CN201417489Y

CN201417489Y - 采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端

Info

Publication number: CN201417489Y
Application number: CN2009200911023U
Authority: CN
Inventors: 王中心; 周庆民; 张永营; 肖予普; 朱曙光; 桑大治; 马光东; 李玉亮; 段科; 陈中伟
Original assignee: WEN COUNTY ELECTRIC POWER BUREAU
Current assignee: WEN COUNTY ELECTRIC POWER BUREAU
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2019-06-25

Abstract

本实用新型涉及采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，可有效解决变压器被盗或被破坏的及时报警，以减少对生活和生产中的损失或影响问题，其解决的技术方案是，包括有壳体及壳体内的控制电路，控制电路是，微处理器分别经接口同光电隔离开关量信号输入接口电路、串行接口电路、变压器光纤防盗接口电路、液晶显示接口电路、存储器接口电路、GPRS Modem接口模块相连，电源电路分别同微处理器及上述各部分电路的电源输入端相连，变压器光纤防盗接口电路经尾纤穿过电力变压器防盗检测点的固定螺母固定，本实用新型结构简单，新颖独特，利用光纤线路的难以快速修复的特点，采取将尾纤穿过电力变压器所有关键防护点，有力地提高了变压器防盗的技术水平。

Description

采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端

一、技术领域

本实用新型涉及电力变压器多功能远传终端，特别是一种采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端。

二、背景技术

变压器是电力设备当中必有的设备，而目前变压器多是采用铜芯结构。随着国际铜价的飞涨，铜的收购价格居高不下，在利益的驱使下，有些人往往铤而走险，大肆盗窃变压器，以获得铜芯，每一台变压器遭破坏，往往会造成该片区的大面积停电，给当地生产企业带来极大的损失，人们的生活也受到很大的影响，电力部门的损失就更大了！为此，各地公安、电力部门、用电企业不得不成立专门的打击队伍，投入了大量的人力物力，但效果并不理想。为此，人们采用了各种技术手段来解决这一问题，但由于变压器结构本身存在的问题，至今未有很好的解决办法。

目前生产变压器防盗装置的厂家有很多，按照采用的技术措施来划分，大致可以分成如下几类：机械防盗装置、电子防盗装置。机械式防盗装置采用改变变压器安装方式、加强安装螺钉的强度等方式，加大拆卸难度、延长拆卸时间，从而增加被发现的几率。由于目前盗窃手段趋于机械化，工具先进，单纯采取该类防盗措施的电力变压器防盗装置已经失去市场份额。电子防盗装置是利用电子及计算机技术实现对变压器异常情况的检测，并通过无线通信或现场警报装置发出报警信号。按照通信方式来分：防盗装置分为专用无线电台方式及公网信道方式。前者系自建电台，所用频率需要得到当地无线电管理委员会的批准，并需要缴纳一定的费用，但是在使用过程中无需使用费；后者采用覆盖面广的公用移动通信平台(移动、联通、电信)，通过SMS短信、GPRS/CDMA网络方式将现场的报警信息上报有关管理人员或系统主台。目前由于移动通信网路稳定、通信费用日益低廉，后一种通信方式得到了广泛的使用。由于目前防盗检测一般采用开、闭点方式(包括水银开关、短路线)等，具备一定电工常识的人往往可以采取预先将有关开关短路的方式使得报警检测装置失效，从而达到盗走变压器而不触发报警装置的目的。

三、实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型的目的就是提供一种采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，可有效解决变压器被盗或被破坏的及时报警，以减少对生活和生产中的损失或影响问题，其解决的技术方案是，包括有壳体及壳体内的控制电路，控制电路是由微处理器、光电隔离开关量信号输入接口电路(即脉冲及门禁接入电路)、串行接口电路(即光电隔离RS485通信接口电路)、变压器光纤防盗接口电路(即光纤收发电路)、电源电路、液晶显示接口电路、存储器接口电路、GPRS Modem接口模块(即通用无线分组业务GPRS通信模块接口电路)组成，微处理器分别经接口同光电隔离开关量信号输入接口电路、串行接口电路、变压器光纤防盗接口电路、液晶显示接口电路、存储器接口电路、GPRS Modem接口模块相连，电源电路分别同光电隔离开关量信号输入接口电路、串行接口电路、变压器光纤防盗接口电路、液晶显示接口电路、存储器接口电路、GPRS Modem接口模块的电源输入端相连，变压器光纤防盗接口电路经尾纤穿过电力变压器防盗检测点的固定螺母固定，本实用新型结构简单，新颖独特，利用光纤线路的难以快速修复的特点，采取将尾纤穿过电力变压器所有关键防护点的办法，配合红外微波等辅助探测手段，实现对电力变压器的有效盗窃防护，智能配电变压器监控终端在检测到盗窃警情时可以迅速将有关变压器位置、警情等信息通过GPRS上传到警情信息中心，同时也可以通过短信通知线路管理人员，有力地提高了变压器防盗的技术水平。

四、附图说明

图1为本实用新型的电路连接结构图。

图2为本实用新型的电路原理图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1、2所示，本实用新型包括有壳体及壳体内的控制电路，控制电路是由微处理器A、光电隔离开关量信号输入接口电路(即脉冲及门禁接入电路)B、串行接口电路(即光电隔离RS485通信接口电路)C、变压器光纤防盗接口电路(即光纤收发电路)D、电源电路E、液晶显示接口电路F、存储器接口电路G、GPRS Modem接口模块(即通用无线分组业务GPRS通信模块接口电路)H组成，微处理器A分别经接口同光电隔离开关量信号输入接口电路B、串行接口电路C、变压器光纤防盗接口电路D、液晶显示接口电路F、存储器接口电路G、GPRS Modem接口模块相连H，电源电路E分别同光电隔离开关量信号输入接口电路B、串行接口电路C、变压器光纤防盗接口电路D、液晶显示接口电路F、存储器接口电路G、GPRS Modem接口模块H的电源输入端相连，变压器光纤防盗接口电路D经尾纤J穿过电力变压器I防盗检测点的固定螺母固定。

为了保证使用效果，所说的微处理器(U₁₃)A采用微处理器LC2138，微处理器的XTAL₁、XTA₂脚间接有并联的电阻R₂₃、晶振Y₂，并经并联的电容C₉、C₁₀接地，构成晶振电路；微处理器A的RTXC₁、RTXC₂脚间接有晶振Y₁，并经并联的电容C₇、C₈接地，构成实时钟晶振电路；微处理器VBAT脚接并联的二极管D₂、D₃的负极，二极管D₃的正极经电池BAT₁接地，二极管D₂接电源电路的Vcc端，构成实时钟供电电路；

所说的光电隔离开关量信号输入接口电路B是，并联的光电耦合器U₁、U₂、U₃、U₄、U₅输出端分别经电阻R₁₆、R₁₅、R₁₄、R₁₃、R₁₂接电源电路E的Vcc端，并与微处理器A输入端相连，光电耦合器U₁、U₂、U₃、U₄、U₅输入端上分别经电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅接并联的接地电容C₁、C₂、C₃、C₄、C₅及开关量输入1、开关量输入2、开关量输入3、开关量输入4、门禁输入，光电耦合器U₁、U₂、U₃、U₄、U₅发光二极管端的负极接电源电路的Vcc₁端，脉冲及门禁信号通过光电耦合器U₁-U₅输入到微处理器，电容C₁-C₅为滤波电容，电阻R₁-R₅为限流电阻，电阻R₁₂-R₁₆为上拉电阻；

所说的串行接口电路C是，光电耦合器U₈的集电端和光电耦合器U₉的发光二极管负极同微处理器A相连，并分别经电阻R₁₇、R₁₉同电源电路的Vcc端相连，光电耦合器U₈的发光二极管正端经电阻R₇接电源电路Vcc₁端，光电耦合器U₈的发光二极管负端接通信接口集成电路U₆的1端(RO)，光电耦合器U₉的集电端接电阻R₁₁、R₆和通信接口集成电路U₆的DI端，电阻R₆接电源电路的Vcc₁端，电阻R₁₁接三极管Q₁基极，三极管Q₁的发射极接电源电路Vcc₁脚，三极管Q₁的集电极接接地电阻R₁₈和通信接口集成电路U₆的DI脚，通信接口集成电路U₆的Vcc脚接电源电路的Vcc₁脚，通信接口集成电路U₆的B脚接电阻R₈、R₉及通讯接口B，电阻R₈接地，通信接口集成电路U₆的A脚接电阻R₉、R₁₀及通讯接口A，电阻R₁₀接电源电路的Vcc₁脚，通信接口集成电路U₆的GND脚接地；其中，所说的通信接口集成电路U₆、光电耦合器U₈、光电耦合器U₉、电阻R₆-R₁₁、电阻R₁₇-R₁₉、三极管Q₁组成光电隔离的(RS485)接口电路，三极管Q₁、电阻R₁₁、电阻R₁₈组成(RS485)收发自动判断电路，收发端分别连接微处理器(P0.9、P0.8脚)；

所说的变压器光纤防盗接口电路D是，由光电转换器发送电路和光电转换器接收电路构成，光电转换器发送电路是，门电路U_10A同微处理器A相连，并经二极管D₁接电阻R₂₀及光电转换发送器U₁₄的2、6、7脚，电阻R₂₀接电源电路的Vcc端，光电转换发送器U₁₄的3脚经电阻R₂₁接地，光电转换发送器U₁₄的输入端经防盗探测尾纤J接电力变压器I防盗检测点的固定螺母，光电转换器U₇的2脚接电源电路的Vcc端；光电转换器接收电路是，光电转换接收器U₇的6脚接电阻R₂₂、电容C₆和微处理器A的防盗信号检测端，电阻R₂₂接电源电路的Vcc端，电容C₆接光电转换器U₇的3、7脚并接地，光电转换接收器U₇同变压器经防盗探测尾纤J接电力变压器I防盗检测点的固定螺母，构成防盗报警输入信号回路；

所说的电源电路E上接有由交流电源输入电路和太阳能电池板输入电路组成的供电单元电路，所说的交流电源输入电路是，变压器的T₁的次级两端经电感L₁、L₂接整流桥B₁的输入端，整流桥B₁的输出端间接有稳压二极管ZN₁，稳压二极管ZN₁正极接地，负极同二极管D₅的正极相连，二极管D₄同并联的接地电容C₁₁、C₁₂及电源电路E的输入端，变压器T₁的初级线圈接交流电源输入接口JP₁，太阳能电池板输入电路是，二极管D₇负极、二极管D₈负极相连，二极管D₅的负极接二极管D₆的负极及电阻R₂₄，并经二极管D5的正极同整流桥B₁的输出端2脚相连，电阻R₂₄接电阻R₂₅、稳压二极管D₉的负极，稳压二极管D₉的正极及电池BAT₂负极相连接地，电阻R₂₅同电池BAT₂的正极及二极管D₇的正极相连，二极管D₇、D₈负极接电源电路E输入端，二极管D₆、D₈并联接太阳能电池板输入接口JP₂；其中，太阳能电池板输入接口JP₂为太阳能电池板输入接口，二极管D₆起极性保护及隔离作用，微处理器的P_0.27脚为电池电压检测，微处理器的P_0.28为供电单元电路电源电压检测端，微处理器的P_1.22为电池欠压关断控制，微处理器P_1.24为电路电源控制端；

所说的液晶显示接口电路F是，液晶被光控制端接微处理器A，液晶被光控制端经电阻R₂₆接三极管Q₂的基极，三极管Q₂的发射极接地，三极管Q₂的集电极接液晶显示模块(接口)LCD₁的20脚，液晶显示模块(接口)LCD₁的1脚接地，液晶显示模块(接口)LCD₁的2、19脚并联接电源电路E的Vcc脚，液晶显示模块(接口)LCD₁的18、3脚上接有接地的电位器W₁，液晶显示模块(接口)LCD₁的4-17脚分别同微处理器A的相应脚相接；

所说的存储器接口电路G是由铁电数据存储器U₁₁、闪存数据存储器U₁₂构成，铁电数据存储器U₁₁的2、6、5、1脚，闪存数据存储器U₁₂的1、2、4、8脚分别同微处理器A的相应脚相接，铁电数据存储器U₁₁的4脚接地，铁电数据存储器U₁₁的7、3脚并联经电阻R₂₇接电源电路E的Vcc脚，铁电数据存储器U₁₁的Vcc脚接电源电路Vcc脚，闪存数据存储器U₁₂的3脚接地，闪存数据存储器U₁₂的5、7脚并联经电阻R₂₈接电源电路E的Vcc脚，闪存数据存储器U₁₂的Vcc脚接电源电路E的Vcc脚；

所说的GPRS Modem接口模块H上接有手机卡座和天线。

上述电路中的光电耦合器U₁-U₅、U₈、U₉为PC817，通信接口集成电路U₆为MAX485，光电转换器U₇为HFBA-2412TZ，门电路U_10A为7407，铁电数据存储器U₁₁为FM25L256，闪存数据存储器U₁₂为AT45DB161，微处理器U₁₃(A)为LC2138。

在上述电路中，其中微处理器U₁₃为系统的核心，通过相应的信号线与其它各部分相连；脉冲及门禁输入电路可以检测配电变压器普通电子表的有功、无功脉冲信号，并将其换算成配电变压器表计的计量数据，通过液晶模块F在本地显示并可上传到系统主站计算机，门禁信号用于检测防盗终端仪表箱是否被非法打开；串行接口电路可以通过RS485接口与现场多功能表计或其他现场总线设备交换数据；本实用新型的关键在于将市场上成熟的光纤技术引入到变压器防盗装置中，微处理器通过定时通过DRV_THEFT管脚输出编码信息，在防盗尾纤正常情况下，可以期望在SENSE_THEFT管脚得到同样的编码信息，此时表明变压器状态正常；当防盗尾纤被破坏时，由于光纤的难以修复特性(一般盗贼还无法掌握光纤修复的技术)，从而大大提高该装置的防盗效果。具体做法是将电力变压器所有防护点的固定螺钉上加工一个直径为9mm的通孔，在变压器安装好后，将防盗尾纤从该通孔中穿过，构成一个完整的光纤环路，微处理器U₁₃通过定时发送和接收编码信号的方式来检测尾纤的完整性，从而推断出配电变压器的状态。针对有些农灌配电变压器长期停电的现实，在电源电路E中安排有太阳能电池光板接口电路，太阳能电池板充当在变压器失电状态下的装置充电能源；在系统有电或晴好的白天，能量被储存到可充电电池组BAT2中，在系统停电且晚上的情况，由电池组BAT2给装置供电。

数据存储电路G分为掉电保护的FRAM存储器U₁₁及FLASH U₁₂。前者用于存储一些经常改动的少量参数，后者用于存储现场采集参数的日整点及日、月、年等区段数据。

由上述情况可以看出，本实用新型是提供一种采用光纤探测技术的电力变压器多功能防盗远传终端，具有很好的防盗功能，能及时发现和报警变压器被盗或被破坏的信息，及时进行防范和维修，确保人们生活和生产中用电的实际需要问题，防止因变压器被盗或被破坏给人们生活、生产中带来的损失，经济和社会准将巨大。

Claims

1、一种采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，包括有壳体及壳体内的控制电路，其特征在于，控制电路是由微处理器(A)、光电隔离开关量信号输入接口电路(B)、串行接口电路(C)、变压器光纤防盗接口电路(D)、电源电路(E)、液晶显示接口电路(F)、存储器接口电路(G)、GPRS Modem接口模块(H)组成，微处理器(A)分别经接口同光电隔离开关量信号输入接口电路(B)、串行接口电路(C)、变压器光纤防盗接口电路(D)、液晶显示接口电路(F)、存储器接口电路(G)、GPRS Modem接口模块相连(H)，电源电路(E)分别同光电隔离开关量信号输入接口电路(B)、串行接口电路(C)、变压器光纤防盗接口电路(D)、液晶显示接口电路(F)、存储器接口电路(G)、GPRS Modem接口模块(H)的电源输入端相连，变压器光纤防盗接口电路(D)经尾纤(J)穿过电力变压器(I)防盗检测点的固定螺母固定。

2、根据权利要求1所述的采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，其特征在于，所说的微处理器(A)的XTAL₁、XTA₂脚间接有并联的电阻R₂₃、晶振Y₂，并经并联的电容C₉、C₁₀接地，构成晶振电路；微处理器A的RTXC₁、RTXC₂脚间接有晶振Y₁，并经并联的电容C₇、C₈接地，构成实时钟晶振电路；微处理器VBAT脚接并联的二极管D₂、D₃的负极，二极管D₃的正极经电池BAT₁接地，二极管D₂接电源电路的Vcc端，构成实时钟供电电路。

3、根据权利要求1所述的采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，其特征在于，所说的光电隔离开关量信号输入接口电路(B)是并联的光电耦合器U₁、U₂、U₃、U₄、U₅输出端分别经电阻R₁₆、R₁₅、R₁₄、R₁₃、R₁₂接电源电路E的Vcc端，并与微处理器(A)输入端相连，光电耦合器U₁、U₂、U₃、U₄、U₅输入端上分别经电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅分别接并联的接地电容C₁、C₂、C₃、C₄、C₅及开关量输入1、2、3、4及门禁输入，光电耦合器U₁、U₂、U₃、U₄、U₅发光二极管端的负极接电源电路的Vcc₁端，脉冲及门禁信号通过光电耦合器U₁-U₅输入到微处理器。

4、根据权利要求1所述的采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，其特征在于，所说的串行接口电路(C)是，光电耦合器U₈的集电端和光电耦合器U₉的发光二极管负极同微处理器(A)相连，并分别经电阻R₁₇、R₁₉同电源电路的Vcc端相连，光电耦合器U₈的发光二极管正端经电阻R₇接电源电路Vcc₁端，光电耦合器U₈的发光二极管负端接通信接口集成电路U₆的1端，光电耦合器U₉的集电端接电阻R₁₁、R₆和通信接口集成电路U₆的DI端，电阻R₆接电源电路的Vcc₁端，电阻R₁₁接三极管Q₁基极，三极管Q₁的发射极接电源电路Vcc₁脚，三极管Q₁的集电极接接地电阻R₁₈和通信接口集成电路U₆的DI脚，通信接口集成电路U₆的Vcc脚接电源电路的Vcc₁脚，通信接口集成电路U₆的B脚接电阻R₈、R₉及通讯接口B，电阻R₈接地，通信接口集成电路U₆的A脚接电阻R₉、R₁₀及通讯接口A，电阻R₁₀接电源电路的Vcc₁脚，通信接口集成电路U₆的GND脚接地，其中，所说的通信接口集成电路U₆、光电耦合器U₈、光电耦合器U₉、电阻R₆-R₁₁、电阻R₁₇-R₁₉、三极管Q₁组成光电隔离的接口电路，三极管Q₁、电阻R₁₁、电阻R₁₈组成收发自动判断电路，收发端分别连接微处理器。

5、根据权利要求1所述的采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，其特征在于，所说的变压器光纤防盗接口电路(D)是，由光电转换器发送电路和光电转换器接收电路构成，光电转换器发送电路是，门电路U_10A同微处理器A相连，并经二极管D₁接电阻R₂₀及光电转换发送器U₁₄的2、6、7脚，电阻R₂₀接电源电路的Vcc端，光电转换发送器U₁₄的3脚经电阻R₂₁接地，光电转换发送器U₁₄的输入端经防盗探测尾纤J接电力变压器I防盗检测点的固定螺母，光电转换器U₇的2脚接电源电路的Vcc端；光电转换器接收电路是，光电转换接收器U₇的6脚接电阻R₂₂、电容C₆和微处理器A的防盗信号检测端，电阻R₂₂接电源电路的Vcc端，电容C₆接光电转换器U₇的3、7脚并接地，光电转换接收器U₇同变压器经防盗探测尾纤J接电力变压器I防盗检测点的固定螺母，构成防盗报警输入信号回路。

6、根据权利要求1所述的采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，其特征在于所说的电源电路(E)上接有由交流电源输入电路和太阳能电池板输入电路组成的供电单元电路，交流电源输入电路是，变压器的T₁的次级两端经电感L₁、L₂接整流桥B₁的输入端，整流桥B₁的输出端间接有稳压二极管ZN₁，稳压二极管ZN₁正极接地，负极同二极管D₅的正极相连，二极管D₄同并联的接地电容C₁₁、C₁₂及电源电路E的输入端，变压器T₁的初级线圈接交流电源输入接口JP₁，太阳能电池板输入电路是，二极管D₇负极、二极管D₈负极相连，二极管D₅的负极接二极管D₆的负极及电阻R₂₄，并经二极管D5的正极同整流桥B₁的输出端2脚相连，电阻R₂₄接电阻R₂₅、稳压二极管D₉的负极，稳压二极管D₉的正极及电池BAT₂负极相连接地，电阻R₂₅同电池BAT₂的正极及二极管D₇的正极相连，二极管D₇、D₈负极接电源电路E输入端，二极管D₆、D₈并联接太阳能电池板输入接口JP₂。

7、根据权利要求1所述的采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，其特征在于，所说的液晶显示接口电路(F)是，液晶被光控制端接微处理器(A)，液晶被光控制端经电阻R₂₆接三极管Q₂的基极，三极管Q₂的发射极接地，三极管Q₂的集电极接液晶显示模块LCD₁的20脚，液晶显示模块LCD₁的1脚接地，液晶显示模块LCD₁的2、19脚并联接电源电路E的Vcc脚，液晶显示模块LCD₁的18、3脚上接有接地的电位器W₁，液晶显示模块LCD₁的4-17脚分别同微处理器A的相应脚相接。

8、根据权利要求1所述的采用光纤传感器的防盗远传数据采集终端，其特征在于，所说的存储器接口电路(G)是由铁电数据存储器U₁₁、闪存数据存储器U₁₂构成，铁电数据存储器U₁₁的2、6、5、1脚，闪存数据存储器U₁₂的1、2、4、8脚分别同微处理器(A)的相应脚相接，铁电数据存储器U₁₁的4脚接地，铁电数据存储器U₁₁的7、3脚并联经电阻R₂₇接电源电路(E)的Vcc脚，铁电数据存储器U₁₁的Vcc脚接电源电路Vcc脚，闪存数据存储器U₁₂的3脚接地，闪存数据存储器U₁₂的5、7脚并联经电阻R₂₈接电源电路(E)的Vcc脚，闪存数据存储器U₁₂的Vcc脚接电源电路(E)的Vcc脚。