CN104237604A - 架空输电线路电流监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空输电线路电流监测报警装置，包括电流互感器，用于采集架空输电线路电流；数据采集模块，用于采集所述架空输电线路电流的电流信息；数据处理模块，用于处理所述电流信息；数据集中器，用于存储所述数据处理模块处理后的电流信息；无线通信模块以及在线取能装置，所述在线取能装置分别与所述数据采集模块、数据处理模块、数据集中器和无线通信模块连接，并供电。本发明采用空心线圈式电流互感器，解决了传统的电磁感应式电流互感器容易磁饱和、绝缘难与成本高的问题；利用了悬浮式在线取能装置宽输入、稳定可靠的优点，避免外接电源，实现装置的易安装免维护。

Description

架空输电线路电流监测报警装置

技术领域

本发明涉及电流监测报警装置，具体地指一种架空输电线路电流监测报警装置，该装置用于对架空输电线路进行电流监测和报警。

背景技术

目前电力系统中传输导线使用过久，将会导致线路老化，发热比较严重，而且有些强烈的电磁干扰还会造成传输导线运行的故障，这些因素都会影响架空输电线路的运行状态，从而造成电力系统的不稳定运行。为了防止此类事情的发生，应该增强对架空输电线路运行状态的监测，以便在发生威胁前及时地对故障进行处理，从而安全、可靠地保障电力系统网络的运行。

架空输电线路在线监测系统得到的各种数据都是导线运行状态的不同反映，研究高压输电线路在线监测系统有很大的应用前景和实用价值。在输电线路在线监测系统中，导线的电流是测量环节中的重要部分，通过电流的测量数据可以直观地表现出导线的运行状态，而且很多事故的发生都伴随着电流的变化。所以，研究电流的测量对整套在线监测装置具有重要的意义。

目前，在电力系统中，对于输电线路电流的在线监测，一般采用电流互感器来实现。在传统的电流测量方法中，使用较多的还是电磁感应式电流互感器，它是利用电磁感应原理，将一次侧的大电流转换为二次侧的小电流，然后再来进行测量。随着电力系统中运行电压的等级在不断地提高，传输容量也变得越来越大，对电流互感器的要求也越来越高，而传统的电磁感应式电流互感器由于容易磁饱和、绝缘难与成本高等缺点越来越不能满足电力系统的需要。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种架空输电线路电流监测报警装置，该装置利用了悬浮式在线取能装置宽输入、稳定可靠的优点，避免外接电源，实现装置的易安装免维护。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种架空输电线路电流监测报警装置，包括：

电流互感器，用于采集架空输电线路电流；

数据采集模块，用于采集所述架空输电线路电流的电流信息；

数据处理模块，用于处理所述电流信息；

数据集中器，用于存储所述数据处理模块处理后的电流信息；

无线通信模块，用于将所述数据集中器中的电流信息无线传输至远方监控终端；以及

在线取能装置，包括依次电连接的互感器、整流滤波电路、取电调节保护电路和隔离稳压电路；所述在线取能装置分别与所述数据采集模块、数据处理模块、数据集中器和无线通信模块连接，并供电。

在上述技术方案中，所述互感器包括非磁性的圆形骨架以及饶于所述非磁性的圆形骨架上的漆包线线圈。

在上述技术方案中，所述整流滤波电路为LCπ型滤波器，所述隔离稳压电路为桥式整流电路。

本发明电流互感器采用了电子互感器中的空心线圈式电流互感器，又称为Rogowski线圈式电流互感器，它是将漆包线线圈均匀地绕在一个非磁性的环形骨架上，通过电磁感应的原理，将高压侧的大电流变换成低压侧的小电压信号来进行测量的，线性度良好，能够满足电流测量的要求。

本发明架空输电线路电流监测报警装置，与现有的电流监测报警装置相比，采用了空心线圈式电流互感器、在线取能装置以及低成本的可靠无线通信网络。解决了传统的电磁感应式电流互感器容易磁饱和、绝缘难与成本高的问题；此外，利用悬浮式在线取能装置宽输入、稳定可靠的优点，避免外接电源，实现装置的易安装免维护。本发明还采用低成本的可靠无线通信网络，实现有效可靠的数据传输，形成低成本远程在线监测系统。

附图说明

图1为本发明架空输电线路电流监测报警装置的结构框图。

图2为在线取能装置的结构示意图。

图3为数据采集模块的结构示意图。

图4为数据采集模块中整流滤波电路的电路图。

图5为数据采集模块中隔离稳压电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明架空输电线路电流监测报警装置包括在线取能装置、电流互感器、数据采集模块、数据处理模块、数据集中器、无线通信模块、远方监控终端和报警装置，电流互感器、数据采集模块、数据处理模块、数据集中器、无线通讯模块依次电信号连接，报警装置与数据处理模块连接，远方监控终端与无线通讯模块通过无线通信连接，当采集到的电流数据超过该装置设定的上限时，通过无线网络将信息反馈给远方监控终端和报警装置，从而实现报警。

本发明所用电流互感器的结构如图2所示，包括一个非磁性的圆形骨架以及饶于非磁性的圆形骨架上的漆包线线圈，即为Rogowski线圈，漆包线的输出端与数据采集模块连接。根据法拉第电磁感应定律和全电流定律，当被测母线沿中心轴线从骨架中心穿过时，在Rogowski线圈中就会感应产生相应的电压信号，这个感应电压e(t)是与被测电流I(t)成微分关系的，即

$e\left(t\right)=-M\frac{\mathrm{dI}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}$

式中M是Rogowski线圈与母线之间的互感系数。从Rogowski线圈的结构和测量原理可以看出，由于没有铁芯结构，故它不存在磁饱和的问题。与传统的电磁式电流互感器相比，它的测量频率和电流范围都比较宽，线性度较好。

如图3所示，本发明所用在线取能装置包括依次电连接的互感器、整流滤波电路、取电调节保护电路和隔离稳压电路；在线取能装置分别与数据采集模块、数据处理模块、数据集中器和无线通信模块连接，在线取能装置分别为数据采集模块、数据处理模块、数据集中器和无线通信模块供电。在线取能装置中的互感器为空心线圈式电流互感器，通过一个绕有线圈的感应铁芯，将高压传输导线沿轴线从铁芯穿过，从而组成一个穿心式的电流互感器。根据电磁感应定律，该铁芯从母线电流上取得能量，再通过整流滤波电路、调节保护电路以及隔离稳压电路后，得到稳定可靠的直流电源。此种方法供电的能量主要来自母线的电流，在交流电流周围存在交变磁场，通过磁场来传递、获得能量。

本实施例所用在线取能装置中的整流滤波电路为LCπ型滤波器，电路结构如图4所示，其中C1、C2是电容，L是电感；所用隔离稳压电路为桥式整流电路，电路结构如图5所示，其中T是变压器，D1～D4是二极管，R1是电阻。

本发明架空输电线路电流监测报警装置的工作过程如下：

将高压传输导线沿轴线从在线取能装置的圆形骨架中穿过，从而组成一个穿心式的电流互感器，根据电磁感应定律，该铁芯从母线电流上取得能量，再通过整流滤波电路、调节保护电路以及隔离稳压电路后，得到稳定可靠的直流电源。将得到的直接电源分别为数据采集模块、数据处理模块、数据集中器和无线通信模块供电。此种方法供电的能量主要来自母线的电流，在交流电流周围存在交变磁场，通过磁场来传递、获得能量。

电流互感器(Rogowski线圈)将高压侧的大电流变换成低压侧的小电压信号进行测量，通过数据采集模块对架空输电线的电流信息进行采集，然后传送给数据处理模块，数据处理模块对采集的信息量进行数据处理，发送给数据集中器，并在数据集中器中保存。最后，利用无线通信模块(无线收发芯片nRF2401或者Zigbee通信模块和通信运营商的GPRS网络)，将PPP/IP/UDP等协议嵌入到数据集中器，采用近距离无线通信方式，将架空输电线路电流数据传给远方监控终端。

报警装置根据数据处理模块中的电流信息选择是否发出报警信息，若需要发出报警指令，将根据分级报警策略发出声光报警信号，同时可以将预设报警内容通过GSM网络发送文本至指定终端。

本发明已经进行详细的说明，并给出实施例的设计装置结构。应理解为以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本说明书和附图应被认为是说明性的含义，而不是限制性的意义。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种架空输电线路电流监测报警装置，其特征在于，包括：

电流互感器，用于采集架空输电线路电流；

数据采集模块，用于采集所述架空输电线路电流的电流信息；

数据处理模块，用于处理所述电流信息；

数据集中器，用于存储所述数据处理模块处理后的电流信息；

无线通信模块，用于将所述数据集中器中的电流信息无线传输至远方监控终端；以及

在线取能装置，包括依次电连接的互感器、整流滤波电路、取电调节保护电路和隔离稳压电路；所述在线取能装置分别与所述数据采集模块、数据处理模块、数据集中器和无线通信模块连接，并供电。

2.根据权利要求1所述架空输电线路电流监测报警装置，其特征在于：所述互感器包括非磁性的圆形骨架以及饶于所述非磁性的圆形骨架上的漆包线线圈。

3.根据权利要求1所述架空输电线路电流监测报警装置，其特征在于：所述整流滤波电路为LCπ型滤波器，所述隔离稳压电路为桥式整流电路。