CN212410675U - 用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，包括电流互感器本体、微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块；所述电流互感器本体为开口式电流互感器，有电流通过被测线路时，电流互感器本体产生互感电流，通过开关控制电路模块分别接通蓄能模块或者测量与信号处理模块，实现取电和测量的转换；本实用新型集测量、取电和通信于一体，降低了电流测量与通信整套设备的成本，同时也规避了在安装过程中由于环境受限所带来的布线、取电等实际困难，通过开关控制电路来动态切换供电和测量两种行为，让两种可能产生相互干扰的行为能够独立有效运作。

Description

用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器

技术领域

本实用新型涉及电流互感器技术领域，特别涉及一种用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

排污企业监管是生态环境部门的一项重点任务。除少数已安装了污染源在线监测系统的排污企业外，长期以来生态环境部门对于大部分排污企业缺乏有效的信息化监管手段，无法有效掌握排污企业的生产、治污情况。近年来，利用开口式电流互感器连接电表来测量污染排放企业的生产与治污设施运行状况，并利用二者的数据关联关系来进行环保监测预警，已经逐渐在环保监测领域得到广泛应用。

本实用新型发明人发现，首先，该行业现行主流方案是将开口电流互感器通过有线连接电表，电表再通过有线连接无线通信装置，由无线通信装置直接或通过集中器将数据上报至互联网端服务器。由于被监测企业无技术手段也无必要性改变被测设备的运行电压值，所以在环保监测领域最有价值的监测数据只是设备运行的电流值，在每个数据点至少需要电流互感器、电表、无线传输设备三部分来完成待测电流数据的采集与上报功能，并且电表和无线传输设备需要外接电源供电，此种方案设备成本高企业负担重，外接电源也给施工带来难度和成本。其次，现在无源无线通信多采用CT(电流互感器)取电方式，而本应用场景恰是电流互感器作为测量传感器使用，如增加额外CT取电装置或二次绕组来为测量、通信模块供电则增加成本，如共用作为传感器使用的电流互感器取电，则在供电时容易造成电流损失，对被测电流值的准确度造成影响，损失测量准确度。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，集测量、取电和通信于一体，CT取电和电流互感共用一套互感器的无源电流测量装置，降低了电流测量与通信整套设备的成本，同时也规避了在安装过程中由于环境受限所带来的布线和取电等实际困难。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，包括电流互感器本体、微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块，所述电流互感器本体与开关控制电路模块连接，开关控制电路模块分别与微处理器、交直流转换模块和测量与信号处理模块连接；

所述交直流转换模块与蓄能模块连接，所述蓄能模块分别与微处理器、测量与信号处理模块和无线发射模块连接，用于给各个模块供电，所述测量与信号处理模块与微处理器连接，所述微处理器与无线发射模块连接；

所述电流互感器本体为开口式电流互感器，有电流通过被测线路时，电流互感器本体产生互感电流，通过开关控制电路模块分别接通蓄能模块或者测量与信号处理模块，实现取电和测量的转换。

作为可能的一些实现方式，所述电流互感器本体、微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块均设置在一体式外壳的电路板仓中。

作为进一步的限定，所述一体式外壳为卡箍结构，包括第一半圆状外壳和第二半圆状外壳，所述第一半圆状外壳和第二半圆状外壳的一端铰接，另一端通过卡扣连接，用于将被测线路卡合。

作为进一步的限定，所述电路板仓设置在第一半圆状外壳或者第二半圆状外壳中。

作为进一步的限定，所述一体式外壳设有外置天线接口，用于外置天线与无线发射模块的连接。

作为可能的一些实现方式，还包括工作指示灯，所述工作指示灯与微处理器通信连接。

作为可能的一些实现方式，所述交直流转换模块通过DCDC转换模块与蓄能模块连接。

作为可能的一些实现方式，所述无线发射模块为LORA、NB-IoT、ZigBee、 4G或者5G无线发射模块。

作为可能的一些实现方式，所述蓄能模块和测量与信号处理模块共用一套电流互感器绕组。

作为可能的一些实现方式，所述蓄能模块为法拉电容。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型集测量、取电和通信于一体，CT取电和电流传感共用一套互感器的无源电流测量装置，降低了电流测量与通信整套设备的成本，同时也规避了在安装过程中由于环境受限所带来的布线、取电等实际困难。

2、本实用新型通过开关控制电路来动态切换供电和测量两种行为，让两种可能产生相互干扰的行为能够独立有效运作，解决了只用一套线圈即可解决供电和测量双重需求，比增设CT取电线圈或增加二次绕组取电的方案节约了更多成本。

3、本实用新型的电流互感器采用开口式互感器，无需切断或破坏被测电缆，方便安装，所述微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块均设置在一体式外壳的电路板仓中，与互感器铁芯和绕组采用一体式外壳设计，实现了电流互感器的集成化和小型化设计。

4、本实用新型根据环保行业被监控企业无技术手段也无必要改变运行电压的特点优化裁剪了电流电压同时测量方案，通过只测量电流值，在不失准确性的前提下，提高了监测的效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器的内部电路连接示意图。

图2为本实用新型实施例1提供的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器的微处理器模块及附属电路的连接示意图。

图3为本实用新型实施例1提供的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器的开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块和蓄能模块的电路连接示意图。

图4为本实用新型实施例1提供的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器的无线发射模块的电路示意图。

图5为本实用新型实施例1提供的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器的外部结构示意图。

1-外置天线接口；2-工作状态指示灯；3-卡扣；4-电路板仓；5-一体式外壳； 6-转轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如背景技术中所述，通常的CT取电的无源无线传感器(非电流)测量装置，互感器只起到取电作用，故而对传感器测量值无影响。在环保领使用电流互感器来测量企业用电量的解决方案中，目前大多采用外接电源供电模式，其实施弊端较多；极少数采用无源无线的测量装置未能充分考虑互感器作为供电装置和测量传感器的双重作用，在测量和供电时未加控制区分，势必损失测量精度；在非环保领域，有采用增加另一组二次绕组独立供电的解决思路，但在生产制造时由于非主流需求，势必增加生产定制化成本，不易推广。

因此，本实用新型实施例1提供了一种用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，如图1所示，包括电流互感器本体、微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块，所述电流互感器本体与开关控制电路模块连接，开关控制电路模块分别与微处理器、交直流转换模块和测量与信号处理模块连接；

所述交直流转换模块通过DCDC转换模块与蓄能模块连接，所述蓄能模块分别与微处理器、测量与信号处理模块和无线发射模块连接，用于给各个模块供电，所述测量与信号处理模块与微处理器连接，所述微处理器与无线发射模块连接；其中，所述蓄能模块为法拉电容。

所述电流互感器本体为开口式电流互感器，有电流通过被测线路时，开口电流互感器本体产生互感电流，通过开关控制电路模块分别接通蓄能模块或者测量与信号处理模块，实现取电和测量的转换。

具体详细电路图如图2-4所示，所述微处理器为STM8L051F3型号微处理器，所述无线发射模块为具体采用LORA，也可以是NB-IoT、ZigBee、4G或者5G等其他通信模块。

如图5所示，所述电流互感器本体、微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块均设置在一体式外壳5的电路板仓4中。

所述一体式外壳5为卡箍结构，包括第一半圆状外壳和第二半圆状外壳，所述第一半圆状外壳和第二半圆状外壳的一端通过转轴6铰接，另一端通过卡扣3 连接，用于将被测线路卡合。

所述电路板仓4设置在第一半圆状外壳或者第二半圆状外壳中。

所述一体式外壳设有外置天线接口1，用于外置天线与无线发射模块的连接；还包括工作状态指示灯2，所述工作状态指示灯2与微处理器通信连接，用于显示设备的工作状态。

具体工作方式为：当本实施例所述的电流互感器工作时，有电流通过被测线路时，开口电流互感器产生互感电流，接入开关控制电路模块(默认状态)。当开关控制电路处在充电状态下(开关控制电路由微处理器控制)，测量与信号处理模块关闭，互感电流通过交直流转换模块，接入DCDC转换及蓄能模块进行充电。

蓄能模块通过外部供电线路为微处理器、测量与信号处理模块、无线发射模块供电；当开关控制电路模块处于测量状态下，互感取电模块关闭，互感电流接入测量与信号处理模块，测量与信号处理模块将采样电阻的电流转换成模拟电压，并将该模拟电压信号传输给微处理器，微处理器将模拟电压转换为数字量，数字信号通过无线发射模块向外传输。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，包括电流互感器本体、微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块，所述电流互感器本体与开关控制电路模块连接，开关控制电路模块分别与微处理器、交直流转换模块和测量与信号处理模块连接；

所述交直流转换模块与蓄能模块连接，所述蓄能模块分别与微处理器、测量与信号处理模块和无线发射模块连接，用于给各个模块供电，所述测量与信号处理模块与微处理器连接，所述微处理器与无线发射模块连接；

所述电流互感器本体为开口式电流互感器，有电流通过被测线路时，电流互感器本体产生互感电流，通过开关控制电路模块分别接通蓄能模块或者测量与信号处理模块，实现取电和测量的转换。

2.如权利要求1所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述电流互感器本体、微处理器、开关控制电路模块、交直流转换模块、测量与信号处理模块、蓄能模块和无线发射模块均设置在一体式外壳的电路板仓中。

3.如权利要求2所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述一体式外壳为卡箍结构，包括第一半圆状外壳和第二半圆状外壳，所述第一半圆状外壳和第二半圆状外壳的一端铰接，另一端通过卡扣连接，用于将被测线路卡合。

4.如权利要求3所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述电路板仓设置在第一半圆状外壳或者第二半圆状外壳中。

5.如权利要求3所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述一体式外壳设有外置天线接口，用于外置天线与无线发射模块的连接。

6.如权利要求1所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，还包括工作指示灯，所述工作指示灯与微处理器通信连接。

7.如权利要求1所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述交直流转换模块通过DCDC转换模块与蓄能模块连接。

8.如权利要求1所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述无线发射模块为LORA、NB-IoT、ZigBee、4G或者5G无线发射模块。

9.如权利要求1所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述蓄能模块和测量与信号处理模块共用一套电流互感器绕组。

10.如权利要求1所述的用于环保监测的测量、取电和通信一体式无源电流互感器，其特征在于，所述蓄能模块为法拉电容。

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