CN207198271U - 无损检测式电力监测装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无损检测式电力监测装置和系统。本实用新型提供的无损检测式电力监测装置包括：多匝螺旋感应线圈、AD采样模块和处理器，多匝螺旋感应线圈用于缠绕在用电设备的电源线上，多匝螺旋感应线圈的第一端与AD采样模块连接，AD采样模块还与处理器连接；多匝螺旋感应线圈用于感应电源线的工频电磁场；处理器用于控制AD采样模块采集得到工频电磁场对应的第一电压值以及获取第一电压值，并根据第一电压值与预设电压值的关系判断电源线是否发生了故障。本实用新型提供的无损检测式电力监测装置和系统，在实现对电源线的工作状态进行有效监测的同时，保证了供电线路的安全等级以及电源线的完整性，提升了用户的满意度。

Description

无损检测式电力监测装置和系统

技术领域

本实用新型涉及电力监测技术，尤其涉及一种无损检测式电力监测装置和系统。

背景技术

目前，物联网传感器监测的多为温度、湿度、空气质量等环境参数，上述环境参数是否达标是由空调机、抽\除湿机、空气净化器或排气泵等环境维护设备决定的，因此保证环境维护设备的正常运行具有重要意义。对环境维护设备的正常供电是保证环境设备的正常运行的首要因素，因此需要对环境维护设备进行电力监测。其中，电力监测是指检测环境维护设备的电源线是否正常工作。

现有技术的电力监测主要采用在线式监测和互感器监测。在线式监测是在电源线上串联测量设备进行监测，互感器监测主要是采用互感线圈套入电源线的火线上进行监测。在线式监测由于在电路上串联测量设备，若测量设备故障会导致环境维护设备的整体线路故障，降低了整体线路的安全等级，无法应用在高安全等级的场合。互感器监测由于互感线圈只能单独套入电源线上的火线才能有效，所以需要将火线与零线封装在一起的电源线剖开，将互感器单独套在火线上，而这样的使用方式用户一般是无法接受的。

实用新型内容

本实用新型提供一种无损检测式电力监测装置和系统，以实现无损检测用电设备的电源线是否正常工作的目的。

本实用新型提供一种无损检测式电力监测装置，包括：多匝螺旋感应线圈、AD采样模块和处理器，所述多匝螺旋感应线圈用于缠绕在用电设备的电源线上，所述多匝螺旋感应线圈的第一端与所述AD采样模块连接，所述AD采样模块还与所述处理器连接；

所述多匝螺旋感应线圈用于感应所述电源线的工频电磁场；

所述处理器用于控制所述AD采样模块采集得到所述工频电磁场对应的第一电压值以及获取所述第一电压值，并根据所述第一电压值与预设电压值的关系判断所述电源线是否发生了故障。

如上所述的装置，所述无损检测式电力监测装置还包括接地模块。

如上所述的装置，所述无损检测式电力监测装置还包括检波整流模块，所述检波整流模块的一端与所述多匝螺旋感应线圈的第一端连接，所述检波整流模块的另一端与所述AD采样模块连接。

如上所述的装置，所述检波整流模块包括第一检波二极管、第二检波二极管、滤波电容和稳压二极管；

其中，所述第一检波二极管的正极与所述多匝螺旋感应线圈的第一端连接，所述第一检波二极管的负极与所述第二检波二极管的负极、所述滤波电容的一端、所述稳压二极管的负极在第一连接点连接；所述AD采样模块与所述第一连接点连接；

所述第二检波二极管的正极、所述滤波电容的另一端和所述稳压二极管的正极均接地。

如上所述的装置，所述无损检测式电力监测装置还包括电源模块和无线通信模块，所述电源模块和所述无线通信模块均与所述处理器连接。

如上所述的装置，所述接地模块包括磁铁，所述磁铁吸附在所述用电设备的壳体上并接地。

本实用新型还提供一种无损检测式电力监测系统，包括：集中器和至少一个如上所述的无损检测式电力监测装置，每个用电设备对应设置一个所述无损检测式电力监测装置，各所述无损检测式电力监测装置与所述集中器无线连接；

所述无损检测式电力监测装置的处理器还用于将第一电压值发送至所述集中器；所述第一电压值为所述无损检测式电力监测装置的多匝螺旋感应线圈感应的用电设备的电源线的工频电磁场对应的电压值；

所述集中器用于根据所述第一电压值与预设电压值的关系判断用电设备的电源线是否发生了故障。

如上所述的系统，所述电力监测系统还包括远程控制设备，所述远程控制设备与所述集中器无线连接，所述远程控制设备用于接收所述集中器发送的各电源线的工频电磁场各自对应的第一电压值以及各所述电源线的工作状态，以使用户对各电源线的工作情况进行远程监控。

如上所述的系统，所述处理器具体用于，

判断在第一预设时长内是否接收到所述集中器的应答消息，所述应答消息用于指示所述集中器收到了所述处理器发送的第一电压值；

若是，控制AD采样模块停止采集电压值以及控制所述处理器进入休眠状态；在经历第二预设时长后，控制所述处理器进入工作状态以及控制所述AD采样模块重新采集电压值；

若否，依次采用所述集中器的多个模组对应的跳频信道重新发送所述第一电压值，直至接收到所述集中器发送的应答消息或发送所述第一电压值的次数达到预设次数，控制AD采样模块停止采集电压值以及控制处理器进入休眠状态；在经历所述第二预设时长后，控制处理器进入工作状态以及控制所述AD采样模块重新采集电压值。

本实用新型提供一种无损检测式电力监测装置和系统。本实用新型提供的无损检测式电力监测装置包括：多匝螺旋感应线圈、AD采样模块和处理器，多匝螺旋感应线圈用于缠绕在用电设备的电源线上，多匝螺旋感应线圈的第一端与AD采样模块连接，AD采样模块还与处理器连接；多匝螺旋感应线圈用于感应电源线的工频电磁场；处理器用于控制AD采样模块采集得到工频电磁场对应的第一电压值以及获取第一电压值，并根据第一电压值与预设电压值的关系判断电源线是否发生了故障。本实用新型提供的无损检测式电力监测装置和系统，在实现对电源线的工作状态进行有效监测的同时，保证了供电线路的安全等级以及电源线的完整性，提升了用户的满意度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的无损检测式电力监测装置的结构示意图一；

图2为本实用新型提供的多匝螺旋感应线圈在电源线上缠绕的示意图；

图3为本实用新型提供的无损检测式电力监测装置的结构示意图二；

图4为本实用新型提供的检波整流模块的结构示意图；

图5为本实用新型提供的无损检测式电力监测装置的结构示意图三；

图6为本实用新型提供的无损检测式电力监测系统的结构示意图一；

图7为本实用新型提供的无损检测式电力监测系统的结构示意图二。

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作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。

图1为本实用新型提供的无损检测式电力监测装置的结构示意图一，图2为本实用新型提供的多匝螺旋感应线圈在电源线上缠绕的示意图；参见图1～2，本实施例的电力监测装置包括：

无损检测式电力监测装置包括多匝螺旋感应线圈11、AD采样模块12和处理器13，多匝螺旋感应线圈11用于缠绕在用电设备的电源线21上，多匝螺旋感应线圈11的一端与AD采样模块12连接，AD采样模块12还与处理器13连接；

多匝螺旋感应线圈11用于感应电源线的工频电磁场；

处理器13用于控制AD采样模块12采集得到工频电磁场对应的第一电压值以及获取第一电压值，并根据第一电压值与预设电压值的关系判断电源线21是否发生了故障。

具体地，无损检测式电力监测装置包括多匝螺旋感应线圈11、AD采样模块12和处理器13，多匝螺旋感应线圈11用于缠绕在用电设备的电源线21上，多匝螺旋感应线圈11的一端31与AD采样模块12连接，AD采样模块12还与处理器13连接。

下面对本实施例的无损检测式电力监测装置的工作流程进行说明。

多匝螺旋感应线圈11缠绕在用电设备的电源线21上，感应得到电源线21的工频电磁场对应的模拟电压信号；AD采样模块12采集工频电磁场对应的电压模拟信号，并将模拟电压信号转化成数字电压信号，也就是具体的电压值，此处称为第一电压值。接着AD采样模块12将采集得到第一电压值发送至处理器13，处理器13接收第一电压值，根据第一电压值与预设电压值的关系判断电源线21是否发生了故障；其中，AD采样模块12采集工频电磁场对应的电压模拟信号的时机是受处理器13控制的。处理器13中存储有预设电压值，处理器13将第一电压值与预设电压值进行比较，若第一电压值大于等于预设电压值，说明电源线21正常工作；若第一电压值小于预设电压值，说明电源线21不能正常工作，处理器13控制报警单元进行报警，报警单元可以集成在处理器13的内部，也可以设置在处理器13的外部，作为无损检测式电力监测装置的一个组成部分。

其中，本实施例中的电源线21可为将火线、零线和地线封装成束的电力线，多匝螺旋感应线圈11感应的工频电磁场为电源线中的火线与地之间的工频电磁场。

由于火线与地之间的工频电磁场的场强度微弱，所以需要采取螺旋感应线缠绕的“紧”耦合的方式来增加耦合度，也就是螺旋感应线圈需要采用多匝。另外，螺旋感应线圈的匝数越多感应电场越强，本实施例多匝螺旋感应线圈的匝数优选在15匝以上，具体实施匝数可以选15、20、25、30、35、50等匝数。表1为在电源线正常工作时，采用不同匝数的螺旋感应线圈时AD采样模块采集得到的电压值。

表1、采用不同匝数的螺旋感应线圈时AD采样模块采集得到的电压值

螺旋匝数(匝数)	5	10	15	20	25	30	35	50
									感应电压(毫伏)	234	400	590	700	715	753	760	783

本领域技术人员可以理解的是，当采用的螺旋感应线圈的匝数不相同时，存储器内存储的预设电压的值是不相同的。

为了增强多匝螺旋感应线圈感应的火线与地之间的工频电磁场的信号，无损检测式电力监测装置还包括接地模块(图中未示出)。接地模块包括磁铁，磁铁吸附在用电设备的壳体上并接地，或者接地模块包括长线，该长线接地。本领域技术人员可以理解的是，本实施例中只是示意性的给出了接地模块可以实现的方式，接地模块的实现方式还可以采用其它的实现方式，本实施例中不作限定。

本实施例中采用多匝螺旋感应线圈缠绕在电源线上感应火线与地之间的工频电磁场，不是在原有用户设备的供电线路上串联测量工频电磁场对应的电压信号的装置，避免了测量装置故障造成的对整体供电线路的安全等级的降低，保证了供电线路的安全等级；也不需要将电源线剖开，保证了电源线的完整性，提升了用户的满意度。

本实施例的无损检测式电力监测装置包括：多匝螺旋感应线圈、AD采样模块和处理器，多匝螺旋感应线圈用于缠绕在用电设备的电源线上，多匝螺旋感应线圈的一端与AD采样模块连接，AD采样模块还与处理器连接；多匝螺旋感应线圈用于感应电源线的工频电磁场；处理器用于控制AD采样模块采集得到工频电磁场对应的第一电压值以及获取第一电压值，并根据第一电压值与预设电压值的关系判断电源线是否发生了故障。本实施的无损检测式电力监测装置在实现对电源线的工作状态进行有效监测的同时，保证了供电线路的安全等级以及电源线的完整性，提升了用户的满意度。

为了保护AD采样模块，本实施例的无损检测式电力监测装置在上一实施例的基础上进行了改进。图3为本实用新型提供的无损检测式电力监测装置的结构示意图二，图4为本实用新型提供的检波整流模块的结构示意图。参见图3～4，本实施例的无损检测式电力监测装置还包括：检波整流模块14，检波整流模块14的一端与多匝螺旋感应线圈11的一端31连接，检波整流模块的14另一端与AD采样模块12连接。

具体地，参见图4，本实施的检波整流模块14包括第一检波二极管141、第二检波二极管142、滤波电容143和稳压二极管144；第一检波二极管141的正极与多匝螺旋感应线圈11的一端31连接，第一检波二极管141的负极与第二检波二极管142的负极、滤波电容143的一端、稳压二极管144的负极在第一连接点145连接；AD采样模块12与第一连接点145连接；第二检波二极管142的正极、滤波电容143的另一端和稳压二极管144的正极均接地。

其中，第一检波二极管141、第二检波二极管142起到滤除杂波的作用，滤波电容143起到滤除高频分量的作用，稳压二极管144起到限压保护的作用，以使AD采样模块12采集得到的电压值不会超过其可承受的电压值。

本实施例的无损检测式电力监测装置通过设置检波整流模块可以保护AD模块正常工作。

为了使得电力监控装置可以方便的设置在用户设备上以及可以与外部设备进行无线通信，本实施例的无损检测式电力监测装置在上述实施例的基础上进行了改进。图5为本实用新型提供的无损检测式电力监测装置的结构示意图三，参见图5，本实施例的无损检测式电力监测装置还包括电源模块15和无线通信模块16，电源模块15和无线通信模块16均与处理器13连接。

具体地，本实施的电源模块15优选采用电池。本实施例的无损检测式电力监测装置集成有电源模块而不采用外接电源供电，可以使得无损检测式电力监测装置灵活方便的在用电设备上部署。

本实施例中的无损检测式电力监测装置通过设置电源模块和无线通信模块，使得电力监控装置可以方便的设置在用户设备上以及可以与外部设备进行无线通信。

为了可以集中管理各无损检测式电力监测装置，本实用新型还提供了一种无损检测式电力监测系统。图6为本实用新型提供的无损检测式电力监测系统的结构示意图一。参见图6，本实施例的电力监测系统包括：集中器2和至少一个如上述任一实施例对应的无损检测式电力监测装置1，每个用电设备对应设置一个无损检测式电力监测装置1，各无损检测式电力监测装置1与集中器2无线连接。

无损检测式电力监测装置1的处理器13还用于将第一电压值发送至集中器2；第一电压值为无损检测式电力监测装置的多匝螺旋感应线圈感应的用电设备的电源线的工频电磁场对应的电压值；

集中器用于根据第一电压值与预设电压值的关系判断用电设备的电源线是否发生了故障。

具体地，本实施例的无损检测式电力监测系统包括集中器2和至少一个无损检测式电力监测装置1，每个用电设备对应设置一个无损检测式电力监测装置1，也就是说一个无损检测式电力监测装置1用于对一个用电设备的电源线进行电力监测。集中器2中存储有各用电设备的名称、型号以及性能指标等参数。

本实施例中的无损检测式电力监测装置1可为上述任一实施例中的无损检测式电力监测装置，本实施例中不再赘述。

对于无损检测式电力监测装置1中的处理器，其除了控制AD采样模块采集得到工频电磁场对应的第一电压值以及获取第一电压值，并根据第一电压值与预设电压值的关系判断电源线是否发生了故障外，还可以将第一电压值发送至集中器，以使集中器用于根据第一电压值与预设电压值的关系判断用电设备的电源线是否发生了故障。

其中，集中器2中存储有预设电压值，集中器2将第一电压值与预设电压值进行比较，若第一电压值小于预设电压值，说明与该第一电压值对应的电源线不能正常工作，集中器2报警并在集中器2对应的用户界面上显示该电源线对应的用户设备的名称，以使管理用户得知哪个电源线出现了故障；若第一电压值大于或等于预设电压值，说明与该第一电压值对应的电源线正常工作。

下面对本实施例中的无损检测式电力监测装置的处理器的一种具体的工作方式进行详细的说明。

处理器按照工作状态-休眠状态交替进行的方式进行工作。

在一个工作状态-休眠状态周期中，处理器在工作状态下控制AD采样模块采集第一电压值，并获取第一电压值，根据第一电压值与预设电压值的关系判断电源线是否发生了故障；同时，处理器在获取得到第一电压值，将第一电压值发送至集中器。

在处理器将第一电压值发送至集中器后，判断在第一预设时长内是否接收到集中器的应答消息，应答消息用于指示集中器收到了处理器发送的第一电压值。

若在第一预设时长内接收到集中器的应答消息，处理器控制AD采样模块停止采集电压值以及控制自身进入休眠状态；在经历第二预设时长后，控制自身进入工作状态以及控制AD采样模块重新采集电压值；

若在第一预设时长内未接收到集中器的应答消息，则依次采用集中器的多个模组对应的跳频信道重新发送第一电压值，直至接收到集中器发送的应答消息或发送第一电压值的发送次数达到预设次数，控制AD采样模块停止采集电压值以及控制自身进入休眠状态；在经历第二预设时长后，控制自身进入工作状态以及控制AD采样模块重新采集电压值。

具体为，若在第一预设时长内未接收到集中器的应答消息，采用集中器的第n模组对应的跳频信道重新发送第一电压值，若在采用集中器的第n模组对应的跳频信道重新发送第一电压值后的第一预设时长内未接收到应答消息，则采用集中器的第n+1模组对应的跳频信道重新发送第一电压值，若在采用集中器的第n+1模组对应的跳频信道重新发送第一电压值后的第一预设时长内未接收到应答消息，则采用集中器的第n+2模组对应的跳频信道重新发送第一电压值；重复执行上述过程，直至接收到集中器发送的应答消息或发送第一电压值的次数达到预设次数，控制AD采样模块停止采集电压值以及控制自身进入休眠状态；在经历第二预设时长后，控制自身进入工作状态以及控制AD采样模块重新采集电压值。

也就是说，若预设次数为15次，在重新发送第一电压值6次后，接收到集中器发送的应答消息，则控制AD采样模块停止采集电压值以及控制自身进入休眠状态；在经历第二预设时长后，控制自身进入工作状态以及控制AD采样模块重新采集电压值。若预设次数为15次，在重新发送第一电压值14次后，仍未接收到集中器发送的应答消息，则控制AD采样模块停止采集电压值以及控制自身进入休眠状态；在经历第二预设时长后，控制自身进入工作状态以及控制AD采样模块重新采集电压值。

本领域技术人员可以理解的是在每个工作-休眠周期内重复执行上述步骤。

处理器采用上述周期性工作-休眠的工作方式，可以有效的降低无损检测式电力监测装置的功耗，可以选用容量小的对无损检测式电力监测装置供电的电源模块，进而使得无损检测式电力监测装置体积小，易于在用电设备上部署或者设置。

在实际的应用过程中，有时管理用户所处的位置与用电设备的位置距离比较远，为了让该管理用户也能获取用电设备的电源线的工作状态，本实施例的电力监测系统在上述实施例的基础上进行了改进，图7为本实用新型提供的无损检测式电力监测系统的结构示意图二，参见图7，本实施例的电力监测系统还包括远程控制设备3，远程控制设备3与集中器2无线连接，远程控制设备3用于接收集中器2发送的第一电压值以及各电源线的工作状态，以使用户对各电源线的工作情况进行远程监控。

各电源线的工作状态是指电源线正常供电或者发生故障无法正常工作。电源线的工作情况是指AD采样模块得到的第一电压值和电源线的工作状态。

远程控制设备的用户可以通过远程控制设备获取各用户设备各自的电源线的工作情况，以便在电源线出现故障时及时采取处理措施，确保用电设备的正常运行。

本实施例的电力监测系统通过设置远程监控设备，使得管理用户可以远程监控各电源线的工作状态，以确保用电设备的正常运行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种无损检测式电力监测装置，其特征在于，包括：多匝螺旋感应线圈、AD采样模块和处理器，所述多匝螺旋感应线圈用于缠绕在用电设备的电源线上，所述多匝螺旋感应线圈的第一端与所述AD采样模块连接，所述AD采样模块还与所述处理器连接；

所述多匝螺旋感应线圈用于感应所述电源线的工频电磁场；

所述处理器用于控制所述AD采样模块采集得到所述工频电磁场对应的第一电压值以及获取所述第一电压值，并根据所述第一电压值与预设电压值的关系判断所述电源线是否发生了故障。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无损检测式电力监测装置还包括接地模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述无损检测式电力监测装置还包括检波整流模块，所述检波整流模块的一端与所述多匝螺旋感应线圈的第一端连接，所述检波整流模块的另一端与所述AD采样模块连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检波整流模块包括第一检波二极管、第二检波二极管、滤波电容和稳压二极管；

其中，所述第一检波二极管的正极与所述多匝螺旋感应线圈的第一端连接，所述第一检波二极管的负极与所述第二检波二极管的负极、所述滤波电容的一端、所述稳压二极管的负极在第一连接点连接；所述AD采样模块与所述第一连接点连接；

所述第二检波二极管的正极、所述滤波电容的另一端和所述稳压二极管的正极均接地。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述无损检测式电力监测装置还包括电源模块和无线通信模块，所述电源模块和所述无线通信模块均与所述处理器连接。

6.根据权利要求2或3或5所述的装置，其特征在于，所述接地模块包括磁铁，所述磁铁吸附在所述用电设备的壳体上并接地。

7.一种无损检测式电力监测系统，其特征在于，包括：集中器和至少一个如权利要求1～6任一项所述的无损检测式电力监测装置，每个用电设备对应设置一个所述无损检测式电力监测装置，各所述无损检测式电力监测装置与所述集中器无线连接；

所述无损检测式电力监测装置的处理器还用于将第一电压值发送至所述集中器；所述第一电压值为所述无损检测式电力监测装置的多匝螺旋感应线圈感应的用电设备的电源线的工频电磁场对应的电压值；

所述集中器用于根据所述第一电压值与预设电压值的关系判断用电设备的电源线是否发生了故障。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电力监测系统还包括远程控制设备，所述远程控制设备与所述集中器无线连接，所述远程控制设备用于接收所述集中器发送的各电源线的工频电磁场各自对应的第一电压值以及各所述电源线的工作状态，以使用户对各电源线的工作情况进行远程监控。