CN106370917A - 电流温度信号智能检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力自动化技术领域，尤其涉及一种电流温度信号智能检测系统及方法。该电流温度信号智能检测系统包括电流温度传感器、传输光纤及故障指示主机，电流温度传感器包括线圈采样回路、处理控制单元、电流记忆单元、比较器、加法器及光电转换单元；电流温度信号用同一根光纤传输，数字信号由光纤传输时，不会受到电磁、射频等杂波的干扰，提高了故障检测的准确度，光纤的应用彻底杜绝了因一次线路漏电对故障指示器主机的损坏和对人身安全的威胁；通过电流记忆单元、比较器、加法器，采用自适应算法对运行线路进行监测，解决了原有计算方法对合闸、涌流、瞬时大电流误报故障的问题，降低了系统功耗。

Description

电流温度信号智能检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力自动化技术领域，尤其涉及一种电流温度信号智能检测系统及方法。

背景技术

目前在电缆传输对电流进行检测时，常用的产品有电缆型电流温度传感器及段码LCD显示故障的指示器等产品。现有电缆型电流温度检测和故障指示装置中，传感器捕捉到的信号通过电缆线传输给主机，主机接收到信号后电缆的电流、温度信息。

然而常规电流温度信号检测装置存在以下缺陷：一是常规电缆型产品传感器因电缆传输功耗较大，需要外部供电才可正常工作，而且线缆传输过程中容易受到电磁等杂波干扰导致准确率降低或误报故障的情况；二是对合闸、涌流、瞬时大电流存在误报故障的问题，故障检测的准确度低；三是传感器采用有源供电方式，对外部供电的依赖，安装不便，缺少对温度信息的检测；四是段码LCD型故障指示器因LCD本身温度系数的缺陷，在低于-10℃或高于50℃的环境下屏幕显示内容将无法正常显示，段码LCD显示内容简单，操作复杂；五是电流传感器内的处理控制模块及主机的单片机无间歇工作，整个系统的功耗高。

因此，针对以上不足，需要提供了一种电流温度信号智能检测系统及方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种电流温度信号智能检测系统及方法以解决现有技术中故障检测易受杂波干扰，准确度低，易误报，安全性差和电流温度信号检测装置功耗高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种电流温度信号智能检测系统，包括电流温度传感器、传输光纤及故障指示主机，所述电流温度传感器包括线圈采样回路、处理控制单元、电流记忆单元、比较器、加法器及光电转换单元，所述线圈采样回路的感应线圈感应电流，以实时获取电流信息，所述处理控制单元与所述线圈采样回路连接，以读取实时电流信息；所述电流记忆单元与所述线圈采样回路连接，以获得记忆电流信息；所述线圈采样回路与所述比较器连接，所述电流记忆单元通过加法器与所述比较器连接，所述比较器接收经加法器抬高设定阈值后的记忆电流信息；所述比较器与处理控制单元连接，在电流突变时向所述处理控制单元输入触发信号和唤醒所述处理控制单元；所述处理控制单元与所述光电转换单元连接，在收到触发信号后进行判断并发出故障信息，所述光电转换单元将故障信息由电信号转换为光信号，所述光电转换单元通过传输光纤与所述故障指示主机连接。

其中，所述光电转换单元为光电转换器。

其中，所述电流温度传感器还包括温度采样单元，所述温度采样单元与所述处理控制单元连接，以将采集的温度信息传递给所述处理控制单元。

其中，还包括与所述处理控制单元连接的定时单元，在经过设定的时间段后唤醒所述处理控制单元。

其中，所述电流温度传感器包括内置式锂电池，所述内置式锂电池与所述处理控制单元连接。

其中，所述处理控制单元为微控制单元；所述电流记忆单元为记忆电容；所述比较器为比较器电路；所述加法器为加法器电路；所述故障信息传送单元为通讯单元。

其中，所述故障指示主机包括单片机、光纤输入单元、显示单元及人机交互单元，所述光纤输入单元与所述单片机连接，以对光信号进行解码放大送至所述单片机；所述显示单元与所述单片机连接，以对单片机处理后的故障信息进行显示；所述人机交互单元与所述单片机连接，以输入控制指令信息。

其中，所述故障指示主机还包括数据通信交互单元，以向通信终端传送电流及温度信息。

其中，还包括故障信号对外输出电路和自保持继电器，所述故障信号对外输出电路通过所述自保持继电器与所述单片机连接；所述显示单元为OLED显示屏和LED灯；所述故障指示主机包括与所述单片机连接的计时单元。

本发明另一方面提供了一种电流温度信号智能检测方法，其包括以下步骤：

S1、将电流温度传感器安装到运行线缆的三相电缆上和铠装层外，将对应不同颜色的光纤接入电流温度传感器的光纤孔，以使线路运行的电流、温度信息持续发出给故障指示主机。

S2、将故障指示主机装入柜子面板，故障指示主机后端光纤孔接入对应的光纤，以接收电流温度传感器发来的电流、温度信息，电流、温度信息显示在OLED显示屏上。

S3、通过人机交互单元对温度报警参数信息、通讯地址信息、波特率信息进行设置。

S4、当线路运行过程中有故障发生时，通过电流温度传感器捕捉到故障信息，并将故障信息即时上报给故障指示主机，故障指示主机将故障信息解码后在OLED显示屏上显示报警，并输出一个开关量信号。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的电流温度信号智能检测系统及方法中，电流、温度信号用同一根光纤传输，经过调制加密的数字信号由光纤传输时，不会受到电磁、射频等杂波的干扰，光纤的应用彻底杜绝了因一次线路漏电对故障指示器主机的损坏和对人身安全的威胁；主机采用OLED显示屏，解决了以往产品受温度变化影响的问题，使得产品的使用范围更加广泛，在-40℃～85℃的环境都能正常使用，解决了原有显示屏在低温或高温场合无法在现场读取数据的难题；电流温度传感器采用无源自供电方式，内置大容量一次性锂电池，改变了原有传感器对外部供电的依赖，安装更加便捷；通过电流记忆单元、比较器、加法器，采用自适应算法对运行线路进行监测，解决了原有计算方法对合闸、涌流、瞬时大电流误报故障的问题，降低了系统功耗，提高了故障检测的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例电流温度信号智能检测系统的工作原理图；

图2是本发明实施例电流温度信号智能检测系统中的电流温度传感器的工作原理图；

图3是本发明实施例电流温度信号智能检测系统中故障指示主机的工作原理图

图4是图2中比较器的连接关系电路图。

图中，1：故障指示主机；2：光纤；3：比较器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2、图3及图4所示，本发明提供的电流温度信号智能检测系统包括电流温度传感器(图1中具体为四个，分别为A传感器、B传感器、C传感器、E传感器)、传输光纤2及故障指示主机1，所述电流温度传感器包括线圈采样回路、处理控制单元、电流记忆单元、比较器3、加法器及光电转换单元，线圈采样回路的感应线圈感应电流，以实时获取电流信息，处理控制单元与线圈采样回路连接，以读取实时电流信息；电流记忆单元与线圈采样回路连接，以获得记忆电流信息；线圈采样回路与比较器3连接，电流记忆单元通过加法器与比较器3连接，比较器3接收经加法器抬高设定阈值后的记忆电流信息；比较器3与处理控制单元连接，在电流突变时向处理控制单元输入触发信号和唤醒处理控制单元；处理控制单元与光电转换单元连接，在收到触发信号后进行判断并发出故障信息，光电转换单元将故障信息由电信号转换为光信号，光电转换单元通过传输光纤2与故障指示主机1连接。其中，处理控制单元可对故障信号进行调制加密，然后经光电转换单元进行光电转换。

上述实施例中，传感器内部采用一个感应线圈，配合传感器外部U型铁环形成闭合回路，利用电磁感应技术获取一次线路上的电流信息，具体地，线圈采样回路对实时电流进行整流采样获得实时电流信息，然后送入处理控制单元定时读取实时电流信息；实时电流信息经处理控制单元处理，可把采集到的实时电流信息上传主机；电流记忆单元与线圈采样回路连接，实时电流信息经电容记忆获得记忆电流信息，再对记忆电流信息经过加法器抬高一定阈值后，通过比较器3将经抬高阈值后的记忆电流信息与实时电流信息比较，在电流突变时获取触发信号，电流突变时比较器3会输出触发信号唤醒处理控制单元，处理控制单元经过测量判断后发出故障信号；光电转换单元将故障信息由电信号转换为光信号，然后通过光纤2传输至故障指示主机1(或称为电流温度故障指示主机1)，然后由故障指示主机1进行故障的处理。

由于传感器采用电流记忆单元对实时电流信息进行记忆形成记忆电流信息，并通过加法器抬高一定阈值，将经抬高阈值后的记忆电流信息与实时电流信息比较，正常变动情况下，实时电流信息小于经抬高阈值后的记忆电流信息，比较器3不发触发信号，电流突变时，实时电流信息大于经抬高阈值后的记忆电流信息，比较器3会输出触发信号唤醒处理控制单元，通过这种新的自适应检测方式对运行线路进行监测，解决了现有技术中对合闸、涌流、瞬时大电流误报故障的问题，提高了故障检测的准确度；同时，处理控制单元采用电流突变唤醒两种唤醒方式，实时性好并且功耗低，处理控制单元平时处于睡眠状态，整个电路功耗很低。

具体地，光电转换单元为光电转换器。通过光电转换器将电流温度电信号转化为光信号；电流温度传感器还包括温度采样单元，温度采样单元与处理控制单元连接，以将采集的温度信息传递给处理控制单元，扩展了电流温度传感器的功能。

由于，电流、温度信号用同一根光纤2传输，经过调制加密的数字信号由光纤2传输时，不会受到电磁、射频等杂波的干扰；光纤2的应用彻底杜绝了因一次线路漏电对故障指示器主机的损坏和对人身安全的威胁。

进一步地，还包括定时单元，定时单元与处理控制单元连接，在经过设定的时间段后唤醒处理控制单元，定时读取实时电流信息。传感器采用定时唤醒和电流突变唤醒两种唤醒方式，控制处理单元每隔一定时间(如10秒)被定时器唤醒一次，短时间(如1毫秒)内完成测量后进入睡眠状态，所以整机功耗极低；这样，不会漏失故障突变的同时保证了整个系统的功耗。

具体地，电流记忆单元为记忆电容，比较器3为比较器3电路；加法器为加法器电路；故障信息传送单元为通讯单元，故障信息传送可以为有线的方式，也可以为无线的方式。

具体地，处理控制单元为微控制单元；电流记忆单元为记忆电容；比较器3为比较器3电路；加法器为加法器电路；线圈采样回路、处理控制单元、电流记忆单元、比较器3、加法器及故障信息传送单元内置于传感器壳体2内；图4中，实时电流信息VFD及记忆电流信息VT进入比较器33，比较器3将触发信号VH发出。

具体地，如图3所示，所述故障指示主机1包括单片机、光纤2输入单元、显示单元及人机交互单元，光纤2输入单元与单片机连接，以对光信号进行解码放大送至单片机；显示单元与单片机连接，以对单片机处理后的故障信息进行显示；人机交互单元与单片机连接，以输入控制指令信息；所述显示单元为OLED显示屏和LED灯。

该实施方式中，通过光纤2输入单元接收光纤2传输过来的光信号，并进行解码放大输送至单片机，单片机将该信号内容转换为文字信息在OLED显示屏显示，用户此时可以通过人机交互单元(面板按键)进行所需要的设置操作；本发明电流温度故障指示主机1采用OLED屏幕做为显示单元，128*64显示分辨率单屏显示所有温度和电流数据，解决了原有显示单元3显示的信息简单不完整的问题；本主机可在无外部供电的情况下连续工作不低于5年，采用OLED具有低功耗的优点；而且采用OLED显示屏，解决了以往产品受温度变化影响的问题，使得产品的使用范围更加广泛，在-40℃～85℃的环境都能正常使用，解决了原有显示屏在低温或高温场合无法在现场读取数据的难题；电流温度故障指示主机1的所有监测数据可以全部一屏显示，方便读取，提高了工作效率。

具体地，故障指示主机1还包括数据通信交互单元，以向通信终端传送电流及温度信息。有故障信号时，单片机判断，并通过数据通信交互单元将信息发送到通信终端。

优选地，还包括故障信号对外输出电路和自保持继电器，故障信号对外输出电路通过自保持继电器与单片机连接。在没有检测到故障信号时，对外输出电路通过自保持继电器维持在开路状态，此时故障信号对外输出电路为0功耗。

进一步地，故障指示主机1包括与单片机连接的计时单元，在用户操作完成，一定时间如20秒以后，单片机自动进入节能休眠状态，等待下一次更新数据；用户操作时退出节能状态；显示屏超过30秒无任何操作，将自动关闭以节省电量。结合上述自保持继电器的设置，可降低单片机整机的功耗，提高整机的待机时长。

具体地，所述显示单元3还包括LED灯1，所述LED灯1与单片机连接；有故障信号时，单片机判断并驱动对应的LED灯1点亮。

具体地，光纤2输入单元为光纤2接口，所述人机交互单元为键盘；所述数据通信交互单元为RS485接口，数据通信交互单元通过有线或无线的方式与通信终端连接。单片机将信号发送给显示单元的同时还发送至数据通信交互单元，将电流、温度等信息通过该RS485接口向外传输至通信终端。

为了进一步理解本发明，下面提供了一次线路信号的防误报自适应检测方法，其包括以下步骤：

S1.通过电磁感应的方式获取一次线路上的实时电流信息，通过线圈采样回路对实时电流信息进行整流采样，并将实时电流信息送入处理控制单元(具体为MCU)，处理控制单元定时读取实时电流信息，平时处于睡眠状态；

S2.通过电流记忆单元记忆实时电流信息，而获得记忆电流信息；

S3.通过加法器对记忆电流信息抬高设定的阈值；

S4.通过比较器3将经抬高设定阈值的记忆电流信息与实时电流信息进行比较，以获取触发信号，将触发信号发送至处理控制单元；

S5.根据传来的触发信号，唤醒处理控制单元，通过处理控制单元对实时电流信息进行检测判断后，发出故障信号。

通过电流记忆单元记忆实时电流信息，而获得记忆电流信息，并通过加法器对记忆电流信息抬高设定的阈值，将经抬高阈值后的记忆电流信息与实时电流信息比较，正常变动情况下，实时电流信息小于经抬高阈值后的记忆电流信息，比较器3不发触发信号，电流突变时，比较器3会输出触发信号唤醒处理控制单元，通过这种新的自适应检测方式对运行线路进行监测，解决了大电流误报故障的问题，提高了故障检测的准确度；同时，处理控制单元采用定时唤醒和电流突变唤醒两种唤醒方式，实时性好并且功耗低，处理控制单元平时处于睡眠状态，整个电路功耗很低。

具体地，步骤S4中，电流突变时，比较器3根据经抬高设定阈值的记忆电流信息与实时电流信息，发出触发信号。

步骤S1中，处理控制单元每隔10秒被定时器唤醒读取实时电流信息一次，1毫秒内完成测量读取后进入睡眠状态。

另外，本发明中，传感器采用灌封技术灌封，防水等级可达IP67。

进一步地，本发明提供的电流温度信号智能检测系统在检测时，可包括以下步骤：

第一步，分别将电流温度传感器A、B、C和E安装到运行线缆的三相电缆上和铠装层外，将对应不同的颜色的光纤2接入电流温度传感器光纤2孔，此时线路运行的电流、温度信息就可以持续发出给故障指示主机1。

第二步，将故障指示主机1装入柜子面板，故障指示主机1后端光纤2孔接入对应的光纤2，此时故障指示主机1就可以接收电流温度传感器发来的电流、温度信息，并将该信息显示在OLED屏幕上(如需要连接RS485通信进行数据上传，需外接24V/48V直流电源和RS485数据线)。

第三步，设备安装好后，通过按键对温度报警参数，通讯地址、波特率等进行设置(本设备采用新型自适应计算方法，不需要设置短路报警电流，线路运行中有电流波动且符合判定条件时，设备自行判断并发出告警信息)。

第四步，当线路运行过程中有故障发生时，电流温度传感器捕捉到的故障信息即时上报给故障指示主机1，故障指示主机1对故障信息解码后在OLED上当地显示告警，并输出一个开关量信号。(连接后台方式的数据亦通过485接口即时将信息上传)

上述整个过程都是严格按电力标准执行，确保线路安全运行不漏报、误报任何一个故障。

综上所述，本发明提供的电流温度信号智能检测系统及方法中，电流、温度信号用同一根光纤2传输，经过调制加密的数字信号由光纤2传输时，不会受到电磁、射频等杂波的干扰，光纤2的应用彻底杜绝了因一次线路漏电对故障指示器主机的损坏和对人身安全的威胁；主机采用OLED显示屏，解决了以往产品受温度变化影响的问题，使得产品的使用范围更加广泛，在-40℃～85℃的环境都能正常使用，解决了原有显示屏在低温或高温场合无法在现场读取数据的难题；传感器采用无源自供电方式，内置大容量一次性锂电池，改变了原有传感器对外部供电的依赖，安装更加便捷；传感器采用最新的自适应算法对运行线路进行监测，解决了原有计算方法对合闸、涌流、瞬时大电流误报故障的问题，提高了故障检测的准确度。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电流温度信号智能检测系统，其特征在于：包括电流温度传感器、传输光纤及故障指示主机，所述电流温度传感器包括线圈采样回路、处理控制单元、电流记忆单元、比较器、加法器及光电转换单元，所述线圈采样回路的感应线圈感应电流，以实时获取电流信息，所述处理控制单元与所述线圈采样回路连接，以读取实时电流信息；所述电流记忆单元与所述线圈采样回路连接，以获得记忆电流信息；所述线圈采样回路与所述比较器连接，所述电流记忆单元通过加法器与所述比较器连接，所述比较器接收经加法器抬高设定阈值后的记忆电流信息；所述比较器与处理控制单元连接，在电流突变时向所述处理控制单元输入触发信号和唤醒所述处理控制单元；所述处理控制单元与所述光电转换单元连接，在收到触发信号后进行判断并发出故障信息，所述光电转换单元将故障信息由电信号转换为光信号，所述光电转换单元通过传输光纤与所述故障指示主机连接。

2.根据权利要求1所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：所述光电转换单元为光电转换器。

3.根据权利要求1所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：所述电流温度传感器还包括温度采样单元，所述温度采样单元与所述处理控制单元连接，以将采集的温度信息传递给所述处理控制单元。

4.根据权利要求3所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：还包括与所述处理控制单元连接的定时单元，在经过设定的时间段后唤醒所述处理控制单元。

5.根据权利要求3所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：所述电流温度传感器包括内置式锂电池，所述内置式锂电池与所述处理控制单元连接。

6.根据权利要求5所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：所述处理控制单元为微控制单元；所述电流记忆单元为记忆电容；所述比较器为比较器电路；所述加法器为加法器电路；所述故障信息传送单元为通讯单元。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：所述故障指示主机包括单片机、光纤输入单元、显示单元及人机交互单元，所述光纤输入单元与所述单片机连接，以对光信号进行解码放大送至所述单片机；所述显示单元与所述单片机连接，以对单片机处理后的故障信息进行显示；所述人机交互单元与所述单片机连接，以输入控制指令信息。

8.根据权利要求7所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：所述故障指示主机还包括数据通信交互单元，以向通信终端传送电流及温度信息。

9.根据权利要求8所述的电流温度信号智能检测系统，其特征在于：还包括故障信号对外输出电路和自保持继电器，所述故障信号对外输出电路通过所述自保持继电器与所述单片机连接；所述显示单元为OLED显示屏和LED灯；所述故障指示主机包括与所述单片机连接的计时单元。

10.一种电流温度信号智能检测方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、将电流温度传感器安装到运行线缆的三相电缆上和铠装层外，将对应不同颜色的光纤接入电流温度传感器的光纤孔，以使线路运行的电流、温度信息持续发出给故障指示主机。

S2、将故障指示主机装入柜子面板，故障指示主机后端光纤孔接入对应的光纤，以接收电流温度传感器发来的电流、温度信息，电流、温度信息显示在OLED显示屏上。

S3、通过人机交互单元对温度报警参数信息、通讯地址信息、波特率信息进行设置。

S4、当线路运行过程中有故障发生时，通过电流温度传感器捕捉到故障信息，并将故障信息即时上报给故障指示主机，故障指示主机将故障信息解码后在OLED显示屏上显示报警，并输出一个开关量信号。