键电路

如图10所示，按键电路包含4个按键和上拉电阻实现，通过扫描方式实现，PE8置为低电平，当按下任意一个按键时，主控制器引脚PE12、PE13、PE14或PE15的一个引脚将检测到低电平。例如按下S1按键，PE12将检测到低电平。当所有的按键都没有按下时，主控制器引脚PE12、PE13、PE14或PE15的一个引脚将检测到高电平。

10)复位电路

如图11所示，由IMP809和下拉电阻组成。上电时，该电路向主控制器输出一个200毫秒左右的低电平脉冲复位信号，复位主控制器。

Claims (9)

1.一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，包括主控制器、电流互感器、电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏、报警灯和电源管理模块，所述的电流互感器分别与电能检测电路和电源管理模块连接，所述的主控制器分别与电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏和报警灯连接，所述的电源管理模块为该装置各模块供电；

电流互感器将电力线路电流转换成标准的电流信号，送往电能检测电路检测，电能检测电路检测电流大小是否在一定时间内超过设定的范围，若超过，主控制器判定该电力线路发生故障，记录下故障信息和发生的时间，控制报警灯闪烁和显示屏显示当前故障信息，并通过无线模块向远程主机发送电力故障信息、故障发生的时间信息和地理位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，所述的电能检测电路检测电流大小是否在一定时间内超过设定的范围，若超过，主控制器判定该电力线路发生故障具体为：

电能检测电路检测电流大小，当检测到三相电力线路的任何一根线路的电流瞬间变小，即其电流值达到故障指示器设定的最小电流值时，表明发生了电路跳闸故障，若设定时间内线路电流恢复正常，表明线路开关重合闸成功，故障点被排除，恢复正常供电状态，故障指示器恢复正常状态；

若线路电流消失，表明故障已引发上级开关跳闸而导致线路失压，则确定为电路故障，直到达到设定的复归时间或线路电流回复后自动恢复正常状态。

3.根据权利要求1所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，当电力线路故障消失时，主控制器控制报警灯熄灭，显示屏显示时钟信息，并通过无线模块响应远程主机的状态查询。

4.根据权利要求1所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，所述的电源管理模块包括依次连接充电电路、蓄电池和直流转换电路，所述的充电电路与电流互感器连接，所述的直流转换电路分别与主控制器、电能检测电路、定位模块、无线模块、显示屏、报警灯连接。

5.根据权利要求1所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，所述的主控制器定时读取定位模块的位置和时钟信息，并将实时时钟同步到定位模块中。

6.根据权利要求1所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，所述的定位模块为北斗定位模块。

7.根据权利要求1所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，所述的无线模块为GPRS无线模块。

8.根据权利要求1所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，所述的显示屏为LCD显示屏，所述的报警灯为LED报警灯，当电力线路故障发生时，LED报警灯闪烁，LCD显示屏显示当前故障信息，当电力线路故障消失时，LED报警灯熄灭，LCD显示屏显示时钟信息。

9.根据权利要求8所述的一种支持地理信息的电力故障指示装置，其特征在于，还包括分别与主控制器连接的按键、实时时钟电路和复位电路，通过按键可在LCD显示屏上查询历史故障记录信息，通过按键可在LCD显示屏上设置故障检测电流的大小。

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