CN201673232U - 一种高压输电线路智能监测终端 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种高压输电线路智能监测终端，特别涉电力输送领域的高压输电线路监测和故障位置快速检测的装置，包括包括太阳能电池板、充电电池、电源模块、无线传输模块、CPU、电流互感器和电流信号采样放大模块几部分结构，可实时监测高压输电线路的工作状。可根据设定，对高压输电线路的工作状态进行现场判断发出指示，也可将其状态信息通过无线传输模块将数据远传到信息中心，具有状态监测、故障快速定位，负荷监测等多重效果。本实用新型结构简单、安装方便、智能化程度高，因此其成功使用，将为检测高压输电线路故障提供有效的技术条件，保证快速、高效修复高压输电线路故障，同时为我国智能化电网的建设做出做出巨大的贡献。

Description

一种高压输电线路智能监测终端
技术领域
本实用新型涉及一种高压输电线路智能监测终端，特别涉及电力输送领域的高压输电线路监测和故障位置快速检测的装置。
背景技术
高压输电线路故障定位是电力系统的重要课题之一。高压输电线路一般都在100千米以上，所经过的区域往往地形复杂，在故障发生后采用巡线的方式查找故障位置费时费力，而且采用这种方法找到故障点所需的时间也是电力系统不能接受的。另外，对于高压输电线路上发生最多的暂时性故障如绝缘子老化，树枝触碰引起的暂时短路，以及线路落雷等，巡线也很难找到故障位置。曾发生过暂时性故障的地方，电气绝缘可能会存在缺陷，再次发生故障的概率会大大增加，并有可能进一步发展成为永久性故障造成该条线路断电。因此，及时找到故障位置并消除故障及隐患，对于电力系统的稳定运行有重要意义。
高压输电线路故障检测技术发展到今天，尤其短路故障检测技术相对稳定，但还远未达到象其他智能保护设备那样的成熟和准确。目前，高压输电线路故障定位的方法主要有两大类：一是线路参数定位；二是暂态行波定位。另外也可以按取得数据的来源分为单端定位与双端定位两种方式，这些定位方法各有优点及不足。总体来说，利用线路参数定位设备投入较小，但定位原理复杂，定位算法的设计与线路分布参数、运行方式、运行阻抗及负载电流等因素密切相关，定位精度不易控制，通常只在短距离输电线路中才有较好的应用效果；利用暂态行波定位的设备投入较大，但该类方法定位原理简单，定位精度与线路情况基本无关。
还有一些高压输电线路管理部门采用过流突变判据，虽然不用设置过流定值，但也有致命缺点：一是有些线路变电站设定的过流电流偏小，因电流突变量不足，线路出现故障时设备不动作；二是当相间接地短路时因电流变化缓慢设备不动作。当线路短路时，因非故障分支或故障点后面的储能电容、电动机等其他设备反馈送电至故障点时，因不能区分衰减电流导致误判。采用电流平均值或峰值做突变判据，当线路空载合闸送电或重合闸送电时，非故障分支因重合闸涌流启动了短路判据，引起误判。
有些地方采用了一种叫“故障寻址器”的小设备，来指示高压输电线路故障点，但这种装置无法实时上报故障点位置，需要投入大量人力去巡线查找故障点延误线路修复，更不能做到智能化和系统化监测。
由此看来，目前高压输电线路故障检测手段，越来越不能满足国家电网提出的智能电网建设的需求，必须使用新的手段来解决目前的需求。
发明内容
为了克服现有的高压输电线路故障检测存在的不足，本实用新型提供一种高压输电线路智能监测终端，该高压输电线路智能监测终端不仅能实时监测高压输电线路的状态，还能在高压输电线路出现故障时尽快确定高压输电线路故障点的位置，该装置具有实时监测、快速定位、高度智能化的特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：利用微电子技术、光电技术和无线通信技术的优势，设计一种高压输电线路智能监测终端，将其挂装在高压输电线路的主要分支点，通过监测高压输电线路的运行状态，利于无线通讯方式将当前状态发送到手持检测终端或高压输电线路管理部门的信息中心，这样就做到了信息中心随时可以掌握每个高压输电线路监测点的运行情况，当遇到高压输电线路出现故障时，能够及时定位。一种高压输电线路智能监测终端，包括：太阳能电池板、充电电池、电源模块、无线传输模块、CPU、电流信号采样放大、电流互感器几个主要功能模块；所述太阳能电池板和充电电池连接，在有日光照射时，将光能转化为电能存储到充电电池，保证工作电能；所述充电电池和电源模块连接，并由电源模块变换出不同模块需要的电压。
进一步，所述电源模块分别和无线传输模块、CPU以及电流信号采样放大模块连接，为每个模块提供所需的工作电压。
进一步，所述CPU采用TI公司的低功耗集成电路，型号是MSP430F2012，CPU分别与无线传输模块以及电流信号采样放大模块连接。
进一步，所述电流信号采样放大运算放大器采用的集成电路的型号是低成本的、低功耗的LM358，放大后的信号通过元器件送到CPU的A/D采样。
进一步，所述电流互感器得到的采样信号通过电子元器件组成的采样和限幅电路网络，连接到LM358输入端；所述电流互感器根据不同的负荷需求定制。
进一步，所述无线传输模块选用四个引脚的模块，其中两个一脚为电源，另外两个引脚分别和CPU的I/O口连接，实现数据收发功能。
本实用新型的有益效果是：本实用新型可以定时采样高压输电线路的工作情况，可根据设定，对高压输电线路的工作状态进行现场判断发出指示，也可将其状态信息通过无线传输模块将数据远传到信息中心，具有状态监测、故障快速定位，负荷监测等多重效果，因此对于电力系统的稳定运行有重要意义。另外，本实用新型结构简单、安装方便、智能化程度高，因此本实用新型成功使用，将为检测高压输电线路故障提供有效的技术条件，保证快速、高效修复高压输电线路故障，同时为我国智能化电网的建设做出做出巨大的贡献。
附图说明
图1是本实用新型的组成框图；
图2是本实用新型的电路原理图。
参照图1，1-太阳能电池板，2-充电电池，3-电源模块，4-无线传输模块，5-CPU，6-电流互感器，7-电流信号采样放大模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示，一种高压输电线路智能监测终端主要有太阳能电池板1，充电电池2，电源模块3，无线传输模块4，CPU5，电流互感器6，电流信号采样放大模块7几个功能模块组成，几个模块相互连接实现对高压输电线路智能监测功能。太阳能电池板1为整机提供工作能量，并将在光能转化为电能，存储在充电电池2中，实施时根据使用地点的日光照射条件选择配置太阳能电池板1功率。
充电电池2选择6V1AH的锂电，由于本机功耗较低，即使在没有太阳能电池板1提供供电的情况下，整机也可工作一年多。
电源模块3选择器件时要选用低功耗的三端稳压模块，即能保证各个模块稳定的电压需求，又能保证降低功耗。
电流互感器6制作成易于挂接在高压输电线路上的钳式自锁结构，它将检测到的电流信号传送给电流信号采样放大模块7，放大后送到CPU5的A/D采样端口，由CPU 5将当前电流信号数字化处理。
如图2所示，具体实施时，电流信号采样放大模块7的运算放大器采用的集成电路的型号是低成本、低功耗的LM358。电流互感器6连接至L1接口，电流互感器6得到的信号通过R1、R2、R3、D2和D3组成的采样和限幅电路输入到LM358的2脚，该信号放大后，从LM358的输出端引脚1通过电阻R6耦合连接到CPU 5的A/D采样端第2引脚。
本装置使用电池供电，CPU 5为整个装置的核心，要考虑选择低功耗单片机，因此选用TI公司的低功耗单片机，集成电路的具体型号是MSP430F2012，它主要完成定时采样、A/D转换、判断比较、设置参数接收并存储、采集数据发送等任务。CPU 5震荡信号源JZ1采用外部高精度低频晶振，JZ1选用32.768KHz，以达到低功耗的要求，JZ1的两脚连接到CPU 5的12和13脚。
无线传输模块4选用四个引脚的模块，两个引脚为供电引脚，另两个引脚是数据收发引脚，无线传输模块4连接到WM1端口，两根数据线和CPU 5的8脚和9脚连接。当收到外部设置和控制命令时，数据通过CPU 5的8脚和9脚出入CPU 5，经CPU 5处理后，将设置参数写入CPU 5内部FLASH；上传数据也通过CPU 5的8脚和9脚按一定的通讯协议，将数据信息发送到无线传输模块4，再通过无线方式传到高压输电线路管理部门的信息中心，并由信息中心显示出该监测点的状态。无线传输模块4通过无线发送或接收方式和信息中心定时交换信息，实现了将监测点高压输电线路数据，信息中心可通过此数据监测到了线路负荷大小。
监测点电流互感器6采用计量专用电流互感器，并对其安装结构加以改进，就能做到安装方便、提高采样精度、克服传统故障指示器带来的误判问题、解决传统故障指示器不能计算线路负荷的问题。另外，CPU5进行数据处理及故障判断，实现智能判断。
CPU 5的第4引脚和R8连接控制驱动Q1，再驱动LED1，通过LED1不同的闪烁方式来指示监测点的状态，包括正常状态、断路状态、过流状态、通讯状态、电池欠压状态等。

Claims (3)

1.一种高压输电线路智能监测终端，特别涉电力输送领域的高压输电线路监测和故障位置快速检测的装置，其特征在于：包括太阳能电池板(1)、充电电池(2)、电源模块(3)、无线传输模块(4)、CPU(5)、电流互感器(6)和电流信号采样放大模块(7)几部分结构；所述太阳能电池板(1)和充电电池(2)连接；所述电源模块(3)分别和无线传输模块(4)、CPU(5)以及电流信号采样放大模块(7)连接，为其提供所需工作电压；所述CPU(5)和无线传输模块(4)连接；所述CPU(5)和电流信号采样放大模块(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压输电线路智能监测终端，其特征在于：所述无线传输模块(4)的两个数据通讯引脚分别和CPU(5)的第8引脚和第9引脚连接。
3.根据权利要求1所述的一种高压输电线路智能监测终端，其特征在于：所述CPU(5)采用集成电路的型号是MSP430F2012，晶振JZ1和CPU(5)的第12引脚和第13引脚连接，JZ1选用32.768KHz。
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