CN202145218U - 架空线路电流带电实时测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了架空线路电流测量技术领域中的一种架空线路电流带电实时测量装置。本实用新型装置包括高压侧信号测量发射器和手持信号接收器；高压侧信号测量发射器包括测量钳形传感器、基准电阻、测量基准电压源、测量加法放大器、测量稳压源、测量微处理器、第一电池和高压侧发射接收模块；手持信号接收器包括接收微处理器、接收侧发射接收模块、LED或LCD测量显示模块、接收稳压源、第二电池、数字模拟转换及放大输出模块和串口、USB或网口。本实用新型适用于架空线路在带电运行方式下实时测量线路负荷电流和零序电流，本实用新型采用无线信号通信，携带方便、可靠性高，可实现远距离数据传输和显示。

Description

架空线路电流带电实时测量装置

技术领域

本实用新型属于架空线路电流测量技术领域，尤其涉及一种架空线路电流带电实时测量装置。

背景技术

电流测量是电力系统中最基本的电参量测量，电流测量直接关系到电力系统运行与控制的正确性和可靠性。目前，在输电网上的线路负荷电流的测量主要是通过安装于连接在线路两端的变电站中的高压电流互感器来完成，由于输电网的电压等级很高，运行电压在110千伏以上，线路导线距离地面很高，高度在30米以上，线路连接很简洁，通过安装于变电站的高压电流互感器实现电流测量是合理的。

在配电网中，架空线路的电压是10千伏，线路导线距离地面大约10米以下，架空线路通常按照树状结构进行连接，由于存在大量的分支点，通常在电力生产中需要测量分支点电流。目前，分支点电流主要通过安装于分支点的中压电流互感器来完成。然而，由于分支点数量庞大，而且随着配电网用户的不断扩大分支点数量会大量增多，这样在每个分支点都安装中压电流互感器很不经济，而且也会增加电力生产过程中的日常维护的工作量，因此，需要一种能够可以移动的准确测量线路电流的测量设备。

另外，由于在配电网采用非有效接地运行方式，线路运行和故障情况下会产生零序电流，通过对零序电流的测量和分析可以获知当前配电网的运行状况，零序电流的测量对于配电网运行非常有用。目前，配电网中的零序电流主要通过安装于变电站的中压电流互感器来获得，然而，由于中压电流互感器是固定安装，只能测量安装地点的零序电流。对于没有安装中压电流互感器的地点，或者只安装了单相或者两相电流互感器的分支点来说，零序电流就无法测量。

此外，中压电流互感器在测量电流时只输出模拟电流，不能直接显示，必须通过加装适当的仪表才能显示电流值；同时，所加装的仪表需要靠近电流互感器后通过电缆连接在一起，电缆延长会增加电流互感器二次回路的阻抗，从而导致测量误差增大，因此，这种测量方式无法远距离传输和显示，使用情况受限。

总之，现有技术的不足是：固定安装的电流互感器无法实现配电网中任意点的线路电流和零序电流的测量，而且无法实现远距离数值传输和显示。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有线路电流测量设备不能移动、零序电流不易测量和测量结果为模拟量等不足，本实用新型提出了一种架空线路电流带电实时测量装置。

本实用新型的技术方案是，架空线路电流带电实时测量装置，其特征是所述装置包括高压侧信号测量发射器和手持信号接收器，高压侧信号测量发射器和手持信号接收器连接；

所述高压侧信号测量发射器包括测量钳形传感器、基准电阻、测量基准电压源、测量加法放大器、测量稳压源、测量微处理器、第一电池和高压侧发射接收模块；

所述第一电池和测量稳压源连接；测量稳压源分别与测量基准电压源、测量微处理器和高压侧发射接收模块连接；测量基准电压源、测量钳形传感器和基准电阻分别与测量加法放大器连接；测量加法放大器和测量微处理器连接；测量微处理器和高压侧发射接收模块连接；

所述手持信号接收器包括接收微处理器、接收侧发射接收模块、LED或LCD测量显示模块、接收稳压源、第二电池、数字模拟转换及放大输出模块和接口；

所述第二电池和接收稳压源连接；接收稳压源分别与LED或LCD测量显示模块、接收侧发射接收模块、接收微处理器和接口连接；接收侧发射接收模块和接收微处理器连接；接收微处理器分别与LED或LCD测量显示模块、数字模拟转换及放大输出模块和接口连接。

所述高压侧信号测量发射器和手持信号接收器通过无线信号连接。

所述接口为串口、USB或网口。

本实用新型的优点如下：

1、本实用新型是通过测量钳形传感器将所夹住线路的电流采集后通过发射信号传输给手持信号接收器后显示并输出，因此可以在配电网中任意点线路上夹住架空导线，从而实现配电网中任意点的线路电流和零序电流的测量。

2、本实用新型中的钳形传感器输出信号直接被采集并通过信号发射方式传输数字信号，钳形传感器的二次回路阻抗极小到可以忽略，在信号发射和传输过程中采用传输数字信号，抗干扰能力强，因此在手持信号接收器显示和输出的信号精度很高。

3、本实用新型中通过信号发射方式传输数字信号，因此可以实现远距离测量数值的传输和显示。

4、本实用新型适用于10千伏、6.6千伏、380伏等各种电压等级架空线路的负荷电流和零序电流实时测量装置。

附图说明

图1是本实用新型在测量线路负荷电流的方案示意图；

图2是本实用新型在测量线路零序电流的方案示意图；

图3是本实用新型的结构示意图；

图4是高压侧信号测量发射器的原理图；

图5是手持信号接收器的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

本实用新型提供了一种全新的在架空线路带电情况下的架空线路负荷电流和零序电流实时测量装置，可以实现配电网中任意点的线路电流和零序电流的测量，而且可以进行远距离数值传输和显示。

本实用新型的技术方案是：一种架空线路电流带电实时测量装置，包括高压侧信号测量发射器和手持信号接收器；高压侧信号测量发射器在架空线路高压侧测量线路的A相、B相和C相的负荷电流瞬时值，通过高压侧发射接收模块将负荷电流瞬时值传输到手持信号接收器，手持信号接收器通过接收微处理器对所接收到的数据进行计算，计算出各相负荷电流和零序电流，通过LED数码管显示器或者LCD液晶显示器进行显示，通过数据通讯方式将测量数据和计算数据发送给下位机，通过数字模拟转换及放大输出模块将测量数据转换为模拟信号并进行放大后输出。

1.高压侧信号测量发射器包括测量钳形传感器、基准电阻、测量基准电压源、测量加法放大器、测量稳压源、测量微处理器、第一电池和高压侧发射接收模块。

测量钳形传感器和基准电阻将线路负荷电流转换为电压信号传输到测量加法放大器，测量基准电压源输出电压信号到测量加法放大器，测量加法放大器的输出信号传输到测量微处理器，测量微处理器处理信号后输入到高压侧发射接收模块，测量稳压源将第一电池电压转换后输入到测量基准电压源、测量微处理器和高压侧发射接收模块。

2.手持信号接收器包括接收微处理器、接收侧发射接收模块、LED或LCD测量显示模块、第二电池、接收稳压源和数字模拟转换及放大输出模块和串口、USB或网口。

接收侧发射接收模块将接收到的信号传输到接收微处理器，接收微处理器将显示信号传输到LED或LCD测量显示模块，接收微处理器将信号传输到数字模拟转换及放大输出模块；接收微处理器将信号传输到串口、USB或网口；接收稳压源将第二电池电压转换后输入到LED或LCD测量显示模块、接收微处理器、接收侧发射接收模块和串口、USB或网口。

架空线路电流带电实时测量装置测量线路零序电流的方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：打开三个高压侧信号测量发射器的测量钳形传感器，分别夹住A相、B相和C相线路；

步骤2：手持信号接收器通过接收侧发射接收模块向所述三个高压侧信号测量发射器同时发出线路电流数据采集命令；

步骤3：所述三个高压侧信号测量发射器通过高压侧发射接收模块接收到数据采集命令后，通过测量钳形传感器和基准电阻将线路负荷电流转换为电压信号传输到测量加法放大器，测量加法放大器将电压信号放大后传输到测量微处理器，完成数据采集并存储数据；

步骤4：所述三个高压侧信号测量发射器通过高压侧发射接收模块将存储数据按照A相、B相和C相的次序依次发送给手持信号接收器；

步骤5：手持信号接收器通过接收侧发射接收模块将接收到的信号传输到接收微处理器，接收微处理器计算出线路零序电流的计算数值和线路零序电流的有效值；

计算公式为：

i₀＝i_a+i_b+i_c

其中：

i₀为线路零序电流的计算数值；

i_a为A相线路电流采集数据；

i_b为B相线路电流采集数据；

i_c为C相线路电流采集数据；

$I_0=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_0{\left(i\right)}^2}$

其中：

I₀为线路零序电流的有效值；

i₀(i)为线路零序电流的计算数值；

i为采集次数；

步骤6：接收微处理器将线路零序电流有效值通过LED或LCD测量显示模块显示；通过串口、USB或网口输出A相、B相和C相的线路零序电流的计算数值和线路零序电流有效值；通过数字模拟转换及放大输出模块输出线路零序电流有效值。

架空线路电流带电实时测量装置测量线路负荷电流的方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：用高压侧信号测量发射器的测量钳形传感器夹住待测量的线路；

步骤2：手持信号接收器通过接收侧发射接收模块，向所述高压侧信号测量发射器发出线路电流数据采集命令；

步骤3：所述高压侧信号测量发射器通过高压侧发射接收模块接收到数据采集命令后，通过测量钳形传感器和基准电阻将线路负荷电流转换为电压信号传输到测量加法放大器，测量加法放大器将电压信号放大后传输到测量微处理器，完成数据采集并存储数据；

步骤4：所述高压侧信号测量发射器通过高压侧发射接收模块将存储数据发送给手持信号接收器；

步骤5：所述手持信号接收器通过接收侧发射接收模块将接收到的信号传输到接收微处理器，接收微处理器计算出线路负荷电流的有效值；

计算公式为：

$I=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_1{\left(i\right)}^2}$

其中：

I为线路零序电流的有效值；

i₁(i)为线路电流的采集数据；

步骤6：接收微处理器将线路负荷电流的有效值通过LED或LCD测量显示模块显示；通过串口、USB或网口输出线路电流的采集数据和线路负荷电流的有效值；通过数字模拟转换及放大输出模块输出线路负荷电流的有效值。

本实用新型的架空线路带电测量负荷电流和零序电流的装置适用于10千伏、6.6千伏、380伏等各种电压等级的架空线路，通过高压侧信号测量发射器将测量到的电流数据经过处理后发射到手持信号接收器，手持信号接收器将所接收到的数据经过处理后显示，并且通过数字方式或模拟方式输出，供电子式计量仪表使用。

本实用新型在测量线路负荷电流的方案示意图如图1所示。将A相高压侧信号测量发射器36安装在绝缘杆38的顶端，然后置于A相架空线路33附近，将其中的测量钳形传感器打开后将所测量的线路夹住；负荷电流手持信号接收器37向A相高压侧信号测量发射器36发出线路电流数据采集命令；高压侧信号测量发射器36接到数据采集命令后立即启动数据采集，在一定的时间内完成数据采集并存储数据；A相高压侧信号测量发射器36的数据采集完成后，向负荷电流手持信号接收器37发送采集的数据；负荷电流手持信号接收器37在接收完A相高压侧信号测量发射器36所发送的数据后，开始计算线路电流的有效值；负荷电流手持信号接收器37将计算结果通过LED或LCD测量显示模块显示，通过串口、USB或网口输出线路电流采集数值和有效值，通过数字模拟转换及放大输出模块输出线路电流采集数值。

本实用新型在测量线路零序电流的方案示意图如图2所示。将A相高压侧信号测量发射器41、B相高压侧信号测量发射器42和C相高压侧信号测量发射器43安装在绝缘杆38的顶端，然后置于A相架空线路33、B相架空线路32和C相架空线路31附近，将其中的测量钳形传感器打开后分别将A相、B相、C相线路夹住；零序电流手持信号接收器44向以上三个高压侧信号测量发射器41、42、43同时发出线路电流数据采集命令；三个高压侧信号测量发射器41、42、43接到数据采集命令后立即启动数据采集，在一定的时间内完成数据采集并存储数据；三个高压侧信号测量发射器41、42、43数据采集完成后，按照A相、B相、C相的次序依次向零序电流手持信号接收器44发送采集的数据；零序电流手持信号接收器在接收完三个高压侧信号测量发射器41、42、43所发送的数据后，开始计算线路零序电流；零序电流手持信号接收器将线路零序电流有效值通过LED或LCD测量显示模块显示，通过串口、USB或网口输出A相、B相、C相线路电流采集数值和零序电流计算数值，通过数字模拟转换及放大输出模块输出零序电流计算数值。

本实用新型的结构示意图如图3所示，它包括高压侧信号测量发射器和手持信号接收器；高压侧信号测量发射器在架空线路高压侧测量线路的A相、B相和C相的负荷电流瞬时值，通过信号发射模块将负荷电流瞬时值传输到手持信号接收器，手持信号接收器对所接收到的数据进行计算，计算出各相负荷电流和零序电流，通过LED数码管显示器或者LCD液晶显示器进行显示，通过数据通讯方式将测量数据和计算数据发送给下位机，通过数字模拟转换器将测量数据转换为模拟信号并进行放大后输出。

高压侧信号测量发射器的原理图如图4所示，由电流变换器、A/D、蓝牙无线收发模块组成。由小电流互感器和电阻Rz构成电流变换器将输电线电流变换为交流0到5V信号，交流0到5V信号输入到输入运算放大器U1中，U1、基准电压源AD584以及电阻R1、R2、R3、Rf构成比例加法放大器。输入运算放大器U1输出接到8051F040的P1.0管脚上，8051F040内部含有ADC和附加基准电压源。8051F040通过P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.6与蓝牙无线收发模块CRM2400的端口CE、PWR-UP、CS、CLK1、DR1、DATA对应相连，用于接收手持信号接收器采集命令和向手持信号接收器发送采集数据。稳压源LM319将9V电池的输入电压转换为基准电压源AD584所需工作电压，同时稳压源LM319的输出端接到稳压模块LM2937的输入端，LM2937为CPU8051F040和蓝牙无线收发模块CRM2400提供工作电源。

手持信号接收器的原理图如图5所示，由CPU、蓝牙无线收发模块、LCD显示模块和USB串口模块组成。8051F040通过P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.6与蓝牙无线收发模块CRM2400的端口CE、PWR-UP、CS、CLK1、DR1、DATA对应相连，用于接收高压侧信号测量发射器采集数据和向高压侧信号测量发射器发送采集命令。8051F040通过P1.1、P1.2、P1.3、与LCD液晶显示模块LCM046的端口/CS、/WR、DA对应相连，用于驱动LCD以显示计算结果。8051F040通过P1.4、P1.5与USB串口模块SP3223的端口TXD、RXD对应相连，用于输出采集数据和计算结果。稳压源LM319的输入端接到9V电池上，输出端接到CPU8051F040、蓝牙无线收发模块CRM2400、LCD液晶显示模块LCM046和USB串口模块SP3223的电源端，为他们提供稳定的工作电源。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.架空线路电流带电实时测量装置，其特征是所述装置包括高压侧信号测量发射器和手持信号接收器，高压侧信号测量发射器和手持信号接收器连接；

所述高压侧信号测量发射器包括测量钳形传感器、基准电阻、测量基准电压源、测量加法放大器、测量稳压源、测量微处理器、第一电池和高压侧发射接收模块；

所述第一电池和测量稳压源连接；测量稳压源分别与测量基准电压源、测量微处理器和高压侧发射接收模块连接；测量基准电压源、测量钳形传感器和基准电阻分别与测量加法放大器连接；测量加法放大器和测量微处理器连接；测量微处理器和高压侧发射接收模块连接；

所述手持信号接收器包括接收微处理器、接收侧发射接收模块、LED或LCD测量显示模块、接收稳压源、第二电池、数字模拟转换及放大输出模块和接口；

所述第二电池和接收稳压源连接；接收稳压源分别与LED或LCD测量显示模块、接收侧发射接收模块、接收微处理器和接口连接；接收侧发射接收模块和接收微处理器连接；接收微处理器分别与LED或LCD测量显示模块、数字模拟转换及放大输出模块和接口连接。

2.根据权利要求1所述的架空线路电流带电实时测量装置，其特征是所述高压侧信号测量发射器和手持信号接收器通过无线信号连接。

3.根据权利要求1所述的架空线路电流带电实时测量装置，其特征是所述接口为串口、USB或网口。

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