CN203490324U

CN203490324U - 一种线缆故障指示器

Info

Publication number: CN203490324U
Application number: CN201320547622.7U
Authority: CN
Inventors: 王宝军; 王猛; 胡玲霞
Original assignee: TIANJIN AVIATION KAITONG ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Current assignee: TIANJIN AVIATION KAITONG ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2023-09-04

Abstract

一种线缆故障指示器，其特征在于它包括电流采集单元、前端信号处理单元、AD数据处理单元、MCU主控单元、电源检测与控制单元、通讯单元、无线发射天线单元、射频收发模块、显示单元、复位功能单元、干接点输出单元和报警显示单元；其优越性为：应用广泛广泛、检测故障的可靠性高、人机交互好、通讯方便、调度及时。

Description

一种线缆故障指示器

（一）技术领域：

本实用新型属于电力输电线路技术领域，尤其是一种线缆故障指示器。

（二）背景技术：

在配电网系统中，线路分支多、运行情况复杂，发生短路、接地故障时，故障区段（位置）难以确定，给检修工作带来不小的困难，尤其是偏远地区，查找起来更是费时费力。

故障指示器早在20世纪50年代就在欧美发达国家的电网中广泛应用，90年代被引入国内配电网中。在欧洲，随着无线网络技术的微功耗化，这些智能型故障指示器可以安装这种无线网络芯片，成为一个个“智能电力尘埃”，随时监视整个电网的运行情况。目前国内的产品还主要采用模拟电路加逻辑电路结构，而国外同类产品已经开始使用高性能的微处理器作为核心处理单元，大大提升了故障指示器处理信息的全面性、一致性和可靠性，同时增加了其可扩展性。

随着电子技术的快速发展，计算机与通信技术已经引入产品的开发设计，利用现有的计算机技术和数字信号处理技术增加其自适应能力，而在我国大力发展智能电网的今天，配电网自动化也存在着巨大的发展空间，目前配网中主要的故障为单相接地故障，约占整个故障的70%左右，因此故障指示器的广泛应用是智能配电网的发展趋势。

（三）实用新型内容：

本实用新型的目的在于设计一种线缆故障指示器，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单、易操作易维护、信号检测可靠、故障监测及时的故障指示器。

本实用新型的技术方案：一种线缆故障指示器，其特征在于它包括电流采集单元、前端信号处理单元、AD数据处理单元、MCU（MicroControl Unit——微控制单元）主控单元、电源检测与控制单元、通讯单元、无线发射天线单元、射频收发模块、显示单元、复位功能单元、干接点输出单元和报警显示单元；其中，所述前端信号处理单元的输入端接收电流采集单元采集到的电流信号，其输出端连接AD数据处理单元的输入端；所述MCU主控单元的输入端连接AD数据处理单元的输出端；其输出端分别连接显示单元的输入端、干接点输出单元的输入端和报警显示单元的输入端；且所述MCU主控单元还分别与电源检测与控制单元、射频收发模块以及复位功能单元呈双向连接；所述无线发射天线单元分别与射频收发模块和通讯单元呈双向连接。

所述电流采集单元是由电流互感器、整流器和采样电阻构成；其中，所述电流互感器采集现场线路中的电流信号；所述整流器接收电流信号，并将整流后的电压信号输出给采样电阻；所述电压信号经采样电阻变成电流信号后输出给前端信号处理单元。

所述前端信号处理单元采用低通滤波器。

所述电源检测与控制单元是由线上取电模块和锂电池管理模块构成。

所述显示单元是由LED液晶显示器构成。

所述报警显示单元是由短路报警指示部分、接地报警指示部分和电池低电压报警部分构成；所述报警显示单元为采用报警灯闪烁方式的显示单元。

所述射频收发模块采用Zigbee的无线模块。

本实用新型的工作原理：（1）采集单元：该单元采用电流互感器收集现场的电流信号，电流互感器可将线路电流按一定比例缩小，然后通过整流单元将信号变为直流，在通过采样电阻转换为电压信号，经过适当放大，模数转换以及数据处理，比例换算得到实时的电流数据；（2）前端信号处理单元：由于现场的电磁环境非常恶劣，因此，有效的滤波措施是非常必要的。对于滤波方面，由于所测量的信号在50HZ左右，因此采用了低通滤波器的设计，其中拐点频率初步控制在1.8kHZ,这样能够有效的减少高频干扰信号的干扰；采集的信号经过滤波之后，进入放大单元，放大采用3路实现：B、C两相CT采集电流信号，经过适当的放大后，将信号传给微控制器进行处理；放大倍数既要保证信号足够强，抗干扰以及精度，又要保证信号采集不溢出以及电流信号的线性度；另外一路可用于A相或零序电流信号的采集，A相电流采集是经一级放大后进入微控制器处理；零序电流采集信号采用两级放大后，进行微控制器进行处理，这样复用该路采集输入端，同时能够有效的提高信号的真实性和可靠性；（3）AD数据处理单元：经过滤波放大后的信号进入微控制器进行模数转换和数据处理工作。为了保证良好的线性度和精度（1A）,微控制器在进行数模转换方面要采用10位AD采集(单片机内部集成AD)；信号处理方面，要采用合适的算法，防止误报，减小误差；对信号进行均方根处理，算出的有效值与预设的阈值（Imax，di/dt）进行比较，产生报警动作；（4）电源检测与控制单元：该实用新型非常重要的单元是供电单元，供电部分由两部分组成，一是线上取电单元，即通过电流互感器的一路信号，信号变为直流后，通过滤波稳压单元后给指示器供电，另一方面当线缆维修或线缆负载电流小于3A时用内置电池供电，这样既可保证指示器稳定可靠的供电，又能保证指示器的使用时间；（5）射频收发模块单元：采用zigbee的无线模块，通过无线方式将线缆的实时数据传送给远程终端，具有功耗低、抗干扰性强、高安全及高可靠性等特点。传输的数据内容包括：报警状态，电流最大值，电流最小值，电流平均值，电流有效值，电池状态等；（6）显示单元：显示实时电流有效值、电流最大值，同时一旦线路出现了断路、相间短路和接地短路等故障时候，指示器报出故障，液晶显示板会显示故障信息，同时有LED进行光指示，提醒到现场的工作人员进行线路处理。指示器也会通过无线方式将故障信息传送给远程控制终端，提醒工作人员进行线路处理；（7）复位功能模块：指示器动作后，指示器可接SCADA复位信号复位；（8）干接点输出单元：指示器检测到故障时可输出信号至SCADA接口；（9）报警灯显示：短路报警指示，电缆故障指示器在工作中实时检测线路的电流，当线路发生短路故障时电流超过设定值时，电缆故障指示器发出报警信号，显示液晶板会显示故障信息、报警灯会闪烁；若配备外接无源或有源信号显示灯，则显示灯会亮，处于报警状态；接地报警指示：电流故障指示器在工作中可实时检测线路的零序电流，当线路发生接地故障时零序电流超过设定值时，电缆故障指示器发出报警信号，显示液晶板会显示故障信息、报警灯会闪烁；若配备外接无源或有源信号显示灯，则显示灯会亮，处于报警状态；电池低电压报警：该电缆故障指示器具备自充电功能，同时内置2.4Ah电池，当电池电压低时，显示液晶板会提示电池欠压报警。

本实用新型的优越性：①可以应用于电压在3kV-35kV的配电网络中，还可以广泛应用于电力系统各种环网柜、高压开关柜及电缆分支箱中；②能准确可靠检测电网发生故障的区段和故障类型、高效的查找电缆故障；③通过无线方式，可以及时将故障信息传送到通讯终端、后台终端指挥控制中心，可以实时监测各种环网柜、高压开关柜及电缆分支箱中线路状态；④出现故障的时候，指挥控制中心可以紧急调度相关人员赶到现场进行处理。

（四）附图说明：

图1为本实用新型所涉一种线缆故障指示器的整体结构图。

（五）具体实施方式：

实施例：一种线缆故障指示器（见图1），其特征在于它包括电流采集单元、前端信号处理单元、AD数据处理单元、MCU主控单元、电源检测与控制单元、通讯单元、无线发射天线单元、射频收发模块、显示单元、复位功能单元、干接点输出单元和报警显示单元；其中，所述前端信号处理单元的输入端接收电流采集单元采集到的电流信号，其输出端连接AD数据处理单元的输入端；所述MCU主控单元的输入端连接AD数据处理单元的输出端；其输出端分别连接显示单元的输入端、干接点输出单元的输入端和报警显示单元的输入端；且所述MCU主控单元还分别与电源检测与控制单元、射频收发模块以及复位功能单元呈双向连接；所述无线发射天线单元分别与射频收发模块和通讯单元呈双向连接。

所述前端信号处理单元采用低通滤波器。

所述电源检测与控制单元（见图1）是由线上取电模块和锂电池管理模块构成。

所述显示单元（见图1）是由LED液晶显示器构成。

所述报警显示单元（见图1）是由短路报警指示部分、接地报警指示部分和电池低电压报警部分构成；所述报警显示单元为采用报警灯闪烁方式的显示单元。

所述射频收发模块采用Zigbee的无线模块。

Claims

1.一种线缆故障指示器，其特征在于它包括电流采集单元、前端信号处理单元、AD数据处理单元、MCU主控单元、电源检测与控制单元、通讯单元、无线发射天线单元、射频收发模块、显示单元、复位功能单元、干接点输出单元和报警显示单元；其中，所述前端信号处理单元的输入端接收电流采集单元采集到的电流信号，其输出端连接AD数据处理单元的输入端；所述MCU主控单元的输入端连接AD数据处理单元的输出端；其输出端分别连接显示单元的输入端、干接点输出单元的输入端和报警显示单元的输入端；且所述MCU主控单元还分别与电源检测与控制单元、射频收发模块以及复位功能单元呈双向连接；所述无线发射天线单元分别与射频收发模块和通讯单元呈双向连接。

2.根据权利要求1所述一种线缆故障指示器，其特征在于所述电流采集单元是由电流互感器、整流器和采样电阻构成；其中，所述电流互感器采集现场线路中的电流信号；所述整流器接收电流信号，并将整流后的电压信号输出给采样电阻；所述电压信号经采样电阻变成电流信号后输出给前端信号处理单元。

3.根据权利要求1所述一种线缆故障指示器，其特征在于所述前端信号处理单元采用低通滤波器。

4.根据权利要求1所述一种线缆故障指示器，其特征在于所述电源检测与控制单元是由线上取电模块和锂电池管理模块构成。

5.根据权利要求1所述一种线缆故障指示器，其特征在于所述显示单元是由LED液晶显示器构成。

6.根据权利要求1所述一种线缆故障指示器，其特征在于所述报警显示单元是由短路报警指示部分、接地报警指示部分和电池低电压报警部分构成；所述报警显示单元为采用报警灯闪烁方式的显示单元。

7.根据权利要求1所述一种线缆故障指示器，其特征在于所述射频收发模块采用Zigbee的无线模块。