CN205720416U - 一种集成式配网智能监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成式配网智能监测装置，包括外箱、布设在外箱内的第一电子线路板、从被监测配电网上取电的一体化取能电源和配电网状态检测单元，一体化取能电源安装在外箱上；外箱上安装有信号输入端口和串行通信接口；一体化取能电源包括绝缘外套管、高压电容器、变压器和第二电子线路板，第二电子线路板上设置有AC/DC电源模块；第一电子线路板上设置有数据处理器、信号调理电路、A/D转换电路、无线通信模块和与AC/DC电源模块连接的电源管理电路。本实用新型结构简单、设计合理、安装紧凑且使用操作简便、使用效果好，能对配电网工作状态进行实时在线监测，采用集成式结构，现场安装简便、快速，并能直接从配电网取电。

Description

一种集成式配网智能监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种监测装置，尤其是涉及一种集成式配网智能监测装置。

背景技术

配电网(简称配网)是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。配电网不仅设备多、分布广、运行环境复杂，而且其安全稳定的运行状况往往直接为用户感知，如何有效地掌握配电网的运行状况，避免隐患扩大成故障是配电网运行与维护管理的重点和难点。随着状态检修的推广，如何规范有效获取配电网的状态信息成为其重点也是难点。从配电网缺陷和故障的分析可知，出现缺陷乃至故障的原因多样，其中既有设备本体的原因，也有环境或人为因素引发的原因，既有偶发的原因，也有不断劣化发展的原因，而配电网状态监测的目的就是通过对其特征量的监视，及时发现缺陷隐患，同时这些特征量应该是可以通过技术手段实现从物理到数字信号的转换，从而能被后台监测并记录。

现有的配电网监测设备主要存在以下不足：第一、配电网监测设备大多都采用分散式安装，安装布设不便、投入施工成本较高且后期维护难度大；第二、智能化程度较低，一般仅能实现离线监测；第三、基于配电网设备的数量庞大、运行环境复杂，现场特别是架空线路取电困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种集成式配网智能监测装置，其结构简单、设计合理、安装紧凑且使用操作简便、使用效果好，能对配电网工作状态进行实时在线监测，采用集成式结构，现场安装简便、快速，并能直接从配电网取电。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：包括外箱、布设在所述外箱内的第一电子线路板、从被监测配电网上取电的一体化取能电源和对被监测配电网的供配电线路的工作状态进行实时检测的配电网状态检测单元，所述一体化取能电源安装在所述外箱上；所述外箱上安装有信号输入端口和串行通信接口；

所述一体化取能电源包括绝缘外套管、与所述供配电线路连接的高压电容器、与所述高压电容器连接的变压器、与变压器的一次侧线圈并接的分压电容器和安装在绝缘外套管内的第二电子线路板，所述高压电容器与变压器的一次侧线圈连接，所述高压电容器为一个取能电容或由多个所述取能电容串接而成；所述第二电子线路板上设置有所述供配电线路发生落雷事故时对变压器进行保护的防雷保护模块和与变压器的二次侧线圈连接的AC/DC电源模块，所述防雷保护模块与所述高压电容器连接，所述分压电容器布设在第二电子线路板上且其位于第二电子线路板上方；所述高压电容器和变压器均安装在绝缘外套管内，且所述高压电容器、变压器和第二电子线路板由上至下布设；所述绝缘外套管的内侧底部为由灌封胶填充形成的灌封胶填充结构，所述变压器、分压电容器和第二电子线路板均位于绝缘外套管的内侧底部且三者均灌封于灌封胶填充结构内；

所述第一电子线路板上设置有数据处理器、信号调理电路、与信号调理电路连接的A/D转换电路、对AC/DC电源模块的供电电压进行调节的电源管理电路和与数据处理器连接的无线通信模块，所述A/D转换电路与数据处理器连接；所述信号输入端口与信号调理电路连接；所述配电网状态检测单元包括对所述供配电线路的相电压进行实时检测的电压检测单元、对所述供配电线路的三相电流进行实时检测的三相电流检测单元和对所述供配电线路的零序电流进行实时检测的零序电流检测单元，所述电压检测单元、三相电流检测单元和零序电流检测单元均与信号输入端口连接；所述电源管理电路与AC/DC电源模块连接，所述数据处理器和A/D转换电路均与电源管理电路连接，所述串行通信接口与数据处理器连接。

上述一种集成式配网智能监测装置，其特征是：所述第一电子线路板上还设置有与数据处理器连接的数据存储单元。

上述一种集成式配网智能监测装置，其特征是：所述无线通信模块为GPRS无线通信模块或GPS无线通信模块。

上述一种集成式配网智能监测装置，其特征是：所述数据处理器为ARM微处理器。

上述一种集成式配网智能监测装置，其特征是：所述外箱的后侧壁上设置有钩挂装置。

上述一种集成式配网智能监测装置，其特征是：所述电压检测单元为电压互感器，所述三相电流检测单元和零序电流检测单元均为电流互感器。

上述一种集成式配网智能监测装置，其特征是：所述绝缘外套管由外侧套管和同轴套装在所述外侧套管内的内部套管组成；所述内部套管的内腔分为电容器安装腔和位于所述电容器安装腔下方且由灌封胶填充结构进行封装的底部封装腔，所述高压电容器装于所述电容器安装腔内，所述变压器、分压电容器和第二电子线路板均位于所述底部封装腔内；所述电容器安装腔和所述底部封装腔均为圆柱形腔体，所述电容器安装腔的内径小于所述底部封装腔的内径。

上述一种集成式配网智能监测装置，其特征是：所述绝缘外套管分为上部套管和位于上部套管正下方的下部套管，所述上部套管的内径小于下部套管的内径，所述上部套管与下部套管内部连通，所述高压电容器布设在上部套管内；所述下部套管的内侧上部设置有对上部套管的底部开口进行封堵的电极板，所述高压电容器底部支撑于电极板上；所述变压器位于下部套管内且其位于电极板下方，所述第二电子线路板布设在下部套管的内侧下部，所述变压器支撑于电极板与第二电子线路板之间；所述AC/DC电源模块的电源输出端接有电源输出线；所述电源输出线位于第二电子线路板下方；所述下部套管的内侧下部为灌封胶填充结构，所述电源输出线的内端、电极板、变压器、分压电容器和第二电子线路板均灌封于灌封胶填充结构内。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且安装紧凑，投入成本较低。

2、采用集成化结构，实现了一体化取能电源与配电网监测设备的一体化安装，现场安装简便。

3、所采用的一体化取能电源结构简单、体积小、加工制作方便且加工制作成本低；采用一体化结构，能有效解决现有电源需在用电装置中安装专门的电源模块的安装问题。并且，该一体化取能电源整体封装在绝缘外套管内，相对空线螺丝出线方式，能有效杜绝潮气对线路板的影响，大大提高了电源的使用寿命。

4、所采用的一体化取能电源使用效果好且实用价值高，直接从供配电线路中的母线取电，不受线路负荷影响，易安装，并且线路停电时可提供合闸操作电源。并且，该一体化取能电源功能完善，工作性能稳定可靠，能确保安全、持续供电。

5、使用效果好且实用价值高，能对配电网工作状态进行实时在线监测，并且现场安装简便，取电方便。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、安装紧凑且使用操作简便、使用效果好，能对配电网工作状态进行实时在线监测，采用集成式结构，现场安装简便、快速，并能直接从配电网取电。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型一体化取能电源的电路原理图。

图3为本实用新型一体化取能电源的结构示意图。

附图标记说明:

1—固定螺柱； 2—取能电容； 3—变压器；

4—绝缘外套管； 4-1—上部套管； 4-2—下部套管；

4-21—卡槽； 5—分压电容器； 6—电极板；

7—第二电子线路板； 8—数据存储单元；

8-1—电压采样电容器； 9—防雷保护模块；

10—AC/DC电源模块； 11—灌封胶填充结构；

12—电缆护套管； 13—第一导电螺柱； 14—连接螺栓；

15—密封圈； 16—环形限位件； 17—锁紧螺母；

18—固定螺母； 19—导电垫片； 20—信号输入端口；

21—串行通信接口； 22—数据处理器； 23—信号调理电路；

24—A/D转换电路； 25—无线通信模块； 26—电压检测单元；

27—三相电流检测单元； 28—零序电流检测单元；

29—电源管理电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括外箱、布设在所述外箱内的第一电子线路板、从被监测配电网上取电的一体化取能电源和对被监测配电网的供配电线路的工作状态进行实时检测的配电网状态检测单元，所述一体化取能电源安装在所述外箱上；所述外箱上安装有信号输入端口20和串行通信接口21。

结合图2和图3，所述一体化取能电源包括绝缘外套管4、与所述供配电线路连接的高压电容器、与所述高压电容器连接的变压器3、与变压器3的一次侧线圈并接的分压电容器5和安装在绝缘外套管4内的第二电子线路板7，所述高压电容器与变压器3的一次侧线圈连接，所述高压电容器为一个取能电容2或由多个所述取能电容2串接而成；所述第二电子线路板7上设置有所述供配电线路发生落雷事故时对变压器3进行保护的防雷保护模块9和与变压器3的二次侧线圈连接的AC/DC电源模块10，所述防雷保护模块9与所述高压电容器连接，所述分压电容器5布设在第二电子线路板7上且其位于第二电子线路板7上方；所述高压电容器和变压器3均安装在绝缘外套管4内，且所述高压电容器、变压器3和第二电子线路板7由上至下布设；所述绝缘外套管4的内侧底部为由灌封胶填充形成的灌封胶填充结构11，所述变压器3、分压电容器5和第二电子线路板7均位于绝缘外套管4的内侧底部且三者均灌封于灌封胶填充结构11内。

所述第一电子线路板上设置有数据处理器22、信号调理电路23、与信号调理电路23连接的A/D转换电路24、对AC/DC电源模块10的供电电压进行调节的电源管理电路29和与数据处理器22连接的无线通信模块25，所述A/D转换电路24与数据处理器22连接；所述信号输入端口20与信号调理电路23连接；所述配电网状态检测单元包括对所述供配电线路的相电压进行实时检测的电压检测单元26、对所述供配电线路的三相电流进行实时检测的三相电流检测单元27和对所述供配电线路的零序电流进行实时检测的零序电流检测单元28，所述电压检测单元26、三相电流检测单元27和零序电流检测单元28均与信号输入端口20连接；所述电源管理电路29与AC/DC电源模块10连接，所述数据处理器22和A/D转换电路24均与电源管理电路29连接，所述串行通信接口21与数据处理器22连接。

本实施例中，所述第一电子线路板上还设置有与数据处理器22连接的数据存储单元8。

本实施例中，所述无线通信模块25为GPRS无线通信模块或GPS无线通信模块。

本实施例中，所述数据处理器22为ARM微处理器。

实际使用时，所述数据处理器22也可以采用其它类型的处理器芯片。

本实施例中，所述外箱的后侧壁上设置有钩挂装置。

本实施例中，所述电压检测单元26为电压互感器，所述三相电流检测单元27和零序电流检测单元28均为电流互感器。

本实施例中，所述绝缘外套管4由外侧套管和同轴套装在所述外侧套管内的内部套管组成；所述内部套管的内腔分为电容器安装腔和位于所述电容器安装腔下方且由灌封胶填充结构11进行封装的底部封装腔，所述高压电容器装于所述电容器安装腔内，所述变压器3、分压电容器5和第二电子线路板7均位于所述底部封装腔内；所述电容器安装腔和所述底部封装腔均为圆柱形腔体，所述电容器安装腔的内径小于所述底部封装腔的内径。

本实施例中，所述外侧套管为硅橡胶绝缘外套，所述内部套管为采用铸造模具对环氧树脂胶进行模铸形成的套管。

实际加工时，所述绝缘外套管4也可以整体采用硅橡胶绝缘套管。

本实施例中，所述绝缘外套管4分为上部套管4-1和位于上部套管4-1正下方的下部套管4-2，所述上部套管4-1的内径小于下部套管4-2的内径，所述上部套管4-1与下部套管4-2内部连通，所述高压电容器布设在上部套管4-1内；所述下部套管4-2的内侧上部设置有对上部套管4-1的底部开口进行封堵的电极板6，所述高压电容器底部支撑于电极板6上；所述变压器3位于下部套管4-2内且其位于电极板6下方，所述第二电子线路板7布设在下部套管4-2的内侧下部，所述变压器3支撑于电极板6与第二电子线路板7之间；所述AC/DC电源模块10的电源输出端接有电源输出线；所述电源输出线位于第二电子线路板7下方；所述下部套管4-2的内侧下部为灌封胶填充结构11，所述电源输出线的内端、电极板6、变压器3、分压电容器5和第二电子线路板7均灌封于灌封胶填充结构11内。

因而，所述电容器安装腔由上部套管4-1的内腔和下部套管4-2的上部腔体组成，所述底部封装腔为下部套管4-2的下部腔体。

本实施例中，所述取能电容2的数量为多个，多个所述取能电容2由上至下装在上部套管4-1内，且相邻两个取能电容2之间均垫装有导电垫片19；多个所述取能电容2中位于最上部的取能电容2为顶部电容，所述上部套管4-1上部装有第一导电螺柱13，所述第一导电螺柱13位于多个所述取能电容2的正上方，所述上部套管4-1的顶端开口为供第一导电螺柱13安装的螺柱安装口；所述第一导电螺柱13的下端伸入至上部套管4-1内且其底端与所述顶部电容上端接触，所述第一导电螺柱13的上端伸出至上部套管4-1外侧；多个所述取能电容2中位于最下部的取能电容2为底部电容，所述底部电容的底端支撑于电极板6上且其与电极板6上表面接触；多个所述取能电容2通过导电垫片19进行串接且其通过第一导电螺柱13与所述供配电线路连接；所述第一导电螺柱13通过锁紧螺母17锁紧固定在上部套管4-1上，第一导电螺柱13上套装有固定螺母18，所述固定螺母18位于锁紧螺母17上方且二者之间垫装有垫片，所述第一导电螺柱13与所述顶部电容之间设置有导电垫片19。

本实施例中，所述第二电子线路板7与电极板6之间通过多个固定螺柱1和一个导电螺柱13进行连接，所述导电螺柱13与多个所述固定螺柱1均与下部套管4-2呈平行布设，所述防雷保护模块9和分压电容器5均通过导电螺柱13和电极板6与所述高压电容器连接。

所述分压电容器5为变压器3的补偿电容器，且变压器3为分压电容器5的补偿变压器。

同时，本实用新型还包括布设在绝缘外套管4底部的密封圈15，所述绝缘外套管4的底部开有供密封圈15安装的环形凹槽；所述绝缘外套管4的底部沿圆周方向设置有多个分别供连接螺栓14安装的螺栓安装孔，多个所述螺栓安装孔均位于所述密封圈15内侧。

实际安装时，通过多个所述连接螺栓14将本实用新型安装在支架上或用电设备上，在密封圈15的作用下，能完成该高电压取能电源与所安装支架或用电设备之间的密封连接。

本实施例中，所述供配电线路为架空输电线路且其为10kV配电线路，所述供配电线路的电压记作HV。

本实施例中，所述高压电容器为电容C1，所述分压电容器5为电容C2。所述绝缘外套管4为硅橡胶绝缘外套。

实际接线时，所述防雷保护模块9的一端与所述高压电容器连接(具体是与所述高压电容器和变压器3的一次侧线圈之间的接线点连接)且其另一端接地。

本实施例中，所述防雷保护模块9包括4个瞬态抑制二极管(即TVS)和两个压敏电阻，两个所述压敏电阻分别为电阻R4和电阻R5，电阻R4和电阻R5串接并形成压敏电阻保护电路，电阻R4的一端与电阻R5连接且其另一端与所述高压电容器和变压器3的一次侧线圈之间的接线点连接，电阻R5的一端与电阻R4连接且其另一端接地；4个所述瞬态抑制二极管分别为瞬态抑制二极管D1、D2、D3和D4，瞬态抑制二极管D1和D2串接后与所述压敏电阻保护电路并接，瞬态抑制二极管D3和D4串接后与所述压敏电阻保护电路并接。

本实施例中，所述上部套管4-1与下部套管4-2呈同轴布设，所述下部套管4-2为圆柱形套管，所述电极板6为金属导电板且其位于上部套管4-1的正下方。

并且，所述电极板6为圆形平板且其直径大于下部套管4-2的内径，所述下部套管4-2的内侧顶部开有供电极板6安装的卡槽4-21。所述变压器3位于电极板6的正下方。

本实施例中，所述电极板6为铜板。

本实施例中，所述第一导电螺柱13为铜螺柱。

并且，第一导电螺柱13为M20铜螺柱。

本实施例中，所述取能电容2的数量为3个。

实际使用时，可根据具体需要，对取能电容2的数量进行相应调整。

本实施例中，所述导电垫片19为导电橡胶垫。

本实施例中，所述上部套管4-1为带伞裙的套管且其与下部套管4-2加工制作为一体。

并且，所述取能电容2为金属化聚丙烯膜电容器。

本实施例中，所述电极板6底部设置有对变压器3上部进行限位的环形限位件16，所述变压器3上部卡装在环形限位件16内，所述变压器3底部支顶在第二电子线路板7上；所述第二电子线路板7与电极板6之间通过多个固定螺柱1和一个第二导电螺柱进行连接，所述第二导电螺柱和多个所述固定螺柱1均与下部套管4-2呈平行布设，所述防雷保护模块9和分压电容器5均通过所述第二导电螺柱和电极板6与所述高压电容器连接。

实际安装时，所述电极板6通过多个紧固螺丝固定在下部套管4-2内。

本实施例中，所述第二导电螺柱为铜螺柱。所述第二导电螺柱的作用为支撑与取电到第二电子线路板7。

多个所述固定螺柱1均为绝缘螺柱，具体为尼龙螺柱。实际安装时，多个所述固定螺柱1沿圆周方向均匀布设。本实施例中，所述固定螺柱1的数量为3个。

本实施例中，所述电源输出线焊接在第二电子线路板7上。

并且，所述灌封胶为环氧树脂灌封胶。

实际使用过程中，通过所述配电网状态检测单元对被监测配电网的供配电线路的工作状态进行实时检测，并将所检测信号同步传送至信号输入端口20，且通过信号调理电路23对所述配电网状态检测单元所检测信号进行调理后，再通过A/D转换电路24进行模数转换并传送至数据处理器22，所述数据处理器22将所接收信号通过无线通信模块25同步传送至上位机，实现对配电网工作状态进行实时在线监测。另外，使用之前，将所述一体化取能电源的所述高压电容器与所述供配电线路连接后，便能直接从所述供配电线路取电，连接简便、取电方便，并通过AC/DC电源模块10输出电源。实际使用时，通过电源管理电路29对AC/DC电源模块10的供电电压进行调节，以为数据处理器22和A/D转换电路24进行供电，实际操作非常简便。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：包括外箱、布设在所述外箱内的第一电子线路板、从被监测配电网上取电的一体化取能电源和对被监测配电网的供配电线路的工作状态进行实时检测的配电网状态检测单元，所述一体化取能电源安装在所述外箱上；所述外箱上安装有信号输入端口(20)和串行通信接口(21)；

所述一体化取能电源包括绝缘外套管(4)、与所述供配电线路连接的高压电容器、与所述高压电容器连接的变压器(3)、与变压器(3)的一次侧线圈并接的分压电容器(5)和安装在绝缘外套管(4)内的第二电子线路板(7)，所述高压电容器与变压器(3)的一次侧线圈连接，所述高压电容器为一个取能电容(2)或由多个所述取能电容(2)串接而成；所述第二电子线路板(7)上设置有所述供配电线路发生落雷事故时对变压器(3)进行保护的防雷保护模块(9)和与变压器(3)的二次侧线圈连接的AC/DC电源模块(10)，所述防雷保护模块(9)与所述高压电容器连接，所述分压电容器(5)布设在第二电子线路板(7)上且其位于第二电子线路板(7)上方；所述高压电容器和变压器(3)均安装在绝缘外套管(4)内，且所述高压电容器、变压器(3)和第二电子线路板(7)由上至下布设；所述绝缘外套管(4)的内侧底部为由灌封胶填充形成的灌封胶填充结构(11)，所述变压器(3)、分压电容器(5)和第二电子线路板(7)均位于绝缘外套管(4)的内侧底部且三者均灌封于灌封胶填充结构(11)内；

所述第一电子线路板上设置有数据处理器(22)、信号调理电路(23)、与信号调理电路(23)连接的A/D转换电路(24)、对AC/DC电源模块(10)的供电电压进行调节的电源管理电路(29)和与数据处理器(22)连接的无线通信模块(25)，所述A/D转换电路(24)与数据处理器(22)连接；所述信号输入端口(20)与信号调理电路(23)连接；所述配电网状态检测单元包括对所述供配电线路的相电压进行实时检测的电压检测单元(26)、对所述供配电线路的三相电流进行实时检测的三相电流检测单元(27)和对所述供配电线路的零序电流进行实时检测的零序电流检测单元(28)，所述电压检测单元(26)、三相电流检测单元(27)和零序电流检测单元(28)均与信号输入端口(20)连接；所述电源管理电路(29)与AC/DC电源模块(10)连接，所述数据处理器(22)和A/D转换电路(24)均与电源管理电路(29)连接，所述串行通信接口(21)与数据处理器(22)连接。

2.按照权利要求1所述的一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：所述第一电子线路板上还设置有与数据处理器(22)连接的数据存储单元(8)。

3.按照权利要求1或2所述的一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：所述无线通信模块(25)为GPRS无线通信模块或GPS无线通信模块。

4.按照权利要求1或2所述的一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：所述数据处理器(22)为ARM微处理器。

5.按照权利要求1或2所述的一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：所述外箱的后侧壁上设置有钩挂装置。

6.按照权利要求1或2所述的一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：所述电压检测单元(26)为电压互感器，所述三相电流检测单元(27)和零序电流检测单元(28)均为电流互感器。

7.按照权利要求1或2所述的一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：所述绝缘外套管(4)由外侧套管和同轴套装在所述外侧套管内的内部套管组成；所述内部套管的内腔分为电容器安装腔和位于所述电容器安装腔下方且由灌封胶填充结构(11)进行封装的底部封装腔，所述高压电容器装于所述电容器安装腔内，所述变压器(3)、分压电容器(5)和第二电子线路板(7)均位于所述底部封装腔内；所述电容器安装腔和所述底部封装腔均为圆柱形腔体，所述电容器安装腔的内径小于所述底部封装腔的内径。

8.按照权利要求1或2所述的一种集成式配网智能监测装置，其特征在于：所述绝缘外套管(4)分为上部套管(4-1)和位于上部套管(4-1)正下方的下部套管(4-2)，所述上部套管(4-1)的内径小于下部套管(4-2)的内径，所述上部套管(4-1)与下部套管(4-2)内部连通，所述高压电容器布设在上部套管(4-1)内；所述下部套管(4-2)的内侧上部设置有对上部套管(4-1)的底部开口进行封堵的电极板(6)，所述高压电容器底部支撑于电极板(6)上；所述变压器(3)位于下部套管(4-2)内且其位于电极板(6)下方，所述第二电子线路板(7)布设在下部套管(4-2)的内侧下部，所述变压器(3)支撑于电极板(6)与第二电子线路板(7)之间；所述AC/DC电源模块(10)的电源输出端接有电源输出线；所述电源输出线位于第二电子线路板(7)下方；所述下部套管(4-2)的内侧下部为灌封胶填充结构(11)，所述电源输出线的内端、电极板(6)、变压器(3)、分压电容器(5)和第二电子线路板(7)均灌封于灌封胶填充结构(11)内。