CN109000739A - 一种地下电力管网数据采集装置 - Google Patents

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张彬彬
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任建新
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    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

本发明一种地下电力管网数据采集装置,属于地下电力管网数据采集装置技术领域;所要解决的技术问题为:提供一种地下电力管网数据采集装置;解决该技术问题采用的技术方案为:包括壳体,所述壳体安装在变电站内,所述壳体的内部设置有中央控制器,所述中央控制器通过导线分别与LCD显示屏、键盘、无线通信模块、GPS定位模块相连;所述中央控制器的信号输入端还连接有电流互感器、温度传感器、气体传感器,所述电流互感器、温度传感器、气体传感器均安装在地下管网内的线缆上;所述中央控制器的电源输入端与电源模块相连;所述无线通信模块通过无线网络与监控终端、监控中心计算机无线连接;本发明应用于地下电力管网中。

Description

一种地下电力管网数据采集装置
技术领域
本发明一种地下电力管网数据采集装置,属于地下电力管网数据采集装置技术领域。
背景技术
为建设智慧型城市,近些年城市电力管网发展速度很快,在城市地面建设有越来越多的变电站,信号中继点,在城市地下埋入大量的电力线缆及通信线缆;随着这些城建设施的建设,需要配套一系列的管理保障措施,对地下电力管网的运行状态进行实时监控是非常重要的一项工作;实现监控首先需要对地下管网的位置及工作数据进行采集,才能构建电力管网的地图大数据。
为解决上述问题,目前主要依赖工作人员的经验知识和对电力地下管网的熟悉程度,工作人员专业素质的高低直接影响对电力电缆的运行维护水平,此外电力地下管网设备更新换代较快,由于工作人员无法及时了解管道情况,导致管理规划工作与现实电力地下管网结构的脱节,造成管道资源的浪费,导致管理效率的低下。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足,所要解决的技术问题为:提供一种地下电力管网数据采集装置;为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种地下电力管网数据采集装置,包括壳体,所述壳体安装在变电站内,所述壳体的内部设置有中央控制器,所述中央控制器通过导线分别与LCD显示屏、键盘、无线通信模块、GPS定位模块相连;
所述中央控制器的信号输入端还连接有电流互感器、温度传感器、气体传感器,所述电流互感器、温度传感器、气体传感器均安装在地下管网内的线缆上;
所述中央控制器的电源输入端与电源模块相连;
所述无线通信模块通过无线网络与监控终端、监控中心计算机无线连接。
所述电流互感器使用的芯片为电流传感芯片U1,所述电流互感器的电路结构为:
所述电流传感芯片U1的1脚、2脚、3脚、4脚接入待测线缆;
所述电流传感芯片U1的5脚并接电容C3的一端,电容C2的一端,电容C1的一端后接地;
所述电流传感芯片U1的6脚与电容C3的另一端相连;
所述电流传感芯片U1的7脚与电阻R1的一端相连,所述电阻R1的另一端与中央控制器的控制端相连;
所述电流传感芯片U1的8脚并接电容C2的另一端,电容C1的另一端后与VCC输入电源相连。
所述无线通信模块使用的芯片为无线通信芯片U2,所述无线通信模块的电路结构为:
所述无线通信芯片U1的4脚、5脚、6脚与电源模块相连;
所述无线通信芯片U1的7脚串接电阻R4后与电感L1的一端相连,所述电感L1的另一端并接GPS天线ANT1后与无线通信芯片U1的35脚相连;
所述无线通信芯片U1的8脚、9脚、10脚、14脚、15脚与中央控制器相连;
所述无线通信芯片U1的16脚接复位电路;
所述无线通信芯片U1的17脚串接电容C18后接地;
所述无线通信芯片U1的25脚与扩展USB接口相连;
所述无线通信芯片U1的29脚、30脚、31脚、32脚与SIM卡接口相连;
所述无线通信芯片U1的49脚串接发光二极管D5、电阻R15后接地;
所述无线通信芯片U1的50脚串接发光二极管D4、电阻R14后接地;
所述无线通信芯片U1的66脚与GSM天线ANT2相连。
所述电流传感芯片U1的型号为ACS712;所述无线通信芯片U2的型号为SIM808。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为:本发明通过在一片监控区域内设置多个电力管网数据采集装置,实现对该片区域内的电力管网工作数据,环境数据进行实时监控,并将采集到的信息统一反馈至监控中心计算机,从而绘制电力管网数据地图,为地下电网的稳定运行提供数据基础;本发明通过设置相应的采集单元、监测单元、控制处理单元解决上述技术问题,通过采集单元和监测单元可使工作人员实时了解管道内设备的运行情况,通过控制处理单元及时发现设备线路运行可能出现的异常,并通过发送故障定位信息通知工作人员及时维修排除隐患,有效提高了对地下电力管网的数据采集效率及数据监控效率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明:
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的电路结构示意图;
图3为本发明电流互感器的电路图;
图4为本发明无线通信模块的电路图;
图中,1为壳体、2为中央控制器、3为LCD显示屏、4为键盘、5为无线通信模块、6为GPS定位模块、7为电流互感器、8为温度传感器、9为气体传感器、10为电源模块、11为监控终端、12为监控中心计算机。
具体实施方式
如图1至图4所示,本发明一种地下电力管网数据采集装置,包括壳体1,所述壳体1安装在变电站内,所述壳体1的内部设置有中央控制器2,所述中央控制器2通过导线分别与LCD显示屏3、键盘4、无线通信模块5、GPS定位模块6相连;
所述中央控制器2的信号输入端还连接有电流互感器7、温度传感器8、气体传感器9,所述电流互感器7、温度传感器8、气体传感器9均安装在地下管网内的线缆上;
所述中央控制器2的电源输入端与电源模块10相连;
所述无线通信模块5通过无线网络与监控终端11、监控中心计算机12无线连接。
所述电流互感器7使用的芯片为电流传感芯片U1,所述电流互感器7的电路结构为:
所述电流传感芯片U1的1脚、2脚、3脚、4脚接入待测线缆;
所述电流传感芯片U1的5脚并接电容C3的一端,电容C2的一端,电容C1的一端后接地;
所述电流传感芯片U1的6脚与电容C3的另一端相连;
所述电流传感芯片U1的7脚与电阻R1的一端相连,所述电阻R1的另一端与中央控制器2的控制端相连;
所述电流传感芯片U1的8脚并接电容C2的另一端,电容C1的另一端后与VCC输入电源相连。
所述无线通信模块5使用的芯片为无线通信芯片U2,所述无线通信模块5的电路结构为:
所述无线通信芯片U1的4脚、5脚、6脚与电源模块10相连;
所述无线通信芯片U1的7脚串接电阻R4后与电感L1的一端相连,所述电感L1的另一端并接GPS天线ANT1后与无线通信芯片U1的35脚相连;
所述无线通信芯片U1的8脚、9脚、10脚、14脚、15脚与中央控制器2相连;
所述无线通信芯片U1的16脚接复位电路;
所述无线通信芯片U1的17脚串接电容C18后接地;
所述无线通信芯片U1的25脚与扩展USB接口相连;
所述无线通信芯片U1的29脚、30脚、31脚、32脚与SIM卡接口相连;
所述无线通信芯片U1的49脚串接发光二极管D5、电阻R15后接地;
所述无线通信芯片U1的50脚串接发光二极管D4、电阻R14后接地;
所述无线通信芯片U1的66脚与GSM天线ANT2相连。
所述电流传感芯片U1的型号为ACS712;所述无线通信芯片U2的型号为SIM808。
本发明在使用前,需要将电流互感器7、温度传感器8、气体传感器9预先安装在待测线缆的表面并开启,所述电流互感器7可以测量任意时间段内流过待测线缆电流的大小,所述温度传感器8可对待测线缆的表面温度进行实时监控,所述气体传感器9可对该段线缆所处环境的气体数据进行实时采集,判断该处线缆环境是否正常;
为提高装置的使用效率,通常将采集装置主机安装在地面上的变电站内,采用独立的信号线缆建立主机与相应传感器之间的通信连接,管理人员可以在站内对采集装置进行监控和操作;地下互感器及传感器将采集到的数据反馈至中央控制器2,中央控制器2经过接收和处理后将采集数据显示在LCD显示屏3上,并可以通过操作键盘4控制将其远程发送至监控终端或监控中心,实现多级监控,并建立地下管网工作状态数据库,供管理人员随时调取。
在具体使用时,通常设置有多个数据采集装置对多片地下管网数据进行采集,所述中央控制器2在工作前会预设监测路段的相关信息,并通过自带的GPS定位模块发送信息进行校准,除了位置信息,需要预设数据还包括采集电缆通道的编号、名称、类型、支架层数、地域描述、投运日期、停运日期、长度、宽度、高度信息;根据需要还可以采集电缆、电缆接头、环网柜、箱变、电缆分接箱、电缆终端杆塔的编号、型号、导体种类、电压等级、生产厂家、出厂日期、出厂编号、投运日期、停运日期等信息;
上述信息通过无线通信模块5无线传输至监控中心计算机12,所述监控中心计算机12提供有专业的数据分析管控软件,工作人员可以通过了解大屏幕显示的数据采集位置及工作状态等信息分析该路段得到地下管网工作是否正常,通过对采集数据的检索和观察,了解管道内设备的故障情况和故障影响区域,及时做好供电停电的管理调度工作。
进一步的,本发明使用的主要功能模块参数如下:
所述电流互感器7具体为ACS712直流/交流电流测量传感器,具有量程大、简单易用、体积小巧、无需焊接、测量精度高等特点,可用于直流电流和交流电流的测量,电流测量最高值可达20A,所述电流传感芯片U1集成在电路板上进行了高压隔离,确保其使用的安全性,模块输出的电压线性对应测量电流,且接口为Gravity 3P接口,即插即用,方便实用。
所述无线通信模块5基于SIMCOM SIM808 GSM / GPS通信模块,提供蜂窝GSM和GPRS数据以及用于卫星导航的GPS定位技术,该无线通信模块在睡眠模式下具有超低功耗特性,使信号采集装置的待机时间更长。
所述无线通信模块扩展的GPS接收器对22个跟踪和66个采集通道非常敏感,并且还支持用于室内定位的辅助GPS(A-GPS),该模块由AT命令通过UART控制,支持3.3V和5V逻辑电平,并配备了迷你GPS和GSM天线,使用2G的GSM网络,有助于降低功耗,提高数据传输效率。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种地下电力管网数据采集装置,其特征在于:包括壳体(1),所述壳体(1)安装在变电站内,所述壳体(1)的内部设置有中央控制器(2),所述中央控制器(2)通过导线分别与LCD显示屏(3)、键盘(4)、无线通信模块(5)、GPS定位模块(6)相连;
所述中央控制器(2)的信号输入端还连接有电流互感器(7)、温度传感器(8)、气体传感器(9),所述电流互感器(7)、温度传感器(8)、气体传感器(9)均安装在地下管网内的线缆上;
所述中央控制器(2)的电源输入端与电源模块(10)相连;
所述无线通信模块(5)通过无线网络与监控终端(11)、监控中心计算机(12)无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种地下电力管网数据采集装置,其特征在于:所述电流互感器(7)使用的芯片为电流传感芯片U1,所述电流互感器(7)的电路结构为:
所述电流传感芯片U1的1脚、2脚、3脚、4脚接入待测线缆;
所述电流传感芯片U1的5脚并接电容C3的一端,电容C2的一端,电容C1的一端后接地;
所述电流传感芯片U1的6脚与电容C3的另一端相连;
所述电流传感芯片U1的7脚与电阻R1的一端相连,所述电阻R1的另一端与中央控制器(2)的控制端相连;
所述电流传感芯片U1的8脚并接电容C2的另一端,电容C1的另一端后与VCC输入电源相连。
3.根据权利要求2所述的一种地下电力管网数据采集装置,其特征在于:所述无线通信模块(5)使用的芯片为无线通信芯片U2,所述无线通信模块(5)的电路结构为:
所述无线通信芯片U1的4脚、5脚、6脚与电源模块(10)相连;
所述无线通信芯片U1的7脚串接电阻R4后与电感L1的一端相连,所述电感L1的另一端并接GPS天线ANT1后与无线通信芯片U1的35脚相连;
所述无线通信芯片U1的8脚、9脚、10脚、14脚、15脚与中央控制器(2)相连;
所述无线通信芯片U1的16脚接复位电路;
所述无线通信芯片U1的17脚串接电容C18后接地;
所述无线通信芯片U1的25脚与扩展USB接口相连;
所述无线通信芯片U1的29脚、30脚、31脚、32脚与SIM卡接口相连;
所述无线通信芯片U1的49脚串接发光二极管D5、电阻R15后接地;
所述无线通信芯片U1的50脚串接发光二极管D4、电阻R14后接地;
所述无线通信芯片U1的66脚与GSM天线ANT2相连。
4.根据权利要求3所述的一种地下电力管网数据采集装置,其特征在于:所述电流传感芯片U1的型号为ACS712;所述无线通信芯片U2的型号为SIM808。
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