CN115267377A - 线路监测装置及其方法 - Google Patents
线路监测装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115267377A CN115267377A CN202210763938.3A CN202210763938A CN115267377A CN 115267377 A CN115267377 A CN 115267377A CN 202210763938 A CN202210763938 A CN 202210763938A CN 115267377 A CN115267377 A CN 115267377A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- current
- circuit
- module
- monitoring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 122
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 52
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 36
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 34
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 27
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 25
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- SLXKOJJOQWFEFD-UHFFFAOYSA-N 6-aminohexanoic acid Chemical compound NCCCCCC(O)=O SLXKOJJOQWFEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 229910021423 nanocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/003—Environmental or reliability tests
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
- G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
本申请涉及一种线路监测装置及其方法。所述线路监测装置能够对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行储能和检测，实现取能和电流测量一体化；对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，实现电压测量，从而实现监测待测线路的负荷和用电运行情况。
Description
技术领域
本申请涉及线路监测技术领域，特别是涉及一种线路监测装置及其方法。
背景技术
按国家电网的规定，在电力线路上进行设备检修或施工必须进行接地，以保障人生安全和财产安全。然而，由于目前城市低压空间狭小，现有的低压线路通常没有安全可靠的接地点，无法满足安全可靠接地的要求，故常发生电力故障等问题，存在安全隐患。特别在夏季用电高峰期，城中村等地的低压线路负载过重，为故障高发区域，且低压用电负荷波动较大，因此实时监测线路的负荷情况对线路运维来说非常重要。
目前，线路监测采取的是人工测负荷的方式，以一个常规供电局人员配置来说，夏季高峰期共出动巡视人员12人，对十几个城中村等地的低压馈线进行夜间测温、测负荷(如电压或电流等)工作。因夜巡人员只能在一个时间点对低压线路进行负荷测试，无法有效实时地进行低压线路负荷监控，导致无法全面掌握该条低压线路的负载变化情况，从而无法有效的进行线路负荷的调度工作。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够监测待测线路负荷情况的线路监测装置及其方法。
第一方面，本申请提供了一种线路监测装置。所述方法包括：
电流感应模块，用于对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行储能和检测，其中，在对所述感应电流进行检测时，得到电流检测信号，在对所述感应电流进行储能时，得到为所述线路监测装置供电的电能；
电压感应模块，用于对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号；
数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述电流感应模块和所述电压感应模块电连接，所述数据处理模块用于将所述电流检测信号转化为电流检测值，以及将所述电压检测信号转化为电压检测值。
在一个实施例中，所述电流感应模块包括电流传感器、差分电路、继电器、储能电路以及电流检测电路，其中，
所述电流传感器通过所述差分电路与所述继电器电连接，所述电流传感器用于对所述待测线路进行磁场感应以得到所述感应电流，并将所述感应电流经所述差分电路输入至所述继电器；
所述继电器与所述储能电路和所述电流检测电路电连接，所述继电器用于将所述感应电流分时控制输入至所述储能电路和所述电流检测电路，所述储能电路用于对所述感应电流进行储能；
所述电流检测电路与所述数据处理模块电连接，所述电流检测电路用于对所述感应电流进行检测，得到电流检测信号，并将所述电流检测信号输入至所述数据处理模块。
在一个实施例中，所述线路监测装置还包括电源调理模块和备用电源，所述电源调理模块与所述储能电路和所述备用电源电连接，所述电源调理模块用于切换控制所述储能电路和所述备用电源为所述线路监测装置供电。
在一个实施例中，所述储能电路包括整流器、储能电容、过压泄放电路以及稳压电路，其中，
所述整流器与所述电流传感器电连接，所述整流器用于对所述感应电流进行整流；
所述储能电容、所述过压泄放电路、所述稳压电路以及所述电源调理模块均与所述整流器电连接，所述储能电容用于储存电能，所述过压泄放电路、所述稳压电路以及所述电源调理模块组成多级过压保护电路。
在一个实施例中，所述电压感应模块包括：电压传感器、变压器、集散电容以及电压检测电路，其中，
所述电压传感器、所述变压器和所述集散电容形成对地回路，所述电压传感器用于对所述待测线路进行电场感应以在所述对地回路中产生感应电压；
所述电压检测电路与所述电压传感器电连接，所述电压检测电路用于对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号。
在一个实施例中，所述线路监测装置还包括电压阈值更新模块以及报警模块，其中，
所述电压阈值更新模块与所述数据处理模块电连接，所述电压阈值更新模块用于判断所述电流检测值是否大于电流阈值，若检测到所述储能电路的电压值大于电流阈值，则更新电压阈值，其中，若检测到所述储能电路的电压值大于所述电压阈值，则由所述电流感应模块的储能电路为所述线路监测装置供电，若所述电压检测值小于或等于所述电压阈值，则由备用电源为所述线路监测装置供电；
所述报警模块与所述电压阈值更新模块电连接，所述报警模块用于若所述电流检测值小于或等于所述电流阈值，则进行失压报警。
在一个实施例中，所述线路监测装置还包括温度检测模块以及显示模块，其中，
所述温度检测模块，用于对所述待测线路进行温度检测，以得到温度检测信号；
所述数据处理模块与所述温度检测模块电连接，所述数据处理模块还用于将所述温度检测信号转换为温度检测值；
所述显示模块与所述数据处理模块电连接，所述显示模块用于对所述电流检测值、所述电压检测值以及所述温度检测值进行显示。
第二方面，本申请提供一种线路监测方法，所述方法包括：
对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行检测得到电流检测信号，以及通过储能电路对所述感应电流进行储能，得到为线路监测装置供电的电能；
对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号；
将所述电流检测信号转化为电流检测值，以及将所述电压检测信号转化为电压检测值。
在一个实施例中，所述方法还包括：
若检测到所述储能电路的电压值大于电压阈值，则切换所述储能电路为所述线路监测装置供电；
若检测到所述储能电路的电压值小于或等于所述电压阈值，则切换备用电源为所述线路监测装置供电；
若所述电流检测值大于电流阈值，则更新所述电压阈值；
若所述电流检测值小于或等于所述电流阈值，则进行失压报警。
在一个实施例中，所述方法还包括：
若检测到所述储能电路的电压值大于额定电压阈值，则增加所述储能电路的电能消耗量。
上述线路监测装置及其方法，能够对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行储能和检测，实现取能和电流测量一体化；对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，实现电压测量，从而实现监测待测线路的负荷和用电运行情况。
附图说明
图1为一个实施例中线路监测装置的结构框图；
图2为一个实施例中线路监测装置中电流感应模块的结构框图；
图3为另一个实施例中线路监测装置的结构框图；
图4为一个实施例中线路监测装置中电源调理模块的结构框图；
图5为一个实施例中线路监测装置中储能电路的结构框图；
图6为一个实施例中线路监测装置中电压感应模块的结构框图；
图7为一个实施例中线路监测装置中电压传感器的结构示意图；
图8为一个实施例中线路监测方法的示意图；
图9为一个实施例中线路监测方法中更新电压阈值的流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请一个实施例中，如图1所示，提供了一种线路监测装置100，包括：电流感应模块110、电压感应模块120以及数据处理模块130，所述数据处理模块130分别与所述电流感应模块110和所述电压感应模块120电连接，用以实现监测待测线路的负荷和用电运行情况。
在本实施例中，待测线路可以包括国家电网中的供电线路，如低压线路等，例如，配电房、配电箱、变压器、输电电缆或分支触头等中用于输电的线路或电路等，该待测线路可以为三相电，用于输送交流电。也就是说，该线路监测装置100适用于机场、地铁、小区、商业区电力供应、居民用电、码头、矿产开采等交流电应用场景，其可以安装在配电房、配电箱、变压器、输电电缆或分支触头等上。
电流感应模块110用于对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行储能和检测，其中，在对所述感应电流进行检测时，得到电流检测信号，在对所述感应电流进行储能时，得到为所述线路监测装置供电的电能。
也就是说，电流感应模块10即能够测量待测线路的电流信号，又能够储存电能，为线路监测装置100提供运行所需的电能，从而实现电流测量和取能(或储能)一体化。
电压感应模块120用于对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号。
需要指出的是，考虑到待测线路中存在交流电，其在待测线路的周围产生感应磁场和感应电场，因此，在本实施例中，所述电流感应模块110采用磁场感应技术测量待测线路的电流信号，所述电压感应模块120采用电场感应技术测量待测线路的电压信号，实现现场无接触触发，有利于提升运维安全，而且可以在待测线路不断电或不停电的情况下进行安装和测量，从而避免了因待测线路断电而导致用户用电中断的情况发生。
数据处理模块130所述数据处理模块分别与所述电流感应模块和所述电压感应模块电连接，所述数据处理模块用于将所述电流检测信号转化为电流检测值，以及将所述电压检测信号转化为电压检测值。
也就是说，数据处理模块130输出的电流检测值和电压检测值可以用于表示待测线路的负荷情况，从而有利于进行待测线路负荷的调度工作。
因此，本实施例提供的线路监测装置100不仅能够检测待测线路的负荷情况，而且还能够非接触式地测量待测线路的电流信号和电压信号，可在待测线路不断电的情况下进行安装，不需要规划停电，避免了停电带来的经济损失。
在一个实施例中，如图2所示，所述电流感应模块110包括电流传感器111、差分电路112、继电器113、储能电路114以及电流检测电路115，其中，所述电流传感器111通过所述差分电路112与所述继电器113电连接，所述电流传感器111用于对所述待测线路进行磁场感应以得到所述感应电流，并将所述感应电流经所述差分电路112输入至所述继电器113；所述继电器113与所述储能电路114和所述电流检测电路115电连接，所述继电器113用于将所述感应电流分时控制输入至所述储能电路114和所述电流检测电路115，所述储能电路114用于对所述感应电流进行储能；所述电流检测电路115与所述数据处理模块130电连接，所述电流检测电路115用于对所述感应电流进行检测，得到电流检测信号，并将所述电流检测信号输入至所述数据处理模块130。
电流传感器111由磁芯加线圈绕制制成，在本实施例中，电流传感器111的磁芯采用纳米硅晶材料，具有抗生锈、避免磁振现象，且具有磁导率高等特点。该电流传感器111的制备方法，例如，先用绝缘材料对纳米晶硅材料磁芯进行浸泡然后采用切割机进行居中切割，得到开口磁芯，然后绕匝全铜漆包线制成电流传感器111。
考虑到电流感应模块110具备取电和电流测量两种功能，为提高电流测量精度，特别是谐波精度，就需要保证信号源(即电流传感器111感应到的感应电流)的信号完整性，同时尽量不复用交流地，因此，在本实施例中，采用差分电路112将电流传感器111感应到的感应电流进行全差分传输，保真还原原始信号，有利于提高电流测量精度。
在本实施例中，继电器113为光耦固态继电器(或可选用其他继电器替换)，所述电流检测电路115包括采样电阻1151、仪表放大器1152、隔直电容1153以及电流转换器1154，其中，采样电阻1151与继电器113并联，仪表放大器1152与继电器113电连接，仪表放大器1152用于将继电器113输出的差分信号转换为单端信号，隔直电容1153的两端分别与仪表放大器1152和电流转换器1154电连接，隔直电容1153用于隔离直流信号且允许交流信号通过，以避免直流干扰检测精度，电流转换器1154与数据处理模块130电连接，电流转换器1154用于将交流信号进行模数转换得到电流检测信号。可选地，为了保证信号完整性和差分信号传输的抗干扰能力，继电器113通过隔离线与数据处理模块130电连接。
在进行电流测量时，电流传感器111感应到的感应电流通过差分电路112以差分信号形式输入至继电器113后，通过并联的采样电阻1151输入至仪表放大器1152，经仪表放大器1152将差分信号转换为单端信号后，输入至隔直电容1153，通过隔直电容1153的交流信号输入至电流转换器1154进行模数转换，并输出数字信号(即电流检测信号)至数据处理模块130，数据处理模块130通过电流算法计算得到电流测量值。
在一个实施例中，如图3和图4，所述线路监测装置100还包括电源调理模块140和备用电源150，所述电源调理模块140与所述储能电路114和所述备用电源150电连接，所述电源调理模块140用于切换控制所述储能电路114和所述备用电源150为所述线路监测装置供电。备用电源150如锂亚电池等。也就是说，当因待测线路或储能电路114故障等因素导致储能电路114储存的电能(如电量等)不足时，电源调理模块140切换备用电源150为线路监测装置供电，以避免线路监测装置因断电而无法运行。例如，若所述线路监测装置100检测到所述储能电路114的电压值小于或等于电压阈值时，则所述电源调理模块140切换备用电源150为线路监测装置供电，若所述线路监测装置100检测到所述储能电路114的电压值大于电压阈值时，则所述电源调理模块140切换储能电路114为线路监测装置供电。需要指出的是，所述储能电路114的电压值可以采用电压传感器检测得到，电源调理模块140采用先通后断的逻辑对储能电路114与备用电源150进行供电切换，以保证线路监测装置不停电的同时防止备用电源150被反充电。
值得一提的是，若所述所述线路监测装置100检测到所述储能电路114的电压值大于额定电压阈值，则增加所述储能电路的电能消耗量，如所述线路监测装置100高功率运行等以加速消耗所述储能电路中的电能。
在一个实施例中，如图5，所述储能电路114包括整流器1141、储能电容1142、过压泄放电路1143以及稳压电路1144，其中，所述整流器1141与所述电流传感器111电连接，所述整流器1141用于对所述感应电流进行整流；所述储能电容1142、所述过压泄放电路1143、所述稳压电路1144以及所述电源调理模块140均与所述整流器1141电连接，所述储能电容1142用于储存电能，所述过压泄放电路1143、所述稳压电路1144以及所述电源调理模块140组成多级过压保护电路，用以避免因电流过大而造成电路或器件等损坏。
具体地，电流传感器111感应到的感应电流(交流)经整流器1141整流后变为直流，有利于实现小电流高效率取电。储能电容1142的一端与整流器1141电连接，另一端接地，用于储存电能，以解决在待测线路小电流情况下电流传感器111感应到的感应电流较弱而无法启动线路监测装置的问题，以及在待测线路大电流情况下电压压降过快的问题。过压泄放电路1143一端与整流器1141电连接，另一端接地，过压泄放电路1143包括过压开关K1和过压电阻R，过压开关K1与过压电阻R串联形成过压泄放通道，以实现第一级过压保护，过压开关K1与数据处理模块130电连接，且受控于所述数据处理模块130，如当电流测量值大于最大电流值时，则数据处理模块130控制过压开关K1闭合。稳压电路1144一端与整流器1141电连接，另一端接地，稳压电路1144为稳压器件，以实现第二级过压保护。电源调理模块140的输入端分别与整流器1141和备用电源150电连接，电源调理模块140不仅具备切换储能电路114和备用电源150的功能，而且还提供泄流和稳压功能，实现第三级过压保护。因此，上述过压泄放电路1143、上述稳压电路1144以及上述电压调理模块140组成了三级过压保护电路，用以实现三级过压保护。
进一步地，储能电路114还可以包括稳压二极管1145，其一端与整流器1141电连接，另一端接地，稳压二极管1145用于对电路进行过压保护，也就是说，该稳压二极管1145可以用于实现第四级过压保护。
需要指出的是，电源调理模块140具有升压电路，用于将低压升压至工作电压，该工作电压用于表示线路监测装置的运行电压，例如，将100mv低压升至5.5V工作电压等，以实现在感应电流较低的情况下仍可满足启动线路监测装置所需的电能。具体地，电源调理模块140支持600mv冷启动和100mv热启动，即使在待测线路的电流低至0.3A时，电流传感器111进行磁场感应得到的感应电流通过上述储能电路114和上述电源调理模块140后仍能满足供给电路监测装置100运行所需的电能。
进一步地，所述电流感应模块110还包括超级电容116，超级电容116一端与电源调理模块140的输出端电连接，另一端接地，超级电容116可以被充电至5.5V，用于存储多余的电能，满足无线发射大电流应用。
在一个实施例中，如图6，所述电压感应模块120包括电压传感器121、变压器122、集散电容123以及电压检测电路124，其中，所述电压传感器121、所述变压器122和所述集散电容123电连接以形成对地回路，所述电压传感器121用于对所述待测线路进行电场感应以在所述对地回路中产生感应电压；所述电压检测电路124与所述电压传感器121电连接，所述电压检测电路124用于对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号。
在本实施例中，电压传感器121可以采用两片铜板制成，在测量电压时，交流电沿着待测线路垂直方向产生电磁场，电子在电场作用下发生移动，采用铜板去吸收电荷，就可以通过测量电压的方式测量电场强度，然后利用公式V＝CQ，C＝εS/4πkd，计算得到电压大小，其中，V为电压，C为电容，Q为电荷，根据该公式可知，改变两个铜板的距离d和面积s，即可调整电压传感器的灵敏度。
具体地，如图7，电压传感器121可以包括采用多层电路板(如PCB板等)制成的耦合电容C1，例如，耦合电容C1为六层PCB板结构，两层作为电极，一个电极贴近待测线路的火线(如耦合电容C1紧贴火线的绝缘层等)，以提高测量精度，另一个电极作为参考地或屏蔽地，另外4层打孔对电源地并联以提供一个罩式屏蔽层，保护贴近火线上的电极上的电荷不容易被夺走。集散电容123为耦合电容C2，且接地，耦合电容C1远大于耦合电容C2，当待测线路的火线中有电压时，就会在待测线路的火线附近产生电场，在该电场的作用下，在上述对地回路中产生感应电压，因此，通过测量该感应电压的大小即可确定出待测线路中是否带电。
在一个实施例中，电压检测电路124包括限流电阻1241、运放器1242和电压转换器1243，限流电阻1241一端与电压传感器121电连接，另一端与运放器1242的输入端电连接，运放器1242的输出端与电压转换器1243电连接，限流电阻1241用于限制电路中的电流不会过大，运放器1242为运算放大器，用于将输入电流放大一定倍数，可选地，运放器1242选用对pA级输入电流进行放大，避免耦合电容C1负载过重，压降过大。耦合电容C1上的感应电压经运放器1242进行放大和阻抗匹配后输入至电压转换器1243，通过电压转换器1243将模拟信号转换为数字信号(即电压检测信号)，并输入至数据处理模块130，数据处理模块130通过电压算法计算得到电压测量值。
需要指出的是，电压传感器121感应到的感应电压可以通过差分电路传输至电压检测电路124，以排除电源或其他信号源的干扰。
在一个实施例中，所述线路监测装置100还包括电压阈值更新模块160以及报警模块170，其中，所述电压阈值更新模块160与所述数据处理模块130电连接，所述报警模块170与所述数据处理模块130电连接。
所述电压阈值更新模块160用于判断所述电流检测值是否大于电流阈值，若所述电流检测值大于电流阈值，则更新电压阈值，其中，若所述线路监测装置100检测到所述储能电路114的电压值大于所述电压阈值，则由所述电流感应模块110的储能电路114为所述线路监测装置供电，若所述线路监测装置100检测到所述储能电路114的电压值小于或等于所述电压阈值，则由备用电源150为所述线路监测装置供电。需要指出的是，电压阈值更新模块160采用K近邻算法对电压阈值进行更新，输入特征包括待测线路的电流、电压、温度等参数，输出为更新后的电压阈值，从而实现对电压阈值的自适应校正，确保失压判断的准确性。
所述报警模块170用于若所述电流检测值小于或等于所述电流阈值，则进行失压报警，用以提示待测线路中的电流过低。为确保检测准确度，若连续两次或两次以上检测到电流检测值小于或等于电流阈值，则所述报警模块170进行失压报警。
在一个实施例中，所述线路监测装置100还包括温度检测模块180以及显示模块190，其中，所述温度检测模块180，用于对所述待测线路进行温度检测，以得到温度检测信号；所述数据处理模块130与所述温度检测模块电连接，所述数据处理模块130还用于将所述温度检测信号转换为温度检测值；所述显示模块190与所述数据处理模块130电连接，所述显示模块190用于对所述电流检测值、所述电压检测值以及所述温度检测值进行显示。
具体地，温度检测模块180基于红外波原理对待测线路进行非接触式测量，且基于DSP集成式运算，支持数字式输出，大大降低了信号传输的干扰。显示模块190为OLED显示屏，具备低功耗等特点，在恶劣环境下仍可提供较清晰的显示效果。
进一步地，所述线路监测装置100还包括磁感应模块，其与显示模块180电连接，磁感应模块用于基于磁阻原理触发开关所述显示模块180。换句话说，用户可以通过手动按键或磁控开关触发所述显示模块180开启，以显示上述电流测量值、电压测量值或温度测量值等。
需要指出的是，所述显示模块190还用于若所述显示模块190处于开启状态下，接收到所述磁感应模块或手动按键的触发指令，则关闭所述显示模块190，并在测量得到电流测量值、电压测量值或温度测量值后开启所述显示模块190并进行显示，并进行计时，当累计计时达到预设时长，则关闭所述显示模块190，从而节省电能，延长线路监测装置100的工作时长。
进一步地，所述线路监测装置100还包括电能分析模块，其与电流感应模块110电连接，电能分析模块用于测量电流检测信号中的基波与谐波的比例，得到电能质量，该电能质量可以由电流检测信号中基波占比来表示。具体地，由于待测线路中的交流电除了正弦波外还存在一部分的谐波，该谐波基本为无用功，如果待测线路中的基波占比较大(如基波占比大于或等于预设比例等)，则表示用户得到的电能有用功较高，电能质量较高，如果待测线路中的谐波占比较大，则表示电网受干扰严重，电能质量较低，如使用大量电机以提高电能，可能造成电力正弦波严重畸变。因此，电流感应模块110每个周波采样128个点，实现19次以上谐波采样，并由电能分析模块分析电流检测信号中的基波与谐波的比例，从而实现电能质量的检测，提高用电安全和用电效能。
进一步地，所述线路监测装置100还包括通信模块，其与数据处理模块130电连接，通信模块用于将测量得到的电流测量值、电压测量值、温度测量值或电能质量发送到用户终端或云端等，以便于实现线路运维。更进一步地，所述通信模块可以通过无线与汇集器进行数据交互，汇集器通过电网专用网络设备如网关、基站、宽带、工业交换机等，以专线加密方式将数据传输至服务器进行数据呈现和应用。
综上，上述线路监测装置，能够对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行储能和检测，实现取能和电流测量一体化；对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，实现电压测量，对所述待测线路进行温度测量以得到温度测量值，从而实现监测待测线路的负荷情况，以及将测量到的电流测量值、电压测量值、温度测量值或电能质量进行远程传输，以利于实现线路运维。
上述线路监测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于上述所涉及的线路监测装置的线路监测方法。该方法所提供的解决问题的实现方案与上述装置中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个线路监测方法实施例中的具体限定可以参见上文中对于线路监测装置的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种线路监测方法，包括：
S101、对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行检测得到电流检测信号，以及通过储能电路对所述感应电流进行储能，得到为线路监测装置供电的电能；
S102、对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号；
S103、将所述电流检测信号转化为电流检测值，以及将所述电压检测信号转化为电压检测值。
在一个实施例中，所述方法还包括：
若检测到所述储能电路的电压值大于电压阈值，则切换所述储能电路为所述线路监测装置供电；
若检测到所述储能电路的电压值小于或等于所述电压阈值，则切换备用电源为所述线路监测装置供电；
若所述电流检测值大于电流阈值，则更新所述电压阈值；
若所述电流检测值小于或等于所述电流阈值，则进行失压报警。
在一个实施例中，所述方法还包括：
若检测到所述储能电路的电压值大于额定电压阈值，则增加所述储能电路的电能消耗量。
如图9所示为线路监测方法中更新电压阈值的流程，包括：
S1、获得电流测量值；
S2、判断电流测量值是否大于电流阈值；
S3、若电流测量值大于电流阈值，则更新电压阈值；
S4、若电流测量值小于或等于电流阈值，则失压报警；
S5、输出电流测量值。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种线路监测装置，其特征在于，包括：
电流感应模块，用于对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行储能和检测，其中，在对所述感应电流进行检测时，得到电流检测信号，在对所述感应电流进行储能时，得到为所述线路监测装置供电的电能；
电压感应模块，用于对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号；
数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述电流感应模块和所述电压感应模块电连接，所述数据处理模块用于将所述电流检测信号转化为电流检测值，以及将所述电压检测信号转化为电压检测值。
2.根据权利要求1所述的线路监测装置，其特征在于，所述电流感应模块包括电流传感器、差分电路、光耦固态继电器、储能电路以及电流检测电路，其中，
所述电流传感器通过所述差分电路与所述继电器电连接，所述电流传感器用于对所述待测线路进行磁场感应以得到所述感应电流，并将所述感应电流经所述差分电路输入至所述继电器；
所述继电器与所述储能电路和所述电流检测电路电连接，所述继电器用于将所述感应电流分时控制输入至所述储能电路和所述电流检测电路，所述储能电路用于对所述感应电流进行储能；
所述电流检测电路与所述数据处理模块电连接，所述电流检测电路用于对所述感应电流进行检测，得到电流检测信号，并将所述电流检测信号输入至所述数据处理模块。
3.根据权利要求2所述的线路监测装置，其特征在于，所述线路监测装置还包括电源调理模块和备用电源，所述电源调理模块与所述储能电路和所述备用电源电连接，所述电源调理模块用于切换控制所述储能电路和所述备用电源为所述线路监测装置供电。
4.根据权利要求3所述的线路监测装置，其特征在于，所述储能电路包括整流器、储能电容、过压泄放电路以及稳压电路，其中，
所述整流器与所述电流传感器电连接，所述整流器用于对所述感应电流进行整流；
所述储能电容、所述过压泄放电路、所述稳压电路以及所述电源调理模块均与所述整流器电连接，所述储能电容用于储存电能，所述过压泄放电路、所述稳压电路以及所述电源调理模块组成多级过压保护电路。
5.根据权利要求1所述的线路监测装置，其特征在于，所述电压感应模块包括：电压传感器、变压器、集散电容以及电压检测电路，其中，
所述电压传感器、所述变压器和所述集散电容形成对地回路，所述电压传感器用于对所述待测线路进行电场感应以在所述对地回路中产生感应电压；
所述电压检测电路与所述电压传感器电连接，所述电压检测电路用于对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号。
6.根据权利要求1所述的线路监测装置，其特征在于，所述线路监测装置还包括电压阈值更新模块以及报警模块，其中，
所述电压阈值更新模块与所述数据处理模块电连接，所述电压阈值更新模块用于判断所述电流检测值是否大于电流阈值，若所述电流检测值大于电流阈值，则更新电压阈值，其中，若所述线路监测装置检测到所述电流感应模块的储能电路的电压值大于所述电压阈值，则由所述电流感应模块的储能电路为所述线路监测装置供电，若所述电流感应模块的储能电路的电压值小于或等于所述电压阈值，则由备用电源为所述线路监测装置供电；
所述报警模块与所述数据处理模块电连接，所述报警模块用于若所述电流检测值小于或等于所述电流阈值，则进行失压报警。
7.根据权利要求1至6任一项所述的线路监测装置，其特征在于，所述线路监测装置还包括温度检测模块以及显示模块，其中，
所述温度检测模块，用于对所述待测线路进行温度检测，以得到温度检测信号；
所述数据处理模块与所述温度检测模块电连接，所述数据处理模块还用于将所述温度检测信号转换为温度检测值；
所述显示模块与所述数据处理模块电连接，所述显示模块用于对所述电流检测值、所述电压检测值以及所述温度检测值进行显示。
8.一种线路监测方法，其特征在于，所述方法包括：
对待测线路进行磁场感应以得到感应电流，并对所述感应电流进行检测得到电流检测信号，以及通过储能电路对所述感应电流进行储能，得到为线路监测装置供电的电能；
对所述待测线路进行电场感应以得到感应电压，并对所述感应电压进行检测，得到电压检测信号；
将所述电流检测信号转化为电流检测值，以及将所述电压检测信号转化为电压检测值。
9.根据权利要求8所述的线路监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
若检测到所述储能电路的电压值大于电压阈值，则切换所述储能电路为所述线路监测装置供电；
若检测到所述储能电路的电压值小于或等于所述电压阈值，则切换备用电源为所述线路监测装置供电；
若所述电流检测值大于电流阈值，则更新所述电压阈值；
若所述电流检测值小于或等于所述电流阈值，则进行失压报警。
10.根据权利要求9所述的线路监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
若检测到所述储能电路的电压值大于额定电压阈值，则增加所述储能电路的电能消耗量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210763938.3A CN115267377A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 线路监测装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210763938.3A CN115267377A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 线路监测装置及其方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115267377A true CN115267377A (zh) | 2022-11-01 |
Family
ID=83763618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210763938.3A Pending CN115267377A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 线路监测装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115267377A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116631163A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-08-22 | 国网山东省电力公司滨州市滨城区供电公司 | 一种输电线路智能报警系统 |
| WO2024103903A1 (zh) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种自取能电力监测装置 |
| CN118191394A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-06-14 | 弘乐集团有限公司 | 一种电子式电流电压传感器电路、测量方法及其结构 |
-
2022
- 2022-06-30 CN CN202210763938.3A patent/CN115267377A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024103903A1 (zh) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种自取能电力监测装置 |
| CN116631163A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-08-22 | 国网山东省电力公司滨州市滨城区供电公司 | 一种输电线路智能报警系统 |
| CN118191394A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-06-14 | 弘乐集团有限公司 | 一种电子式电流电压传感器电路、测量方法及其结构 |
| CN118191394B (zh) * | 2024-03-15 | 2024-08-20 | 弘乐集团有限公司 | 一种电子式电流电压传感器电路、测量方法及其结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115267377A (zh) | 线路监测装置及其方法 | |
| CN102508036B (zh) | 盘式绝缘子污秽状态在线远程监测方法及装置 | |
| JP2006343974A (ja) | 電力流通設備用のリスク評価システム、リスク評価方法及びそのプログラム並びにその記録媒体 | |
| US11506546B2 (en) | Systems and methods for measuring internal transformer temperatures | |
| CN204177910U (zh) | 一种智能电网传感装置 | |
| Emhemed et al. | The effectiveness of using IEC61660 for characterising short-circuit currents of future low voltage DC distribution networks | |
| CN113515838A (zh) | 直流系统建模仿真方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| CN104779634A (zh) | 一种微电网储能调度方法 | |
| CN106707030B (zh) | 配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法和装置 | |
| Qian et al. | Power maximised and anti‐saturation power conditioning circuit for current transformer harvester on overhead lines | |
| CN103887882B (zh) | 一种用于变电站的预制定模块化二次设备系统 | |
| Ott et al. | Model-Based fault current estimation for low fault-energy 380VDC distribution systems | |
| Kuchanskyi et al. | Modes of electrical systems and grids with renewable energy sources | |
| Uvais | Controller based power theft location detection system | |
| CN102074994B (zh) | 一种直流系统充电装置 | |
| CN204425037U (zh) | 一种免维护高频开关电源直流电源柜 | |
| CN103855708A (zh) | 高压架空线路地线抽能供电技术 | |
| CN202548079U (zh) | 一种盘式绝缘子污秽状态在线远程监测装置 | |
| Fedotov et al. | Detection of places of single-phase ground fault by frequency of the resonance | |
| CN204290449U (zh) | 基于架空地线的供能装置 | |
| CN206773061U (zh) | 一种过电压保护器在线监测控制装置 | |
| CN203504288U (zh) | 智能箱式变电站系统 | |
| CN204669079U (zh) | 一种用于居民配电的安全控制装置 | |
| KR101383700B1 (ko) | 고전압 선로용 무선 센싱장치 | |
| Sanjay et al. | Artificial Intelligence based Power Fault Detection and Power Restoration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |