CN106323358A - 高压输电线无线电流温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明为高压输电线无线电流温度监测装置，该装置主要包括电流温度测量终端、PC机两部分；电流温度测量终端通过GPRS无线方式与PC机相连，PC机与报警装置相连；其中所述的电流温度测量终端包括电流互感器模块、电源管理器、整流滤波电路模块、A/D转换器模块、微控制器模块、温度传感器模块、时钟芯片模块及无线传输模块；本发明高压输电线无线电流温度监测装置可以同时测电流和温度，供电电源采用电流互感器模块和锂离子电池充放电形式，减少电池的更换，降低对本装置的维护，提高了资源的利用率；数据可直接传输到PC机，减少中间环节，降低成本，增加了装置运行的可靠性；本装置易于安装，运行安全稳定。

Description

高压输电线无线电流温度监测装置

技术领域：

本发明的技术方案涉及高压输电线无线电流温度监测装置，具体为高压输电线电流温度无线传输，实时监测装置。

背景技术：

在输电线的安全运行中电流和温度是两个重要的参数，因此为了实时掌握输电线运行的状况，可以实时调节输电线的输送容量，需要对输电线的电流及温度进行实时监测。目前，对输电线电流温度进行采集时，普遍采用的是人工方法。通过人工现场勘查测量，这样做成本高、效率低监测结果不稳定，更重要的是这样落后的个别地点电网数据很难为整个电力输送系统提供准确有效的信息妨碍了输电能力的提高和灾难事故的预警。

在目前的无线测量设备中还没有对电流和温度同时采集和监测的装置。已公开的专利高压电力线无线温度采集系统CN201010033367.5对温度的采集，采用低功耗微控制器，锂电池供电，短距离无线传输模块。其缺点是锂电池定期要更换，由于供电电源的限制所以只能采用短距离无线传输，增加路由器中间环节，增加了成本，降低数据传输的可靠性。已公开的专利输电线路导线测温装置CN200920307103.7对温度的采集，采用GSM无线通信模式，供电电源采用太阳能和蓄电池充放电的工作模式。其缺点是通信模式过于复杂，成本高，可靠性低。

发明内容：

本发明为了解决上述问题，提供了一种高压输电线无线电流温度监测装置，为电力部门提供输电线运行状况，为电网调度提供依据，保证电力安全输送。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的高压输电线无线电流温度监测装置，该装置主要包括电流温度测量终端、PC机两部分；所述的电流温度测量终端通过GPRS无线方式与PC机相连；所述的PC机与报警装置相连；所述的电流温度测量终端个数是不确定的，根据用户需求安装；所述的电流温度测量终端包括电流互感器模块、电源管理器、整流滤波电路模块、A/D转换器模块、微控制器模块、温度传感器模块、时钟芯片模块及无线传输模块；所述的电流温度测量终端的连接方式为：电源管理器作为本装置的电源，分别与电流互感器模块、A/D转换器模块、微控制器模块、温度传感器模块、时钟芯片模块及无线传输模块相连；所述的电流互感器模块与整流滤波电路模块相连，整流滤波电路模块与A/D转换器模块相连；所述的微控制器模块分别与A/D转换器模块、温度传感器模块、时钟芯片模块及无线传输模块相连；所述的电流互感器模块采用开合式套在输电线上，电流互感器二次侧有两个线圈，引出两个出线，一个作为电流测量信号，另一个作为本装置的供电电源，在电流测量信号出线端，电流信号经过整流滤波电路模块将交流电流信号转换成直流电压信号，与A/D转换器模块连接，通过A/D转换器模块将模拟信号转换成数字信号，A/D转换器模块采用MAX187芯片；所述的A/D转换器模块与微控制器模块相连，温度传感器模块采用数字式温度传感器模块DS18B20；所述的温度传感器模块与微控制器模块相连，将测得温度数据传入微控制器模块，存入微控制器模块的数据存储器，微控制器模块采用价格低廉抗干扰强的PIC16F877芯片，为缩短测量时间，DS18B20采用外部供电方式，DS18B20的VDD接外部电源，GND接地，DQ接一个4.7K的上拉电阻与微控制器PIC16F877的I/O接口相连；所述的DS18b20探头通过数据线引出直接与测温点接触；所述的探头用铝包带裹扎于输电线上；所述的时钟芯片作为外部时钟源，间隔一定时间后唤醒微控制器，时钟芯片模块采用x1126；所述的微控制器模块与无线传输模块相连，将电流温度数据经无线传输模块发送出去，无线传输模块选用MC55；所述的电流温度测量终端一般根据输电线的需要安装，例如：如果要对输电线接点测温时，就按照接点个数安装。电流温度测量终端个数是不确定的，根据用户需求安装；所述的电源管理器包括整流电路、滤波电路、稳压器、锂电池充放电保护电路、锂离子电池；所述的电源管理器的连接方式为：整流电路与滤波电路相连，滤波电路与稳压器相连，稳压器与锂电池充放电保护电路相连，锂电池充放电保护电路与锂离子电池相连；所述的电流温度测量终端程序流程示意图；程序主要包括以下十个步骤：第一步为启动；第二步为休眠状态；第三步为唤醒微控制器；第四步为系统初始化；第五步为读取温度数据；第六步为读取电流数据；第七步为设置时钟芯片数值；第八步为启动无线传输模块；第九步为返回信号；第十步为启动外部时钟芯片。

其程序运行过程如下：

(1)电流温度测量终端开启→系统处于休眠状态→等待外部时钟的唤醒。

(2)外部时钟芯片唤醒→微控制器→微控制器系统→初始化读取温度数据→读取电流数据。

(3)设置外部时钟芯片数值→比较检测到的电流和温度数据与预设值→如果测得数据有其中一个超过预设值→时钟芯片数值采用非安全情况下时钟芯片值，缩短下次唤醒微控制器的时间→没有超出预设值，时钟芯片值采用原来数值，按安全情况下时间间隔唤醒微控制器。

(4)微控制器启动无线传输模块→将电流温度数据传入无线传输模块，无线传输模块发送数据→当数据发送完毕，返回一个信号→如果没有收到返回信号，延迟一段时间，重新发送，直到接收到返回信号。

(5)启动外部时钟芯片→系统再次处于休眠状态→等待下一次的唤醒。

上述高压输电线无线电流温度监测装置，其中所涉及到的电路、元件及其连接方式均是本技术领域的普通技术人员所熟知的，所用到的元器件都可以通过商购获得。

本发明高压输电线无线电流温度监测装置的有益效果是：与现有的无线监测装置相比，可以同时测电流和温度，供电电源采用电流互感器和锂离子电池充放电形式，减少电池的更换，降低对本装置的维护；通信方式采用通用分组无线服务技术(GPRS)方式，相对廉价的连接费用资源利用率高，在GSM网络中，GPRS首先引入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的GSM传输数据方式发生了根本性的变化，提高了资源的利用率；数据直接传输到PC机，减少中间环节，降低成本，增加了装置运行的可靠性。本装置易于安装，运行安全稳定。

附图说明：

图1是本发明高压输电线无线电流温度监测装置监测系统结构示意图。

图2是本发明高压输电线无线电流温度监测装置中电流温度测量终端结构示意图。

图3是本发明高压输电线无线电流温度监测装置中电源管理器模块结构示意图。

图4是本发明高压输电线无线电流温度监测装置中电流温度测量终端程序流程图。

图中，1.PC机，2.电流温度测量终端，2-1.温度传感器模块，2-2.时钟芯片模块，2-3.无线传输模块，2-4.微控制器模块，2-5.电源管理器，2-6.电流互感器模块，2-7.整流滤波电路模块，2-8.A/D转换器模块，2-5-1.整流电路，2-5-2.滤波电路，2-5-3.稳压器，2-5-4.锂电池充放电保护电路，2-5-5.锂离子电池。

具体实施方式

图1所示实施例表明，本发明高压输电线无线电流温度监测装置中电流温度实时监测系统结构；电流温度实时监测装置主要包括PC机1、电流温度测量终端2两部分；PC机1与电流温度测量终端2通过GPRS无线通信方式相连；PC机外连报警装置，当所测电流温度数据之一超出设定值时进行报警；PC机1安装在控制室，外接报警器；电流温度测量终端2安装在输电线上；在PC机1上建立服务器，接收来自电流温度测量终端2的电流温度数据，建立数据库管理系统对数据进行显示、分析、存储，外连接报警装置，当数据超过预设值时进行报警。

图2所示实施例表明，本发明高压输电线无线电流温度监测装置中电流温度测量终端结构示意图；所述的电流温度测量终端2包括温度传感器模块2-1、时钟芯片模块2-2、无线传输模块2-3、微控制器模块2-4、电源管理器2-5、电流互感器模块2-6、整流滤波电路模块2-7、A/D转换器模块2-8；电源管理器2-5作为本装置的电源，分别与电流互感器模块2-6、A/D转换器模块2-8、微控制器模块2-4、温度传感器模块2-1、时钟芯片模块2-2及无线传输模块2-3相连；电流互感器模块2-6与整流滤波电路模块2-7相连，整流滤波电路模块2-7与A/D转换器模块2-8相连；微控制器模块2-4分别与A/D转换器模块2-8、温度传感器模块2-1、时钟芯片模块2-2及无线传输模块2-3相连；电流互感器模块2-6采用开合式套在输电线上，电流互感器2-6二次侧有两个线圈，引出两个出线，一个作为电流测量信号，另一个作为本装置的供电电源；在电流测量信号出线端，电流信号经过整流滤波电路模块2-7将交流电流信号转换成直流电压信号，与A/D转换器模块2-8连接，通过A/D转换器模块2-8将模拟信号转换成数字信号，A/D转换器模块2-8采用MAX187芯片，A/D转换器模块2-8与微控制器模块2-4相连，温度传感器模块2-1采用数字式温度传感器模块DS18B20，温度传感器模块2-1与微控制器模块2-4相连，将测得温度数据传入微控制器模块2-4，存入微控制器模块2-4的数据存储器，微控制器模块2-4采用价格低廉抗干扰强的PIC16F877芯片，为缩短测量时间，DS18B20采用外部供电方式，DS18B20的VDD接外部电源，GND接地，DQ接一个4.7K的上拉电阻与微控制器PIC16F877的I/O接口相连；DS18b20探头通过数据线引出直接与测温点接触；探头用铝包带裹扎于输电线上；时钟芯片2-2作为外部时钟源，间隔一定时间后唤醒微控制器；时钟芯片模块2-2采用x1126；微控制器模块2-4与无线传输模块2-3相连，将电流温度数据经无线传输模块2-3发送出去；无线传输模块2-3选用MC55；电流温度测量终端2一般根据输电线的需要安装，例如：如果要对输电线接点测温时，就按照接点个数安装，电流温度测量终端2个数是不确定的，根据用户需求安装。

图3所示实施例表明，本发明高压输电线无线电流温度监测装置中电源管理器模块结构示意图；所述的电源管理器2-5包括整流电路2-5-1、滤波电路2-5-2、稳压器2-5-3、锂电池充放电保护电路2-5-4、锂离子电池2-5-5。整流电路2-5-1与滤波电路2-5-2相连，滤波电路2-5-2与稳压器2-5-3相连，稳压器2-5-3与锂电池充放电保护电路2-5-4相连，锂电池充放电保护电路2-5-4与锂离子电池2-5-5相连；电流互感器模块2-6的作为供电电源的出线端与电源管理器2-5相连，经过电源管理器2-5后输出稳定的直流电压。电源管理器包括整流电路2-5-1、滤波电路2-5-2、稳压器2-5-3、锂离子电池充放电保护电路2-5-4、锂离子电池2-5-5；电源管理器2-5的工作过程是对电流互感器2-6出来的交流电经过整流电路2-5-1、滤波电路2-5-2，先变成直流电。经过稳压器2-5-3输出稳定的直流电压，为锂离子电池2-5-5供电或为装置直接供电。锂电池充放保护电路2-5-4监测电池电量，适时启动或断开为锂离子电池2-5-5充电。

图4所示实施例表明，本发明高压输电线无线电流温度监测装置中电流温度测量终端程序流程示意图；程序主要包括以下十个步骤：第一步为启动；第二步为休眠状态；第三步为唤醒微控制器；第四步为系统初始化；第五步为读取温度数据；第六步为读取电流数据；第七步为设置时钟芯片数值；第八步为启动无线传输模块；第九步为返回信号；第十步为启动外部时钟芯片。

其程序运行过程如下：

(1)：电流温度测量终端开启后(步骤1)，系统处于休眠状态(步骤2)，等待外部时钟的唤醒。

(2)：由外部时钟芯片唤醒微控制器(步骤3)。微控制器系统初始化(步骤4)，读取温度数据(步骤5)，读取电流数据(步骤6)。

(3)：设置外部时钟芯片数值(步骤7)。比较检测到的电流和温度数据与预设值。如果测得数据有其中一个超过预设值，则时钟芯片数值采用非安全情况下时钟芯片值，缩短下次唤醒微控制器的时间。如果都没有超出预设值，时钟芯片值采用原来数值，按安全情况下时间间隔唤醒微控制器。

(4)：微控制器启动无线传输模块(步骤8)，将电流温度数据传入无线传输模块，由无线传输模块发送数据。当数据发送完毕，返回一个信号(步骤9)，如果没有收到返回信号，延迟一段时间，重新发送，直到接收到返回信号。

(5)：启动外部时钟芯片(步骤10)，系统再次处于休眠状态，等待下一次的唤醒。

本发明高压输电线无线电流温度监测装置采用外壳内设置屏蔽层，壳外采用等电位方法使壳体与输电线等电位，壳内部电势为零。系统程序设有看门狗电路，并且运行时采用休眠一复位这种运行方式提高了装置抗干扰能力，同时降低了功能损耗，延长装置使用寿命。增加了装置抗干扰的能力。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.高压输电线无线电流温度监测装置，其特征在于：包括电流温度测量终端、PC机两部分；电流温度测量终端通过GPRS无线方式与PC机相连，PC机与报警装置相连。

2.如权利要求1所述的高压输电线无线电流温度监测装置，其特征在于：所述电流温度测量终端包括电流互感器模块、电源管理器、整流滤波电路模块、A/D转换器模块、微控制器模块、温度传感器模块、时钟芯片模块及无线传输模块；电源管理器作为本装置的电源，分别与电流互感器模块、A/D转换器模块、微控制器模块、温度传感器模块、时钟芯片模块及无线传输模块相连；电流互感器模块与整流滤波电路模块相连，整流滤波电路模块与A/D转换器模块相连；微控制器模块分别与A/D转换器模块、温度传感器模块、时钟芯片模块及无线传输模块相连。

3.如权利要求1所述的高压输电线无线电流温度监测装置，其特征在于：所述电源管理器包括整流电路、滤波电路、稳压器、锂电池充放电保护电路和锂离子电池；整流电路与滤波电路相连，滤波电路与稳压器相连，稳压器与锂电池充放电保护电路相连，锂电池充放电保护电路与锂离子电池相连。

4.如权利要求1所述的高压输电线无线电流温度监测装置，其特征在于：所述电流温度测量终端程序流程为：

(1)电流温度测量终端开启→系统处于休眠状态→等待外部时钟的唤醒；

(2)外部时钟芯片唤醒→微控制器→微控制器系统→初始化读取温度数据→读取电流数据；

(3)设置外部时钟芯片数值→比较检测到的电流和温度数据与预设值→测得数据有其中一个超过预设值？Y→时钟芯片数值采用非安全情况下时钟芯片值，缩短下次唤醒微控制器的时间；测得数据有其中一个超过预设值？N→时钟芯片值采用原来数值，按安全情况下时间间隔唤醒微控制器；

(4)微控制器启动无线传输模块→将电流温度数据传入无线传输模块，无线传输模块发送数据→当数据发送完毕，返回一个信号→收到返回信号？Y→启动外部时钟芯片系统再次处于休眠状态等待下一次的唤醒；收到返回信号？N→延迟一段时间，重新发送，直到接收到返回信号。