CN111812386A - 一种电力输入侧电流及温度在线监测系统 - Google Patents

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宋增禄
雷建明
王勇
杨战民
陈亚琳
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Abstract

本发明公开的属于监测系统技术领域，具体为一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，包括三相输入模块、电源模块、输入监测模块和模/数转换及无线数据传输模块，所述三相输入模块的电性输出端电性连接所述电源模块和所述输入监测模块，所述输入监测模块的电性输出端电性连接所述模/数转换及无线数据传输模块，所述电源模块的电性输出端电性连接所述输入监测模块和所述模/数转换及无线数据传输模块，该种电力输入侧电流及温度在线监测系统，实现即插即用功能，使用简便，拥有电源模块，无需外部供电，可对电力输入侧的电流、温度全天候实时监控，电流及温度监测模块检测范围大、精度高、响应灵敏，安全系数高、成本低。

Description

一种电力输入侧电流及温度在线监测系统
技术领域
本发明涉及监测系统技术领域，具体为一种电力输入侧电流及温度在线监测系统。
背景技术
电力是以电能作为动力的能源，电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。
而在电力使用的过程中，对于电流和温度需要进行监测，以保证电力使用过程的稳定性和安全性。
目前，在进行电流和温度的监测中，无法将实时监测的数据通过无线方式发送给系统终端，缺少警报的效果，也难以达到相应的保护措施，在面对电流和温度的测量中，难以实现高速、高精度A/D转换及无线数据的传输，降低了监测的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，以解决上述背景技术中提出的现有的进行电流和温度的监测中，无法将实时监测的数据通过无线方式发送给系统终端，缺少警报的效果，也难以达到相应的保护措施，在面对电流和温度的测量中，难以实现高速、高精度A/D转换及无线数据的传输，降低了监测的效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，包括三相输入模块、电源模块、输入监测模块和模/数转换及无线数据传输模块，所述三相输入模块的电性输出端电性连接所述电源模块和所述输入监测模块，所述输入监测模块的电性输出端电性连接所述模/数转换及无线数据传输模块，所述电源模块的电性输出端电性连接所述输入监测模块和所述模/数转换及无线数据传输模块，所述输入监测模块的内部电性连接有第一电流监测模块、第一温度监测模块、第二电流监测模块、第二温度监测模块、第三电流监测模块、第三温度监测模块，所述模/数转换及无线数据传输模块电性输出端无线连接有终端监控系统，所述终端监控系统的电性输出端无线连接有主接收器，所述主接收器的电性输出端无线连接有PC主机。
优选的，所述电源模块的电源取自三相电中的任意两相，交流输入经整流滤波后转换成高压直流输入，经过直流斩波电路，进一步转换成所需的低压供电电压。
优选的，所述第一电流监测模块、所述第二电流监测模块和所述第三电流监测模块均采用无线测量的电流互感器，该电流互感器以环状环绕在三相输入线的每一相线上，当输入线有电流流经时，产生的磁场穿过电流互感器线圈，再通过电磁转换得到电流监测信号。
优选的，所述模/数转换及无线数据传输模块对产生的六组电流和温度探测信号均为模拟电压信号，尤其是电流信号是相位相差120°的三组信号。
优选的，所述主接收器的内部电性连接有多协议蓝牙收发模块、A/D转换器和GPIO口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种电力输入侧电流及温度在线监测系统，通过在电力传输线路上设置一种小尺寸、便捷、即插即用的监测模块，将实时监测的数据通过无线方式发送给系统终端，如发现异常则发出警报，提示终端系统迅速做出相应保护措施。采用插入式取电，将PCB板直接与三相输入插片插接，从而为系统提供供电来源；采用利用电磁原理的环状无铁芯空心线圈作为电流互感器，实现电流的无线测量；采用温度传感器或感温二极管实现接触式高精度温度测量；实现高速、高精度A/D转换及无线数据传输，可对电力输入侧的电流、温度全天候实时监控，电流及温度监测模块检测范围大、精度高、响应灵敏，安全系数高、成本低。
附图说明
图1为本发明系统总体架构框图示意图；
图2为本发明输入监测模块示意图；
图3为本发明无线数据多点传输组网结构示意图；
图4为本发明电源模块工作电路图示意图；
图5为本发明电流互感器的无线测量示意图；
图6为本发明电流信号转换及放大电路示意图；
图7为本发明温度信号转换及放大电路示意图。
图中：100三相输入模块、110电源模块、200输入监测模块、210第一电流监测模块、220第一温度监测模块、230第二电流监测模块、240第二温度监测模块、250第三电流监测模块、260第三温度监测模块、300模/数转换及无线数据传输模块、310终端监控系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，通过配件组合运用，便于增加监测效果，请参阅图1-7，包括三相输入模块100、电源模块110、输入监测模块200和模/数转换及无线数据传输模块300；
请再次参阅图1，三相输入模块100的电性输出端具有电源模块110，具体的，三相输入模块100的电性输出端电性连接电源模块110；
请再次参阅图1-2，输入监测模块200的电性输入端电性连接三相输入模块100，具体的，三相输入模块100的电性输出端电性连接输入监测模块200，输入监测模块200的内部电性连接有第一电流监测模块210、第一温度监测模块220、第二电流监测模块230、第二温度监测模块240、第三电流监测模块250、第三温度监测模块260；
请再次参阅图1，模/数转换及无线数据传输模块300的电性输入端电性连接载入监测模块200，具体的，输入监测模块200的电性输出端电性连接模/数转换及无线数据传输模块300，电源模块110的电性输出端电性连接输入监测模块200和模/数转换及无线数据传输模块300，模/数转换及无线数据传输模块300电性输出端无线连接有终端监控系统310，终端监控系统310的电性输出端无线连接有主接收器，主接收器的电性输出端无线连接有PC主机，其中模/数转换及无线数据传输模块300考虑系统尺寸的要求，应采用高度集成化的解决方案，因此，该方案采用半导体芯片，是低功耗产品，并且带来2Mbps以上吞吐量、更好的共存性和更大的广播容量，采用组网通信由主机发送所要寻访采样的地址，发送完成后主机处于待机接收状态，在接收范围内所有唯一编址的接收机接收主机发来的地址，并进行匹配核对；地址一旦匹配，采样机就将当前地址及数据信号发送给主机，主机接收到对应地址数据后进行地址核对并做数据存储和显示，如果要建立通讯范围更广的网，可以把主机终端看成远程终端节点RTN(Remote Terminal Nodes)，类此再建立网络形成一台中央监控设备CMS(Center Monitoring System)和多台远程终端节点RTN组成的多任务无线通信网络。其中的中央监控设备CMS主要由无线收发模块nRF52811、报警装置和上位机组成，能够接收远程各节点信息，监控节点运行情况，并能根据上位机要求发送命令字到指定节点。
请再次参阅图1，为了便于进行电力获取，具体的，电源模块110的电源取自三相电中的任意两相，交流输入经整流滤波后转换成高压直流输入，经过直流斩波电路，进一步转换成所需的低压供电电压。
请再次参阅图2，为了使电流互感器采集到的电流监测信号首先转换成电压信号，由于三相输入电流较小，采集到的电流监测信号较弱、易受干扰，因此，转换后的电压信号需要经过运算放大器进行信号隔离及放大，以提升监测精度，具体的，第一电流监测模块210、第二电流监测模块230和第三电流监测模块250均采用无线测量的电流互感器，该电流互感器以环状环绕在三相输入线的每一相线上，当输入线有电流流经时，产生的磁场穿过电流互感器线圈，再通过电磁转换得到电流监测信号，无线测量的电流互感器采用不含铁芯的空心线圈，从理论上消除了磁饱和现象，改善了频带窄和范围小的缺点，同时提升了测量准确度和稳定性。另外，空心线圈电流互感器相对于传统互感器体积大大减小、重量大为减轻，十分有利于产品的绝缘设计和产品的小型化。
请再次参阅图1，为了对多组数据的电压及相位信号进行有效处理，具体的，模/数转换及无线数据传输模块300对产生的六组电流和温度探测信号均为模拟电压信号，尤其是电流信号是相位相差120°的三组信号，需要同步采集模型信号并将其同步转换为数字信号，然后进行无线传输，因此，需要至少6路高精度ADC做模/数转换。
请再次参阅图2，为了保证数据传输的有效性，具体的，主接收器的内部电性连接有多协议蓝牙收发模块、A/D转换器和GPIO口，由于存在多组同步数据，且终端接收系统可能存在多个地点多个接收机，因此，需要对无线数据进行多点传输组网，。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (5)

1.一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，其特征在于：包括三相输入模块(100)、电源模块(110)、输入监测模块(200)和模/数转换及无线数据传输模块(300)，所述三相输入模块(100)的电性输出端电性连接所述电源模块(110)和所述输入监测模块(200)，所述输入监测模块(200)的电性输出端电性连接所述模/数转换及无线数据传输模块(300)，所述电源模块(110)的电性输出端电性连接所述输入监测模块(200)和所述模/数转换及无线数据传输模块(300)，所述输入监测模块(200)的内部电性连接有第一电流监测模块(210)、第一温度监测模块(220)、第二电流监测模块(230)、第二温度监测模块(240)、第三电流监测模块(250)、第三温度监测模块(260)，所述模/数转换及无线数据传输模块(300)电性输出端无线连接有终端监控系统(310)，所述终端监控系统(310)的电性输出端无线连接有主接收器，所述主接收器的电性输出端无线连接有PC主机。
2.根据权利要求1所述的一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，其特征在于：所述电源模块(110)的电源取自三相电中的任意两相，交流输入经整流滤波后转换成高压直流输入，经过直流斩波电路，进一步转换成所需的低压供电电压。
3.根据权利要求1所述的一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，其特征在于：所述第一电流监测模块(210)、所述第二电流监测模块(230)和所述第三电流监测模块(250)均采用无线测量的电流互感器，该电流互感器以环状环绕在三相输入线的每一相线上，当输入线有电流流经时，产生的磁场穿过电流互感器线圈，再通过电磁转换得到电流监测信号。
4.根据权利要求1所述的一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，其特征在于：所述模/数转换及无线数据传输模块(300)对产生的六组电流和温度探测信号均为模拟电压信号，尤其是电流信号是相位相差120°的三组信号。
5.根据权利要求1所述的一种电力输入侧电流及温度在线监测系统，其特征在于：所述主接收器的内部电性连接有多协议蓝牙收发模块、A/D转换器和GPIO口。
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