CN115201628A - 电缆取能采样双线程装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电缆取能采样双线程装置，盖装置包括主体外壳、磁环、取能线圈、电能处理模块、采样线圈以及信号处理模块；所述磁环能够套设于电缆外侧；所述取能线圈绕设于所述磁环上，用于产生交变电流；所述电能处理模块能够将所述交变电流处理后供给所述信号处理模块使用；所述采样线圈绕设于所述磁环上，用于从电缆上获取感应电压，所述信号处理模块用于处理和分析所述感应电压；所述主体外壳内部具有容纳空间，用于容纳所述磁环、所述取能线圈和所述采样线圈。该电缆取能采样双线程装置能够从电缆上获取电能并进行信号采样和处理，具有无需更换电池、小型化、便捷性高、易于安装的优点。

Description

电缆取能采样双线程装置

技术领域

本发明涉及电缆电流监控装置技术领域，尤其涉及一种电缆取能采样双线程装置。

背景技术

随着智能电网的大面积铺展，需要对电缆线路实时在线监测，通过获取电缆的运行参数进行数据分析，从而掌握区域内的用电情况，并且在出现线路故障时可以迅速定位故障位置以及分析故障产生原因。如此监测电缆的信息就显得尤为重要，并且由于电网覆盖面积极大，对监测装置的成本、安全性、稳定性、安装便捷性就有着较高的要求。

电流检测大多通过互感器、罗氏线圈、磁通门等设备进行，这些设备在进行高压电缆的电流测量时需要依附外在设备获取能量并进行信号处理，无法凭借本身获取能量处理信息，如此将会增大设备总体积，并且成本也相会对应增加。

发明内容

本发明实施例提供了一种电缆取能采样双线程装置，用于解决现有技术中电流检测设备需要依附外在设备获取能量并进行信号处理的问题。

在本发明实施例中，该电缆取能采样双线程装置包括1.电缆取能采样双线程装置，其特征在于，包括：主体外壳、磁环、取能线圈、电能处理模块、采样线圈以及信号处理模块；

所述磁环能够套设于电缆外侧；所述取能线圈绕设于所述磁环上，用于从电缆上获取电能；所述电能处理模块能够将所述取能线圈获取的电能处理后供给所述信号处理模块使用；所述采样线圈绕设于所述磁环上，用于从电缆上获取感应电压，所述信号处理模块用于处理和分析所述感应电压；所述主体外壳内部具有容纳空间，用于容纳所述磁环、所述取能线圈和所述采样线圈。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述电能处理模块与所述信号处理模块由集成外壳封装形成集成模块；所述集成外壳上设置有与所述电能处理模块电性连接的取能端子母头，以及与所述信号处理模块电性连接的采样端子母头；所述主体外壳上设置有与所述取能线圈电性连接的取能端子公头，以及与所述采样线圈电性连接的采样端子公头；连接时，所述采样端子公头与所述采样端子母头、所述取能端子公头与所述取能端子母头插接。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述主体外壳的表面向上延伸出包围所述取能端子公头和所述采样端子公头的围壁，所述围壁外侧设置有螺纹，所述集成外壳上套设有螺纹盖，所述集成外壳上还设置有限位台，所述限位台用于防止所述螺纹盖脱离所述集成外壳；当所述集成模块通过所述采样端子母头和所述取能端子母头插接于所述主体外壳上时，所述螺纹盖与所述围壁螺纹连接，所述螺纹盖与所述限位台的限位关系能够防止所述集成模块松脱。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述取能端子公头和/或所述采样端子公头的底部设置有防开路弹片。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述取能端子公头和所述采样端子公头均设置为两个，两个所述取能端子公头与两个所述采样端子公头之间采用“八”字分布防呆设计。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述磁环、所述采样线圈和所述取能线圈的外侧包裹有屏蔽层，所述屏蔽层用于屏蔽外部磁场的干扰。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述主体外壳内还填充有环氧树脂层，所述环氧树脂层用于保护所述主体外壳内的元部件。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述电能处理模块包括整流单元以及调压单元，所述整流单元能够将所述取能线圈上产生的交变电流转化为直流电，所述调压单元能够将所述直流电的电压调整至所述信号处理模块的工作电压；

所述信号处理模块包括采样单元、主控芯片单元以及信号发送单元；所述采样单元用于获取所述采样线圈上电流电压信息，所述主控芯片单元用于处理所述采样单元获取的信息，所述信号传输设备用于将处理后的信息发送至其他设备。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述电能处理模块还包括防尖峰电压单元，所述防尖峰电压单元用于防止尖峰电压损坏电路。

作为所述电缆取能采样双线程装置的进一步可选方案，所述电能处理模块还包括储能单元，所述储能单元用于储存电能，当电缆断电时，所述交变电流消失，所述储能单元放电以供给所述信号处理模块继续工作一段时间。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

在电缆正常运行时，该电缆取能采样双线程装置能够从电缆上获取电能从而供给其本身工作，同时信号处理模块通过采样线圈感应的电流波形，能够实时监控电流大小，分析用户用电数据，检测线路谐波波形以及线路故障时的波形(短路故障、接地故障)并保存录波文件，主体外壳又能对内部元件起到保护和封装的效果，延长该装置的使用寿命。总体而言，该电缆取能采样双线程装置具有无需更换电池、小型化、便捷性高、易于安装使用的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1本发明一实施例中该电缆取能采样双线程装置的结构爆炸示意图；

图2为本发明一实施例中磁环、采样线圈和取能线圈结构示意图；

图3为本发明一实施例中主体外壳结构示意图；

图4为本发明一实施例中集成模块结构示意图；

主要元件符号说明：

10-主体外壳，11-取能端子公头，12-采样端子公头，13-防开路弹片，14-围壁；

20-磁环；

30-取能线圈；

40-采样线圈；

50-集成模块，51-取能端子母头，52-采样端子母头，53-螺纹盖。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供了一种电缆取能采样双线程装置，用于解决现有技术中电流检测设备需要依附外在设备获取能量并进行信号处理的问题。

在本发明实施例中，请结合参考图1至图2，该电缆取能采样双线程装置包括主体外壳10、磁环20、取能线圈30、电能处理模块、采样线圈40以及信号处理模块。磁环20能够套设于电缆外侧；取能线圈30绕设于磁环20上，用于产生交变电流，该交变电流由电缆周围的交变磁场与取能线圈30感应产生；电能处理模块能够将取能线圈30产生的交变电流处理后供给信号处理模块使用；采样线圈40也绕设于磁环20上，用于从电缆上获取感应电压，信号处理模块用于处理和分析感应电压；主体外壳10内部具有容纳空间，用于容纳磁环20、取能线圈30和采样线圈40。

在电缆正常运行时，该电缆取能采样双线程装置能够从电缆上获取电能从而供给其本身工作，同时信号处理模块通过采样线圈40感应的电流波形，能够实时监控电流大小，分析用户用电数据，检测线路谐波波形以及线路故障时的波形(短路故障、接地故障)并保存录波文件，主体外壳10又能对内部元件起到保护和封装的效果，延长该装置的使用寿命。总体而言，该电缆取能采样双线程装置具有无需更换电池、小型化、便捷性高、易于安装使用的优点。

在一种实施例中，电能处理模块包括整流单元以及调压单元，整流单元能够将取能线圈30上产生的交变电流转化为直流电，调压单元能够将直流电的电压调整至信号处理模块的工作电压。采样线圈40绕设于磁环20上，采样线圈40与信号处理模块电性连接，该信号处理模块包括采样单元、主控芯片单元以及信号发送单元；采样单元用于获取采样线圈40上电流电压信息，主控芯片单元用于处理采样单元获取的信息，信号发送单元用于将处理后的信息发送至其他设备。

在一种具体的实施例中，电能处理模块还包括防尖峰电压单元，用于防止尖峰电压损坏电路。

在另一种具体的实施例中，电能处理模块还包括储能单元，储能单元用于储存电能，当电缆断电时，取能线圈30上的交变电流消失，储能单元放电以供给信号处理模块继续工作一段时间。

在一种更加具体的实施例中，储能单体元设置为电容器。

在又一种具体的实施例中，采样单元包括采样电阻，其阻值优选为高精度10欧姆电阻。

在一种具体实施例中，信号发送单元通过485电路以及其协议将信息有线传输至其他设备。

在另一种具体实施例中，信号发送单元通过无线传输方式将信号传输至其他设备。

在一种实施例中，磁环20采用两个半圆环形磁块拼合而成。

在一种实施例中，磁环20的材料设置为低频下低损耗高Q值且磁饱和密度较大的材料。在一种具体的实施例中，磁环20的材料设置为纳米铁基非晶材料。

采用低频下低损耗高Q值材料的好处在于，在低频下磁环20的磁损耗较低，对线路波形的相位不产生影响。

磁环20的大小可通过计算线路负载设计，如果负载量较大则需选择较大体积的磁环20，反之则需选择较小体积的磁环20。在一种实施例中，磁环20的尺寸设置为内径45mm、外径80mm、厚度30mm。

在一些实施例中，取能线圈30与采样线圈40均采用0.5mm直径的漆包线在磁环20上绕制而成，具体实施时中可通过磁环20的特性与所需取能电流范围以及所需电压大小计算取能线圈30和采样线圈40的匝数。通常而言，取能线圈30的匝数会多于采样线圈40的匝数。

在一种实施例中，磁环20、取能线圈30与采样线圈40的外侧包裹有屏蔽层，用于屏蔽外部磁场的干扰。

在一种具体的实施例中，该屏蔽层采用铜箔制成。

为提高该电缆取能采样双线程装置的集成化程度，在一种实施例中，请结合参考图3至图4，电能处理模块与信号处理模块由集成外壳封装形成集成模块50；集成外壳上设置有与电能处理模块电性连接的取能端子母头51，以及与信号处理模块电性连接的采样端子母头52；相对应地，主体外壳10上设置有与取能线圈30电性连接的取能端子公头11，以及与采样线圈40电性连接的采样端子公头12；连接时，采样端子公头12与采样端子母头52、取能端子公头11与取能端子母头51插接。

在上述实施例中，集成模块50是插接于主体外壳10的外部的，采用这种方案的好处在于，当集成模块50出现损坏的时候，可以直接替换上新的集成模块50，也可以在无需打开主体外壳10的情况下对集成模块50进行维修，提高了维修效率；并且更便于组装。

在一种具体的实施例中，主体外壳10的表面向上延伸出包围取能端子公头11和采样端子公头12的围壁14，围壁14外侧设置有螺纹，集成外壳上套设有螺纹盖53，集成外壳上还设置有限位台，限位台用于防止螺纹盖53脱离集成外壳；当集成模块50通过采样端子母头52和取能端子母头51插接于主体外壳10上时，螺纹盖53与围壁14螺纹连接，螺纹盖53与限位台的限位关系能够卡住集成外壳，从而防止集成模块50松脱。

在另一种具体的实施例中，取能端子公头11和/或采样端子公头12的底部设置有防开路弹片13，防止正常工作状态下断开线圈产生较高电压。

在又一种具体的实施例中，取能端子公头11和采样端子公头12均设置为两个，两个取能端子公头11与所述采样端子公头12之间采用“八”字分布防呆设计。

采用“八”字防呆设计时，其中一个取能端子公头11与其中一个采样端子公头12之间的距离较小，另一个取能端子公头11与另一个采样端子公头12之间的距离较大，在使用者接入集成模块50时，该设计可以防止接头插错。可以理解的是，集成模块50的取能端子母头51和采样端子母头52也应相对应地设置成两个，并也采用“八”字分布。

在再一种具体的实施例中，围壁14的内表面贴有屏蔽层，用于防止外部磁场的干扰。

在一种更加具体的实施例中，该屏蔽层采用铜箔制成。

接下来对主体外壳10以及集成外壳的一些实施例做出进一步说明。

在一种实施例中，主体外壳10采用两个半圆环形壳体拼合而成。

在另一种实施例中，主体外壳10采用浅色ABS塑料制成。

采用浅色ABS塑料的好处在于，其强度高且不易吸收太阳光的热量，能够有效增加该装置的户外使用寿命，还能够减少由于高温对装置运行准确性的影响。

在又一种实施例中，主体外壳10内还填充有环氧树脂层。

设置环氧树脂层的好处在于，可以保护主体外壳10内的元部件。

在一些实施例中，集成外壳也采用浅色ABS塑料制成，其内部也填充有环氧树脂层。

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申请专利范围的限制。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.电缆取能采样双线程装置，其特征在于，包括：主体外壳、磁环、取能线圈、电能处理模块、采样线圈以及信号处理模块；

所述磁环能够套设于电缆外侧；所述取能线圈绕设于所述磁环上，用于产生交变电流；所述电能处理模块能够将所述交变电流处理后供给所述信号处理模块使用；所述采样线圈绕设于所述磁环上，用于从电缆上获取感应电压，所述信号处理模块用于处理和分析所述感应电压；所述主体外壳内部具有容纳空间，用于容纳所述磁环、所述取能线圈和所述采样线圈。

2.根据权利要求1所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述电能处理模块与所述信号处理模块由集成外壳封装形成集成模块；所述集成外壳上设置有与所述电能处理模块电性连接的取能端子母头，以及与所述信号处理模块电性连接的采样端子母头；所述主体外壳上设置有与所述取能线圈电性连接的取能端子公头，以及与所述采样线圈电性连接的采样端子公头；连接时，所述采样端子公头与所述采样端子母头、所述取能端子公头与所述取能端子母头插接。

3.根据权利要求2所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述主体外壳的表面向上延伸出包围所述取能端子公头和所述采样端子公头的围壁，所述围壁外侧设置有螺纹，所述集成外壳上套设有螺纹盖，所述集成外壳上还设置有限位台，所述限位台用于防止所述螺纹盖脱离所述集成外壳；当所述集成模块通过所述采样端子母头和所述取能端子母头插接于所述主体外壳上时，所述螺纹盖与所述围壁螺纹连接，所述螺纹盖与所述限位台的限位关系能够防止所述集成模块松脱。

4.根据权利要求2所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述取能端子公头和/或所述采样端子公头的底部设置有防开路弹片。

5.根据权利要求2所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述取能端子公头和所述采样端子公头均设置为两个，两个所述取能端子公头与两个所述采样端子公头之间采用“八”字分布防呆设计。

6.根据权利要求1所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述磁环、所述采样线圈和所述取能线圈的外侧包裹有屏蔽层，所述屏蔽层用于屏蔽外部磁场的干扰。

7.根据权利要求1所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述主体外壳内还填充有环氧树脂层，所述环氧树脂层用于保护所述主体外壳内的元部件。

8.根据权利要求1所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述电能处理模块包括整流单元以及调压单元，所述整流单元能够将所述取能线圈上产生的交变电流转化为直流电，所述调压单元能够将所述直流电的电压调整至所述信号处理模块的工作电压；

所述信号处理模块包括采样单元、主控芯片单元以及信号发送单元；所述采样单元用于获取所述采样线圈上电流电压信息，所述主控芯片单元用于处理所述采样单元获取的信息，所述信号传输设备用于将处理后的信息发送至其他设备。

9.根据权利要求8所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述电能处理模块还包括防尖峰电压单元，所述防尖峰电压单元用于防止尖峰电压损坏电路。

10.根据权利要求8所述的电缆取能采样双线程装置，其特征在于，所述电能处理模块还包括储能单元，所述储能单元用于储存电能，当电缆断电时，所述交变电流消失，所述储能单元放电以供给所述信号处理模块继续工作一段时间。

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