CN109358261A - 一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置 - Google Patents

一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置 Download PDF

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CN109358261A CN201811528588.2A CN201811528588A CN109358261A CN 109358261 A CN109358261 A CN 109358261A CN 201811528588 A CN201811528588 A CN 201811528588A CN 109358261 A CN109358261 A CN 109358261A
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马毅超
洪鑫扬
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Abstract

一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,包括依次设置的泄漏电流引导部分、信号放大部分、数据采集部分、中心控制器部分、无线通信部分,系统硬件结构;泄漏电流信号引导部分,用于在绝缘子设备表面发生放电产生泄露电流时输出电流信号;信号放大部分,用于接收泄漏电流引导部分的电流信号,将其放大后输入系统数据采集部分;数据采集部分,用于采集泄露电流的信息后将数据发送给中心控制器;中心控制器,通过无线通信部分将数据发送给远程的监测中心,并在数据异常时进行报警。本发明实现对绝缘端子漏电流的远程实时监测功能,此方案具有监测系统电路紧凑、系统稳定性好的特点。

Description

一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置
技术领域
本发明涉及高电压技术领域,特别涉及一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置。
背景技术
绝缘子是指一种绝缘的控件,通常由玻璃或陶瓷制成,常应用于电线杆或挂在高压电线连接塔的一端。绝缘子在运行电压、环境和污秽三者的共同作用下会产生的一种表面电流称为泄漏电流。
当环境湿润时,绝缘子表面积累的污秽中的电解质会发生电离,导电能力增加,绝缘电阻下降。此时,在工作电压的作用下,泄漏电流上升,电流的焦耳热效应使绝缘子表面局部烘干,干燥区表面电阻增大,绝缘子表面的电压分布随之改变,干燥区所承受的电压剧增。当电压超过击穿电压时,该处发生局部沿面放电,形成泄漏电流的脉冲。若坏境湿度较大,绝缘子的污秽较重,就会形成湿润、烘干、击穿、湿润的循环过程,局部放大区扩大,直至发生闪络,造成严重事故。
因此对绝缘子的漏电流监测尤为重要,一般的漏电流在线监测装置主要跟踪闪络前的早起阶段,工作人员记录的泄漏电流的变化推测出临近闪络铅的泄露电流的值,人工成本高且安全性较差。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,实现对绝缘端子漏电流的远程实时监测功能,此方案具有监测系统电路紧凑、系统稳定性好的特点。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,包括依次设置的泄漏电流引导部分、信号放大部分、数据采集部分、中心控制器部分、无线通信部分,系统硬件结构;
泄漏电流信号引导部分,用于在绝缘子设备表面发生放电产生泄露电流时输出电流信号;
信号放大部分,用于接收泄漏电流引导部分的电流信号,将其放大后输入系统数据采集部分;
数据采集部分,用于采集泄露电流的信息后将数据发送给中心控制器;
中心控制器,通过无线通信部分将数据发送给远程的监测中心,并在数据异常时进行报警。
所述的泄漏电流引导部分的主要器件为泄露电流采集环,泄露电流采集环固定在绝缘子表面,泄露电流采集环将泄露电流引导出来后通过一个精密采样电阻将电流信号转换为电压信号输入到信号放大部分。
所述的信号放大部分的由一个放大电路和一个无源低通滤波电路组成,放大电路主要由一个低功耗放大器及其外围电路构成,输出放大信号后经过一个无源低通滤波器电路,信号经滤波放大后进入数据采集部分。
所述的数据采集部分主要由一个72dB的隔离型的模数变换器组成,通过SPI接口与中心控制器连接,它将采集到的模拟信号的电压信息转化为数字信号,发送给中心控制器部分。
所述的中心控制器部分由微处理器及其基本外围电路构成,微处理器通过处理数据采集部分发来的信息,计算出绝缘子的泄露电流信息并将泄露电流信息通过无线通信部分将数据发送到远程监控端,无线通信部分主要由一个NB-IOT无线通信模块构成,负责实现微处理器和远程监控端的信息交互,电源部分主要由一个大容量蓄电池组成,负责整个硬件电路的供电。
所述的微处理器STM32L431TCT6。
所述的低功耗放大器为AD8236。
所述的隔离型模数转换器为ADE7912。
所述的蓄电池为叮当6V12AH免维护蓄电池。
所述的NB-IOT无线通信模块为BC95模块。
本发明的有益效果:
本发明通过固定在绝缘子表面的泄露电流采集环将泄露电流引导出来。绝缘子的泄露电流经一个精密采样电阻将电流信号转换为电压信号经过信号滤波、放大,输入到隔离型的模数变换器内。微处理器根据收到模数变化器发送过来的电压信号计算此时绝缘子表面的泄露电流并将泄露电流的数据通过BC95模块发送到远程监控端实现无线远程实时监控,当泄露电流数据异常时,微处理器进行远程报警。当远程监控端观察到系统泄露电流数据异常可将系统关闭并采取后续防护措施。本系统易操作、结构紧凑、可远程实时监控、安全性高等特点。
附图说明
图1是本发明装置的整体系统框图。
图2是泄漏电流信号转化为电压信号示意图。
图3是无源低通滤波电路电路结构图。
图4是系统硬件结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示:一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,包括泄漏电流引导部分、信号放大部分、数据采集部分、中心控制器部分、无线通信部分组成。泄露电流引导部分主要是泄露电流采集环结构,如图2所示。泄露电流采集环输出电流信号经过采样电阻后转化为电压信号。电压信号输入到信号放大部分的低功耗放大器为AD8236放大采集到的微弱的信号。放大器输出信号后经过一个无源低通滤波电路如图3所示后,将信号输入到数据采集部分中的隔离型模数变换器ADE7912中。隔离型模数变换器ADE791和微处理器STM32L431TCT6通过SPI接口连接。微处理器STM32L431TCT6分析收到的数据并将分析的通过NB-IOT无线模块BC95模块发送到远程监控端实现远程实时监控,当泄露电流数据异常时,微处理器STM32L431TCT6进行远程报警。当远程监控端观察到系统泄露电流数据异常可将系统关闭并采取后续防护措施。而蓄电池为整个硬件电路系统提供电源。
如图4所示:所述的信号放大部分的由一个放大电路和一个无源低通滤波电路(如图3所示)组成,放大电路主要由一个低功耗放大器及其外围电路构成,输出放大信号后经过一个无源低通滤波器电路,信号经滤波放大后进入数据采集部分。
所述的数据采集部分主要由一个72dB的隔离型的模数变换器组成,通过SPI接口与中心控制器连接,它将采集到的模拟信号的电压信息转化为数字信号,发送给中心控制器部分。
所述的中心控制器部分由微处理器及其基本外围电路构成,微处理器通过处理数据采集部分发来的信息,计算出绝缘子的泄露电流信息并将泄露电流信息通过无线通信部分将数据发送到远程监控端,无线通信部分主要由一个NB-IOT无线通信模块构成,负责实现微处理器和远程监控端的信息交互,电源部分主要由一个大容量蓄电池组成,负责整个硬件电路的供电。
下表为硬件电路中主要芯片或器件的型号:

Claims (10)

1.一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,包括依次设置的泄漏电流引导部分、信号放大部分、数据采集部分、中心控制器部分、无线通信部分,系统硬件结构;
泄漏电流信号引导部分,用于在绝缘子设备表面发生放电产生泄露电流时输出电流信号;
信号放大部分,用于接收泄漏电流引导部分的电流信号,将其放大后输入系统数据采集部分;
数据采集部分,用于采集泄露电流的信息后将数据发送给中心控制器;
中心控制器,通过无线通信部分将数据发送给远程的监测中心,并在数据异常时进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的泄漏电流引导部分的主要器件为泄露电流采集环,泄露电流采集环固定在绝缘子表面,泄露电流采集环将泄露电流引导出来后通过一个精密采样电阻将电流信号转换为电压信号输入到信号放大部分。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的信号放大部分的由一个放大电路和一个无源低通滤波电路组成,放大电路主要由一个低功耗放大器及其外围电路构成,输出放大信号后经过一个无源低通滤波器电路,信号经滤波放大后进入数据采集部分。
4.根据权利要求3所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的低功耗放大器为AD8236。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的数据采集部分主要由一个72dB的隔离型的模数变换器组成,通过SPI接口与中心控制器连接,它将采集到的模拟信号的电压信息转化为数字信号,发送给中心控制器部分。
6.根据权利要求5所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的隔离型模数转换器为ADE7912。
7.根据权利要求1所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的中心控制器部分由微处理器及其基本外围电路构成,微处理器通过处理数据采集部分发来的信息,计算出绝缘子的泄露电流信息并将泄露电流信息通过无线通信部分将数据发送到远程监控端,无线通信部分主要由一个NB-IOT无线通信模块构成,负责实现微处理器和远程监控端的信息交互,电源部分主要由一个大容量蓄电池组成,负责整个硬件电路的供电。
8.根据权利要求7所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的微处理器STM32L431TCT6。
9.根据权利要求7所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的蓄电池为叮当6V12AH免维护蓄电池。
10.根据权利要求7所述的一种绝缘子漏电流的无线远程监测装置,其特征在于,所述的NB-IOT无线通信模块为BC95模块。
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