CN208026818U - 一种电网电缆检测故障指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电网电缆检测故障指示器，包括主控单元、传输线路、传感器单元、电能提供单元、稳压单元、无线通信单元以及后台监控单元；所述传感器单元通过传输线路与主控单元连接；所述主控单元包括数据分析单元和故障列表单元，数据分析单元与故障列表单元连接，故障列表单元与无线通信单元连接，所述无线通信单元与后台监控单元无线连接。本实用新型的有益效果是：(1)故障指示器能够自动分析和远程显示故障信息；(2)能够综合电缆的电流、电压、磁通量变化进行故障分析和远程显示故障信息。

Description

一种电网电缆检测故障指示器

技术领域

本实用新型涉及故障检测领域，具体的涉及一种电网电缆检测故障指示器。

背景技术

随着城乡居民生活水平的不断提高，对电力的依赖程度电能质量要求也随之提升，这就对线路的供电能力和供电质量提出了更高的要求。配电线路是电力系统的终端，是电力系统的重要组成部分，直接面对用户端，与人们的生活息息相关，因此，配网线路故障更加引起人们的关注。

现有技术中，通故障指示器主要是通过线路电压来确定是否发生故障，具体是，将线路电压为零作为跳闸停电的主要依据，因为线路电压为零是线路跳闸停电的充分必要条件。但是，只能指示是否发生故障与发生故障后进行提示，不能追查到故障发生的时间与多次重复发生的故障记录；并且更为重要的是，无法对电缆的温度实时监控与记录，发生超温无法及时报警。并且，对于故障信息的解析只能够通过有经验的工程人员来确定，不利于便捷分析和操作。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种电网电缆检测故障指示器，使得故障指示器能够自动分析和远程显示故障信息。

具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种电网电缆检测故障指示器，包括主控单元、传输线路、传感器单元、电能提供单元、稳压单元、无线通信单元以及后台监控单元；所述传感器单元通过传输线路与主控单元连接；所述主控单元包括数据分析单元和故障列表单元，数据分析单元与故障列表单元连接，故障列表单元与无线通信单元连接，所述无线通信单元与后台监控单元无线连接。

较佳的，所述传感器单元包括电流传感器、电压传感器和磁通量传感器、过流保护单元和过压保护单元；电流传感器的输出端经过流保护单元与传输线路相连，传输线路与主控单元交互式连接；电压传感器的输出端与过压保护单元的输入端相连，过压保护单元的输出端与传输线路相连，传输线路与主控单元交互式连接。

较佳的，所述磁通量传感器安装在杆塔上，用于在输电线路通电电流发生变化或杆塔的应力发生形变时，获取杆塔内金属部件相应的磁通量变化信息；AD转换模块与磁通量传感器连接，所述AD转换模块用于对磁通量传感器检测到的数据进行模数转换后发送给传输线路。

较佳的，所述电能提供单元一方面与电缆连接，用于从电缆上获取电能，另一方面，所述电能提供单元与稳压单元连接，所述稳压单元分别与传感器单元中的电流传感器、电压传感器、磁通量传感器和AD转换模块连接，所述稳压单元将电能提供单元获取的电能经过稳压变换后，向所述电流传感器、电压传感器、磁通量传感器和AD转换模块提供工作电源。

较佳的，所述电能提供单元包括感应电路、蓄能处理电路及电压控制电路，所述感应电路连接蓄能处理电路，所述蓄能处理电路连接电压控制电路，所述线圈与蓄能处理电路相连接。

较佳的，所述蓄能处理电路内设置有整流电路、脉冲宽度调制器、至少一级用于蓄能处理的电能储存电路，所述线圈与整流电路相连接，所述整流电路与电能储存电路的输入端相连接，所述电能储存电路的输出端与脉冲宽度调制器相连接，所述脉冲宽度调制器与电压控制电路相连接。

较佳的，所述电压控制电路内设置有二极管D1、二极管D2、电压检测芯片U3、控制芯片LDO，所述二极管D1的负极与二极管D2的负极相连接，所述二极管D1的正极分别与控制芯片LDO的输入端和蓄能处理电路的输出端连接，所述控制芯片LDO的控制脚与电压检测芯片U3的输出端相连接，所述电压检测芯片U3的输入端与二极管D2的负极相连接，所述二极管D2的正极和控制芯片LDO的输出端相连接，所述电压检测芯片U3的接地端接地。

较佳的，在主控单元与光纤的连接线上，还设置有滤波电路和模数转换芯片。

较佳的，所述滤波电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和运算放大器U1；第一电阻R1的第一端连接传感器单元的出端，且连接线路为光纤，从而避免电缆故障对信号传输的影响，同时光纤传输，信号传输过程中的损耗较少。第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接运输放大器U1的同相输入端，第二电阻R2的第二端还通过第一电容C1接地；运输放大器U1的反相输入端连接运输放大器U1的输出端，运输放大器U1的输出端连接模数转换芯片的信号输入端，运输放大器U1的输出端还通过第二电容C2连接第一电阻R1的第二端。

较佳的，所述故障指示器还包括摄像头，所述摄像头与主控单元连接，并且所述摄像头设置在能够全面拍摄电缆的电缆的杆塔支架上。

本实用新型的有益效果是：(1)故障指示器能够自动分析和远程显示故障信息；(2)能够综合电缆的电流、电压、磁通量变化进行故障分析和远程显示故障信息。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型第一实施例所示的一种电网电缆检测故障指示器结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例所示的一种电网电缆检测故障指示器结构示意图；

图3为本实用新型第三实施例所示的一种电网电缆检测故障指示器结构示意图；

图4为本实用新型提供的电压控制电路结构示意图；

图5为本实用新型第四实施例所示的一种电网电缆检测故障指示器结构示意图；

图6为本实用新型滤波电路结构示意图；

图7为本实用新型第五实施例所示的一种电网电缆检测故障指示器结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

一种电网电缆检测故障指示器，如图1所示，包括主控单元、传输线路、传感器单元、电能提供单元、稳压单元、无线通信单元以及后台监控单元；所述传感器单元通过传输线路与主控单元连接；所述主控单元包括数据分析单元和故障列表单元，数据分析单元与故障列表单元连接，故障列表单元与无线通信单元连接，数据分析单元将采集到的信号与多个预设的故障信号相比较，得到所述采集到的信号的最相似的故障信号，将所述最相似的故障信号发送到故障列表单元，通过所述最相似的故障信号查找故障列表中的可能的故障情况，并将所述故障情况发送至无线通信单元，所述无线通信单元与后台监控单元无线连接。

进一步的，如图2所示，所述传感器单元包括电流传感器、电压传感器和磁通量传感器、过流保护单元和过压保护单元。电流传感器的输出端经过流保护单元与传输线路相连，传输线路与主控单元交互式连接；电压传感器的输出端与过压保护单元的输入端相连，过压保护单元的输出端与传输线路相连，传输线路与主控单元交互式连接。

传输线路将接收到的电流信号和电压信号发送到主控单元中的数据分析单元中。进一步的，所述传输线路为光纤。光纤通讯具有以下优点：

1)电气性能、机械强度高，密封性、耐腐蚀性能好，在恶劣的环境下确保光纤的指标不下降，使用寿命长；

2)光纤抗电磁干扰性能优。光纤是绝缘体材料，所以不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰；

3)光纤损耗低，传输距离远。光纤损耗可低于0.2dB/km,这比目前任何传输媒质的损耗都低，在无中继传输距离可达几十、甚至上百公里；

4)信号串扰小、保密性能好，尺寸小、重量轻,便于敷设；

5)材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜；

6)无辐射，难于窃听，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。

进一步的，所述磁通量传感器安装在杆塔上，用于在输电线路通电电流发生变化或杆塔的应力发生形变时，获取杆塔内金属部件相应的磁通量变化信息；AD转换模块与磁通量传感器连接，所述AD转换模块用于对磁通量传感器检测到的数据进行模数转换后发送给传输线路；本实施例中所述磁通量传感器是基于铁磁性材料的磁弹效应原理的传感器。当输电线路发生机械式运行故障而导致杆塔的应力发生变化时，杆塔内铁磁性材料承受的外界机械荷载发生变化，其磁导率(磁化强度)发生变化，从而通过磁通量传感器可实时监测杆塔内部金属材料的磁导率变化，来监视杆塔的应力变化趋势；

与此同时，当架空输电线路发生通电电流异常、相间短路、单相短路等电气运行故障时，相应地输电线路周围的磁场会发生变化，从而也可通过磁通量传感器检测杆塔内铁磁性材料磁通量的变化，来实现对输电线路周围磁场状态的实时监测，其中磁通量的变化用表示。

因而，通过磁通量传感器同时实现了对架空输电线路的机械式运行故障和电气运行故障的实时监测。由于测量的是变化量，测量结果受外界因素的影响较小，从而确保了测量结果的准确性。

进一步的，所述电能提供单元一方面与电缆连接，用于从电缆上获取电能，另一方面，所述电能提供单元与稳压单元连接，所述稳压单元分别与传感器单元中的电流传感器、电压传感器、磁通量传感器和AD转换模块连接，所述稳压单元将电能提供单元获取的电能经过稳压变换后，向所述电流传感器、电压传感器、磁通量传感器和AD转换模块提供工作电源。

进一步的，如图3所示，所述电能提供单元包括感应电路、蓄能处理电路及电压控制电路，所述感应电路连接蓄能处理电路，所述蓄能处理电路连接电压控制电路，所述感应电路包括高导磁铁芯及设置在高导磁铁芯上的线圈，所述线圈与蓄能处理电路相连接；所述蓄能处理电路内设置有整流电路、脉冲宽度调制器、至少一级用于蓄能处理的电能储存电路，所述线圈与整流电路相连接，所述整流电路与电能储存电路的输入端相连接，所述电能储存电路的输出端与脉冲宽度调制器相连接，所述脉冲宽度调制器与电压控制电路相连接。

进一步的，所述高导磁铁芯为坡莫合金基带所制成的高导磁铁芯，所述线圈的匝数≥10000匝。

进一步的，所述电能储存电路设置有两级，且两级电能储存电路分别设置在脉冲宽度调制器的输入端和输出端。

如图4所示，所述电压控制电路内设置有二极管D1、二极管D2、电压检测芯片U3、控制芯片LDO，所述二极管D1的负极与二极管D2的负极相连接，所述二极管D1的正极分别与控制芯片LDO的输入端和蓄能处理电路的输出端连接，所述控制芯片LDO的控制脚与电压检测芯片U3的输出端相连接，所述电压检测芯片U3的输入端与二极管D2的负极相连接，所述二极管D2的正极和控制芯片LDO的输出端相连接，所述电压检测芯片U3的接地端接地。

进一步的，如图5所示，所述传输线路为光纤，在主控单元与光纤的连接线上，还设置有滤波电路和模数转换芯片。如图6所示，所述滤波电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和运算放大器U1；第一电阻R1的第一端连接传感器单元的出端，且连接线路为光纤，从而避免电缆故障对信号传输的影响，同时光纤传输，信号传输过程中的损耗较少。第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接运输放大器U1的同相输入端，第二电阻R2的第二端还通过第一电容C1接地；运输放大器U1的反相输入端连接运输放大器U1的输出端，运输放大器U1的输出端连接模数转换芯片的信号输入端，运输放大器U1的输出端还通过第二电容C2连接第一电阻R1的第二端。通过滤波电路可以对接收到的检测信号进行滤波和放大，从而降低杂波对信号的影响，同时可以对信号进行放大，降低信号损耗对判定结果的影响。

进一步的，如图7所示，所述故障指示器还包括摄像头，所述摄像头与主控单元连接，并且所述摄像头设置在能够全面拍摄电缆的电缆的杆塔支架上，所述摄像头对杆塔的当前状态、绝缘子的当前状态及其周边环境进行现场监测，并将监测到的视频信息传输至主控单元，主控单元将对接收到的视频信息进行处理后，通过通信模块传输至后台监控模块，从而方便了后台值守人员通过后台监控模块实时观察杆塔当前的视频信息。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电网电缆检测故障指示器，其特征在于，包括主控单元、传输线路、传感器单元、电能提供单元、稳压单元、无线通信单元以及后台监控单元；所述传感器单元通过传输线路与主控单元连接；所述主控单元包括数据分析单元和故障列表单元，数据分析单元与故障列表单元连接，故障列表单元与无线通信单元连接，所述无线通信单元与后台监控单元无线连接。

2.根据权利要求1所述的故障指示器，其特征在于，所述传感器单元包括电流传感器、电压传感器和磁通量传感器、过流保护单元和过压保护单元；电流传感器的输出端经过流保护单元与传输线路相连，传输线路与主控单元交互式连接；电压传感器的输出端与过压保护单元的输入端相连，过压保护单元的输出端与传输线路相连，传输线路与主控单元交互式连接。

3.根据权利要求2所述的故障指示器，其特征在于，所述磁通量传感器安装在杆塔上，用于在输电线路通电电流发生变化或杆塔的应力发生形变时，获取杆塔内金属部件相应的磁通量变化信息；AD转换模块与磁通量传感器连接，所述AD转换模块用于对磁通量传感器检测到的数据进行模数转换后发送给传输线路。

4.根据权利要求3所述的故障指示器，其特征在于，所述电能提供单元一方面与电缆连接，用于从电缆上获取电能，另一方面，所述电能提供单元与稳压单元连接，所述稳压单元分别与传感器单元中的电流传感器、电压传感器、磁通量传感器和AD转换模块连接，所述稳压单元将电能提供单元获取的电能经过稳压变换后，向所述电流传感器、电压传感器、磁通量传感器和AD转换模块提供工作电源。

5.根据权利要求4所述的故障指示器，其特征在于，所述电能提供单元包括感应电路、蓄能处理电路及电压控制电路，所述感应电路连接蓄能处理电路，所述蓄能处理电路连接电压控制电路，线圈与蓄能处理电路相连接。

6.根据权利要求5所述的故障指示器，其特征在于，所述蓄能处理电路内设置有整流电路、脉冲宽度调制器、至少一级用于蓄能处理的电能储存电路，所述线圈与整流电路相连接，所述整流电路与电能储存电路的输入端相连接，所述电能储存电路的输出端与脉冲宽度调制器相连接，所述脉冲宽度调制器与电压控制电路相连接。

7.根据权利要求6所述的故障指示器，其特征在于，所述电压控制电路内设置有二极管D1、二极管D2、电压检测芯片U3、控制芯片LDO，所述二极管D1的负极与二极管D2的负极相连接，所述二极管D1的正极分别与控制芯片LDO的输入端和蓄能处理电路的输出端连接，所述控制芯片LDO的控制脚与电压检测芯片U3的输出端相连接，所述电压检测芯片U3的输入端与二极管D2的负极相连接，所述二极管D2的正极和控制芯片LDO的输出端相连接，所述电压检测芯片U3的接地端接地。

8.根据权利要求7所述的故障指示器，其特征在于，在主控单元与光纤的连接线上，还设置有滤波电路和模数转换芯片。

9.根据权利要求8所述的故障指示器，其特征在于，所述滤波电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和运算放大器U1；第一电阻R1的第一端连接传感器单元的出端，且连接线路为光纤，从而避免电缆故障对信号传输的影响，同时光纤传输，信号传输过程中的损耗较少；第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接运输放大器U1的同相输入端，第二电阻R2的第二端还通过第一电容C1接地；运输放大器U1的反相输入端连接运输放大器U1的输出端，运输放大器U1的输出端连接模数转换芯片的信号输入端，运输放大器U1的输出端还通过第二电容C2连接第一电阻R1的第二端。

10.根据权利要求9所述的故障指示器，其特征在于，所述故障指示器还包括摄像头，所述摄像头与主控单元连接，并且所述摄像头设置在能够全面拍摄电缆的电缆的杆塔支架上。