CN205539304U - 一种光纤复合架空地线监测终端及系统 - Google Patents

一种光纤复合架空地线监测终端及系统 Download PDF

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金志杰
杜帅兵
齐生鹏
张树勇
房超
房一超
蔡蕊
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State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
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State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Hengshui Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
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本实用新型公开了一种光纤复合架空地线监测终端及系统,监测终端包括用于套置于光纤复合架空地线上的感应线圈,还包括设置于所述感应线圈上的温度检测器,还包括CPU和射频通信芯片;所述感应线圈与所述CPU的第一输入端相连,所述温度检测器的输出端与所述CPU的IO接口相连接,所述CPU的输出端与所述射频通信芯片的输入端相连接,所述CPU包括内置的AD信号转换器,所述AD信号转换器的输入端与所述CPU的第一输入端相连接。本实用新型的具有测量精度高、功耗低、无需从外部接入传统电源、可靠性高的优点。

Description

一种光纤复合架空地线监测终端及系统
技术领域
本实用新型涉及一种电力监测设备,尤其涉及一种光纤复合架空地线监测终端及系统。
背景技术
现有的电力系统中的110kV输电线路广泛采用光纤复合架空地线作为通信线和避雷线,在正常运行时光纤复合架空地线上会感应出一定的电流,在发生不对称短路故障时,光纤复合架空地线上会流过较大的短路电流。光纤复合架空地线在正常情况和短路情况下流过的电流会导致发热,严重时会造成通信中断,影响输电线路安全可靠运行。
目前运行人员需要通过仿真计算来分析正常情况及故障情况下光纤复合架空地线上的电流,但是缺乏实测数据的验证,导致计算结果不准确时无法有效修正,也缺乏运行过程中对光纤复合架空地线的监测。为了保证光纤复合架空地线正常工作,电力运行部门迫切需要实用装置对光纤复合架空地线进行在线监测。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺点,本实用新型提供了一种光纤复合架空地线监测终端及监测系统。
本实用新型提供的光纤复合架空地线监测终端包括:用于套置于光纤复合架空地线上的感应线圈、还包括设置于所述感应线圈上的温度检测器、还包括CPU、射频通信芯片;其中,所述感应线圈与所述CPU的第一输入端相连,所述温度检测器的输出端与所述CPU的IO接口相连接,所述CPU的输出端与所述射频通信芯片的输入端相连接,所述CPU包括内置的AD信号 转换器,所述AD信号转换器的输入端与所述CPU的第一输入端相连接。
上述终端还可以具有以下特点:
所述终端还包括电源,所述电源的输出端分别与所述CPU的电源接口和所述射频通信芯片的电源接口相连接;所述电源包括依次相连接的太阳能电池板、太阳能电池板输入保护模块、电池管理模块、磷酸铁锂电池组;还包括与所述电池管理模块相连接的电压功率输出模块。
上述终端还可以具有以下特点:
所述AD信号转换器为12位AD采样芯片。
本实用新型提供的另一种光纤复合架空地线监测终端包括:用于套置于光纤复合架空地线上的感应线圈、还包括设置于所述感应线圈上的温度检测器、还包括AD信号转换器、CPU和射频通信芯片;其中,所述温度检测器的输出端与所述CPU的IO接口相连接,所述AD信号转换器的输入端与所述感应线圈相连接、输出端与所述CPU的数据总线接口相连接,所述CPU的输出端与所述射频通信芯片的输入端相连接。
上述终端还可以具有以下特点:
所述终端还包括电源,所述电源的输出端分别与所述CPU的电源接口和所述射频通信芯片的电源接口相连接;所述电源包括依次相连接的太阳能电池板、太阳能电池板输入保护模块、电池管理模块、磷酸铁锂电池组;还包括与所述电池管理模块相连接的电压功率输出模块。
本实用新型提供的光纤复合架空地线监测系统,包括上述光纤复合架空地线监测终端,还包括采集器和主站设备;
所述光纤复合架空地线监测终端设置于光纤复合架空地线上,所述采集器设置于线路杆塔上,所述后台主站设置于变电站内或调控中心;
所述采集器包括:射频通信芯片、控制器、电流检测器、无线通信芯片、电源;所述射频通信芯片的输出端与所述控制器的第一输入端相连,所述电流检测器的输出端与所述控制器的第二输入端相连,所述控制器的输出端与所述无线通信芯片相连;
所述主站设备包括无线通信芯片的主控制器。
上述系统还可以具有以下特点:
所述无线通信芯片为通用分组无线服务芯片。
上述系统还可以具有以下特点:
所述采集器还包括电源,所述电源的输出端与所述射频通信芯片的电源接口、所述控制器的电源接口、所述无线通信芯片的电源接口相连;所述电源包括依次相连接的太阳能电池板、太阳能电池板输入保护模块、电池管理模块、磷酸铁锂电池组;还包括与所述电池管理模块相连接的电压功率输出模块。
上述系统还可以具有以下特点:
所述主站设备为工业控制计算机。
本实用新型的优点包括:
1、测量精度高,正常运行电流的测量精度达到0.5级,短路电流的测量精度达到2级。
2、功耗低,满足长期运行的要求。
3、无需从外部接入传统电源,通过太阳能电池板实现自取电工作。
4、技术成熟、可靠性高,适用于110kV输电线路。
附图说明
图1是实施例中光纤复合架空地线监测终端的结构图;
图2是另一实施例中光纤复合架空地线监测终端的结构图;
图3是实施例中监测终端中的电源的结构图;
图4是实施例中光纤复合架空地线监测系统的结构图;
图5是实施例中光纤复合架空地线监测系统中采集器的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1是实施例中光纤复合架空地线监测终端的结构图。光纤复合架空地线监测终端包括:用于套置于光纤复合架空地线上的感应线圈,还包括设置于感应线圈上的温度检测器,还包括CPU和射频通信芯片;其中,感应线圈与CPU的第一输入端相连,温度检测器的输出端与CPU的IO接口相连接,CPU的输出端与射频通信芯片的输入端相连接,CPU包括内置的AD信号转换器,AD信号转换器的输入端与CPU的第一输入端相连接。
CPU为低功耗芯片,内置的AD信号转换器为12位AD采样芯片,正常运行时功耗低于10mW,温度范围-40-70℃。
监测终端的工作原理如下:监测终端套接在光纤复合架空地线上,感应线圈通过电磁感应可以在感应线圈的副边获得-5V与+5V之间的低压模拟量信号,该电压信号与光纤复合架空地线流过的电流成正比。模拟量电压信号进入CPU主板后通过低通滤波和AD转换后变为数字信号,数字信号通过数据总线传送给CPU计算,CPU对数字信号进行均方根计算得到电压有效值,进而折算出对应的光纤复合架空地线电流有效值。温度检测器将温度转化为电平信号,通过IO口传送给CPU。CPU通过数据总线将电流和温度数据发送给射频通信芯片,通过射频通信芯片进行无线发送。
图2是另一实施例中光纤复合架空地线监测终端的结构图。此光纤复合架空地线监测终端包括:用于套置于光纤复合架空地线上的感应线圈,还包括设置于感应线圈上的温度检测器,还包括AD信号转换器、CPU和射频通信芯片;温度检测器的输出端与CPU的IO接口相连接,AD信号转换器的输入端与感应线圈相连接、输出端与CPU的数据总线接口相连接,CPU的输出端与射频通信芯片的输入端相连接。
上述监测终端还包括电源,图3是此电源的结构图;电源的输出端分别与CPU的电源接口和射频通信芯片的电源接口相连接;电源包括依次相连接 的太阳能电池板、太阳能电池板输入保护模块、电池管理模块、磷酸铁锂电池组;还包括与电池管理模块相连接的电压功率输出模块。监测终端的电源可以通过太阳能取电最终输出5V电压供监测终端使用。电源的工作原理如下:太阳能电池板将太阳能转化为电能,太阳能电池板输入保护模块负责在光照出现波动情况下为后级电路提供保护,电池管理模块将宽范围的前端输入能量分配到磷酸铁锂电池组或者与电源的输出端相连接的负载,在前端没有输入的情况下再将磷酸铁锂电池组的能量提供给上述负载。工业级磷酸铁锂电池组可以在零下40摄氏度到70度的环境温度下提供1000个全冲全放周期能量。多电轨功率输出模块T以超过额定输出20%后接近90%的高效率为上述负载提供+5V电压。
图4是光纤复合架空地线监测系统的结构图。光纤复合架空地线监测系统包括上述光纤复合架空地线监测终端,还包括采集器和主站设备。光纤复合架空地线监测终端设置于光纤复合架空地线上,采集器设置于线路杆塔上,主站设备设置于变电站内或调控中心。监测终端和智能采集器都为适用于户外使用的低功耗嵌入式微机型装置。
图5是采集器的结构图。采集器包括射频通信芯片、控制器、电流检测器、无线通信芯片、电源;射频通信芯片的输出端与控制器的第一输入端相连,电流检测器的输出端与控制器的第二输入端相连,控制器的输出端与无线通信芯片相连。此无线通信芯片为通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service,简称GPRS)芯片。采集器还包括电源,电源的输出端与射频通信芯片的电源接口、控制器的电源接口、无线通信芯片的电源接口相连。采集器的电源的结构与监测设备的电源的结构相同,不同之处为采集器的电源可提供12V电压。
采集器的工作原理如下:射频通信芯片接收监测终端上传的数据并发送至控制器,控制器将从射频通信芯片收到的数据发送至无线通信芯片,无线通信芯片将收到数据向主站设备发送。电流检测器检测流经杆塔的电流数据并发送至控制器,控制器将从电流检测器收到的数据发送至无线通信芯片,无线通信芯片将收到数据向主站设备发送。
主站设备包括无线通信芯片和主控制器,此无线通信芯片为GPRS芯片, 主站设备为工业控制计算机。
本系统适用于110kV的包含光纤复合架空地线的应用情境,监测终端安装在光纤复合架空地线上,利用电磁感应原理测量光纤复合架空地线路的电流,利用温度检测器检测感应线圈的温度,将测得的数据通过射频通信芯片发送至采集器。采集器安装在线路杆塔上,测量经过杆塔的电流,并接收监测终端的数据,再把数据通过GPRS芯片上传到主站设备。主站设备具有GPRS芯片,可以接收智能采集器发送的数据,对光纤复合架空地线的电流和温度进行监测,分析光纤复合架空地线的运行状态。光纤复合架空地线发生短路故障后,监测终端根据相电流越限启动报警,将报警信息、短路电流和温度数据发送给主站设备,主站设备判断是否超过设计标准,评价光纤复合架空地线的运行状况,为系统运行人员提供指导。
本实用新型中的系统能够实时、准确地测量光纤复合架空地线流过的电流和温度,对光纤复合架空地线的运行状态进行分析,为系统运行人员提供指导。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零部件的形状、所取名称等可以不同,本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施,而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。
在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种光纤复合架空地线监测终端,其特征在于,包括:用于套置于光纤复合架空地线上的感应线圈,还包括设置于所述感应线圈上的温度检测器,还包括CPU和射频通信芯片;所述感应线圈与所述CPU的第一输入端相连,所述温度检测器的输出端与所述CPU的IO接口相连接,所述CPU的输出端与所述射频通信芯片的输入端相连接,所述CPU包括内置的AD信号转换器,所述AD信号转换器的输入端与所述CPU的第一输入端相连接。
2.如权利要求1所述的终端,其特征在于,所述终端还包括电源,所述电源的输出端分别与所述CPU的电源接口和所述射频通信芯片的电源接口相连接;所述电源包括依次相连接的太阳能电池板、太阳能电池板输入保护模块、电池管理模块、磷酸铁锂电池组;还包括与所述电池管理模块相连接的电压功率输出模块。
3.如权利要求1所述的终端,其特征在于,
所述AD信号转换器为12位AD采样芯片。
4.一种光纤复合架空地线监测终端,其特征在于,包括:用于套置于光纤复合架空地线上的感应线圈,还包括设置于所述感应线圈上的温度检测器,还包括AD信号转换器、CPU和射频通信芯片;所述温度检测器的输出端与所述CPU的IO接口相连接,所述AD信号转换器的输入端与所述感应线圈相连接、输出端与所述CPU的数据总线接口相连接,所述CPU的输出端与所述射频通信芯片的输入端相连接。
5.如权利要求4所述的监测终端,其特征在于,所述终端还包括电源,所述电源的输出端分别与所述CPU的电源接口和所述射频通信芯片的电源接口相连接;所述电源包括依次相连接的太阳能电池板、太阳能电池板输入保护模块、电池管理模块、磷酸铁锂电池组;还包括与所述电池管理模块相连接的电压功率输出模块。
6.一种光纤复合架空地线监测系统,其特征在于,包括权利要求1至5中任一权利要求所述的光纤复合架空地线监测终端,还包括采集器和主站设备;所述光纤复合架空地线监测终端设置于光纤复合架空地线上,所述采集器设置于线路杆塔上,所述主站设备设置于变电站内或调控中心;
所述采集器包括:射频通信芯片、控制器、电流检测器、无线通信芯片、电源;所述射频通信芯片的输出端与所述控制器的第一输入端相连,所述电流检测器的输出端与所述控制器的第二输入端相连,所述控制器的输出端与所述无线通信芯片相连;
所述主站设备包括无线通信芯片和主控制器。
7.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述无线通信芯片为通用分组无线服务芯片。
8.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述采集器还包括电源,所述电源的输出端与所述射频通信芯片的电源接口、所述控制器的电源接口、所述无线通信芯片的电源接口相连;所述电源包括依次相连接的太阳能电池板、太阳能电池板输入保护模块、电池管理模块、磷酸铁锂电池组;还包括与所述电池管理模块相连接的电压功率输出模块。
9.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述主站设备为工业控制计算机。
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