CN201184901Y - 具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置 - Google Patents

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陈爱东
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Abstract

本实用新型涉及一种具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，包括外壳(11)；电压传感器模块(1)，测量获得正比于输电线路电压的取样信号；电流传感器模块(2)，获得正比于输电线路电流的取样信号；温度传感器模块(3)，测量得到输电线的温度数字信号；倾角传感器模块(4)，测量得到输电线角度的数字/模拟信号；存储模块(7)；远程通信模块(8)；本地通信模块(9)；微处理模块MCU(5)，对各传感器模块的输入信号进行运算，得到输电线路的运行数据并保存，同时响应通过远程通信模块(8)或本地通信模块(9)的通信命令；供电模块(10)，为上述各模块提供工作电源。技术效果在于：能实现输电线系统运行状态的预警、报警，能对非法用电进行报警等。

Description

具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置
技术领域
本实用新型涉及输电线路诸多物理形状，尤其是电性能的测试，特别是涉及用数字远程通信方式发送数据和防止不正常用电的装置。
背景技术
在电力自动化管理不断推广、发展的今天，对输电线路系统运行状态的在线实时监测和预警是电力系统急需解决的一个课题，这关系电力系统供电质量的提高、运行故障率的降低和对故障的及时响应和排除。目前输电线路系统的监测是通过在变电站内对输电导线实现电参数的测量，这种监测方法不能对输电线路进行在线实时监测，不利于供电质量的提高、运行故障率的降低和故障的及时响应和排除。
同时，目前电力管理部门普遍面临“防窃电”的难题，某些电力用户受到利益驱动，采用各种窃电手段以非法获取经济利益。各电力管理部门已采取各种防窃电方法，现有的防窃电方法一般多在计量箱和计量表计上进行各种技术处理，但由于窃电手段的多样性、多变性以及隐蔽性，许多窃电行为采用现有的监测方法不能完全发现、避免。通过对输电线路的测量来实现防窃电检测，可大大降低用户窃电的可能性，有效防止窃电现象的发生。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种既能对输电线路运行进行在线实时监测，又能实现防窃电检测的输电线测量装置。
本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
设计、使用一种具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，包括外壳、设置在外壳内的电压传感器模块、电流传感器模块、温度传感器模块、用于测量输电线表面的温度、倾角传感器模块、存储模块、远程通信模块、本地通信模块、微处理模块MCU以及供电模块。所述各传感器模块、存储模块、远程通信模块以及本地通信模块分别与微处理模块MCU电连接，各传感器模块、微处理模块MCU、存储模块、远程通信模块以及本地通信模块分别与供电模块电连接。输电线测量装置将测量得到的输电线路的电参数、电量参数和/或输电线路物理参数数据发送至远方主站，和/或采集所述用户侧计量模块的用户电量参数、需量参数和/或电参数数据，与输电线测量装置自身测量得到的输电线路的电参数和/或电量参数比较，判断用户用电是否异常，并将用电异常信息发送至远方主站。
同现有技术相比较，本实用新型的技术效果在于：
1、能及时发现、记录输电线路的电压波动、电流过载、导线过热和导线张力过大等异常现象，能实现输电线系统运行状态的预警，有利于供电质量的提高和运行故障率的降低，防止因电压波动、电流过载、导线过热和导线张力过大等造成如线路老化、线路断裂、塔/杆倾倒等严重后果。
2、能对非法用电行为或用电现场异常状态进行报警，实现电能计量自动化管理，能对现有的防窃电技术作出有效补充。
附图说明
图1是本实用新型输电线测量装置的电原理方框图；
图2是所述输电线测量装置的外壳结构示意图，其中，图2-1是外壳闭合状态的轴测投影示意图，图2-2是外壳剖去一半后的轴测投影示意图；图2-3是外壳闭合状态的正投影示意图；图2-4是外壳打开状态的正投影示意图；
图3是所述输电线测量装置的一种应用示意图；
图4是所述输电线测量装置的另一种应用示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本实用新型具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，如图1和图2所示，包括外壳11，还包括：
设置在外壳内的电压传感器模块1，采用非接触的方式通过对输电线对地场强的测量，获得正比于输电线线路电压的取样信号，该信号通过A/D转换处理成数字信号送入微处理模块MCU 5，对具有内置A/D功能的微处理器，电压传感器的模拟信号直接输入至微处理器；
电流传感器模块2，利用电磁感应原理获得正比于输电线路电流的取样信号，该信号通过A/D转换处理成数字信号送入微处理模块MCU5，对具有内置A/D功能的微处理器，电流传感器的模拟信号直接输入至微处理器；
温度传感器模块3，用于测量输电线表面的温度，其测量得到的温度数字信号输入至微处理器MCU 5，该温度传感器可以是微处理器内置，也可以是外置；
倾角传感器模块4，可采用加速度、角度、位置等测量技术获取所述输电线测量装置的倾斜角，其测量得到角度的数字/模拟信号输入至微处理模块MCU 5，所述微处理模块MCU 5根据输电线路的预设的塔/杆间距、塔/杆处输电线密度、导线拉伸系数等参数和上述测量得到的输电线表面的温度，计算出塔/杆间的输电线长度，进而得到输电线张力；
存储模块7，通过串行通信口如I2C、SPI在微处理模块MCU 5的控制下写入/读取测量和/或计算得到的电能量、电参变量、温度、张力等参变量信息、输电线测量装置的预置参数、各异常事件记录等数据信息，该存储模块采用不挥发性存储器，无需供电电源即可永久存储数据；
远程通信模块8，采用GPRS、CDMA移动通信技术或短距无线自组网通信技术、实现本实用新型的微处理模块MCU 5与远方主站、计量用电能表和同一三相测量点的其他输电线测量装置之间的数据交换；
本地通信模块9，采用RS485、RS232、M_BUS等串行通信技术，用于在生产、鉴定过程中对所述微处理模块MCU 5进行输电线路参数预置和/或数据抄读；
微处理模块MCU 5，对上述各传感器模块的输入信号进行运算，得到输电线路的运行数据信息，并将所述数据信息保存至所述存储模块7，同时响应通过所述远程通信模块8或本地通信模块9的通信命令；即对上述传感器的输入信号进行下列的一系列运算，测量得到输电线的电参数(电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素/相位)、电能量(有功电能、无功电能)及输电线物理参数(导线表面温度、导线张力)等信息，并按照预先设定的方案定时将上述信息保存至外部存储模块；同时响应通过远程通信模块(GPRS、CDMA移动通信、短距无线自组网通信等)或本地通信模块(RS485、RS232、M_BUS等)的通信命令，完成装置的参数设置、数据抄读和校时操作等；
供电模块10，采用电磁感应原理从输电线路上获取供电电源，为上述各模块提供工作电源，供电模块10包括可充电电池或储能电容，在所述输电线路空载时，由可充电电池或储能电容提供供电电源。
如图1所示，本实用新型还包括时钟模块6，为所述微处理器MCU 5提供实时时钟源，保证该微处理器MCU 5的精确计时。如图2至图4所示，所述外壳11为环形开合式，直接套挂在用户的进户线之前的主输电线路上或者套接在用户进户侧的输电线路上。对已建设完成的输电线路系统，无需切断便可套挂于输电线上，安装十分方便，且不影响输电线路系统的正常、安全运行。
所述外壳11的结构具体见图2-1至图2-4，包括左半部分111、左边转轴112、右半部分113、右边转轴114、滑块115、旋转螺杆116，左半部分转动杠杆117和右半部分转动杠杆118。左半部分转动杠杆117一端与滑块115连接，另一端与左边转轴112连接，右半部分转动杠杆118一端与滑块115连接，另一端与右边转轴114连接。滑块115与旋转螺杆啮合。安装本实用新型，需要打开该外壳11时，将高压隔离棒119插入旋转螺杆116中，旋转高压隔离棒119，带动旋转螺杆116一起转动，滑块117则向外壳内滑动，从而通过左半部分转动杠杆117带动左半部分111以左边转轴112向外旋转，同时右半部分转动杠杆118带动右半部分113以右边转轴114向外旋转，从而将外壳打开。要关闭该外壳，只需将高压隔离棒119反向旋转即可。
本实用新型的工作过程具体如下：
采用非接触方式，通过精确测量输电线对地场强和导线电流，获得正比于输电线电压、电流的取样信号，经放大、滤波和A/D转换处理，由微处理模块计算得到电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数/相角、有功电能、无功电能等电参数、电量参数，并记录至非易失性挥发性存储器，实现对输电线电参数、电量参数的测量、监视。通过对各电参数的测量，由微处理器MCU根据预置的各电参数阈值判断，实现对输电线各电参数异常的报警，并记录相应的异常事件至非易失性存储器。
采用温度传感技术，测量输电导线表面的温度数字信号，并由微处理器MCU计算得到温度值，实现对输电导线表面温度的实时监测，并由微处理器MCU根据预置的温度阈值判断，实现对输电导线表面温度异常的报警，并记录温度异常事件至非易失性存储器。
采用加速度、角度、位置等传感测量技术，通过对装置倾斜角度的测量得到输电线的下垂弧度，并通过放大、滤波、A/D转换等处理，由微处理模块MCU根据预置的塔/杆间距、导线线径、导线线密度和实测温度等参数，角度-张力计算公式的运算，测量得到导线张力，并由微处理器MCU根据预置的导线张力阈值判断，实现对输电线张力异常的报警，并记录张力异常事件至非易失性性存储器。
采用晶体振荡器的软时钟电路或具有温度补偿功能的硬时钟电路，为本实用新型提供实时计时功能，为电参数的测量提供精确的时钟基准。装置的实时时钟可借助本地通信接口或远程通信接口进行校准。
采用GSM、GPRS、CDMA移动通信技术或短距无线自组网通信技术，实现悬挂在输电导线上的本实用新型与远方主站、计量用电能表间的数据交换，完成主站对装置的远程数据抄读、参数设置、时钟校准和装置异常报警事件的主动上报。
采用RS485、RS232、M_BUS等串行通信技术，实现本实用新型在生产、鉴定过程中的参数预置、数据抄读等功能。
本实用新型的电压传感器、电流传感器、温度传感器、倾角传感器等测量得到的信号都经过微处理模块MCU一系列运算，计量得到输电线的电参数(电压、电流、有功功率、无功功率、视功功率、功率因素/相位等)、电量参数(有功电能、无功电能)及输电线物理参数(导线表面温度、导线张力)等输电线的运行数据，并按照预先设定的方案定时将上述信息保存至存储模块。同时响应通过远程通信模块(GPRS、CDMA移动通信、短距无线自组网通信等)或本地通信模块(RS485、RS232、M_BUS等)的通信命令，完成装置的参数设置、数据抄读和校时操作等，且能主动上报装置监测到的异常报警，为电力管理自动化提供最为精确、可靠的数据基础。
本实用新型100可以安装在主输电线路，如图3所示，也可以安装在用户进户侧，如图4所示。在安装在用户进户线侧时，本实用新型能自动将其自身计量得到的电压、电流、功率等电参变量和电能量，与通过远程通信模块(GPRS、CDMA移动通信、短距无线自组网通信等)采集用户、配变等计量点计量电能表得到的电压、电流、功率等电参变量和电能量进行比较，在两者相差超过预置的阈值时，装置将判断用户用电异常，并通过远程通信模块(GPRS、CDMA移动通信、短距无线自组网通信等)将报警信号主动上传至远方主站，从而实现防窃电功能，有利于电力系统“节能降耗”工作的不断深入。
采用电磁感应原理从输电线上获取本实用新型的供电电源，该电源除为本实用新型各模块提供工作电源外，还可对本模块的可充电电池或超级储能电容进行持续充电。在输电线空载时，由可充电电池或储能电容提供供电电源，故本实用新型无需外接交、直流电源，方便现场安装，提高了装置的安全性和实用性。

Claims (5)

1.一种具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，包括外壳(11)，其特征在于：还包括设置在所述外壳(11)内的
电压传感器模块(1)，采用非接触方式通过对输电线对地场强的测量，获得正比于输电线路电压的取样信号，该信号送入微处理模块MCU(5)；
电流传感器模块(2)，利用电磁感应原理获得正比于输电线电流的取样信号，该信号送入微处理模块MCU(5)；
温度传感器模块(3)，用于测量输电线表面的温度，其测量得到的温度数字信号输入至微处理器(MCU)；
倾角传感器模块(4)，其测量得到角度信号输入至微处理模块MCU(5)，所述微处理模块MCU(5)结合输电线路的预设参数和上述测量得到的输电线表面的温度，计算得到输电线张力；
存储模块(7)，在微处理模块MCU(5)的控制下写入/读取测量和/或计算得到的数据信息；
远程通信模块(8)，用于所述微处理模块MCU(5)与远方主站、计量用电能表间进行数据交换；
本地通信模块(9)，用于在生产、鉴定过程中对所述微处理模块MCU(5)进行输电线路参数预置和/或数据抄读；
微处理模块MCU(5)，对上述各传感器模块的输入信号进行运算，得到输电线路的运行数据信息，并将所述数据信息保存至所述存储模块(7)，同时响应通过所述远程通信模块(8)或本地通信模块(9)发送来的通信命令；
供电模块(10)，借助电磁感应从输电线路上获取电能，为上述各模块提供工作电源。
2.如权利要求1所述的具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，其特征在于：还包括时钟模块(6)，为所述微处理器模块MCU(5)提供实时时钟源，保证该微处理器MCU(5)的精确计时。
3.如权利要求1所述的具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，其特征在于：所述供电模块(10)还包括可充电电池或大容量储能电容，在所述输电线路空载时，由所述可充电电池或储能电容为所述各模块提供电源。
4.如权利要求1所述的具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，其特征在于：所述外壳(11)为环形开合式，直接套挂在输电线路上。
5.如权利要求4所述的具有远程通信、防窃电功能的输电线测量装置，其特征在于：所述外壳(11)包括左半部分(111)、左边转轴(112)、右半部分(113)、右边转轴(114)、滑块(115)、旋转螺杆(116)、左半部分转动杠杆(117)和右半部分转动杠杆(118)；所述左边转轴(112)和右边转轴(114)分别固定在左半部分(111)和右半部分(113)上，所述左半部分转动杠杆(117)一端与滑块(115)连接，另一端与左边转轴(112)连接，右半部分转动杠杆(118)一端与滑块(115)连接，另一端与右边转轴(114)连接，所述滑块(115)与旋转螺杆(116)啮合。
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