CN211786034U - 一种变电站检修作业接地线状态监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种变电站检修作业接地线状态监测装置，与后台中心服务器连接，包括若干个分别与后台中心服务器连接的监测模块，每个所述监测模块包括控制模块、第一通信模块、分别与控制模块电连接的电流监测模块、接地检测模块、电场传感模块，所述控制模块通过第一通信模块与后台中心服务器无线连接。本实用新型使用电流监测模块对零线上的电流进行检测，以判断出是否存在三相负载不平衡的情况，避免增加线路的电能损耗，以及产生零序电流；使用接地检测模块通过对零‑地线、零‑火线、火‑地线的三个电压监测电路输出高或低电平，判断三相线路是否接地正常；使用电场传感模块检测空间电场的强度，以判断接地线是否在正常导走电荷。
Description
技术领域
本实用新型涉及地线监测技术领域，特别涉及一种变电站检修作业接地线状态监测装置。
背景技术
接地线是变电站检修作业的重点，对接地线规范化管理，防止人工误操作，或受外界影响，应对接地线的各项检测进行全方位的排查，假若接地线存在不良状态，可能严重危害变电站中电力系统和设备的安全运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种变电站检修作业接地线状态监测装置。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：
一种变电站检修作业接地线状态监测装置，与后台中心服务器连接，包括若干个分别与后台中心服务器连接的监测模块，每个所述监测模块包括控制模块、第一通信模块、分别与控制模块电连接的电流监测模块、接地检测模块、电场传感模块，所述控制模块通过第一通信模块与后台中心服务器无线连接。
更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述电流监测模块连接有接线端子S1，所述接地检测模块连接有接线端子S2，所述电场传感模块连接有接线端子S3。
更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述电流监测模块包括电流互感器CT、与电流互感器CT连接的放大器U1A，所述放大器U1A的输出端与控制模块电连接。
更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述接地检测模块包括零-地线检测电路、零-火线检测电路、火-地线检测电路。
更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述零-地线检测电路包括光耦合器U1、与光耦合器U1连接的三极管Q1，所述三极管Q1的集电极与控制器模块电连接；所述零-火线检测电路包括光耦合器U2、与光耦合器U2连接的三极管Q2，所述三极管Q2的集电极与控制模块电连接；所述火-地线检测电路包括光耦合器U3、与光耦合器U3连接的三极管Q3，所述三极管Q3的集电极与控制模块电连接。
更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述电场传感模块包括上极板A、下极板B、放大器U2A，所述上极板A、下极板B通过放大器U2A与控制模块电连接。
更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述后台中心服务器通过第二通信模块连接至移动终端。
更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述第一通信模块、第二通信模块为Zigbee无线通信、北斗卫星通信、4G通信、5G通信、WIFI通信中的任一种。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型使用电流监测模块对零线上的电流进行检测，以判断出是否存在三相负载不平衡的情况，避免增加线路的电能损耗，以及产生零序电流；
(2)本实用新型使用接地检测模块通过对零-地线、零-火线、火-地线的三个电压监测电路输出高或低电平，判断三相线路是否接地正常；
(3)本实用新型使用电场传感模块检测空间电场的强度，以判断接地线是否在正常导走电荷。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本实用新型模块框图；
图2为本实用新型电流监测模块电路原理图；
图3为本实用新型接地检测模块中零-地线检测电路原理图；
图4为本实用新型接地检测模块中零-火检测电路原理图；
图5为本实用新型接地检测模块中火-地线检测电路原理图；
图6为本实用新型电场传感模块电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
实施例1：
本实用新型通过下述技术方案实现，如图1所示，一种变电站检修作业接地线状态监测装置，与后台中心服务器连接，包括若干个分别与后台中心服务器连接的监测模块，每个所述监测模块包括控制模块、第一通信模块、分别与控制模块电连接的电流监测模块、接地检测模块、电场传感模块，所述控制模块通过第一通信模块与后台中心服务器无线连接。
每个监测模块用于监测变电站中重要位置的地线状态，所述电流监测模块连接有接线端子S1，所述接地检测模块连接有接线端子S2，所述电场传感模块连接有接线端子S3。
如图2所示，其中所述电流监测模块包括电流互感器CT、电阻R1、放大器U1A，所述接线端子S1连接至地线，电流互感器CT套设在接线端子S1上，电流互感器CT的一端与放大器U1A的反相输入端连接，其另一端与放大器U1A的正相输入端连接，放大器U1A的反相输入端还与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与放大器U1A的输出端连接，放大器U1A的输出端还与控制器电连接。
由于在变电站电力系统中，零线和地线是共线的，当三相负载不平衡时，零线中就有不平衡电流，那么地线中也就会存在电流。所以使用电流监测模块检测地线上是否存在电流，若存在电流则放大器将电流信号放大后发送至控制模块，控制模块接收处理电流信号，识别地线中存在的电流大小。
本实用新型使用电流监测模块对零线上的电流进行检测，以判断出是否存在三相负载不平衡的情况，避免增加线路的电能损耗，以及产生零序电流。
所述接地检测模块包括零-地线检测电路、零-火线检测电路、火-地线检测电路，所述接线端子S2分别与零线、火线、地线连接。如图3所示，所述零-地线检测电路包括电阻R1～电阻R7、电容C1～电容C4、二极管D1、光耦合器U1、三极管Q1、指示灯LED1，所述电阻R2的一端与连接零线的接线端子S2连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极分别与电容C1的一端、光耦合器U1的第一引脚连接；与地线连接的接线端子S2分别与电容C1的另一端、光耦合器U1的第二引脚连接；所述光耦合器U1的第三引脚分别与电容C3的一端、电阻R5的一端连接，光耦合器U1的第四引脚与电容C2的一端连接，电阻R5的另一端分别与电容C4的一端、电阻R6的一端、电阻R7的一端连接，电容C2的另一端、电容C3的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端均接地，电阻R7的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与指示灯LED1的阴极连接，指示灯LED1的阳极与控制模块连接。
如图4所示，所述零-火线检测电路包括电阻R8～电阻R13、电容C5～电容C8、二极管D2、光耦合器U2、三极管Q2、指示灯LED2，所述电阻R8的一端与连接零线的接线端子S2连接，电阻R8的另一端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极分别与电容C5的一端、光耦合器U2的第一引脚连接；与地线连接的接线端子S2分别与电容C5的另一端、光耦合器U2的第二引脚连接；所述光耦合器U2的第三引脚分别与电容C7的一端、电阻R11的一端连接，光耦合器U2的第四引脚与电容C6的一端连接，电阻R11的另一端分别与电容C8的一端、电阻R12的一端、电阻R13的一端连接，电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端、电阻R12的另一端均接地，电阻R13的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与指示灯LED2的阴极连接，指示灯LED2的阳极与控制模块连接。
如图5所示，所述火-地线检测电路包括电阻R14～电阻R19、电容C9～电容C12、二极管D3、光耦合器U3、三极管Q3、指示灯LED3，所述电阻R14的一端与连接零线的接线端子S2连接，电阻R14的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极分别与电容C9的一端、光耦合器U3的第一引脚连接；与地线连接的接线端子S2分别与电容C9的另一端、光耦合器U3的第二引脚连接；所述光耦合器U3的第三引脚分别与电容C11的一端、电阻R17的一端连接，光耦合器U3的第四引脚与电容C10的一端连接，电阻R17的另一端分别与电容C12的一端、电阻R18的一端、电阻R19的一端连接，电容C10的另一端、电容C11的另一端、电容C12的另一端、电阻R18的另一端均接地，电阻R19的另一端与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与指示灯LED3的阴极连接，指示灯LED3的阳极与控制模块连接。
当N、PE的接线正常时，没有电流从光耦合器U1的左侧流过，使得光耦合器U1不驱动，第四引脚输出低电平，三极管Q1不导通，向控制模块输出高电平。
当N、L的接线正常时，有电流从光耦合器U2的左侧流过，使得光耦合器U2驱动，第四引脚输出高电平，三极管Q2导通，向控制模块输出低电平。
当L、PE的接线正常时，有电流从光耦合器U3的左侧流过，使得光耦和气U3驱动，第四引脚输出高电平，三极管Q3导通，向控制模块输出低电平。
因此，只有当零-地线检测电路、零-火线检测电路、火-地线检测电路分别输出高电平、低电平、低电平时，才表示三相电线都接线正确。本实用新型使用接地检测模块通过对零-地线、零-火线、火-地线的三个电压监测电路输出高或低电平，判断三相线路是否接地正常。
如图6所示，所述电场传感模块包括上极板A、下极板B、电阻R20～电阻R22、二极管D4、双向功率二极管Z1、放大器U2A，所述上极板A与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端分别与电阻R21的一端、双向功率二极管Z1的一端、二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极分别与放大器U2A的正相输入端、电容C13的一端连接，下极板B、电阻R21的另一端、双向二极管Z1的另一端、电容C13的另一端均接地，放大器U2A的反相输入端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与放大器U2A的输出端连接，放大器U2A的输出端还与控制模块电连接。
所述上极板A、下极板B形成电容电路用于采集电力设备的空间电场，能够用来测量二维空间的空间电场强度，输出该空间电场相应的电压值，采集到的电压值经过电阻R20和电阻R21进行串联分压，以输出适应后续电路的电压。统过双向二极管Z1对整个电场传感模块进行保护，避免由于输入电压过高导致电场传感模块损坏。双向二极管Z1的保护电压应略高于正常的输入电压，以避免输入电压的波形被削顶失真。二极管D4和电容C13形成半波整流电路，能够滤除电压的负压部分，经过半波整流后的电压经放大器U2A进行电流放大，将放大后的电压发送至控制模块，以判断接地线是否在正常导走电荷。
更进一步地，所述后台中心服务器通过第二通信模块连接至移动终端，所述第一通信模块、第二通信模块为Zigbee无线通信、北斗卫星通信、4G通信、5G通信、WIFI通信中的任一种。本实施例中第一通信模块、第二通信模块都使用Zigbee无线通信的方式传输数据。各个监测模块将数据通过第一通信模块上传至后台中心服务器进行整合处理，并分析出问题或故障，后通过第二通信模块向移动终端发送。移动终端为工作人员所随身携带使用的终端，比如手机、巡更器、平板等。
需要说明的是，所述后台中心服务器使用现有的中心服务器即可，按照预设数据完成新数据的整合和分析，并下发到各个移动终端。
所述控制模块可采用型号为STM32F106的单片机，但不对其型号进行限定，可完成本实用新型所要完成的功能即可，不在此赘述。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种变电站检修作业接地线状态监测装置，与后台中心服务器连接，其特征在于：包括若干个分别与后台中心服务器连接的监测模块，每个所述监测模块包括控制模块、第一通信模块、分别与控制模块电连接的电流监测模块、接地检测模块、电场传感模块，所述控制模块通过第一通信模块与后台中心服务器无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种变电站检修作业接地线状态监测装置，其特征在于：所述电流监测模块连接有接线端子S1，所述接地检测模块连接有接线端子S2，所述电场传感模块连接有接线端子S3。
3.根据权利要求2所述的一种变电站检修作业接地线状态监测装置，其特征在于：所述电流监测模块包括电流互感器CT、与电流互感器CT连接的放大器U1A，所述放大器U1A的输出端与控制模块电连接。
4.根据权利要求2所述的一种变电站检修作业接地线状态监测装置，其特征在于：所述接地检测模块包括零-地线检测电路、零-火线检测电路、火-地线检测电路。
5.根据权利要求4所述的一种变电站检修作业接地线状态监测装置，其特征在于：所述零-地线检测电路包括光耦合器U1、与光耦合器U1连接的三极管Q1，所述三极管Q1的集电极与控制器模块电连接；所述零-火线检测电路包括光耦合器U2、与光耦合器U2连接的三极管Q2，所述三极管Q2的集电极与控制模块电连接；所述火-地线检测电路包括光耦合器U3、与光耦合器U3连接的三极管Q3，所述三极管Q3的集电极与控制模块电连接。
6.根据权利要求2所述的一种变电站检修作业接地线状态监测装置，其特征在于：所述电场传感模块包括上极板A、下极板B、放大器U2A，所述上极板A、下极板B通过放大器U2A与控制模块电连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种变电站检修作业接地线状态监测装置，其特征在于：所述后台中心服务器通过第二通信模块连接至移动终端。
8.根据权利要求7所述的一种变电站检修作业接地线状态监测装置，其特征在于：所述第一通信模块、第二通信模块为Zigbee无线通信、北斗卫星通信、4G通信、5G通信、WIFI通信中的任一种。
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2020
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