CN105021875A - 绝缘子泄漏电流在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种绝缘子泄漏电流在线监测装置，包括：带电体、绝缘支柱、绝缘子支柱支持部分；绝缘子尾部连接有一根导线与接地极连接，该导线连接有霍尔型电流传感器，霍尔型电流传感器通过信号线连接有监测装置，监测装置外一端设计有装置天线；监测装置内设计有调理电路与端子排，监测装置上的端子排包括电流信号正端子、电流信号接地端子、电源负端子、电源正端子四部分，调理电路内包括核心处理单元与短信模块。本发明绝缘子泄漏电流在线监测装置中的霍尔传感器具有很多优点，它们的结构牢固、线性度好、工作温度宽、耐环境性强等；本发明可以降低成本并且有更高的精确度，使用方便，得到了大力的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测装置，尤其涉及一种绝缘子泄漏电流在线监测装置。
背景技术
目前，正常绝缘在常温（环境温度）下，泄漏电流一般不超过100μA，当接近运行温度时，泄漏电流值一般不超过1mA，但是在这个范围值内需要一个监测装置，虽然也有关于这方面的专利，但都由于不方便、成本高、不够准确等原因未能得到更好的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以精确监测到泄漏电流的大小的一种绝缘子泄漏电流在线监测装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明一种绝缘子泄漏电流在线监测装置，包括：带电体、绝缘支柱、绝缘子支柱支持部分；其特征是：绝缘子尾部连接有一根导线与接地极连接，该导线连接有霍尔型电流传感器，霍尔型电流传感器通过信号线连接有监测装置，监测装置外一端设计有装置天线。
根据所述的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征是：所述的监测装置内设计有调理电路与端子排，监测装置上的端子排包括电流信号正端子、电流信号接地端子、电源负端子、电源正端子四部分，调理电路内包括核心处理单元与短信模块。
本发明绝缘子泄漏电流在线监测装置在绝缘子尾部连接一根导线与接地极连接，该导线绕霍尔型电流传感器2000圈（为了将泄漏电流放大到霍尔传感器的线性输入范围内），即将流经导线的泄漏电流放大2000倍，霍尔传感器输出经过调理电路（调理电路包括电压跟随放大电路和滤波电路）使得霍尔电流互感器采集后的模拟量作为AD7656芯片的输入，转化为数字信号送给核心处理器DSP处理。当检测到的泄露电流值大于1mA时，DSP发送指令使得KS-97模块发送短信息到目标手机号码（DSP与KS-97模块通过RS232通信）。
霍尔传感器输出的电流信号经过分压电阻R1后转化为电压信号，再经过R2和C1组成的高频滤波电路，将高频干扰量滤除后得到的电压量作为放大电路的输入；用霍尔传感器对流经导线的泄漏电流检测得到的电流信号经过采样电阻R1转换为电压信号，再经过R2和C1组成的高频滤波电路，将高频干扰量滤除后得到的电压信号量作为放大电路的输入，需要对这个信号进行电压跟随、增益等处理；霍尔传感器具有很多优点，它们的结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高、耐震动、精度高、线性度好、工作温度宽、耐环境性强的特点也使其用在更多场合；可以用于工业自动化、医疗设备、军事装备、交通运输车辆、电力监控保护、智能仪器仪表、自控设备等众多领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明具体实施例电路原理图。
图3为本发明AD620放大电路示意图。
附图中：1、带电体； 2、绝缘支柱； 3、绝缘子支持部分；4、接地极；5导线；6、霍尔电流传感器； 7、信号线；8、监测装置；9、端子排；10、装置天线；11、电流信号正端子；12、电流信号接地端子；13、电源负端子14、电源正端子；15、调理电路；16、核心处理单元；17、短信模块。
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说明：
本发明如图1所示，包括：带电体1、绝缘支柱2、绝缘子支柱支持部分3；绝缘子支柱支持部分3尾部连接有一根导线5与接地极4连接，该导线5连接有霍尔型电流传感器6，霍尔型电流传感器6通过信号线7连接有监测装置8，监测装置8外一端设计有装置天线10。
如图2所示，包括监测装置8内设计有调理电路15与端子排9，监测装置8上的端子排9包括电流信号正端子11、电流信号接地端子12、电源负端子13、电源正端子14四部分，调理电路15内包括核心处理单元16与短信模块17。
如图3所示，通过调整片内电阻的绝对值，只需要一个电阻便可以实现对增益的精确编程，单芯片结构和激光晶圆调整允许对电路进行严格匹配与跟踪，从而可确保此电路本身具有的高性能特性；两个输入晶体管提供一路高精度差分对双极性输入，因此偏置电流较小，反馈环路使得两个输入器件的集电极电流保持恒定，从而可将输入电压作用于外部增益设置电阻 上，这样就产生了从输入到输出的差分增益：
单位增益减法器A3用来消除任何共模信号，以获得相对于接地端的单端输出；内部增益电阻R经调整到24.7kΩ，因此利用一个外部电阻便可以实现对增益的精确编程，由式a可得增益公式为：
根据上面的分析，由AD620为核心芯片的如图2中调理电路所示，其中对应的是霍尔传感器输出端的采样电阻，而R为RC滤波器，用于对采集到的模拟信号中含有的高频谐波的抑制。
为增益电阻，这里取为49.9kΩ；由增益公式可以得到芯片的第6管脚输出端相对于输入的增益为2倍，根据前面传感器电阻的选取可知，传感器最大测量值对应的放大电路的输出电压为5V，也就是模数转换电路输入的最大值，这样可以充分的利用模数转换电路的精度。
本发明的设计原理：
在绝缘子尾部连接一根导线与接地极连接，该导线绕霍尔型电流传感器2000圈（为了将泄漏电流放大到霍尔传感器的线性输入范围内），即将流经导线的泄漏电流放大2000倍，霍尔传感器输出经过调理电路（调理电路包括电压跟随放大电路和滤波电路）使得霍尔电流互感器采集后的模拟量作为AD7656芯片的输入，转化为数字信号送给核心处理器DSP处理。当检测到的泄露电流值大于1mA时，DSP发送指令使得KS-97模块发送短信息到目标手机号码（DSP与KS-97模块通过RS232通信）。
霍尔传感器输出的电流信号经过分压电阻R1后转化为电压信号，再经过R2和C1组成的高频滤波电路，将高频干扰量滤除后得到的电压量作为放大电路的输入。
用霍尔传感器对流经导线的泄漏电流检测得到的电流信号经过采样电阻R1转换为电压信号，再经过R2和C1组成的高频滤波电路，将高频干扰量滤除后得到的电压信号量作为放大电路的输入，需要对这个信号进行电压跟随、增益等处理。
本发明通过以下技术方案和实施例加以实现：
1、霍尔传感器
数据采集系统首先需要选用较准确的传感器，这也是系统能够正常运行的关键，由于采集到的数据为弱电信号，在选用传感器时还需要考虑强弱电之间的电气隔离；霍尔传感器是一种基于霍尔效应的新一代磁传感器，能在电隔离条件下通过检测磁场变化测量直流、交流、脉动以及各种不规则波形的电流；霍尔传感器具有很多优点，它们的结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高、耐震动、精度高、线性度好、工作温度宽、耐环境性强的特点也使其用在更多场；可以用于工业自动化、医疗设备、军事装备、交通运输车辆、电力监控保护、智能仪器仪表、自控设备等众多领域。
基于以上特点，本装置所采用的传感器均选用霍尔型；霍尔传感器分为电流型和电压型，有多种额定电流等级，需要选择合适的限流电阻来调整输入输出电流，以得到合适采样电压。
因此在选择传感器型号的时候要根据输入电流范围来初步确定一个合适的型号，并根据输出电流的大小确定合适的变比以匹配下一级的调理电路。
需要根据最大泄漏电流额定有效值的1/2000倍来选取电流传感器，本系统采用的是HS01-5/0.005A-C型号的霍尔型电流传感器。
为了使得输出电流值在其线性度范围内，选取采样电阻。当被测电流有效值为5A时，传感器输出电流为5mA，经过采样电阻后转换为电压信号为5V。
2、调理电路
本系统的调理电路部分都采用放大器芯片AD620来对采集信号进行处理，该芯片是由传统的三个放大器发展而成，但是其性能优于传统的放大器，比如其功耗低，最大工作电流仅1.3mA；工作电源可选范围更大（±2.3～±18V），直流性能出色而且电路元件紧凑降低成本并且有更高的精确度。
3、核心处理单元
核心处理电路中模数转换器采用AD7675集成芯片，片内集成六路A/D转换通道，将AD7656允许的模拟信号输入范围设置为-5～5V，AD7656芯片的采样保持放大器在CONVST上升沿对其各自输入进行同步采样；采样保持放大器的孔径时间（即外部CONVST信号从采样到实际进入保持模式的延迟时间）为10ns。
DSP采用TI公司的芯片TMS320F2812作数据采样处理和控制芯片，当检测到泄漏电流大于1mA时，通过串口向KS-97发出一个指令，包含泄漏电流值使之向授权的手机号码发送报警短信息。
4、短信模块
短信模块采用KS-97型嵌入式GPRS无线传输终端，用指令AT+SMSMOD=2，0，152xxxx7658设置为短信透传模式,发送内容为数字和英文，授权手机号码为152XXXX7658。
本发明的有益效果：
本发明一种绝缘子泄漏电流在线监测装置，可以降低成本并且有更高的精确度，使用方便，得到了大力的推广应用。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种绝缘子泄漏电流在线监测装置，包括：带电体（1）、绝缘支柱（2）、绝缘子支柱支持部分（3）；其特征是：绝缘子支柱支持部分（3）尾部连接有一根导线（5）与接地极（4）连接，该导线（5）连接有霍尔型电流传感器（6），霍尔型电流传感器（6）通过信号线（7）连接有监测装置（8），监测装置（8）外一端设计有装置天线（10）。
2.根据权利要求1所述的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征是：所述监测装置（8）内设计有调理电路（15）与端子排（9），监测装置（8）上的端子排（9）包括电流信号正端子（11）、电流信号接地端子（12）、电源负端子（13）、电源正端子（14）四部分，调理电路（15）内包括核心处理单元（16）与短信模块（17）。
Priority Applications (1)
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| CN201410150626.0A CN105021875A (zh) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 绝缘子泄漏电流在线监测装置 |
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Publications (1)
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| CN105021875A true CN105021875A (zh) | 2015-11-04 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106291215A (zh) * | 2016-08-01 | 2017-01-04 | 国网山西省电力公司大同供电公司 | 一种高压电输电线路漏电监测装置 |
| CN107037308A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-11 | 国网新疆电力公司昌吉供电公司 | 绝缘子漏电远程报警装置 |
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2014
- 2014-04-16 CN CN201410150626.0A patent/CN105021875A/zh active Pending
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| CN106291215A (zh) * | 2016-08-01 | 2017-01-04 | 国网山西省电力公司大同供电公司 | 一种高压电输电线路漏电监测装置 |
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Application publication date: 20151104 |
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