CN207937546U - 架空外施信号型远传故障指示器采集单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了架空外施信号型远传故障指示器采集单元，本实用新型采用导磁性能好的坡莫合金作为采集单元的导磁聚磁结构，其具有良好的导热性和稳定性，大大提高了采样线圈的磁感应能力，大幅提高了取电能力，为采集单元长期稳定运行提供了可靠电源保障，本实用新型结合超级电容，大幅度提高了采集单元的使用寿命，在现有弹簧卡线结构基础上采用了坡莫合金材质的磁导材料，使得采样线圈内形成更强的磁通量；现有弹簧卡线结构最小取电电流为20A~30A，取能效率＜1mVA；本实用新型最小取能电流可达5A，取能效率≥6mVA。取电线圈再经过过压保护电路、整流录波电路、电源管理电路等对取电进行合理管理，保证电源可靠稳定。

Description

架空外施信号型远传故障指示器采集单元

技术领域

本实用新型涉及架空外施信号型远传故障指示器采集单元，属于智能配网领域，尤其涉及10KV配网线路故障自动检测及智能定位技术。

背景技术

目前，配网架空线路故障的查找，现使用最多的技术是应用故障采集单元来实时监控线路电流及电场波动数据，采集单元可使用安装工具和绝缘操作杆进行带电安装，采集单元通过卡簧卡在电力线上；实时监测的数据再结合现有各种故障类型的较成熟特征模型即可判断出线路的各种工况情况：如停电状态、短路故障、单相接地故障、线路电流异常波动等线路工况。采集单元为达到IP67的防护等级适应各种环境条件需要使用环氧树脂密封，一旦发生问题则整个采集单元面临报废，尤其是使用寿命不长的电池，一旦没电，整个采集单元就只能报废处理。

此外，由于采集单元体积较小，质量一般限定在1KG以内，导致可充电电池容量很小（大概900mAH），使得采集单元会频繁取电对电池充电，严重影响电池寿命；电池一旦损坏，线路可取电时，采集单元能正常工作，但线路一旦发生故障跳闸，采集单元就无法工作，无法上报故障信息。

发明内容

本实用新型针对现有的技术问题，提供架空外施信号型远传故障指示器采集单元，目的是使用高取能结构并结合超级电容，电池只是备用电源，正常情况下使用取能及超级电容供电，即使电池出现问题，也不影响采集单元整体的运行，拟解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：架空外施信号型远传故障指示器采集单元，其包括注塑件、电路板支架、电磁线圈骨架组件、坡莫合金组件和电路板，其特征在于，所述电路板直接通过支架卡在所述注塑件上，所述电磁线圈骨架组件焊接在电路板中心位置，所述坡莫合金组件通过下端两个固定孔使用自攻螺丝固定在注塑件上，所述电磁线圈骨架组件上缠绕设置有从高压线上感应交流电的电磁线圈，所述磁线圈通过取电硬件电路与超级电容连接。

进一步，作为优选，所述取电硬件电路包括过压保护模块、整流滤波模块、DC／DC模块、电源管理模块和电压检测模块，其中，所述电磁线圈与所述过压保护模块后与所述整流滤波模块连接，所述整流滤波模块输出端连接所述DC／DC模块，所述DC／DC模块连接所述电源管理模块，所述整流滤波模块输出端与所述电源管理模块之间还设置有电压检测模块，所述超级电容与所述电源管理模块连接，所述电源管理模块上还连接有备用电池和负载。

进一步，作为优选，所述过压保护模块上设置有防止输电线路发生雷击、短路或产生高感应电流和感应电压对后级电路产生破坏的放电管。

进一步，作为优选，所述坡莫合金组件与电磁线圈骨架组件组成取电回路，坡莫合金组件上设置有把架空外施信号型远传故障指示器采集单元固定在线缆上的弹簧部件。

进一步，作为优选，所述注塑件上设置有两支柱，所述坡莫合金组件固定在两支柱上，所述注塑件上端套设有塑料外壳体，所述坡莫合金组件设置在外壳体内，且所述注塑件与塑料外壳体之间采用环氧树脂浇灌固化成一个整体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用导磁性能好的坡莫合金作为采集单元的导磁聚磁结构，其具有良好的导热性和稳定性，大大提高了采样线圈的磁感应能力，大幅提高了取电能力，为采集单元长期稳定运行提供了可靠电源保障，本实用新型结合超级电容，大幅度提高了采集单元的使用寿命，在现有弹簧卡线结构基础上采用了坡莫合金材质的磁导磁疗，使得采样线圈内形成更强的磁通量；，现有弹簧卡线结构最小取电电流为20A~30A，取能效率＜1mVA；本使用新型最小取能电流可达5A，取能效率≥6mVA。取电线圈再经过过压保护电路、整流录波电路、电源管理电路等对取电进行合理管理，保证电源可靠稳定。

附图说明

图1是本实用新型的架空外施信号型远传故障指示器采集单元的外观结构示意图；

图 2为本实用新型的架空外施信号型远传故障指示器采集单元的取电硬件电路结构示意图；

图 3为本实用新型的架空外施信号型远传故障指示器采集单元的过压保护模块原理示意图；

图4是本实用新型的原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：架空外施信号型远传故障指示器采集单元，其包括注塑件2、电路板支架4、电磁线圈骨架组件3、坡莫合金组件1和电路板，其特征在于，所述电路板直接通过支架卡在所述注塑件2上，所述电磁线圈骨架组件焊接在电路板中心位置，所述坡莫合金组件1通过下端两个固定孔5使用自攻螺丝固定在注塑件2上，所述电磁线圈骨架组件3上缠绕设置有从高压线上感应交流电的电磁线圈，所述磁线圈通过取电硬件电路与超级电容连接。

所述坡莫合金组件1与电磁线圈骨架组件3组成取电回路，坡莫合金组件1中的弹簧部件6起到把架空外施信号型远传故障指示器采集单元固定在线缆的作用；注塑件2通过两支柱7与坡莫合金组件1固定，最后套上塑料外壳整体使用环氧树脂浇灌固化成一个整体，使用坡莫合金组件1中的弹簧部件6固定在高压线缆上使用。

如图2，取电线圈从高压电线上感应出交流电压电流后，经过压保护和整流滤波模块将交流电压变换成整流电压提供给DC／DC模块，接着变换为4.3V的稳压输出。电压检测模块用来检测输入到DC／DC模块的电压，并将数据提供给电压管理模块。电源管理模块由单片机及相关电路组成。主要用来收集从电压检测模块测出的电压，防止输入电压太大。将直流变换芯片烧坏。通过测得的电压值，调整充电开关PWM大小，从而控制锂电池充电电流大小，以提供负载足够的电压．并将多余的功率供给锂电池充电。

因线路负荷动态变化，取电装置需设计过压保护，电路如图3所示。保护模块由保护电路及功率输出控制电路组成，放电管VD₁防止输电线路发生雷击、短路或产生高感应电流和感应电压对后级电路产生破坏。电位器U₁可调节其阻值大小；VD₂在电压超过30V时导通。双向晶闸管VQ₁具有双向导通功能。功率输出控制电路主要通过控制U₁的大小来控制VD₂：导通，从而控制VQ₁导通．以及取电线圈次级电流大小。当输电线路电流很大时，由于VQ₁导通角也增大，因此增大取电线圈的次级电流，从而降低取电磁心的输出功率。将输出功率限制在较小范围内。在线路电流较大时，由于功率控制电路的作用，磁心输出功率会被降低，因此不会发生严重发热问题。同时功率输出控制电路也可作为保护电路。在线路电流过大时，滤除次级电压的过高尖锋，降低次级输出电压，保护后级电路。在线路电流很大时，输出电压被很好地限制在较小范围内。

对于电源管理模块，其是整个取电装置的控制模块，主要接收上述电路采集来的电压值，对锂电池进行充放电管理。主控制芯片中含有10位的A／D转换器。可以对输入电压、电池电压及输出电压进行检测。并有可编程计数器阵列，可以输出占空比可变的PWM波．以调节对电池充放电的开关。电池充放电电路包括可充电锂电池及PWM波调节开关等。BATFChgEN端接单片机可编程计数器阵列PWM波输出端，Vohout和BA 丌JVoltMSR端分别接单片机的A／D转换器的端口，进行A／D转换。BATI'_ChgEN端接单片机可编程计数器阵列PWM波的输出端。利用主控制芯片芯片输出占空比可变的PWM波。可对开关导通、关闭时间进行控制。进而控制充放电电流的大小。在电池端置有电池电压检测电路。用以实时检测电池电压，由于正在充电的电池电压有浮高的现象，为减小误差，在测量时，首先要关掉充电开关PWM。然后再进行多次测量。求取平均值。电路输出端置有输出电压检测电路，可实时检测输出电压的大小。电源管理模块中的单片机接收上述数据，经过计算后对电池充放电开关进行控制，使整个装置平稳运行。

取电原理分析：

本实用新型的取电原理图如图4，取电磁心的工作原理可用变压器负载等效模型来等效，由于要直接从高压电线路上取能，高压电导线需要直接从磁心中穿过，因此N ₁ =1匝。根据安培环路定律、电磁感应定律和全电流定律可知：

I ₁ N ₁ +I ₂ N ₂ =I _M N ₁

E ₂ =-j4.44fN ₂ Φ _M

Φ _M =B _M S=uH _m S

H _M = N ₁ I _U /L= I _U /L

式中：I ₁ ,I ₂ 为初次级电流，I _M 为励磁电流；E ₂ 为次级输出电压；f为电流频率；Φ _M 为取电线圈磁芯内通过的磁通有效值；B _M 为磁感应强度有效值；H _m 为磁心内磁场强度有效值；S为磁心截面积；u为磁导率；L为磁心磁路长度；I _U 为磁心磁化电流。

线路取电可以通过控制取电线圈次级负载电流来控制磁心次级电流的输出功率。在初级电流较大时，可以增大取电线圈次级的负载电流，降低取电线圈输出功率，从而保证整个系统工作在低热耗状态。

本实用新型利用坡莫合金材料制作的结构进行取能并结合超级电容，大幅度提高了采集单元的使用寿命，在现有弹簧卡线结构基础上采用了坡莫合金材质的磁导磁疗，使得采样线圈内形成更强的磁通量；现有弹簧卡线结构最小取电电流为20A~30A，取能效率＜1mVA；本使用新型最小取能电流可达5A，取能效率≥6mVA。取电线圈再经过过压保护电路、整流录波电路、电源管理电路等对取电进行合理管理，保证电源可靠稳定。

本实用新型大幅度增强了取电性能，结合超级电容大幅度提高了采集单元的使用寿命，推动了配网线路故障智能定位系统的全面推广，也为未来智能化电网的建设奠定了基础。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.架空外施信号型远传故障指示器采集单元，其包括注塑件、电路板支架、电磁线圈骨架组件、坡莫合金组件和电路板，其特征在于，所述电路板直接通过支架卡在所述注塑件上，所述电磁线圈骨架组件焊接在电路板中心位置，所述坡莫合金组件通过下端两个固定孔使用自攻螺丝固定在注塑件上，所述电磁线圈骨架组件上缠绕设置有从高压线上感应交流电的电磁线圈，所述磁线圈通过取电硬件电路与超级电容连接。

2.根据权利要求1所述的架空外施信号型远传故障指示器采集单元，其特征在于：所述取电硬件电路包括过压保护模块、整流滤波模块、DC／DC模块、电源管理模块和电压检测模块，其中，所述电磁线圈与所述过压保护模块后与所述整流滤波模块连接，所述整流滤波模块输出端连接所述DC／DC模块，所述DC／DC模块连接所述电源管理模块，所述整流滤波模块输出端与所述电源管理模块之间还设置有电压检测模块，所述超级电容与所述电源管理模块连接，所述电源管理模块上还连接有备用电池和负载。

3.根据权利要求2所述的架空外施信号型远传故障指示器采集单元，其特征在于：所述过压保护模块上设置有防止输电线路发生雷击、短路或产生高感应电流和感应电压对后级电路产生破坏的放电管。

4.根据权利要求1所述的架空外施信号型远传故障指示器采集单元，其特征在于：所述坡莫合金组件与电磁线圈骨架组件组成取电回路，坡莫合金组件上设置有把架空外施信号型远传故障指示器采集单元固定在线缆上的弹簧部件。

5.根据权利要求4所述的架空外施信号型远传故障指示器采集单元，其特征在于：所述注塑件上设置有两支柱，所述坡莫合金组件固定在两支柱上，所述注塑件上端套设有塑料外壳体，所述坡莫合金组件设置在外壳体内，且所述注塑件与塑料外壳体之间采用环氧树脂浇灌固化成一个整体。