CN109298268A - 一种高压电缆监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压电缆监测装置，包括：柔性罗氏线圈组件，用于采集高压电缆的电流；主控板，与所述柔性罗氏线圈组件连接，用于接收所述高压电缆的电流；以及供电板，分别与所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板连接，用于向所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板供电；其中，所述主控板还用于根据所接收的所述高压电缆的电流对所述高压电缆的运行状态进行诊断。上述高压电缆监测装置，既能实现高压电缆的远程在线监测，又能实现高压电缆的现场监测，并且便于安装，取电简单，轻便易携带。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统监测领域，特别是涉及一种高压电缆监测装置。
背景技术
在国家社会经济建设发展中，居民对电力的需求大幅度增加，为保证居民生活及生产使用电力时能够正常供电，必须要不断完善高压电缆(1kV-1000kV)的日常运维系统。
传统的高压电缆日常运维系统在监测高压电缆时，只能实现远程在线监测，不能实现现场监测，并且所使用的远程在线监测装置安装方式和取电方式复杂、不便携。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种高压电缆监控装置，既能实现高压电缆的远程在线监测，又能实现高压电缆的现场监测，并且便于安装，取电简单，轻便易携带。
一种高压电缆监测装置，包括：
柔性罗氏线圈组件，用于采集高压电缆的电流；
主控板，与所述柔性罗氏线圈组件连接，用于接收所述高压电缆的电流；以及
供电板，分别与所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板连接，用于向所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板供电；
其中，所述主控板还用于根据所接收的所述高压电缆的电流对所述高压电缆的运行状态进行诊断。
上述高压电缆监测装置，采用柔性罗氏线圈组件来采集高压电缆的电流，所采用的柔性罗氏线圈组件结构简单，和被测电流之间没有直接的电路联系，直接套在被测量的高压电缆上即可以获得被测电流，无需破坏高压电缆，便于安装，取电简单；重量轻，便于携带；口径大，能够适应各种高压电缆直径；测量范围宽、精度高、稳定可靠、相应速度快，可以实时测量高压电缆的电流。从而，上述高压电缆监测装置既能实现高压电缆护层电流的远程在线监测，又能实现高压电缆护层电流的现场监测，并且便于安装，取电简单，轻便易携带。
在其中一个实施例中，所述高压电缆的电流包括高压电缆负载电流和高压电缆护层电流，所述高压电缆包括输电线和接地线，所述柔性罗氏线圈组件包括第一柔性罗氏线圈组件和第二柔性罗氏线圈组件；
其中，所述第一柔性罗氏线圈组件与所述输电线连接，用于采集所述高压电缆负载电流，所述第二柔性罗氏线圈组件与所述接地线连接，用于采集所述高压电缆护层电流；以及
所述主控板对接收到的所述高压电缆负载电流和所述高压电缆护层电流进行处理，进而判断所述高压电缆运行状态。
在其中一个实施例中，所述主控板包括：
仪表运算放大模块，与所述柔性罗氏线圈组件连接，所述仪表运算放大模块用于接收所述柔性罗氏线圈组件采集到的所述高压电缆的电流，并对所述高压电缆的电流进行放大，以生成放大的高压电缆电流；
ADC(Analog to Digital Converter，模数转换)芯片，与所述仪表运算放大模块连接；所述ADC芯片用于接收所述仪表运算放大模块生成的所述放大的高压电缆电流，并对所述放大的高压电缆电流进行采样，以生成数字高压电缆电流；以及
MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，与所述ADC芯片连接；
其中，所述MCU用于接收所述ADC芯片生成的所述数字高压电缆电流，并对所述数字高压电缆电流进行处理从而判断所述高压电缆运行状态，以生成高压电缆运行状态信号。
在其中一个实施例中，所述主控板还包括：
人机交互模块，与所述MCU连接，用于与外界进行交互；
NBIOT(Narrow Band Internet Of Things，基于蜂窝的窄带物联网)通讯模块，与所述MCU连接，用于将所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号和所述MCU接收的所述数字高压电缆电流传输给后方服务器；以及
存储器，与所述MCU连接，用于存储所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号和所述MCU接收的所述数字高压电缆电流。
在其中一个实施例中，所述人机交互模块包括：
显示单元，用于显示所述数字高压电缆电流；
指示单元，用于根据所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号，指示所述高压电缆运行状态；
输入单元，用于接收外界输入的控制信号，并对所述高压电缆监测装置运行参数进行相应的设定或更改；以及
切换单元，用于切换所述高压电缆监测装置的工作模式；
其中，所述高压电缆监测装置的工作模式包括实时监测模式和远程在线监测模式，所述切换单元可以控制所述高压电缆监测装置的工作模式切换到所述实时监测模式或者所述远程在线监测模式。
在其中一个实施例中，所述指示单元包括：
运行指示灯，用于指示所述高压电缆监测装置工作状态；
通讯指示灯，用于指示所述NBIOT通讯模块工作状态；
护层电流异常指示灯，用于指示所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号；以及
低电压指示灯，用于指示所述供电板的电压状态。
在其中一个实施例中，所述存储器为铁电存储器。
在其中一个实施例中，所述供电板包括：
供电模块，用于向所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板提供工作电压；
锂电池，用于对所述供电模块进行充电；
开关管，与所述供电模块和所述锂电池连接，用于控制所述供电模块和所述锂电池连接的通断；以及
锂电池监控模块，用于监控所述锂电池是否工作正常。
在其中一个实施例中，所述供电模块包括：
超级电容，与所述开关管连接，用于存储电压，并提供瞬时高电流；
LDO(Low DropOut regulator，低压差线性稳压器)，与所述超级电容连接，用于为所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板提供稳定电压；以及
第一分压电阻，与所述超级电容和所述MCU连接，所述第一分压电阻用于接收所述超级电容提供的电压，并对所述超级电容电压进行分压，生成第一分压，再将所述第一分压输出给所述MCU。
在其中一个实施例中，所述锂电池监控模块包括第二分压电阻；其中，所述锂电池监控模块与所述MCU连接；用于接收所述锂电池提供的电压，并对所述锂电池电压进行分压，以生成第二分压，再将所述第二分压输出给所述MCU。
附图说明
图1为一个实施例中高压电缆监测装置的结构框图；
图2为一个实施例中主控板的结构框图；
图3为一个实施例中供电板的结构框图；
图4为另一个实施例中高压电缆监测装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一个实施例中高压电缆监测装置的结构框图，如图1所示，一种高压电缆监测装置10，可包括柔性罗氏线圈组件100、主控板200以及供电板300，其中，柔性罗氏线圈组件100与主控板200连接，柔性罗氏线圈组件100可采集高压电缆的电流，并将采集到的高压电缆的电流输出给主控板200；主控板200可对所接收到的高压电缆的电流进行处理，并且根据处理结果对高压电缆的运行状态进行诊断，判断高压电缆运行正常还是出现故障；供电板300分别与柔性罗氏线圈组件100和主控板200连接，可用于对柔性罗氏线圈组件100和主控板200进行供电；同时，主控板200还可以对供电板300进行监控。
在其中一个实施例中，高压电缆的电流可包括高压电缆负载电流和高压电缆护层电流，所述高压电缆包括输电线和接地线，所述柔性罗氏线圈组件100可包括第一柔性罗氏线圈组件和第二柔性罗氏线圈组件；其中，所述第一柔性罗氏线圈组件与所述输电线连接，用于采集所述高压电缆负载电流，所述第二柔性罗氏线圈组件与所述接地线连接，用于采集所述高压电缆护层电流；主控板200接收高压电缆负载电流和高压电缆护层电流，并对高压电缆负载电流和高压电缆护层电流进行处理，进一步将处理后的高压电缆负载电流和处理后的高压电缆护层电流进行对比，以判断高压电缆是否出现故障。
基于图1所示结构及相关技术内容的技术上，图2为一个实施例中主控板的结构框图。如图2所示，在其中一个实施例中，主控板200可包括仪表运算放大模块210、ADC芯片220、MCU230、人机交互模块240、NBIOT通讯模块250以及存储器260，ADC芯片220与仪表运算放大模块210连接，MCU230分别与ADC芯片220、人机交互模块240、NBIOT通讯模块250以及存储器260连接。其中，仪表运算放大模块210用于接收柔性罗氏线圈组件100采集到的所述高压电缆的电流，并对所述高压电缆的电流进行放大，生成放大的高压电缆电流；ADC芯片220用于接收仪表运算放大模块210生成的所述放大的高压电缆电流，并对所述放大的高压电缆电流进行采样，生成数字高压电缆电流；MCU230用于接收ADC芯片220生成的所述数字高压电缆电流，并对所述数字高压电缆电流进行处理从而判断所述高压电缆运行状态，生成高压电缆运行状态信号；人机交互模块240用于与外界进行交互；NBIOT通讯模块250，用于将MCU230生成的所述高压电缆运行状态信号和MCU230接收的所述数字高压电缆电流传输给后方服务器；存储器260，用于存储MCU230生成的所述高压电缆运行状态信号和MCU230接收的所述数字高压电缆电流。
具体地，在其中一个实施例中，仪表运算放大模块210可包括第一仪表运算放大器、第二仪表运算放大器以及模拟切换开关，第一仪表运算放大器、第二仪表运算放大器分别连接柔性罗氏线圈组件100，模拟切换开关与第一仪表运算放大器、第二仪表运算放大器以及ADC芯片220连接，其中，第二仪表运算放大器增益是第一仪表运算放大器增益的10倍。第一仪表运算放大器、第二仪表运算放大器分别接收柔性罗氏线圈组件100采集的高压电缆的电流，并对所接收的高压电缆的电流进行放大，相应生成第一放大的高压电缆电流和第二放大的高压电缆电流；模拟切换开关接收第一放大的高压电缆电流和第二放大的高压电缆电流，并对比第一放大的高压电缆电流和第二放大的高压电缆电流，选择符合预设范围的第一放大的高压电缆电流或者第二放大的高压电缆电流作为放大的高压电缆电流，再将该放大的高压电缆电流输出给ADC芯片220，从而，可调节高压电缆的电流的增益，保证高压电缆的电流较小时，也有足够的分辨率。
在其中一个实施例中，人机交互模块240可包括显示单元、指示单元、输入单元以及切换单元，其中，显示单元，用于显示所述数字高压电缆电流；指示单元，用于根据MCU230生成的所述高压电缆运行状态信号，指示所述高压电缆运行状态；输入单元，用于接收外界输入的控制信号，并对高压电缆监测装置10运行参数进行相应的设定或更改；切换单元，用于切换高压电缆监测装置10的工作模式；其中，高压电缆监测装置10的工作模式包括实时监测模式和远程在线监测模式，所述切换单元可以控制所述高压电缆监测装置10的工作模式切换到所述实时监测模式或者所述远程在线监测模式。
在其中一个实施例中，指示单元可包括运行指示灯、通讯指示灯、护层电流异常指示灯以及低电压指示灯，其中，运行指示灯用于指示所述高压电缆监测装置10工作状态；通讯指示灯用于指示所述NBIOT通讯模块250工作状态；护层电流异常指示灯用于指示所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号；低电压指示灯用于指示所述供电板300的电压状态。具体地，显示单元可采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)；输入单元可为键盘，可用来向MCU230输入后方服务器的IP地址、远程在线监控的间隔时间等运行参数；切换单元可为拨动开关。
在其中一个实施例中，NBIOT通讯模块250可包括BC95通信模块，还可包括物联网专用SIM卡。在其中一个实施例中，存储器260可以为铁电存储器，该铁电存储器在高压电缆监测装置10掉电后仍能够继续保存数据，写入速度快，具有无限次写入寿命，不容易写坏。当高压电缆监测装置10和后方服务器的通讯不正常时，铁电存储器可存储MCU230生成的所述高压电缆运行状态信号和MCU230接收的所述数字高压电缆电流。
基于图1所示结构及相关技术内容的技术上，图3为一个实施例中供电板的结构框图。如图3所示，在其中一个实施例中，供电板300可包括供电模块310、锂电池320、开关管330以及锂电池监控模块340，开关管330与供电模块310和锂电池320连接，锂电池监控模块340与锂电池320连接。其中，供电模块310可用于向柔性罗氏线圈组件100和主控板200提供工作电压；锂电池320可用于对供电模块310进行充电；开关管330可用于控制供电模块310和锂电池320连接的通断；锂电池监控模块340可用于监控锂电池320是否工作正常。
在其中一个实施例中，供电模块310可包括超级电容311、LDO312以及第一分压电阻313，超级电容311分别与LDO312和第一分压电阻313连接，其中，超级电容311用于存储电压，并提供瞬时高电流；LDO312用于为柔性罗氏线圈组件100和主控板200提供稳定电压；第一分压电阻313用于接收超级电容311提供的电压，并对所述超级电容电压进行分压，生成第一分压，再将所述第一分压输出给MCU230。具体地，LDO312可包括第一LDO和第二LDO，第一LDO可提供3.8V电压，并将该3.8V电压提供给NBIOT通讯模块250，第二LDO可提供3.3V电压，为主控板200其他的模块和柔性罗氏线圈组件100提供3.3V的电压。在实际使用过程中，柔性罗氏线圈100可能需要更高的电压，可以根据供货商的要求添加升压模块或者直接从开关管330引出一路电源。另外，第一分压电阻313将第一分压输出给MCU230，MCU230对所接收到的第一分压进行判断，当第一分压低于4V时，MCU230生成充电控制信号，并将所生成的充电控制信号输出给开关管330，开关管330接收该充电控制信号，从而接通超级电容311与锂电池320的连接电路，进而锂电池320通过一个电阻和一个二极管对超级电容311进行充电；当超级电容311上的电压上升到4.8V时，MCU230生成断电控制信号，并将所生成的断电控制信号输出给开关管330，开关管330接收该断电控制信号，从而断开超级电容311与锂电池320的连接电路，停止锂电池320对超级电容311的充电。
在其中一个实施例中，锂电池监控模块340可包括第二分压电阻341，用于接收锂电池320提供的电压，并对锂电池电压进行分压，以生成第二分压，再将第二分压输出给MCU230，MCU230接收第二分压，并对第二分压进行判断，当第二分压过低时，MCU230生成过低电压信号并控制指示单元上的低电压指示灯闪烁，提醒使用者更换锂电池320，同时，MCU230还可将生成的过低电压信号输出给NBIOT通讯模块250，NBIOT通讯模块250将接收到的过低电压信号传送给后方服务器。
下面结合具体的应用，对本申请中高压电缆监测装置进行详细说明：
图4为另一个实施例中高压电缆监测装置的结构框图，如图4所示，在另一个可选的实施例中，一种高压电缆监测装置，可包括柔性罗氏线圈组件、主控板和供电板，且供电板分别与柔性罗氏线圈组件和主控板连接，且该柔性罗氏线圈组件还连接至高压电缆上，以利用柔性罗氏线圈组件对上述高压电缆的电流进行实时采集。具体的，上述的主控板包括仪表运算放大模块、ADC芯片、MCU、人机交互模块、NBIOT通讯模块、存储器等部件，供电板包括超级电容、3.3V LDO、3.8V LDO、第一分压电阻、锂电池、开关管、第二分压电阻等部件，且仪表运算放大模块分别与柔性罗氏线圈组件和ADC芯片连接，MCU分别与ADC芯片、人机交互模块、NBIOT通讯模块以及存储器连接，第一分压电阻、超级电容、开关管、锂电池以及第二分压电阻依次连接，3.3V LBO分别与柔性罗氏线圈组件、主控板以及超级电容连接，3.8VLDO分别与主控板和超级电容连接，开关管和第二分压电阻分别与MCU连接。柔性罗氏线圈组件采集高压电缆的电流，并经过仪表运算放大模块放大，ADC芯片采样，生成数字电压电缆电流并输入到MCU中，从而MCU将接收到的数字电压电缆信号和生成的电压电缆运行状态信号通过人机交互模块实时显示，或者通过NBIOT通讯模块传输给后方服务器，或者存储在存储器中；锂电池通过开关管对超级电容进行充电，超级电容可以通过3.3V LDO和3.8VLDO为柔性罗氏线圈组件和主控板供电。MCU分别通过第一分压电阻和第二分压电阻对超级电容和锂电池进行监控。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种高压电缆监测装置，其特征在于，包括：
柔性罗氏线圈组件，用于采集高压电缆的电流；
主控板，与所述柔性罗氏线圈组件连接，用于接收所述高压电缆的电流；以及
供电板，分别与所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板连接，用于向所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板供电；
其中，所述主控板还用于根据所接收的所述高压电缆的电流对所述高压电缆的运行状态进行诊断。
2.根据权利要求1所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述高压电缆的电流包括高压电缆负载电流和高压电缆护层电流，所述高压电缆包括输电线和接地线，所述柔性罗氏线圈组件包括第一柔性罗氏线圈组件和第二柔性罗氏线圈组件；
其中，所述第一柔性罗氏线圈组件与所述输电线连接，用于采集所述高压电缆负载电流，所述第二柔性罗氏线圈组件与所述接地线连接，用于采集所述高压电缆护层电流；以及
所述主控板对接收到的所述高压电缆负载电流和所述高压电缆护层电流进行处理，进而判断所述高压电缆运行状态。
3.根据权利要求1所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述主控板包括：
仪表运算放大模块，与所述柔性罗氏线圈组件连接，所述仪表运算放大模块用于接收所述柔性罗氏线圈组件采集到的所述高压电缆的电流，并对所述高压电缆的电流进行放大，以生成放大的高压电缆电流；
ADC芯片，与所述仪表运算放大模块连接；所述ADC芯片用于接收所述仪表运算放大模块生成的所述放大的高压电缆电流，并对所述放大的高压电缆电流进行采样，以生成数字高压电缆电流；以及
MCU，与所述ADC芯片连接；
其中，所述MCU用于接收所述ADC芯片生成的所述数字高压电缆电流，并对所述数字高压电缆电流进行处理从而判断所述高压电缆运行状态，以生成高压电缆运行状态信号。
4.根据权利要求3所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述主控板还包括：
人机交互模块，与所述MCU连接，用于与外界进行交互；
NBIOT通讯模块，与所述MCU连接，用于将所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号和所述MCU接收的所述数字高压电缆电流传输给后方服务器；以及
存储器，与所述MCU连接，用于存储所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号和所述MCU接收的所述数字高压电缆电流。
5.根据权利要求4所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述人机交互模块包括：
显示单元，用于显示所述数字高压电缆电流；
指示单元，用于根据所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号，指示所述高压电缆运行状态；
输入单元，用于接收外界输入的控制信号，并对所述高压电缆监测装置运行参数进行相应的设定或更改；以及
切换单元，用于切换所述高压电缆监测装置的工作模式；
其中，所述高压电缆监测装置的工作模式包括实时监测模式和远程在线监测模式，所述切换单元可以控制所述高压电缆监测装置的工作模式切换到所述实时监测模式或者所述远程在线监测模式。
6.根据权利要求5所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述指示单元包括：
运行指示灯，用于指示所述高压电缆监测装置工作状态；
通讯指示灯，用于指示所述NBIOT通讯模块工作状态；
护层电流异常指示灯，用于指示所述MCU生成的所述高压电缆运行状态信号；以及
低电压指示灯，用于指示所述供电板的电压状态。
7.根据权利要求4所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述存储器为铁电存储器。
8.根据权利要求1所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述供电板包括：
供电模块，用于向所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板提供工作电压；
锂电池，用于对所述供电模块进行充电；
开关管，与所述供电模块和所述锂电池连接，用于控制所述供电模块和所述锂电池连接的通断；以及
锂电池监控模块，用于监控所述锂电池是否工作正常。
9.根据权利要求8所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述供电模块包括：
超级电容，与所述开关管连接，用于存储电压，并提供瞬时高电流；
LDO，与所述超级电容连接，用于为所述柔性罗氏线圈组件和所述主控板提供稳定电压；以及
第一分压电阻，与所述超级电容和所述MCU连接，所述第一分压电阻用于接收所述超级电容提供的电压，并对所述超级电容电压进行分压，生成第一分压，再将所述第一分压输出给所述MCU。
10.根据权利要求8所述的高压电缆监测装置，其特征在于，所述锂电池监控模块包括第二分压电阻；其中，所述锂电池监控模块与所述MCU连接；用于接收所述锂电池提供的电压，并对所述锂电池电压进行分压，以生成第二分压，再将所述第二分压输出给所述MCU。
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