CN211296182U - 基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统 - Google Patents
基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，包括主机，与主机连接的LoRa集中控制器，LoRa集中控制器连接若干个LoRa终端模块；LoRa终端模块连接电流互感器过电压保护器设备；LoRa集中控制器包括LoRa网关模块、LoRa网络管理服务器模块、数据应用服务器模块和人机交互接口。本实用新型为一种便携、安全、快速有效的自组网过电压保护设备，用户可以快速建立LoRa/LoRaWAN无线网络，只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案，大大增加了保护范围，在后台服务器上可实时监测电流互感器过电压保护器设备的相关数据。
Description
技术领域
本实用新型是一种基于LoRa技术的CTB电流互感器过电压组合式的保护设备系统，应用于电力系统中的电流互感器二次侧开路后引起的高电压危害而设计的保护器。
背景技术
目前CT二次侧的异常过电压保护基本都是通过有线(RS485、RS232)或是Zigbee技术。采用RS232或485时，在复杂的环境下，需要布置大量的电缆，信号之间容易产生干扰。而采用Zigbee技术虽然实现了无线组网，但是成本比较高、通信距离短、2.4G穿透性不好，障碍物厚度等严重影响通信距离。
LoRa技术是一种基于扩频调制技术的无线通讯技术，具有传输距离远、发射功耗低、抗干扰性强等特点，环境监测、工业控制等领域已在逐步推广应用。 LoRaWAN是为LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。Lora通信系统通常包含终端、基站、网络服务器、应用服务器这四个部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑，由于LoRa的长距离特性，它们之间得以使用单跳传输。终端节点可以同时发给多个基站，基站则对网络服务器和终端之间的LoRaWAN 协议数据做转发处理，将LoRaWAN数据分别承载在了LoRa射频传输和TCP/IP 上。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统。通过该保护设备，用户无需关心LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程，只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案，大大缩短了用户产品开发时间和验证周期，提高用户的体验。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，包括主机，与主机连接的LoRa集中控制器，LoRa集中控制器连接若干个LoRa终端模块；LoRa终端模块连接电流互感器过电压保护器设备；
所述LoRa集中控制器包括LoRa网关模块、LoRa网络管理服务器模块、数据应用服务器模块和人机交互接口。
对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：
优选的，所述LoRa终端模块包括单片机、射频芯片和扩展接口；射频芯片与单片机连接，LoRa模块与LoRa模块之间通过射频芯片组网，LoRa模块与网关节点通过射频芯片组网。
优选的，所述LoRa网关模块与LoRa终端模块采用星型网络结构无线连接，从LoRa终端模块接收电流互感器过电压保护设备的数据。
优选的，所述电流互感器过电压保护器设备包括依次连接的控制电路、稳态电路、光耦合电路、整流滤波电路和检测调配保护电路。
优选的，所述控制电路包括与CT二次回路开路连接的继电器T1，继电器 T1并联开关管Q2和串接的LED灯D1、电阻R4。
优选的，所述稳态电路包括与开关管Q2依次连接的触发器和开关管Q1，开关管Q1集电极连接触发器和电阻R3，并接5V电源，开关管Q1发射极接地。
优选的，所述光耦合电路包括与开关管Q1连接的光耦合器OC1，光耦合器 OC1上接有电阻R2，并接5V电源。
优选的，所述整流滤波电路包括整流桥VD1，整流桥VD1与光耦合器OC1之间连接有电阻R1。
优选的，所述检测调配保护电路包括并联在交流输入端的瞬态二极管TVS 和串联在交流输入正极端的电阻R0。
优选的，所述人机交互接口为RS485或RS232。
本实用新型是专为智能化电网需求而创新设计的一种便携、安全、有效、快速的自组网过电压保护设备系统，通过该自组网保护设备，用户可以快速建立LoRa/LoRaWAN无线网络，只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案，大大增加了保护范围，用户只需要在后台服务器上实时监测电流互感器过电压保护器设备的相关数据。
附图说明
图1是本实用新型种基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统框图；
图2是Lora终端模块原理框图；
图3是电流互感器过电压保护设备的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，一种基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，包括主机，与主机连接的LoRa集中控制器，LoRa集中控制器连接若干个LoRa终端模块；LoRa终端模块连接电流互感器过电压保护器设备，电流互感器过电压保护设备通过扩展接口和LoRa终端设备相连。LoRa集中控制器包括LoRa网关模块，LoRa网络管理服务器模块，数据应用服务器模块和人机交互接口。
LoRa网关模块与LoRa终端模块采用星型网络结构无线连接，从LoRa终端模块接收用户数据；LoRa网络管理服务器模块提供UI界面，对网关模块进行配置，以及对LoRa终端模块进行连接性管理、鉴权管理、分组管理；数据应用服务器模块对主机提供数据推送服务和消息订阅发布服务；人机交互接口为RS485 或RS232。
其中，如图2所示，LoRa终端模块包括单片机mcu、射频芯片和扩展接口。射频芯片与mcu连接，LoRa模块与LoRa模块之间通过射频芯片组网，LoRa模块与网关节点通过射频芯片组网；扩展接口为RS485或RS232。
如图3所示，电流互感器过电压保护器设备，多绕组保护器中任意组合包括依次连接的控制电路、稳态电路、光耦合电路、整流滤波电路和检测调配保护电路。电流互感器过电压保护设备通过扩展接口和LoRa终端设备相连，实现二次侧的异常过电压保护的相关数据的实时监测和无线传输。
其中，控制电路包括与CT二次回路开路连接的继电器T1，继电器T1并联连接开关管Q2和串接的LED灯D1、电阻R4；开关管Q2的发射极接电阻R4并接地，开关管Q2的集电极接继电器T1，开关管Q2的基极接稳态电路；稳态电路包括与开关管Q2依次连接的触发器和开关管Q1，开关管Q1集电极连接触发器和电阻R3，并接5V电源，开关管Q1发射极接地，开关管Q1基极接光耦合电路；光耦合电路包括与开关管Q1连接的光耦合器OC1，光耦合器OC1上接有电阻R2，并接5V电源；整流滤波电路包括整流桥VD1，整流桥VD1与光耦合器OC1 之间连接有电阻R1；检测调配保护电路包括并联在交流输入端的瞬态二极管TVS 和串联在交流输入正极端的电阻R0。
控制电路通过检测CT二次回路开路或一次绕组出现异常过流来控制整个电路的工作状态；稳态电路保证整个电路的稳定性，实现在没有外加信号触发时，电路处于稳态，在外加信号触发下，电路从稳态翻转到暂态，并且经过一段时间后，电路又会自动返回到稳态；光耦合电路主要实现光电信号的转换；检测调配保护电路实现输入电源反接、电压不稳、过流等引起的电路失效和故障维护问题；整流滤波电路实现将交流电转换成直流电。
电流互感器过电压保护设备,多绕组保护器中任意组合，其基本元件是压敏电阻R0，它与二次绕组并联，正常运行时，二次绕组呈现高阻状态，漏电流极小，整个控制电路不工作，互感器处于正常运行状态。当CT二次回路开路或一次绕组出现异常过流时，二次绕组中产生的电压远远高于正常运行电压，此时压敏电阻R0导通，控制保护器使得二次绕组即开关K2、K3短路，从而有效的保护了二次绕组，同时继电器T1动作，发出报警信号，报警灯D1亮，直至故障排除后，将保护器复位，线路恢复正常。
LoRa网络管理服务器模块具体如何进行连接性管理、鉴权管理、分组管理、完整性检验、网关配置，可以采用通信领域中通用的方法进行，例如，通过密码比对进行鉴权，根据鉴权是否通过来决定是否允许终端节点进行连接，通过终端节点的位置或应用特性对终端节点进行分组管理，通过发送报文的CRC校验进行完整性检验等。
LoRa终端模块用于电流互感器过电压保护设备的连接，向电流互感器过电压保护设备提供LoRa无线网络的接入能力。lora模块与网关节点通过射频芯片组网，网关节点获取主机上的无线数据命令，通过lora模块组成的lora无线网下发给电流互感器过电压保护设备，电流互感器过电压保护设备通过lora无线传感网返回数据给网关节点，网关节点通过LoRa网络管理服务模块和用户数据应用服务器模块把数据传输到主机，数据应用服务器模块对主机提供数据推送服务和消息订阅发布服务，用户可以通过标准HTTP POST和MQTT网络协议获取用户数据，发送用户控制信令。LoRa节点模块在自组网中作为数传模块，负责将电流互感器过电压保护设备的实时采集数据换成无线数据进行收发，省却了用户布线的困扰。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，包括主机，与主机连接的LoRa集中控制器，LoRa集中控制器连接若干个LoRa终端模块；LoRa终端模块连接电流互感器过电压保护器设备；
所述LoRa集中控制器包括LoRa网关模块、LoRa网络管理服务器模块、数据应用服务器模块和人机交互接口。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述LoRa终端模块包括单片机、射频芯片和扩展接口；射频芯片与单片机连接，LoRa模块与LoRa模块之间通过射频芯片组网，LoRa模块与网关节点通过射频芯片组网。
3.如权利要求2所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述LoRa网关模块与LoRa终端模块采用星型网络结构无线连接，从LoRa终端模块接收电流互感器过电压保护设备的数据。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述电流互感器过电压保护器设备包括依次连接的控制电路、稳态电路、光耦合电路、整流滤波电路和检测调配保护电路。
5.根据权利要求4所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述控制电路包括与CT二次回路开路连接的继电器T1，继电器T1并联开关管Q2和串接的LED灯D1、电阻R4。
6.根据权利要求4所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述稳态电路包括与开关管Q2依次连接的触发器和开关管Q1，开关管Q1集电极连接触发器和电阻R3，并接5V电源，开关管Q1发射极接地。
7.根据权利要求4所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述光耦合电路包括与开关管Q1连接的光耦合器OC1，光耦合器OC1上接有电阻R2，并接5V电源。
8.根据权利要求4所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述整流滤波电路包括整流桥VD1，整流桥VD1与光耦合器OC1之间连接有电阻R1。
9.根据权利要求4所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述检测调配保护电路包括并联在交流输入端的瞬态二极管TVS和串联在交流输入正极端的电阻R0。
10.如权利要求1所述的基于LoRa技术的电流互感器过电压保护器设备系统，其特征在于，所述人机交互接口为RS485或RS232。
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