CN112067859A - 一种配电线路故障信息采集与识别终端 - Google Patents

一种配电线路故障信息采集与识别终端 Download PDF

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Abstract

本发明属于电力设备技术领域，公开了一种配电线路故障信息采集与识别终端，包括壳体、故障处理系统以及开合锁紧组件，壳体包括上壳体以及下壳体，上壳体和下壳体形成用于放置配电线的配电线通道，故障处理系统设置于壳体内，开合锁紧组件设置于壳体外侧，开合锁紧组件包括第一螺母、第二螺母、螺杆以及挂环，第一螺母固定设置在上壳体，第二螺母固定设置在下壳体，第一螺母与第二螺母通过螺杆连接，挂环设置在螺杆一端。通过旋动挂环实现闭合锁紧电力线后，能保证本终端即使在非常恶劣的气候环境下也不会发生旋转和侧滑等情况；且在安装时无需配备专用的安装器件，仅需绝缘操作杆旋动挂环即可安全方便的完成安装。

Description

一种配电线路故障信息采集与识别终端
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种配电线路故障信息采集与识别终端。
背景技术
随着泛在电力物联网的提出，对配电网自动化、智能化的要求也越来越高。配电网虽然是电力系统中影响供电可靠性的重要因素，但是配电网的投资相对不足，自动化水平低，是一个十分薄弱的环节，尤其是偏远农村、山区地区网架薄弱，配电网线路故障频发，一旦发生故障，运维检修十分困难。目前故障发生后绝大部分仍采取人工巡线的方式进行排查，时效性和经济性都不能满足自动化运维需求，虽然有一些故障定位装置已在配电网中被应用，但是现有的故障定位装置一方面不能保证锁紧电力线，容易造成定位装置旋转、侧滑、甚至坠落等危险事故，不仅影响装置信息采集、研判的准确性，也存在一定的安全隐患；另一方面安装时除需要绝缘杆外还需另外配备专用的安装器件，需用绝缘杆托起安装器件进行安装，安装器件自身的重量较重，再加上故障定位装置和绝缘杆的重量，若要安装的线路离地面很高或地势不便时，安装非常不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电线路故障信息采集与识别终端，能够保证锁紧电力线，减少定位装置旋转、侧滑、甚至坠落等危险事故的发生，且安装时无需配备专用的安装器件，仅用绝缘杆就可以进行安装，操作安全、方便。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体包括上壳体以及下壳体，所述上壳体和所述下壳体形成用于放置配电线的配电线通道，所述上壳体设置有上腔室，所述下壳体设置下腔室；
故障处理系统，所述故障处理系统包括电路板和互感器组，所述互感器组包括电压互感器、测量电流互感器以及温度传感器，所述电压互感器、所述测量电流互感器以及所述温度传感器分别与所述电路板连接，所述电压互感器和所述温度传感器设置在所述上腔室和/或所述下腔室内，所述测量电流互感器包括第一开口线圈和第二开口线圈，所述第一开口线圈设置在所述上腔室，所述第二开口线圈设置在所述下腔室，所述第一开口线圈和所述第二开口线圈能够贴合形成封闭线圈；
开合锁紧组件，所述开合锁紧组件包括第一螺母、第二螺母、螺杆以及挂环，所述第一螺母固定设置在所述上壳体，所述第二螺母固定设置在所述下壳体，所述第一螺母与所述第二螺母通过所述螺杆连接，所述挂环设置在所述螺杆一端，通过转动所述挂环，所述挂环带动所述螺杆转动，所述螺杆带动所述第一螺母和所述第二螺母相互靠近或远离，以实现所述上壳体和所述下壳体的开合和锁紧。
作为优选，所述第一螺母内壁包括有螺纹段和无螺纹段，所述有螺纹段设置于所述第一螺母靠近所述第二螺母的一侧，所述无螺纹段的内径大于所述有螺纹段的内径，所述螺杆靠近所述第一螺母的一端设置有位于所述无螺纹段内的螺杆头，所述螺杆头的直径大于所述有螺纹段的内径。
作为优选，所述第一螺母的长度大于所述第二螺母的长度。
作为优选，所述开合锁紧组件外包裹有绝缘皮套。
作为优选，所述上壳体设置有连通所述上腔室的通道管，所述下壳体设置有连通所述下腔室的凹槽，所述通道管可移动地伸入所述凹槽内并通过所述凹槽连通所述下腔室。
作为优选，所述互感器组还包括取电电流互感器，所述取电电流互感器与所述电路板连接，所述取电电流互感器包括第三开口线圈和第四开口线圈，所述第三开口线圈设置在所述上腔室，所述第四开口线圈设置在所述下腔室，所述第三开口线圈和所述第四开口线圈能够贴合形成封闭线圈。
作为优选，所述电路板包括处理单元、能量管理单元、信息采集单元以及通信单元，所述处理单元分别与所述能量管理单元、所述信息采集单元以及所述通信单元连接，所述处理单元用于数据的处理，所述信息采集单元分别与所述电压互感器、所述测量电流互感器以及所述温度传感器连接，所述通信单元用于数据的发送与接收，所述能量管理单元与所述取电电流互感器连接。
作为优选，所述上壳体设置有三角形顶盖，所述三角形顶盖设置有光伏板，所述光伏板与所述能量管理单元连接。
作为优选，所述上壳体设置有吊环。
作为优选，所述上壳体靠近所述下壳体的端面设置有防水防滑垫，所述第一开口线圈和所述第三开口线圈穿过所述防水防滑垫。
本发明的有益效果：
本发明提供的配电线路故障信息采集与识别终端，通过在上壳体和下壳体分别设置螺母，两个螺母之间通过具有挂环的螺杆进行连接以形成开合锁紧组件，通过旋动挂环实现闭合锁紧电力线后，能保证本终端即使在非常恶劣的气候环境下(狂风、暴雨、暴雪、冰冻等)也不会发生旋转和侧滑等情况；且在安装时无需配备专用的安装器件，仅需绝缘操作杆旋动挂环即可安全方便的完成安装。
附图说明
图1是本发明提供的配电线路故障信息采集与识别终端的结构示意图；
图2是本发明提供的配电线路故障信息采集与识别终端中开合锁紧组件的结构示意图；
图3是本发明提供的配电线路故障信息采集与识别终端中故障处理系统各电气元件的连接图。
图中：
1、壳体；11、上壳体；111、上腔室；112、通道管；113、三角形顶盖；114、吊环；115、防水防滑垫；12、下壳体；121下腔室；122、凹槽；123、LED灯；2、电路板；21、处理单元；22、能量管理单元；221、光伏板；222、取电电流互感器；2221、第三开口线圈；2222、第四开口线圈；223、电池；23、信息采集单元；231、电压互感器；232、测量电流互感器；2321、第一开口线圈；2322、第二开口线圈；233、温度传感器；24、通信单元；241、天线；3、开合锁紧组件；31、第一螺母；311、有螺纹段；312、无螺纹段；32、第二螺母；33、螺杆；34、挂环；35、螺杆头；36、绝缘皮套。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种配电线路故障信息采集与识别终端，如图1所示，包括：壳体1、故障处理系统2以及开合锁紧组件3，其中，壳体1包括上壳体11以及下壳体12，上壳体11设置有上腔室111，下壳体12设置下腔室121，上壳体11和下壳体12形成用于放置配电线的配电线通道，优选地，配电线通道可以是由设置在上壳体11的半圆柱型通道和设置在下壳体12的半圆柱型通道配合形成的；故障处理系统2设置于壳体1内，用于配电线路故障信息的采集与识别；开合锁紧组件3设置于壳体1外侧，对上壳体11和下壳体12进行开合和锁定。
如图2所示，开合锁紧组件3包括第一螺母31、第二螺母32、螺杆33以及挂环34，第一螺母31固定设置在上壳体11，第二螺母32固定设置在下壳体12，第一螺母31与第二螺母32通过螺杆33连接，挂环34设置在螺杆33的一端，通过转动挂环34，挂环34带动螺杆33转动，螺杆33带动第一螺母31和第二螺母32相互靠近或远离，以实现上壳体11和下壳体12的开合和锁紧，通过采用开合锁紧组件3，在闭合锁紧配电线后，能保证本终端即使在非常恶劣的气候环境下不会发生旋转和侧滑等情况，且在安装时无需配备专用的安装器件，仅需绝缘操作杆即可安全方便的完成安装。进一步地，壳体1采用绝缘材料以防止发生触电危险。进一步地，开合锁紧组件3外包裹有绝缘皮套36防止触电。
可选地，第一螺母31内壁包括有螺纹段311和无螺纹段312，有螺纹段311设置于第一螺母31靠近第二螺母32一侧，无螺纹段312的内径大于有螺纹段311的内径，螺杆33靠近第一螺母31的一端设置有位于无螺纹段312内的螺杆头35，螺杆头35的直径大于有螺纹段311的内径，螺杆头35能够与有螺纹段311的螺纹抵接，作为优选，螺杆头35可以但不限于是环形螺杆头，环形螺杆头的直径大于有螺纹段311的内径，通过第一螺母31有螺纹段311的螺纹来对环形螺杆头抵接以实现对螺杆33的机械限位。进一步地，螺杆33可以但不限于是T型螺杆。
可选地，第一螺母31的长度大于第二螺母32的长度。作为优选，有螺纹段311占第一螺母31总长度的3/4，无螺纹段312占第一螺母31总长度的1/4，以实现开合锁紧组件3能够更好地对上壳体11和下壳体12进行开合和锁紧。
故障处理系统包括电路板2和互感器组，互感器组包括电压互感器231、测量电流互感器232以及温度传感器233，电压互感器231、测量电流互感器232以及温度传感器233分别与电路板2连接，电压互感器231和温度传感器233设置在上腔室111和/或下腔室121内，电压互感器231可以用来测量配电线路的电压，温度传感器233可以用来测量配电线路的温度，测量电流互感器232包括第一开口线圈2321和第二开口线圈2322，第一开口线圈2321设置在上腔室111，第二开口线圈2322设置在下腔室121，第一开口线圈2321和第二开口线圈2322能够贴合形成封闭线圈，从而实现套在配电线路外用来测量配电线路的电流。
可选地，互感器组还包括取电电流互感器222，取电电流互感器222与电路板2连接，取电电流互感器222包括第三开口线圈2221和第四开口线圈2222，第三开口线圈2221设置在上腔室111，第四开口线圈2222设置在下腔室121，第三开口线圈2221和第四开口线圈2222能够贴合形成封闭线圈，从而实现套在配电线路外实现通过配电线路进行取电，为终端供电。
可选地，如图3所示，电路板2包括处理单元21、能量管理单元22、信息采集单元23以及通信单元24，处理单元21分别与能量管理单元22、信息采集单元23以及通信单元24连接，处理单元21用于数据的处理，信息采集单元23分别与电压互感器231、测量电流互感器232以及温度传感器233连接，通过温度传感器233以实现对配电线路温度参数的采集，通过电压互感器231以实现对配电线路电压参数的采集，以及通过测量电流互感器232以实现对配电线路电流参数的采集，能量管理单元22与取电电流互感器222连接；通信单元24用于数据的发送与接收，通信单元24支持WIFI和4G通信。
可选地，信息采集单元23设置有内置芯片，与信息采集单元23相连的测量电流互感器232实时监测配电线路运行电流，信息采集单元23的内置芯片将电流波形进行记录并缓存，当监测到配电线路运行异常时，将记录的故障时刻前后的波形生成录波文件永久保存，故障时刻的确定由两个来源确定，两者之间采用或逻辑，分别适用于相间短路和接地短路两种故障类型：一是源自该终端自身，根据电压互感器231采集的电压数据参数以及测量电流互感器232采集的电流数据参数确定，以所监测的数值异常突变时刻为故障时刻时标，作为优选，为确保此时刻的准确性，提高采样频率和测量精度，该终端的采样频率在8-12.8kHz之间，而现有技术中的定位装置的采样频率在4-8kHz之间；二是源自装于变电站内的零序电压检测装置，变电站内的零序电压检测装置与该终端配合使用，当发生接地故障时，零序电压检测装置检测到零序电压的存在，并将该零序电压出现的时标通过4G通信发送至发生接地故障附近的终端，终端中的信息采集单元23根据该时标存储相关录波文件，处理单元21对信息采集单元23的数据进行处理，压缩、加密后的数据经通信单元24发送至远方主站作进一步的处理分析和研判结果展示，提升终端的可靠性，减少误判和漏判的可能性。
可选地，上壳体11设置有连通上腔室111的通道管112，下壳体12设置有连通下腔室121的凹槽122，通道管112可移动地伸入凹槽122内并通过凹槽122连通下腔室121，连通管112可以用于放置联通上腔室111和下腔室121内部电气元件的连接线。
进一步地，上壳体11设置有三角形顶盖113，三角形顶盖113设置有光伏板221，光伏板221与能量管理单元22连接，配电线路正常运行条件下，取电电流互感器222在线取电为终端供电，配电线路故障和特殊情况下，光伏板221作为后备电源进行供电，保证终端可以得到可靠的持续供电，避免终端因没电而无法工作的情况，大大提高了终端的运行寿命，实现终端的免维护。进一步地，上腔室111或下腔室121中设置有电池223，电池223与能量管理单元22连接，电池223作为备用电源为终端供电。
可选地，上壳体11设置有天线241，天线241能够与通信单元24连接，通信单元24支持WIFI和4G通信，手机可通过WIFI连接读取和设置终端参数，便于实地的安装调试，终端通过4G通信实现信息的远传，可实现在线监测和远程运维。
可选地，上壳体11设置有吊环114，可以用绝缘杆勾住吊环114托起整个终端，将配电线对准上壳体11和下壳体12之间的配电线通道时，利用终端自身重量悬挂于配电线上，再将绝缘杆勾住挂环34，转动绝缘杆带动挂环34和螺杆33旋转，旋紧螺杆33直至上壳体11和下壳体12闭合。
可选地，上壳体11靠近下壳体12的端面设置有防水防滑垫115，第一开口线圈2321和第三开口线圈2221穿过防水防滑垫115，防水防滑垫115为弹性材质，防水防滑垫115不仅可以增大与配电线之间的摩擦力，使终端更加牢固的固定在配电线上，而且防水防滑垫115还因其良好的弹性特性，可使终端适应不同线径线缆的安装，也可防止上壳体11和下壳体12挤压过紧，损坏终端和线缆；同时，防水能力也使得终端可在更加恶劣严苛的环境下工作，防护等级更高，可延长终端的使用寿命。
可选地，下壳体12下端四个顶点处分别嵌入四个相同的高亮的LED灯123，当终端检测出配电线路故障时，LED灯123闪亮，发出告警信号，便于运维人员定位故障点，快速检修。
本发明的配电线路故障采集与识别终端的安装过程如下：
该终端在安装时，上壳体11和下壳体12处于打开状态，用绝缘杆勾住吊环114托起整个终端，将配电线对准上壳体11和下壳体12之间的配电线通道时，利用终端自身重量悬挂于配电线上，再将绝缘杆勾住挂环34，转动绝缘杆带动挂环34和螺杆33旋转，旋紧螺杆33直至上壳体11和下壳体12闭合，压紧配电线。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体包括上壳体(11)以及下壳体(12)，所述上壳体(11)和所述下壳体(12)形成用于放置配电线的配电线通道，所述上壳体(11)设置有上腔室(111)，所述下壳体(12)设置下腔室(121)；
故障处理系统，所述故障处理系统包括电路板(2)和互感器组，所述互感器组包括电压互感器(231)、测量电流互感器(232)以及温度传感器(233)，所述电压互感器(231)、所述测量电流互感器(232)以及所述温度传感器(233)分别与所述电路板(2)连接，所述电压互感器(231)和所述温度传感器(233)设置在所述上腔室(111)和/或所述下腔室(121)内，所述测量电流互感器(232)包括第一开口线圈(2321)和第二开口线圈(2322)，所述第一开口线圈(2321)设置在所述上腔室(111)，所述第二开口线圈(2322)设置在所述下腔室(121)，所述第一开口线圈(2321)和所述第二开口线圈(2322)能够贴合形成封闭线圈；
开合锁紧组件(3)，所述开合锁紧组件(3)包括第一螺母(31)、第二螺母(32)、螺杆(33)以及挂环(34)，所述第一螺母(31)固定设置在所述上壳体(11)，所述第二螺母(32)固定设置在所述下壳体(12)，所述第一螺母(31)与所述第二螺母(32)通过所述螺杆(33)连接，所述挂环(34)设置在所述螺杆(33)一端，通过转动所述挂环(34)，所述挂环(34)带动所述螺杆(33)转动，所述螺杆(33)带动所述第一螺母(31)和所述第二螺母(32)相互靠近或远离，以实现所述上壳体(11)和所述下壳体(12)的开合和锁紧。
2.根据权利要求1所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述第一螺母(31)内壁包括有螺纹段(311)和无螺纹段(312)，所述有螺纹段(311)设置于所述第一螺母(31)靠近所述第二螺母(32)的一侧，所述无螺纹段(312)的内径大于所述有螺纹段(311)的内径，所述螺杆(33)靠近所述第一螺母(31)的一端设置有位于所述无螺纹段(312)内的螺杆头(35)，所述螺杆头(35)的直径大于所述有螺纹段(311)的内径。
3.根据权利要求2所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述第一螺母(31)的长度大于所述第二螺母(32)的长度。
4.根据权利要求1所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述开合锁紧组件(3)外包裹有绝缘皮套(36)。
5.根据权利要求1所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述上壳体(11)设置有连通所述上腔室(111)的通道管(112)，所述下壳体(12)设置有连通所述下腔室(121)的凹槽(122)，所述通道管(112)可移动地伸入所述凹槽(122)内并通过所述凹槽(122)连通所述下腔室(121)。
6.根据权利要求1所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述互感器组还包括取电电流互感器(222)，所述取电电流互感器(222)与所述电路板(2)连接，所述取电电流互感器(222)包括第三开口线圈(2221)和第四开口线圈(2222)，所述第三开口线圈(2221)设置在所述上腔室(111)，所述第四开口线圈(2222)设置在所述下腔室(121)，所述第三开口线圈(2221)和所述第四开口线圈(2222)能够贴合形成封闭线圈。
7.根据权利要求6所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述电路板(2)包括处理单元(21)、能量管理单元(22)、信息采集单元(23)以及通信单元(24)，所述处理单元(21)分别与所述能量管理单元(22)、所述信息采集单元(23)以及所述通信单元(24)连接，所述处理单元(21)用于数据的处理，所述信息采集单元(23)分别与所述电压互感器(231)、所述测量电流互感器(232)以及所述温度传感器(233)连接，所述通信单元(24)用于数据的发送与接收，所述能量管理单元(22)与所述取电电流互感器(222)连接。
8.根据权利要求7所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述上壳体(11)设置有三角形顶盖(113)，所述三角形顶盖(113)设置有光伏板(221)，所述光伏板(221)与所述能量管理单元(22)连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述上壳体(11)设置有吊环(114)。
10.根据权利要求6-8所述的配电线路故障信息采集与识别终端，其特征在于，所述上壳体(11)靠近所述下壳体(12)的端面设置有防水防滑垫(115)，所述第一开口线圈(2321)和所述第三开口线圈(2221)穿过所述防水防滑垫(115)。
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