CN107345979B - 绝缘子泄漏电流在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种绝缘子泄漏电流在线监测系统，包括用于采集绝缘子泄漏电流的电流监测单元、与所述电流监测单元输出端连接的处理单元以及用于向处理单元提供工作用电的电源单元；所述电流监测单元包括监测电流互感器以及与监测电流互感器的二次线圈连接的电流处理电路；一方面能够对绝缘子的泄漏电流实现持续的在线监测，从而确保电力监控中心能够对绝缘子的污垢状况进行良好监测，另一方面能够对用于检测绝缘子泄漏电流的电流互感器进行良好的保护，从而使得整个系统的能够长时间持续稳定运行，进而确保整个电力系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力监测系统，尤其涉及一种绝缘子泄漏电流监测系统。
背景技术
绝缘子作为一种绝缘控件在架空输电线路中起到十分重要的作用，绝缘子的性能好坏关系到整个架空输电系统的稳定性和可靠性，绝缘子在使用过程中，由于环境湿度和灰尘的作用，使得绝缘子上形成污垢，将会导致绝缘子发生闪络放电，从而会影响到绝缘子的性能，对于绝缘子的污垢的程度一般通过绝缘子的泄漏电流来反应，目前，随着技术的发展，对于绝缘子的泄漏电流已经提出了在线监测的方式，即通过电流互感器来监测绝缘子的泄漏电流，然后通过远程的方式发送至监控中心，但是，现有的在线监测系统稳定性差，尤其是对于电流互感器二次侧，随着使用时间的推移，容易造成二次侧的接线可靠性差，从而会发生烧毁电流互感器的现象发生，进而不能对绝缘子的泄漏电流实现持续稳定的监测。
因此，需要提出一种新的绝缘子泄漏电流在线监测系统，一方面能够对绝缘子的泄漏电流实现持续的在线监测，从而确保电力监控中心能够对绝缘子的污垢状况进行良好监测，另一方面能够对用于检测绝缘子泄漏电流的电流互感器进行良好的保护，从而使得整个系统的能够长时间持续稳定运行，进而确保整个电力系统的可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种绝缘子泄漏电流在线监测系统，一方面能够对绝缘子的泄漏电流实现持续的在线监测，从而确保电力监控中心能够对绝缘子的污垢状况进行良好监测，另一方面能够对用于检测绝缘子泄漏电流的电流互感器进行良好的保护，从而使得整个系统的能够长时间持续稳定运行，进而确保整个电力系统的可靠性。
本发明提供的一种绝缘子泄漏电流在线监测系统，包括用于采集绝缘子泄漏电流的电流监测单元、与所述电流监测单元输出端连接的处理单元以及用于向处理单元提供工作用电的电源单元；
所述电流监测单元包括监测电流互感器以及与监测电流互感器的二次线圈连接的电流处理电路；
所述电流处理电路包括整流电路ZL1、电阻R3、电阻R4、稳压管DW1以及运放U1；所述整流电路ZL1的正输入端和负输入端分别于监测电流互感器的二次线圈的两端连接，整流电路的输出端通过电阻R3连接于运放U1的反向端，运放U1的同相端接地，运放U1的输出端作为电流处理电路的输出端连接于处理单元，所述电阻R4的两端分别连接于运放U1的反向端和输出端，稳压管DW1的负极连接于电阻R3和整流电路ZL1的输出端之间的公共连接点，稳压管DW1的正极接地，整流电路ZL1的负输入端接地；
所述电流监测单元还包括用于保护监测电流互感器的第一保护电路，所述第一保护电路包括双向瞬态二极管TVS1、电阻R1、电容C1、电阻R2、继电器J1、光耦G1、电阻R5、三极管Q1以及电阻R9；
所述双向瞬态二极管TVS1的一端连接于整流电路ZL1的正输入端和监测电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，另一端通过电阻R1接地，电容C1的一端连接于双向瞬态二极管TVS1和电阻R1之间的公共连接点，电容C1的另一端接地，光耦G1的发光二极管的正极连接于双向瞬态二极管TVS1和电阻R1之间的公共连接点，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极接电源VCC，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的集电极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为第一保护电路的保护触发信号输出端连接于处理单元的输入端，三极管Q1的基极连接于处理单元的控制输出端，三极管Q1的集电极接继电器电源IC3的输出端，三极管Q1的发射极通过电阻R9连接于继电器J1的线圈的一端，继电器J1的线圈的另一端接地，继电器J1的常开开关J1-K1的一端连接于整流电路ZL1的正输入端和双向瞬态二极管TVS1之间的公共连接点，继电器J1的常开开关J1-K1的另一端通过电阻R2接地。
进一步，所述处理单元包括控制电路IC1、地址设定电路ADS1、移动通信电路MK1以及复位开关；
所述控制电路IC1的电流信号输入端与运放U1的输出端连接，所述地址设定电路ADS1与控制电路IC1连接，所述控制电路IC1的监测信号输出端与移动通信电路MK1连接且控制电路IC1通过移动通信电路MK1与监控中心连接。
进一步，所述控制电路IC1为STC15F2K60S2芯片。
进一步，所述移动通信电路MK1为3G模块、4G模块或者GPRS通信模块。
进一步，所述电源单元包括取能电流互感器、整流电路ZL2、稳压处理电路IC2以及稳压管DW2；
所述取能电流互感器设置于输电线路上，所述取能电流互感器的二次线圈的两端分别连接于整流电路ZL2的正输入端和负输入端，整流电路ZL2的负输入端接地，整流电路ZL2的输出端与稳压处理电路IC2的输入端连接，所述稳压处理电路IC2的输出端输出3.3V电压VCC并向处理单元供电，所述稳压处理电路ZL2的输入端与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地。
进一步，所述电源单元还包括用于保护取能电流互感器的第二保护电路；所述第二保护电路包括双向瞬态二极管TVS2、电阻R6、电容C2、电阻R7、继电器J2、光耦G2、电阻R8、三极管Q2以及电阻R10；
所述双向瞬态二极管TVS2的一端连接于整流电路ZL2的正输入端和取能电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，另一端通过电阻R6接地，电容C2的一端连接于双向瞬态二极管TVS2和电阻R6之间的公共连接点，电容C2的另一端接地，光耦G2的发光二极管的正极连接于双向瞬态二极管TVS2和电阻R6之间的公共连接点，光耦G2的发光二极管的负极接地，光耦G2的光敏三极管的集电极接电源VCC，光耦G2的光敏三极管的发射极接地，光耦G2的集电极与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端作为第二保护电路的保护触发信号输出端连接于处理单元的输入端，三极管Q2的基极连接于处理单元的控制输出端，三极管Q2的集电极接继电器电源IC3的输出端，三极管Q2的发射极通过电阻R10连接于继电器J2的线圈的一端，继电器J2的线圈的另一端接地，继电器J2的常开开关J2-K1的一端连接于整流电路ZL2的正输入端和双向瞬态二极管TVS2之间的公共连接点，继电器J2的常开开关J2-K1的另一端通过电阻R2接地。
进一步，所述稳压处理电路IC2为LM2596芯片。
进一步，所述地址设定电路ADS1为拨码开关。
进一步，所述继电器电源IC3为MC34063芯片。
本发明的有益效果，通过本发明，一方面能够对绝缘子的泄漏电流实现持续的在线监测，从而确保电力监控中心能够对绝缘子的污垢状况进行良好监测，另一方面能够对用于检测绝缘子泄漏电流的电流互感器进行良好的保护，从而使得整个系统的能够长时间持续稳定运行，进而确保整个电力系统的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的电路原理图。
图2为本发明继电器J1的控制原理图。
图3为本发明继电器J2的控制原理图。
图4为本发明的控制电路IC1的引脚图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种绝缘子泄漏电流在线监测系统，包括用于采集绝缘子泄漏电流的电流监测单元、与所述电流监测单元输出端连接的处理单元以及用于向处理单元提供工作用电的电源单元；
所述电流监测单元包括监测电流互感器以及与监测电流互感器的二次线圈连接的电流处理电路；
所述电流处理电路包括整流电路ZL1、电阻R3、电阻R4、稳压管DW1以及运放U1；所述整流电路ZL1的正输入端和负输入端分别于监测电流互感器的二次线圈的两端连接，整流电路的输出端通过电阻R3连接于运放U1的反向端，运放U1的同相端接地，运放U1的输出端作为电流处理电路的输出端连接于处理单元，所述电阻R4的两端分别连接于运放U1的反向端和输出端，稳压管DW1的负极连接于电阻R3和整流电路ZL1的输出端之间的公共连接点，稳压管DW1的正极接地，整流电路ZL1的负输入端接地；
所述电流监测单元还包括用于保护监测电流互感器的第一保护电路，所述第一保护电路包括双向瞬态二极管TVS1、电阻R1、电容C1、电阻R2、继电器J1、光耦G1、电阻R5、三极管Q1以及电阻R9；
所述双向瞬态二极管TVS1的一端连接于整流电路ZL1的正输入端和监测电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，另一端通过电阻R1接地，电容C1的一端连接于双向瞬态二极管TVS1和电阻R1之间的公共连接点，电容C1的另一端接地，光耦G1的发光二极管的正极连接于双向瞬态二极管TVS1和电阻R1之间的公共连接点，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极接电源VCC，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的集电极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为第一保护电路的保护触发信号输出端连接于处理单元的输入端，三极管Q1的基极连接于处理单元的控制输出端，三极管Q1的集电极接继电器电源IC3的输出端，三极管Q1的发射极通过电阻R9连接于继电器J1的线圈的一端，继电器J1的线圈的另一端接地，继电器J1的常开开关J1-K1的一端连接于整流电路ZL1的正输入端和双向瞬态二极管TVS1之间的公共连接点，继电器J1的常开开关J1-K1的另一端通过电阻R2接地，通过上述结构，一方面能够对绝缘子的泄漏电流实现持续的在线监测，从而确保电力监控中心能够对绝缘子的污垢状况进行良好监测，另一方面能够对用于检测绝缘子泄漏电流的电流互感器进行良好的保护，从而使得整个系统的能够长时间持续稳定运行，进而确保整个电力系统的可靠性。
本实施例中，所述处理单元包括控制电路IC1、地址设定电路ADS1、移动通信电路MK1以及复位开关；
所述控制电路IC1的电流信号输入端与运放U1的输出端连接，所述地址设定电路ADS1与控制电路IC1连接，所述控制电路IC1的监测信号输出端与移动通信电路MK1连接且控制电路IC1通过移动通信电路MK1与监控中心连接，其中，复位开关设置为两个，分别对应控制第一保护电路和第二保护电路，复位开关采用现有的按钮开关即可，地址设定电路ADS1采用现有的拨码开关，一般采用8位的拨码开关，用于设定控制电路IC1地址，该地址表明当前控制电路IC1的位置信息，当控制电路IC1通过移动通信电路MK1向电路监控中心发送电流检测信息或者电流互感器故障的报警信息时，则包含该地址信息，从而利于做出迅速的维修措施。
本实施例中，所述控制电路IC1为STC15F2K60S2芯片，控制电路IC1为优选为STC15F2K60S2-TP芯片，图4为该芯片的引脚图，本领域技术人员根据该芯片的引脚使用说明即可得出该芯片各引脚的对应连接，比如：控制电路IC1的1-3引脚和40-44引脚与地址设定电路ADS1连接，18和19引脚与移动通信电路MK1连接，9引脚和10引脚分别于三极管Q1和Q2连接，28引脚和30引脚分别与电阻R5和电阻R8连接，23和24引脚分别连接两个复位开关，20引脚与运放U1的输出端连接；上面举例的引脚连接仅仅为一种示例，也可以在实际应用中通过使用现有的程序进行各引脚的功能定义，从而实现各引脚的对应连接，在此不加以赘述；当然，控制电路IC1也可以采用其他芯片，比如STM32系列的芯片。
本实施例中，所述移动通信电路MK1为3G模块、4G模块或者GPRS通信模块，通过这种结构，无需复杂的线路连接，布置更加方便。
本实施例中，所述电源单元包括取能电流互感器、整流电路ZL2、稳压处理电路IC2以及稳压管DW2；
所述取能电流互感器设置于输电线路上，所述取能电流互感器的二次线圈的两端分别连接于整流电路ZL2的正输入端和负输入端，整流电路ZL2的负输入端接地，整流电路ZL2的输出端与稳压处理电路IC2的输入端连接，所述稳压处理电路IC2的输出端输出3.3V电压VCC并向处理单元供电，所述稳压处理电路ZL2的输入端与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，通过上述结构，由取能电流互感器从输电线路上取电，然后转换成3.3V的电压并输出，从而能够为整个监测系统提供稳定的工作用电，其中，稳压处理电路IC2为LM2596芯片。
本实施例中，所述电源单元还包括用于保护取能电流互感器的第二保护电路；所述第二保护电路包括双向瞬态二极管TVS2、电阻R6、电容C2、电阻R7、继电器J2、光耦G2、电阻R8、三极管Q2以及电阻R10；
所述双向瞬态二极管TVS2的一端连接于整流电路ZL2的正输入端和取能电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，另一端通过电阻R6接地，电容C2的一端连接于双向瞬态二极管TVS2和电阻R6之间的公共连接点，电容C2的另一端接地，光耦G2的发光二极管的正极连接于双向瞬态二极管TVS2和电阻R6之间的公共连接点，光耦G2的发光二极管的负极接地，光耦G2的光敏三极管的集电极接电源VCC，光耦G2的光敏三极管的发射极接地，光耦G2的集电极与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端作为第二保护电路的保护触发信号输出端连接于处理单元的输入端，三极管Q2的基极连接于处理单元的控制输出端，三极管Q2的集电极接继电器电源IC3的输出端，三极管Q2的发射极通过电阻R10连接于继电器J2的线圈的一端，继电器J2的线圈的另一端接地，继电器J2的常开开关J2-K1的一端连接于整流电路ZL2的正输入端和双向瞬态二极管TVS2之间的公共连接点，继电器J2的常开开关J2-K1的另一端通过电阻R2接地，通过上述电路结构，能够对取能电流互感器进行良好的保护，能够有效防止取能电流互感器二次侧由于开路而烧毁取能电流互感器。
本实施例中，所述继电器电源IC3为MC34063芯片，通过该芯片及其现有的外围电路的作用，能够将稳压处理电路IC2输出的3.3V电压进行升压处理，输出12V、1.5A的电源工继电器J1和继电器J2使用。
上述中的监测电流互感器和取能电流互感器军事现有的电流互感器，在此不对其结构和原理进行赘述。
以下进一步说明本发明的工作原理：
电流监测原理：监测电流互感器将监测到的泄漏电流输入到整流电路ZL1中，通过ZL1的整流处理后，由运放U1、电阻R3和电阻R4组成的反向放大电路对监测的电流信号进行放大并输入控制电路IC1中，控制电路IC1将监测的电流信息实发送到电流监控中心或者电力调度中心。
电流互感器的保护原理：由于第一保护电路和第二保护电路的结构相同，其保护执行原理也相同，因此，仅以第一保护电路进行说明：
当监测电流互感器二次侧出现开路状况，监测电流互感器的二次线圈感应出高压，此时，双向瞬态二极管TVS1导通，从而监测电流互感器的二次线圈、TVS1和电阻R1形成回路，从而有效防止了电流互感器的二次侧开路烧毁电流互感器，由于TVS1的导通，电容C1被充电，此时，光耦G1导通，使得原本输入到控制电路IC1的高电平被拉低，从而控制电路IC1向三极管Q1输出高电平，三极管Q1导通，继电器J1的线圈得电，此时继电器J1的常开开关J1-K1闭合，从而使得监测电流互感器、常开开关J1-K1和电阻R2形成回路，此时，TVS1恢复到初始状态，控制电路IC1向三极管Q1输出控制信号的同时，控制电路IC1通过移动通信电路MK1向电力监控中心或者电力调度中心发出告警信息，从而利于及时维检修复，当修复后，通过复位开关输出复位控制信号，控制电路IC1接收到复位控制信号后向三极管Q1输出低电平，使得三极管Q1截止，继电器J1停止工作，以待下一次保护执行；其中，复位开关为两个且分别对应于第一保护电路的复位和第二保护电路的复位。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：包括用于采集绝缘子泄漏电流的电流监测单元、与所述电流监测单元输出端连接的处理单元以及用于向处理单元提供工作用电的电源单元；
所述电流监测单元包括监测电流互感器以及与监测电流互感器的二次线圈连接的电流处理电路；
所述电流处理电路包括整流电路ZL1、电阻R3、电阻R4、稳压管DW1以及运放U1；所述整流电路ZL1的正输入端和负输入端分别于监测电流互感器的二次线圈的两端连接，整流电路的输出端通过电阻R3连接于运放U1的反向端，运放U1的同相端接地，运放U1的输出端作为电流处理电路的输出端连接于处理单元，所述电阻R4的两端分别连接于运放U1的反向端和输出端，稳压管DW1的负极连接于电阻R3和整流电路ZL1的输出端之间的公共连接点，稳压管DW1的正极接地，整流电路ZL1的负输入端接地；
所述电流监测单元还包括用于保护监测电流互感器的第一保护电路，所述第一保护电路包括双向瞬态二极管TVS1、电阻R1、电容C1、电阻R2、继电器J1、光耦G1、电阻R5、三极管Q1以及电阻R9；
所述双向瞬态二极管TVS1的一端连接于整流电路ZL1的正输入端和监测电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，另一端通过电阻R1接地，电容C1的一端连接于双向瞬态二极管TVS1和电阻R1之间的公共连接点，电容C1的另一端接地，光耦G1的发光二极管的正极连接于双向瞬态二极管TVS1和电阻R1之间的公共连接点，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极接电源VCC，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的集电极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为第一保护电路的保护触发信号输出端连接于处理单元的输入端，三极管Q1的基极连接于处理单元的控制输出端，三极管Q1的集电极接继电器电源IC3的输出端，三极管Q1的发射极通过电阻R9连接于继电器J1的线圈的一端，继电器J1的线圈的另一端接地，继电器J1的常开开关J1-K1的一端连接于整流电路ZL1的正输入端和双向瞬态二极管TVS1之间的公共连接点，继电器J1的常开开关J1-K1的另一端通过电阻R2接地；
所述电源单元包括取能电流互感器、整流电路ZL2、稳压处理电路IC2以及稳压管DW2；
所述取能电流互感器设置于输电线路上，所述取能电流互感器的二次线圈的两端分别连接于整流电路ZL2的正输入端和负输入端，整流电路ZL2的负输入端接地，整流电路ZL2的输出端与稳压处理电路IC2的输入端连接，所述稳压处理电路IC2的输出端输出3.3V电压VCC并向处理单元供电，所述稳压处理电路ZL2的输入端与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地。
2.根据权利要求1所述绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：所述处理单元包括控制电路IC1、地址设定电路ADS1、移动通信电路MK1以及复位开关；
所述控制电路IC1的电流信号输入端与运放U1的输出端连接，所述地址设定电路ADS1与控制电路IC1连接，所述控制电路IC1的监测信号输出端与移动通信电路MK1连接且控制电路IC1通过移动通信电路MK1与监控中心连接。
3.根据权利要求2所述绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：所述控制电路IC1为STC15F2K60S2芯片。
4.根据权利要求3所述绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：所述移动通信电路MK1为3G模块、4G模块或者GPRS通信模块。
5.根据权利要求4所述绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：所述电源单元还包括用于保护取能电流互感器的第二保护电路；所述第二保护电路包括双向瞬态二极管TVS2、电阻R6、电容C2、电阻R7、继电器J2、光耦G2、电阻R8、三极管Q2以及电阻R10；
所述双向瞬态二极管TVS2的一端连接于整流电路ZL2的正输入端和取能电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，另一端通过电阻R6接地，电容C2的一端连接于双向瞬态二极管TVS2和电阻R6之间的公共连接点，电容C2的另一端接地，光耦G2的发光二极管的正极连接于双向瞬态二极管TVS2和电阻R6之间的公共连接点，光耦G2的发光二极管的负极接地，光耦G2的光敏三极管的集电极接电源VCC，光耦G2的光敏三极管的发射极接地，光耦G2的集电极与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端作为第二保护电路的保护触发信号输出端连接于处理单元的输入端，三极管Q2的基极连接于处理单元的控制输出端，三极管Q2的集电极接继电器电源IC3的输出端，三极管Q2的发射极通过电阻R10连接于继电器J2的线圈的一端，继电器J2的线圈的另一端接地，继电器J2的常开开关J2-K1的一端连接于整流电路ZL2的正输入端和双向瞬态二极管TVS2之间的公共连接点，继电器J2的常开开关J2-K1的另一端通过电阻R2接地。
6.根据权利要求5所述绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：所述稳压处理电路IC2为LM2596芯片。
7.根据权利要求6所述绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：所述地址设定电路ADS1为拨码开关。
8.根据权利要求7所述绝缘子泄漏电流在线监测系统，其特征在于：所述继电器电源IC3为MC34063芯片。
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