CN107026481A - 一种跌落式熔断器在线取能监测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种跌落式熔断器在线取能监测仪，包括主机和辅机，均安装于被测线路上，主机与辅机均通过各自在线高压取能电源模块从被测线路上取得电能，在停电时延时为本机内的其他用电元件提供工作电源；辅机与主机之间进行无线数据传输，主机与上位机进行无线通讯；主机中，单片机的输入端与第一熔断器位置检测模块以及无线接收模块相连，单片机与第一在线高压取能电源模块进行双向传输连接，单片机的输出端通过GSM模块与上位机进行无线通讯。本发明采用超级电容作为后备电源，延长监测仪使用时间15～20年，解决了在线监测系统工作取电问题，可及时获取配电线所在支干线路和变压器短路、过载等信息，为维护和巡检人员查找故障提供极大方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种熔断器的监测技术，具体地说是一种跌落式熔断器在线取能监测仪。
背景技术
现有的10kV跌落式熔断器在线监测系统通过在线监测模块内部锂电池取电，当10kV跌落式熔断器跌落失电后，在线监测通信模块通过重力、水平感应检测熔丝熔断，触发MCU单片机，MCU单片机将熔断器状态通过通信GSM模块发送至维护检修人员手机。
锂电池理论上寿命是10年，用于10kV跌落式熔断器在线监测系统的锂电池，在安装前只能充满一次电，后续无法在线充电；而在线监测模块持续在户外的恶劣环境工作，大大减少了锂电池的正常工作寿命，实际应用时寿命只有3、4年。
目前随着农网、偏远郊区的跌落式熔断器使用量越来越大，跌落式熔断器存在的问题也逐渐增多，如果跌落式熔断器常年不进行维护和检修，熔断器熔丝长期处于受力状态，夏天熔丝过热已损坏，而维护和巡检人员必须沿着整体线路查找故障点，耗费人工，由于抢修不及时，给电力公司造成经济损失、信誉损害，甚至可能引发社会的不稳定。
现有的跌落式熔断器在线监测系统虽然能解决线路故障快速定位问题，但是在线监测系统供电又成为了新问题，即使安装了在线监测系统，但由于供电问题，监测系统工作3、4年就停止工作了，而监测系统前期投入的建设成本和GSM模块运行成本却无法收回。
发明内容
针对现有技术中跌落式熔断器在线取能监测仪取电不方便、监测系统工作3、4年就停止工作等不足，本发明要解决的问题是提供一种可为在线取能监测仪持续工作提供可靠电源的跌落式熔断器在线取能监测仪。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种跌落式熔断器在线取能监测仪，包括主机和辅机，均安装于被测线路上，主机与辅机均通过各自在线高压取能电源模块从被测线路上取得电能，在停电时延时为本机内的其他用电元件提供工作电源；辅机与主机之间进行无线数据传输，主机与上位机进行无线通讯。
所述主机具有第一在线高压取能电源模块、单片机、第一熔断器位置检测模块、无线接收模块以及GSM模块，单片机的输入端与第一熔断器位置检测模块以及无线接收模块相连，单片机与第一在线高压取能电源模块进行双向传输连接，单片机的输出端通过GSM模块与上位机进行无线通讯。
所述辅机具有第二在线高压取能电源模块、第二熔断器位置检测模块以及无线发射模块，无线发射模块的输入端与第二熔断器位置检测模块相连，第二在线高压取能电源模块为第二熔断器位置检测模块、无线发射模块进行供电。
主机的第一在线高压取能电源模块与辅机的第二在线高压取能电源模块结构相同，均包括感应线圈、稳压控制器以及超级电容，被测线路的一相电源线由感应线圈穿过，感应线圈产生的感应电流经稳压控制器为超级电容充电；当电源停电时，主机中的超级电容经稳压控制电路为主机的单片机供电，辅机中的超级电容经稳压控制电路为无线发射模块供电。
第一在线高压取能电源模块与GSM模块之间设有常开触点，常开触点的闭合或打开由单片机输出信号控制。
在主机与辅机的在线高压取能电源模块中设有超级电容充电插座和与之插接的高压取能电源插头，高压取能电源插头与外部电源连接。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明采用超级电容为在线取能监测仪实时在线供电，并能采用高压取能电源在10kV线路取电，持续为超级电容充电，高压取能电源能保证监测仪在额定和过载的情况下正常运行；采用超级电容作为后备电源，可延长监测仪使用时间15～20年，解决了目前在线监测系统工作取电问题，为在线取能监测仪持续工作提供可靠电源。
2.本发明为在线取能监测仪实时监测配电网在线状况，及时获取配电线所在支干线路和变压器的短路、过载等信息，为维护和巡检人员查找故障提供极大的方便。
3.本发明中，线监测仪硬件采用模块化设计，便于维护，使用宽温型元器件，适应于户外恶劣工作环境。
附图说明
图1为本发明外部结构示意图；
图2为本发明中主机的电气结构框图；
图3为本发明中辅机的电气结构框图；
图4为本发明在线取能监测仪机械结构爆炸图；
图5为本发明应用于配电线支干路上的图示；
图6为本发明应用于配电变压器高压侧上的图示。
其中，1为固定螺母，2为平垫圈，3为橡胶垫圈，4为壳盖，5为高压取能线圈互感器，6为限位圈，7为PCB印制板模块，8为转轴，9为外壳固定螺钉，10为接近开关组件，11为PCB印制板模块固定螺钉，12为超级电容充电插座，13为外壳。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明跌落式熔断器在线取能监测仪(其外部结构如图1所示)，包括主机和辅机，均安装于被测线路上，主机与辅机均通过各自在线高压取能电源模块从被测线路上取得电能，在停电时延时为本机内的其他用电元件提供工作电源；辅机与主机之间进行无线数据传输，主机与上位机进行无线通讯。安装时，需要一个主机，辅机可为一个或多个。
如图2所示，本发明中的主机具有第一在线高压取能电源模块、单片机、第一熔断器位置检测模块、无线接收模块以及GSM模块，单片机的输入端与第一熔断器位置检测模块以及无线接收模块相连，第一在线高压取能电源模块为单片机、第一熔断器位置检测模块和无线接收模块提供工作电源。单片机的输出端通过GSM模块与上位机进行无线通讯。第一在线高压取能电源模块与GSM模块之间设有常开触点，常开触点的闭合或打开由单片机输出信号控制。
如图3所示，辅机具有第二在线高压取能电源模块、第二熔断器位置检测模块以及无线发射模块，无线发射模块的输入端与第二熔断器位置检测模块相连，第二在线高压取能电源模块为无线发射模块提供工作电源。
如图2、3所示，主机与辅机的在线高压取能电源模块结构相同，均包括感应线圈、稳压控制器以及超级电容，被测线路的一相电源线由感应线圈穿过，感应线圈产生的感应电流经稳压控制器为超级电容充电；当电源停电时，主机中的超级电容经稳压控制电路为主机的单片机供电，辅机中的超级电容经稳压控制电路为无线发射模块供电。
本发明在线监取能测仪机械结构如图4所示，具有外壳13、PCB印制板模块7、限位圈6、高压取能线圈互感器5(即感应线圈)、超级电容、超级电容充电插座12、接近开关组件10、限位弹簧、壳盖45、橡胶垫圈3、平垫圈2、固定螺母1(M32)、外壳固定螺钉9以及PCB印制板模块固定螺钉等组成，超级电容安装于PCB印制板模块7上。
本实施例以10kV相线检测为例。如图5所示，为将本发明应用于配电线支干路上的图示，一个主机安装于三相干路的C相干路上，用于检测C相电源的稳定性；两个辅机分别安装于三相干路的A相和B相干路上，用于检测A、B相电源的稳定性。
如图6所示，为将本发明应用于配电变压器高压侧上的图示，一个主机带三个辅机。
本发明的工作原理为：超级电容在安装前一次性充满电，焊上充电插座，将超级电容安装在在线取能监测仪上后，高压取能电源插头连接至超级电容插座上，10kV相线穿过高压取能电源。当跌落式熔断器接通后，高压取能电源能直接从10kV相线上取电，为超级电容补充电能，在停电的情况下，超级电容向外继续供电30S，使辅机向主机发送信号，由主机统一将熔断器跌落等信息发送到上位机。
主机中，第一在线高压取能电源模块与GSM模块之间设有常开触点，常开触点的闭合或打开由单片机输出信号控制。当单片机检测到超级电容充电电压达到规定值，足以使GSM模块工作时，单片机发出指令，常开触点闭合，使超级电容做为备用电源时刻为GSM模块供电。
在主机与辅机的在线高压取能电源模块中设有超级电容充电插座和与之插接的高压取能电源插头，高压取能电源插头与外部电源连接。本实施例在壳盖4上设有超级电容充电插座，从外部接入电源，方便离线测试及调试。
本发明中，辅助在主机的原理电路基础上减少单片机(采用MCU)、GSM模块，将433MHz接收模块改为433MHz发射模块，目的是降低监测仪功耗和成本。
本实施例中，跌落式熔断器参数如下：
额定电流100/200A；额定电压10kV；雷电冲击耐受电压对地75kV；高压取能电源参数：工作电源≤3W；高压取能电源工作电源10A～200A。
在线高压取能电源是通过取能线圈互感器获取电能，电源具有防雷、防冲击、防过载功能；宽调节范围的AC/DC电路，能在一次设备侧电流10～200A的范围内，正常工作；通过超级电容储能，能在停电的情况下，继续供电30S，将熔断器跌落等信息发送出去。
超级电容具有以下优点：
1)充电时间短：经试验，当超级电容放电完毕，在10kV高压相线上在线充电，1、2分钟即可完全充满电，锂电池做不到这一点；
2)工作稳定范围宽：超级电容器可在-50～+75℃的温度条件下工作，性能优于传统电容器和蓄电池。
3)寿命长:超级电容容量几乎没有衰减，循环寿命可达万次以上，远远大于蓄电池的充放电循环寿命，用于10kV户外环境寿命大于20年。
本发明跌落式熔断器在线取能监测仪，采用超级电容为在线取能监测仪实时在线供电，并能采用高压取能电源在10kV线路取电，持续为超级电容充电，解决了目前在线监测系统工作取电问题。为在线取能监测仪持续工作提供可靠电源。为在线取能监测仪实时监测配电网在线状况，及时获取配电线所在支干线路和变压器的短路、过载等信息，为维护和巡检人员查找故障提供极大的方便。
高压取能电源在电流大于6安培小于200安培的都可以工作，不受电压等级的限制。
Claims (6)
1.一种跌落式熔断器在线取能监测仪，其特征在于：包括主机和辅机，均安装于被测线路上，主机与辅机均通过各自在线高压取能电源模块从被测线路上取得电能，在停电时延时为本机内的其他用电元件提供工作电源；辅机与主机之间进行无线数据传输，主机与上位机进行无线通讯。
2.按权利要求1所述的跌落式熔断器在线取能监测仪，其特征在于：所述主机具有第一在线高压取能电源模块、单片机、第一熔断器位置检测模块、无线接收模块以及GSM模块，单片机的输入端与第一熔断器位置检测模块以及无线接收模块相连，单片机与第一在线高压取能电源模块进行双向传输连接，单片机的输出端通过GSM模块与上位机进行无线通讯。
3.按权利要求1所述的跌落式熔断器在线取能监测仪，其特征在于：所述辅机具有第二在线高压取能电源模块、第二熔断器位置检测模块以及无线发射模块，无线发射模块的输入端与第二熔断器位置检测模块相连，第二在线高压取能电源模块为第二熔断器位置检测模块、无线发射模块进行供电。
4.按权利要求1所述的跌落式熔断器在线取能监测仪，其特征在于：主机的第一在线高压取能电源模块与辅机的第二在线高压取能电源模块结构相同，均包括感应线圈、稳压控制器以及超级电容，被测线路的一相电源线由感应线圈穿过，感应线圈产生的感应电流经稳压控制器为超级电容充电；当电源停电时，主机中的超级电容经稳压控制电路为主机的单片机供电，辅机中的超级电容经稳压控制电路为无线发射模块供电。
5.按权利要求4所述的跌落式熔断器在线取能监测仪，其特征在于：第一在线高压取能电源模块与GSM模块之间设有常开触点，常开触点的闭合或打开由单片机输出信号控制。
6.按权利要求1所述的跌落式熔断器在线取能监测仪，其特征在于：在主机与辅机的在线高压取能电源模块中设有超级电容充电插座和与之插接的高压取能电源插头，高压取能电源插头与外部电源连接。
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