CN208109971U - 一种线路故障指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线路故障指示器，包括主控单元、传输线路、信号传感器、显示驱动单元和显示屏，所述信号传感器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，故障列表单元与显示驱动单元连接；所述显示驱动单元与显示屏连接；所述线路故障指示器还包括载波通信单元，所述载波通信单元一方面与主控单元连接，另一方面与电网连接，用于接收电网发送的故障信号更新信息，并将所述故障信号更新信息发送给主控单元中的数据分析单元中。本实用新型的有益效果是：(1)线路故障指示器能够自动分析和显示故障；(2)能够综合接地、短路、温度信息进行分析和显示报警。

Description

一种线路故障指示器

技术领域

本实用新型涉及故障检测领域，具体的涉及一种线路故障指示器。

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线路故障指示器，使得线路故障指示器能够自动分析和显示故障。

具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种线路故障指示器，包括主控单元、传输线路、信号传感器、显示驱动单元和显示屏，所述信号传感器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，故障列表单元与显示驱动单元连接；所述显示驱动单元与显示屏连接；所述线路故障指示器还包括载波通信单元，所述载波通信单元一方面与主控单元连接，另一方面与电网连接，用于接收电网发送的故障信号更新信息，并将所述故障信号更新信息发送给主控单元中的数据分析单元中。

较佳的，所述信号传感器包括设置于电缆的测温处的温度传感器，与电缆连接、用于采集电缆的接地信号的接地传感器，与电缆连接、用于采集电缆的短路信号的短路传感器；所述传输线路为光纤，温度传感器、接地传感器和短路传感器均通过光纤与主控单元连接以将采集到的信号传输至主控单元。

较佳的，所述接地传感器由电容电流采样电路、电容电流正负半波判断电路、导线电场电压采样电路、电流电压比相逻辑判断电路及信号指示电路所组成。其中，电容电流采样电路、电容电流正负半波判断电路、电流电压比相逻辑判断电路和信号指示电路依次连接，导线电场电压采样电路与电流电压比相逻辑判断电路连接。

较佳的，所述线路故障指示器还包括AC/DC、充电控制模块、蓄电池和DC/DC，所述AC/DC一方面与交流电网连接，另一方面与蓄电池连接，所述蓄电池与DC/DC连接，所述DC/DC与包括主控单元在内的各个用电设备连接，所述充电控制模块分别与蓄电池和主控单元连接，用于检测到的蓄电池电量以及主控单元发出的控制信息控制AC/DC启动，对蓄电池进行充电。

较佳的，所述线路故障指示器还包括时钟芯片，所述时钟芯片与主控单元连接。

较佳的，所述主控单元中还包括存储单元，所述存储单元与所述时钟芯片连接。

较佳的，所述显示驱动单元包括主控MCU和显示驱动单片机，所述显示驱动单片机与主控MCU之间通过SPI/IIC接口连接以后，显示驱动单片机即可根据所述主控MCU发送的信息帧来控制显示屏。

较佳的，所述显示驱动单片机包括：链路建立单元和显示控制单元；链路建立单元与所述主控MCU之间通过SPI/IIC接口连接，用于根据所述主控MCU发送的信息帧来建立与解除所述主控MCU和所述显示驱动单片机之间的通信链路。

较佳的，显示控制单元与所述链路建立单元连接和所述主控MCU分别连接，用于当所述通信链路成功建立后，接收所述主控MCU发送的待显示数据，并根据所述信息帧中的帧数据信息控制所述待显示数据显示在显示屏上。

较佳的，所述显示控制单元与所述主控MCU的P0口的显示握手信号接口连接。

本实用新型的有益效果是：(1)线路故障指示器能够自动分析和显示故障； (2)能够综合接地、短路、温度信息进行分析和显示报警。

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线路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线路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线路故障指示器结构示意图；

图4为本实用新型第四实施例所示的一种线路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。

本实用新型提供了一种线路故障指示器，如图1所示，包括主控单元、传输线路、信号传感器、显示驱动单元和显示屏，所述信号传感器通过传输线路与主控单元连接；所述信号传感器采集线路的信号后，将所述信号通过传输线路发送给主控单元，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，故障列表单元与显示驱动单元连接，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显示驱动单元，所述显示驱动单元与显示屏连接，用于将故障情况信息显示在显示屏上。所述线路故障指示器还包括载波通信单元，所述载波通信单元一方面与主控单元连接，另一方面与电网连接，用于接收电网发送的故障信号更新信息，并将所述故障信号更新信息发送给主控单元中的数据分析单元中。

进一步的，如图2所示，所述信号传感器包括设置于电缆的测温处的温度传感器、与电缆连接，用于采集电缆的接地信号的接地传感器，与电缆连接、用于采集电缆的短路信号的短路传感器；所述传输线路为光纤，温度传感器、接地传感器和短路传感器均通过光纤与主控单元连接以将采集到的信号传输至主控单元。

在具体实施中，温度传感器时刻感知电缆表面温度值，并通过光纤定时传输给主控单元。当温度出现异常时，主控单元收集相应的温度异常信息。接地传感器用于检测与其连接的电缆处的接地故障电流，短路传感器用于检测与其连接的电缆处的短路故障电流，并通过与各自连接的光纤将采集信号传输给主控单元。主控单元通过内部CPU判断故障波形及故障脉冲的脉冲宽度，并收集所述故障波形及故障脉冲的脉冲宽度信息作为故障特征，发往数据分析单元中与预设的故障信号进行特征对比。

本实施例中，主控单元与各传感器之间的数据传输采用光纤通讯，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，所述接地传感器由电容电流采样电路、电容电流正负半波判断电路、导线电场电压采样电路、电流电压比相逻辑判断电路及信号指示电路所组成。其中，电容电流采样电路、电容电流正负半波判断电路、电流电压比相逻辑判断电路和信号指示电路依次连接，导线电场电压采样电路与电流电压比相逻辑判断电路连接，其中电容电流采样电路中的采样传感器采样接地瞬间的电容电流的正负半波送电容电流正负半波判断电路、电容电流正负半波判断电路将根据首半波的方向，在其二输出端之一送出一高电平，导线电场电压采样电路采样接地瞬间的电压首半波并在其二输出端之一送出一高电平，电流电压比相逻辑判断电路将根据电容电流正负半波判断电路送来高电平的输出端及导线电场电压采样电路的高电平输出端进行比较逻辑判断将在其输出端送出或不送出一高电平并送信号指示电路，当信号指示电路的输入端为高电平时即发出接地信号。

进一步的，如图3所示，所述线路故障指示器还包括AC/DC、充电控制模块、蓄电池和DC/DC，所述AC/DC一方面与交流电网连接，另一方面与蓄电池连接，所述蓄电池与DC/DC连接，所述DC/DC与包括主控单元在内的各个用电设备连接，所述充电控制模块分别与蓄电池和主控单元连接，用于检测到的蓄电池电量以及主控单元发出的控制信息控制AC/DC 启动，对蓄电池进行充电。

进一步的，如图4所示，所述线路故障指示器还包括时钟芯片，所述主控单元中还包括存储单元，所述存储单元用于存储数据分析单元中分析得到的最相似的故障信号，所述时钟芯片与主控单元连接，所述时钟芯片可独立于主控单元工作，不受主晶振及其电容的影响，实现例如按月或按日期等分类分别统计不同的最相似的故障信号，使得用户能够按照时间顺序的调取方式调取一个周期内线路故障指示器检测到的历史故障信号。时钟芯片可以保证在主电源掉电或其他因素造成的断电情况下系统实时时钟的定时准确性。时钟芯片与主控单元接口例如以并行方式连接，数据传输速度较快。

进一步的，所述存储单元与所述时钟芯片连接，利用所述时钟芯片掉电不影响时间准备性的特点，使得存储单元能够准确存储线路故障指示器掉电后的最相似的故障信号。这样，维护人员在电网停电时，也能够直接读取停电时最后记录下的最相似的故障信号，不会造成信息丢失。

进一步的，所述显示驱动单元包括主控MCU和显示驱动单片机，所述显示驱动单片机与主控MCU之间通过SPI/IIC接口连接以后，显示驱动单片机即可根据所述主控MCU发送的信息帧来控制显示屏。其中，主控 MCU为主站，显示驱动单片机为从站，两者之间通过SPI/IIC接口连接，采用主-从结构的半双工通信方式进行通信，所述液晶显示驱动装置中的显示驱动单片机与所述液晶显示屏连接，根据主控MCU发送的信息帧来控制显示屏。

具体的，显示驱动单片机与所述主控MCU之间通过SPI/IIC接口连接，用于根据所述主控MCU发送的信息帧来控制液晶显示屏。

其中，所述显示驱动单片机包括：链路建立单元和显示控制单元。

链路建立单元与所述主控MCU之间通过SPI/IIC接口连接，用于根据所述主控MCU发送的信息帧来建立与解除所述主控MCU和所述显示驱动单片机之间的通信链路，其中每个信息帧由帧起始符(或从站地址)、帧数据信息、块校验字符、累加校验码4个域组成。每个域由若干字节组成，每字节含8位二进制码，先传高位，再传低位。

显示控制单元与所述链路建立单元连接和所述主控MCU分别连接，用于当所述通信链路成功建立后，接收所述主控MCU发送的待显示数据，并根据所述信息帧中的帧数据信息控制所述待显示数据显示在显示屏上。主控MCU发送的待显示数据为故障列表单元发送的故障文字信息。具体的，所述显示控制单元与所述主控MCU的P0口的显示握手信号接口连接。另外，所述显示驱动单片机还包括：与主控MCU连接，用于接收所述主控MCU发送的工作模式控制信号，并根据所述工作模式控制信号进入相应的工作模式的工作模式设置单元。具体主控MCU与显示驱动单片机的工作模式设置单元之间的交互过程为：

主控MCU作为主站，由其控制工作模式控制信号MODE。当主控MCU 正常有电时，MODE输出为高，当主控MCU进入低功耗时，MODE输出为低。当显示驱动单片机中工作模式设置单元检测到主控MCU输入的 MODE为高时，正常显示；检测到主控MCU输入的MODE为低时，进入停电显示状态(保证在停电时也能进行显示)，此时显示驱动单片机关闭与主控MCU的SPI或IIC通信接口，只进行显示处理。

在本实用新型实施例中，显示驱动单元中的显示驱动单片机与主控 MCU之间通过SPI/IIC接口连接以后，显示驱动单片机即可根据所述主控 MCU发送的信息帧来控制液晶显示屏，该液晶显示驱动装置可以替代市面上专用的液晶显示驱动芯片，大大节省了线路故障指示器的生产成本；另外，显示驱动单片机的工作模式可以受主控MCU的控制，在停电时，使显示驱动单片机入停电显示状态，只进行显示处理，节省了电能资源。

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

Claims (10)

1.一种线路故障指示器，其特征在于，包括主控单元、传输线路、信号传感器、显示驱动单元和显示屏，所述信号传感器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，故障列表单元与显示驱动单元连接；所述显示驱动单元与显示屏连接；所述线路故障指示器还包括载波通信单元，所述载波通信单元一方面与主控单元连接，另一方面与电网连接，用于接收电网发送的故障信号更新信息，并将所述故障信号更新信息发送给主控单元中的数据分析单元中。

2.根据权利要求1所述的线路故障指示器，其特征在于，所述信号传感器包括设置于电缆的测温处的温度传感器，与电缆连接、用于采集电缆的接地信号的接地传感器，与电缆连接、用于采集电缆的短路信号的短路传感器；所述传输线路为光纤，温度传感器、接地传感器和短路传感器均通过光纤与主控单元连接以将采集到的信号传输至主控单元。

3.根据权利要求2所述的线路故障指示器，其特征在于，所述接地传感器由电容电流采样电路、电容电流正负半波判断电路、导线电场电压采样电路、电流电压比相逻辑判断电路及信号指示电路所组成；其中，电容电流采样电路、电容电流正负半波判断电路、电流电压比相逻辑判断电路和信号指示电路依次连接，导线电场电压采样电路与电流电压比相逻辑判断电路连接。

4.根据权利要求3所述的线路故障指示器，其特征在于，所述线路故障指示器还包括AC/DC、充电控制模块、蓄电池和DC/DC，所述AC/DC一方面与交流电网连接，另一方面与蓄电池连接，所述蓄电池与DC/DC连接，所述DC/DC与包括主控单元在内的各个用电设备连接，所述充电控制模块分别与蓄电池和主控单元连接，用于检测到的蓄电池电量以及主控单元发出的控制信息控制AC/DC启动，对蓄电池进行充电。

5.根据权利要求4所述的线路故障指示器，其特征在于，所述线路故障指示器还包括时钟芯片，所述时钟芯片与主控单元连接。

6.根据权利要求5所述的线路故障指示器，其特征在于，所述主控单元中还包括存储单元，所述存储单元与所述时钟芯片连接。

7.根据权利要求6所述的线路故障指示器，其特征在于，所述显示驱动单元包括主控MCU和显示驱动单片机，所述显示驱动单片机与主控MCU之间通过SPI/IIC接口连接以后，显示驱动单片机即可根据所述主控MCU发送的信息帧来控制显示屏。

8.根据权利要求7所述的线路故障指示器，其特征在于，所述显示驱动单片机包括：链路建立单元和显示控制单元；链路建立单元与所述主控MCU之间通过SPI/IIC接口连接，用于根据所述主控MCU发送的信息帧来建立与解除所述主控MCU和所述显示驱动单片机之间的通信链路。

9.根据权利要求8所述的线路故障指示器，其特征在于，显示控制单元与所述链路建立单元连接和所述主控MCU分别连接，用于当所述通信链路成功建立后，接收所述主控MCU发送的待显示数据，并根据所述信息帧中的帧数据信息控制所述待显示数据显示在显示屏上。

10.根据权利要求9所述的线路故障指示器，其特征在于，所述显示控制单元与所述主控MCU的P0口的显示握手信号接口连接。