CN110672909B - 基于感应取电的opgw线路带电指示断电提示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，所述感应取电电路，用于从OPGW线路感应电能，并将感应的电能转换成直流电并输出；断电供电检测电路，其供电输入端与感应取电电路的第一输出端连接，其检测输出端与控制电路的检测信号输入端连接，其输出端与电源转换电路的输入端连接，用于向控制电路输出断电检测信号并在输电线路断电时向电源转换电路供电；所述控制电路，其控制输出端与控制器的控制输入端连接，其通信端与无线通信电路连接，并通过无线通信电路与远程监控主机通信连接，用于在OPGW线路工作时向指示器输出带电指示以及在输电线路断电时向监控主机输出断电告警信息，既能够在OPGW线路工作过程中进行高压电危险的提醒，有效防止人员进入到高压线的危险区域内，又能够在OPGW线路断后及时反馈断电信息，从而有效提高断电故障确认效率，并且节约人力。
Description
技术领域
本发明涉及一种提示系统，尤其涉及一种基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统。
背景技术
在电网中，OPGW线路是输送电能的重要设备之一，OPGW为光线复合架空地线的简称，为光线与输电线路结合组成的一种复合型输电通信设备，OPGW线路包括架空线路以及地下线路，在OPGW线路的工作过程中，OPGW线路附近会感应出较强的电场，如果人员进入到OPGW线路的危险范围内，则容易发生触电事故，目前的方式，一般在OPGW线路附近放置提示牌，提示牌的方式容易被忽视，提示效果不明显，另外一方面，当OPGW线路发生断电故障后，经常是工作人员通过巡检的方式来进行确认，这种方式浪费人力，效率低。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，既能够在OPGW线路工作过程中进行高压电危险的提醒，有效防止人员进入到高压线的危险区域内，又能够在OPGW线路断后及时反馈断电信息，从而有效提高断电故障确认效率，并且节约人力。
本发明提供的一种基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，包括感应取电电路、电源转换电路、断电供电检测电路、控制电路、无线通信电路以及指示器；
所述感应取电电路，用于从OPGW线路感应电能，并将感应的电能转换成直流电并输出；
断电供电检测电路，其供电输入端与感应取电电路的第一输出端连接，其检测输出端与控制电路的检测信号输入端连接，其输出端与电源转换电路的输入端连接，用于向控制电路输出断电检测信号并在输电线路断电时向电源转换电路供电；
所述电源转换电路，其输入端与感应取电电路的第二输出端和断电供电检测电路的输出端连接，其输出端向控制电路、无线通信电路以及指示器的电源端连接；
所述控制电路，其控制输出端与控制器的控制输入端连接，其通信端与无线通信电路连接，并通过无线通信电路与远程监控主机通信连接，用于在OPGW线路工作时向指示器输出带电指示以及在输电线路断电时向监控主机输出断电告警信息。
进一步，所述感应取电电路包括电流互感器CT1、整流电路REC、电流转电压电路以及开关保护电路；
所述电流互感器设置于OPGW线路，电流互感器的输出端与整流电路REC的输入端连接，整流电路REC的正输出端与电流转电压电路的输入端连接，电流转电压电路的输出端作为感应取电电路的第一输出端并分别与断电供电检测电路以及开关保护电路的输入端连接，整流电路REC的负输出端接地，开关保护电路的输出端作为感应取电电路的第二输出端与电源转换电路的输入端连接。
进一步，所述电流转电压电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端与整流电路REC的正输出端连接，电阻R1的另一端通过电阻R2接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点作为电流转电压电路的输出端。
进一步，所述开关保护电路包括电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、电容C3、三极管Q4、三极管Q3、PMOS管M1、稳压管D1、电感L1以及稳压管D5；
所述电阻R3的一端作为开关保护电路的输入端，电阻R3的另一端通过电感L1与PMOS管的源极连接，电阻R3和电感L1的公共连接点与稳压管D1的负极连接，稳压管D1的正极通过电阻R7接地，稳压管D1的正极通过电阻R8与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的基极通过电容C2接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极通过电阻R9和电阻R10串联后连接于PMOS管M1的源极，电阻R9和电阻R10的公共连接点与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极与PMOS管M1的源极连接，三极管Q3的集电极与PMOS管M1的栅极连接，PMOS管M1的栅极通过电阻R12接地，PMOS管M1的栅极通过电容C3接地，PMOS管M1的栅极通过电阻R11与源极连接，PMOS管M1的漏极与稳压管D5的负极连接，稳压管D5的负极接地，稳压管D5和PMOS管M1的公共连接点作为开关保护电路的输出端，其中，三极管Q3为P型三极管。
进一步，所述断电供电检测电路包括备用供电电路以及检测电路；
所述备用供电电路的输入端与感应取电电路的第一输出端连接，备用供电电路的第一输出端与检测电路的输入端连接，备用供电电路的第二输出端与电源转换电路的输入端连接，备用供电电路的控制端与开关保护电路连接。
进一步，所述备用供电电路包括二极管D2、稳压管D3、稳压管D6、电阻R4、超级电容C1、电阻R5、二极管D4以及三极管Q1；
二极管D2的正极作为备用供电电路的输入端连接于感应取电电路的第一输出端，二极管D2的负极通过电阻R4与三极管Q1的发射极连接，二极管D2的负极与稳压管D6的负极连接，稳压管D6的正极接地，超级电容C1的正端连接于电阻R4和三极管Q1的发射极之间的公共连接点，超级电容C1的负端接地，三极管Q1的发射极通过电阻R5与基极连接，三极管Q1的基极连接于PMOS管M1的源极，所述三极管Q1的集电极与稳压管D3的负极连接，稳压管D3的正极接地，三极管Q1的集电极与稳压管D3的公共连接点作为备用供电电路的第一输出端，三极管Q1的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极作为备用供电电路的第二输出端,其中，三极管Q1为P型三极管。
进一步，所述检测电路包括电阻R6和三极管Q2；
三极管Q2的集电极作为检测电路的输出端与控制电路的检测信号输入端连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R6连接于三极管Q1的集电极与稳压管D3的公共连接点。
本发明的有益效果：通过本发明，既能够在OPGW线路工作过程中进行高压电危险的提醒，有效防止人员进入到高压线的危险区域内，又能够在OPGW线路断后及时反馈断电信息，从而有效提高断电故障确认效率，并且节约人力。
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为本发明的结构示意图。
图2为本发明的感应取电电路以及断电供电检测电路原理图。
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：
本发明提供的一种基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，包括感应取电电路、电源转换电路、断电供电检测电路、控制电路、无线通信电路以及指示器；
所述感应取电电路，用于从OPGW线路感应电能，并将感应的电能转换成直流电并输出；
断电供电检测电路，其供电输入端与感应取电电路的第一输出端连接，其检测输出端与控制电路的检测信号输入端连接，其输出端与电源转换电路的输入端连接，用于向控制电路输出断电检测信号并在输电线路断电时向电源转换电路供电；
所述电源转换电路，其输入端与感应取电电路的第二输出端和断电供电检测电路的输出端连接，其输出端向控制电路、无线通信电路以及指示器的电源端连接；电源转换电路采用现有的直流电压转换电路，比如LM7805芯片，AMS1117-5V芯片等，还可以采用其他现有的电源转换电路或者不同电压等级的电源转换电路，根据控制电路、无线通信电路以及指示器的工作电压需求选择电源转换电路；
所述控制电路，其控制输出端与控制器的控制输入端连接，其通信端与无线通信电路连接，并通过无线通信电路与远程监控主机通信连接，用于在OPGW线路工作时向指示器输出带电指示以及在输电线路断电时向监控主机输出断电告警信息，其中，控制电路采用现有的单片机，比如STM32系列单片机，89S51系列单片机或者现有的其他控制芯片，用户可以根据实际的成本需要从市场直接采购，这些芯片采购时厂家会附具产品规格说明书，会对芯片的功能、引脚定义以及典型的外围电路加以说明，本领域技术人员根据该说明书即可完成各引脚与其他电路之间的连接，在此不加以赘述，指示器采用现有的LED显示器、语音指示器或者显示与语音相结合的指示器，比如显示“高压，危险”，语音提示“高压危险，请远离”等等，这些均为现有技术，无线通信电路采用现有的GPRS、3G、4G等通信模块，也可以采用电力无线专网通信模块，还可以采用UWB、ZigBee以及蓝牙等模块并基于中继的方式实现。
通过上述结构，既能够在OPGW线路工作过程中进行高压电危险的提醒，有效防止人员进入到高压线的危险区域内，又能够在OPGW线路断后及时反馈断电信息，从而有效提高断电故障确认效率，并且节约人力。
本实施例中，所述感应取电电路包括电流互感器CT1、整流电路REC、电流转电压电路以及开关保护电路；
所述电流互感器设置于OPGW线路，电流互感器的输出端与整流电路REC的输入端连接，整流电路REC的正输出端与电流转电压电路的输入端连接，电流转电压电路的输出端作为感应取电电路的第一输出端并分别与断电供电检测电路以及开关保护电路的输入端连接，整流电路REC的负输出端接地，开关保护电路的输出端作为感应取电电路的第二输出端与电源转换电路的输入端连接。其中，整流电路REC采用现有的由二极管组成的全桥式整流电路。
具体地，所述电流转电压电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端与整流电路REC的正输出端连接，电阻R1的另一端通过电阻R2接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点作为电流转电压电路的输出端。
具体地，所述开关保护电路包括电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、电容C3、三极管Q4、三极管Q3、PMOS管M1、稳压管D1、电感L1以及稳压管D5；
所述电阻R3的一端作为开关保护电路的输入端，电阻R3的另一端通过电感L1与PMOS管的源极连接，电阻R3和电感L1的公共连接点与稳压管D1的负极连接，稳压管D1的正极通过电阻R7接地，稳压管D1的正极通过电阻R8与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的基极通过电容C2接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极通过电阻R9和电阻R10串联后连接于PMOS管M1的源极，电阻R9和电阻R10的公共连接点与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极与PMOS管M1的源极连接，三极管Q3的集电极与PMOS管M1的栅极连接，PMOS管M1的栅极通过电阻R12接地，PMOS管M1的栅极通过电容C3接地，PMOS管M1的栅极通过电阻R11与源极连接，PMOS管M1的漏极与稳压管D5的负极连接，稳压管D5的负极接地，稳压管D5和PMOS管M1的公共连接点作为开关保护电路的输出端，其中，三极管Q3为P型三极管，通过上述电路一方面能够为整个系统提供持续稳定的直流用电，另一方面还能够起到良好的保护作用，保护机理如下：
首先说明PMOS管的工作原理：PMOS管饱和导通的条件是源极电压大于栅极电压且两者的电压差大于导通电压，当一切都正常时，由于电阻R11、电阻R12的分压作用，此时PMOS管M1的源极电压大于栅极电压，通过设定电阻R11、R12的值来确保PMOS管M1导通；
常态下，由于三极管Q4是截止的，三极管Q3截止，当电压过大时，稳压管D1导通，此时，三极管Q4导通，由于Q4的导通，三极管Q3导通，此时PMOS管的栅源电压几乎相等，因此，PMOS管M1截止，从而保护后续电路；
当电流出现顺便时，由于电感L1的作用，在电感L1的左侧(即与电阻R3连接的一侧)感应出高压，此时，稳压管D1导通，按照上述的原理使得PMOS管M1截止，从而保护后续电路。
本实施例中，所述断电供电检测电路包括备用供电电路以及检测电路；
所述备用供电电路的输入端与感应取电电路的第一输出端连接，备用供电电路的第一输出端与检测电路的输入端连接，备用供电电路的第二输出端与电源转换电路的输入端连接，备用供电电路的控制端与开关保护电路连接。
具体地，所述备用供电电路包括二极管D2、稳压管D3、稳压管D6、电阻R4、超级电容C1、电阻R5、二极管D4以及三极管Q1；
二极管D2的正极作为备用供电电路的输入端连接于感应取电电路的第一输出端，二极管D2的负极通过电阻R4与三极管Q1的发射极连接，二极管D2的负极与稳压管D6的负极连接，稳压管D6的正极接地，超级电容C1的正端连接于电阻R4和三极管Q1的发射极之间的公共连接点，超级电容C1的负端接地，三极管Q1的发射极通过电阻R5与基极连接，三极管Q1的基极连接于PMOS管M1的源极，所述三极管Q1的集电极与稳压管D3的负极连接，稳压管D3的正极接地，三极管Q1的集电极与稳压管D3的公共连接点作为备用供电电路的第一输出端，三极管Q1的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极作为备用供电电路的第二输出端,其中，三极管Q1为P型三极管，其中，电阻R3和电阻R4的值相等或者电阻R3略小于电阻R4均可，当输电线路未断电时，电流通过二极管D2、电阻R4向超级电容C1充电，稳压管D6用于进行过压保护，由于输电线路未断电，三极管Q1的基极和发射极电压几乎相等，三极管Q1截止，超级电容C1不向外供电，当输电线路断电，三极管Q1的控制电压消失，超级电容C1的电压使得三极管Q1的发射极电压大于基极电压并且差值大到导通电压，三极管Q1导通，从而通过二极管D4向电源转换电路供电，二极管D4和二极管D2用于使得备用供电电路以及检测电路能够进行准确判断。
具体地，所述检测电路包括电阻R6和三极管Q2；
三极管Q2的集电极作为检测电路的输出端与控制电路的检测信号输入端连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R6连接于三极管Q1的集电极与稳压管D3的公共连接点，当输电线路未断电时，三极管Q1截止，三极管Q2截止，与三极管Q2集电极连接的控制电路对应的引脚置为高电平，当三极管Q1导通后，三极管Q2也导通，控制电路的该引脚被置为低电平，控制电路根据该电平转换，判断输电线路是否断电，并且判断为断电时，则通过无线通信电路向远程监控主机发送告警信息，包括当前输电线路的位置信息以及断电信息，位置信息以控制电路的编号即可表示，在布置时，以编号与地理位置对应即可。
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 (5)
1.一种基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，其特征在于：包括感应取电电路、电源转换电路、断电供电检测电路、控制电路、无线通信电路以及指示器；
所述感应取电电路，用于从OPGW线路感应电能，并将感应的电能转换成直流电并输出；
断电供电检测电路，其供电输入端与感应取电电路的第一输出端连接，其检测输出端与控制电路的检测信号输入端连接，其输出端与电源转换电路的输入端连接，用于向控制电路输出断电检测信号并在输电线路断电时向电源转换电路供电；
所述电源转换电路，其输入端与感应取电电路的第二输出端和断电供电检测电路的输出端连接，其输出端向控制电路、无线通信电路以及指示器的电源端连接；
所述控制电路，其控制输出端与控制器的控制输入端连接，其通信端与无线通信电路连接，并通过无线通信电路与远程监控主机通信连接，用于在OPGW线路工作时向指示器输出带电指示以及在输电线路断电时向监控主机输出断电告警信息；
所述感应取电电路包括电流互感器CT1、整流电路REC、电流转电压电路以及开关保护电路；
所述电流互感器设置于OPGW线路，电流互感器的输出端与整流电路REC的输入端连接，整流电路REC的正输出端与电流转电压电路的输入端连接，电流转电压电路的输出端作为感应取电电路的第一输出端并分别与断电供电检测电路以及开关保护电路的输入端连接，整流电路REC的负输出端接地，开关保护电路的输出端作为感应取电电路的第二输出端与电源转换电路的输入端连接；
所述开关保护电路包括电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、电容C3、三极管Q4、三极管Q3、PMOS管M1、稳压管D1、电感L1以及稳压管D5；
所述电阻R3的一端作为开关保护电路的输入端，电阻R3的另一端通过电感L1与PMOS管的源极连接，电阻R3和电感L1的公共连接点与稳压管D1的负极连接，稳压管D1的正极通过电阻R7接地，稳压管D1的正极通过电阻R8与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的基极通过电容C2接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极通过电阻R9和电阻R10串联后连接于PMOS管M1的源极，电阻R9和电阻R10的公共连接点与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极与PMOS管M1的源极连接，三极管Q3的集电极与PMOS管M1的栅极连接，PMOS管M1的栅极通过电阻R12接地，PMOS管M1的栅极通过电容C3接地，PMOS管M1的栅极通过电阻R11与源极连接，PMOS管M1的漏极与稳压管D5的负极连接，稳压管D5的负极接地，稳压管D5和PMOS管M1的公共连接点作为开关保护电路的输出端，其中，三极管Q3为P型三极管。
2.根据权利要求1所述基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，其特征在于：所述电流转电压电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端与整流电路REC的正输出端连接，电阻R1的另一端通过电阻R2接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点作为电流转电压电路的输出端。
3.根据权利要求1所述基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，其特征在于：所述断电供电检测电路包括备用供电电路以及检测电路；
所述备用供电电路的输入端与感应取电电路的第一输出端连接，备用供电电路的第一输出端与检测电路的输入端连接，备用供电电路的第二输出端与电源转换电路的输入端连接，备用供电电路的控制端与开关保护电路连接。
4.根据权利要求3所述基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，其特征在于：所述备用供电电路包括二极管D2、稳压管D3、稳压管D6、电阻R4、超级电容C1、电阻R5、二极管D4以及三极管Q1；
二极管D2的正极作为备用供电电路的输入端连接于感应取电电路的第一输出端，二极管D2的负极通过电阻R4与三极管Q1的发射极连接，二极管D2的负极与稳压管D6的负极连接，稳压管D6的正极接地，超级电容C1的正端连接于电阻R4和三极管Q1的发射极之间的公共连接点，超级电容C1的负端接地，三极管Q1的发射极通过电阻R5与基极连接，三极管Q1的基极连接于PMOS管M1的源极，所述三极管Q1的集电极与稳压管D3的负极连接，稳压管D3的正极接地，三极管Q1的集电极与稳压管D3的公共连接点作为备用供电电路的第一输出端，三极管Q1的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极作为备用供电电路的第二输出端,其中，三极管Q1为P型三极管。
5.根据权利要求3所述基于感应取电的OPGW线路带电指示断电提示系统，其特征在于：所述检测电路包括电阻R6和三极管Q2；
三极管Q2的集电极作为检测电路的输出端与控制电路的检测信号输入端连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R6连接于三极管Q1的集电极与稳压管D3的公共连接点。
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