CN212410753U - 一种架空线路地线故障定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种架空线路地线故障定位系统，包括单片机模块；所述单片机模块分别与显示模块、采样模块、无线通信模块和脉冲发射模块连接；脉冲发射模块上设置有开关模块；单片机模块用于控制脉冲发射模块发出脉冲，将波形信息输出至显示模块，接收来自采样模块的信号，对信号进行处理后，通过无线通信模块将结果传输至用户端；显示模块用于显示脉冲的宽度、幅值以及形状；无线通信模块用于将数据传输给移动用户端；采样模块用于测量架空地线上返回的行波；脉冲发射模块用于向架空地线发射脉冲；开关模块用于控制输出脉冲的频率和波形。本实用新型实现了地线故障定位，降低了架空线路地线故障所带来的经济损失，提高检修工作效率。
Description
技术领域
本实用新型属于地线故障测量领域，具体涉及一种架空线路地线故障定位系统。
背景技术
电力高压输电系统中，架空地线(包括一根OPGW光纤复合架空地线)有着很重要的作用，其有避免雷击与通信的功能，它的运行情况直接关系到高压输电系统的正常运行，所以检测架空地线的运行情况对保障电力系统的正常运行很重要。其中，故障测距需要我们着力研究，能够准确测定故障的位置可以给电力检修人员带来极大的方便，同时可以快速的保障高压输电线路的正常运行。架空地线存在的故障多种多样，以融冰、雷击故障居多，因覆冰、舞动而上下跳跃造成导线与地线安全距离不足而放电，后果导致避雷线多处烧伤、断股。
实用新型内容
本实用新型提供的一种架空线路地线故障定位系统实现了地线故障定位。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种架空线路地线故障定位系统，包括单片机模块、显示模块、采样模块、无线通信模块、脉冲发射模块和开关模块；
所述单片机模块别与显示模块、采样模块、无线通信模块和脉冲发射模块连接；所述脉冲发射模块上设置有开关模块；所述单片机模块用于控制脉冲发射模块发出脉冲，将波形信息输出至显示模块，接收来自采样模块的信号，对信号进行处理后，通过无线通信模块将结果传输至用户端；所述显示模块用于显示脉冲的宽度、幅值以及形状；所述无线通信模块用于将数据传输给移动用户端；所述采样模块用于测量架空地线上返回的行波；所述脉冲发射模块用于向架空地线发射脉冲；所述开关模块用于控制输出脉冲的频率和波形。
进一步地，所述单片机模块包括单片机U1，所述单片机U1的XTAL1引脚分别与晶振X1的一端和接地电容C1连接，所述单片机U1的XTAL2引脚分别与晶振X1的另一端和接地电容C2连接，所述单片机U1的RST引脚分别与接地电容C3、按键K1的一端和电阻R4的一端连接，所述电阻R4另一端与+5V电压连接，所述按键K1的另一端接地，所述单片机U1的
引脚与+5V电压连接。
进一步地，所述显示模块包括显示器LCD，所述显示器LCD的VSS引脚接地，所述显示器LCD的VDD引脚和VEE引脚均通过电阻R5与+5V电压连接，所述显示器LCD的RS引脚与单片机U1的P2.0引脚连接，所述显示器LCD的RW引脚与单片机U1的P2.1引脚连接，所述显示器LCD的E引脚与单片机U1的P2.2引脚连接，所述显示器LCD的D0引脚分别与单片机U1的P0.0引脚和排阻R1的第2引脚连接，所述显示器LCD的D1引脚分别与单片机U1的P0.1引脚和排阻R1的第3引脚连接，所述显示器LCD的D2引脚分别与单片机U1的P0.2引脚和排阻R1的第4引脚连接，所述显示器LCD的D3引脚分别与单片机U1的P0.3引脚和排阻R1的第5引脚连接，所述显示器LCD的D4引脚分别与单片机U1的P0.4引脚和排阻R1的第6引脚连接，所述显示器LCD的D5引脚分别与单片机U1的P0.5引脚和排阻R1的第7引脚连接，所述显示器LCD的D6引脚分别与单片机U1的P0.6引脚和排阻R1的第8引脚连接，所述显示器LCD的D7引脚分别与单片机U1的P0.7引脚和排阻R1的第9引脚连接，所述排阻R1的第1引脚与+5V电压连接。
进一步地，无线通信模块包括无线收发芯片U2，所述无线收发芯片U2的GND引脚接地，所述无线收发芯片U2的VCC引脚与+3V电压连接，所述无线收发芯片U2的CE引脚与单片机U1的P1.2引脚连接，所述无线收发芯片U2的CSN引脚与单片机U1的P1.3引脚连接，所述无线收发芯片U2的SCK引脚与单片机U1的P1.4引脚连接，所述无线收发芯片U2的MOSI引脚与单片机U1的P1.5引脚连接，所述无线收发芯片U2的MISO引脚与单片机U1的P1.6引脚连接，所述无线收发芯片U2的IRQ引脚与单片机U1的P1.7引脚连接.
进一步地，所述脉冲发射模块包括光耦OP1和脉冲发射芯片U4，所述开关模块包括开关K1-K9；
所述光耦OP1中发光二极管的负极与单片机U1的P3.7引脚连接，所述光耦OP1中发光二极管的正极通过电阻R2与+5V电压连接，所述光耦OP1中光敏三极管的集电极与+12V电压连接，所述光耦OP1中光敏三极管的发射极与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端分别与接地电容C4、接地电容C5、极性电容C6的正极和电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与发光二极管D1的正极连接，所述发光二极管D1的负极接地；所述脉冲发射芯片U4的FMSWEEP引脚分别与滑动电阻R8的滑动端和电容C7的一端连接，所述电容C7的另一端和滑动电阻R8的第一不动端分别与电阻R6的一端连接，所述电阻R8的第二不动端与接地电阻R7连接；所述脉冲发射芯片U4的SQUWAOUT引脚分别与开关K7的一端和滑动电阻R18的第一不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的TIMING引脚分别与开关K2的一端、开关K3的一端、开关K4的一端、开关K5的一端和开关K6的一端连接，所述开关K2的另一端与接地电容C9连接，所述开关K3的另一端与接地电容C10连接，所述开关K4的另一端与接地电容C11连接，所述开关K5的另一端与接地电容C12连接，所述开关K6的另一端与接地电容C13连接；所述脉冲发射芯片U4的GND引脚接地且通过电阻R9与其SWA引脚连接，所述脉冲发射芯片U4的VCC引脚与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端分别与二极管D2的正极和电阻R6的一端连接，所述二极管D2的负极与滑动电阻R16的滑动端连接，所述脉冲发射芯片U4的DCFA引脚通过电阻R11与滑动电阻R16的第一不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的DCF引脚分别与电阻R12的一端和接地电阻R13连接，所述电阻R12的另一端与滑动电阻R16的第二不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的TRIA OUT引脚与开关K8的一端连接，所述脉冲发射芯片U4的SWOUT引脚与开关K9的一端连接，所述脉冲发射芯片U4的SWA引脚与滑动电阻R14的滑动端连接，所述滑动电阻R14的第一不动端与电阻R6的一端连接，所述滑动电阻R14的第二不动端与接地电阻R15连接；
所述开关K7的另一端、开关K8的另一端和开关K9的另一端分别与滑动电阻R17的第一不动端连接，所述滑动电阻R17的第二不动端接地，所述滑动电阻R17的滑动端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与电阻R19的一端连接，所述电阻R19的另一端分别与滑动电阻R18的滑动端、滑动电阻R18的第二不动端和电阻R6的一端连接，所述三极管Q1的发射极分别与接地电阻R20和电容C8的一端连接，所述电容C8的另一端连接至架空地线。
进一步地，所述采样模块包括放大器U3，所述放大器U3的同相输入端与接地电阻R22连接，所述放大器U3的反相输入端通过电阻R23连接至架空地线，且其通过电阻R24连接至电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端通过AD转换器与单片机U1的P3.5引脚连接。
进一步地，所述单片机U1采用的型号为AT89S51，所述显示器LCD采用的型号为LCD1602，所述无线收发芯片U2采用的型号为NRF24L01+，所述脉冲发射芯片U4采用的型号为ICL8038，所述三极管Q1采用的型号为S8050-NPN。
本实用新型的有益效果为：通过向地线发射脉冲信号，再通过行波测量装置测量返回的行波，可以得到测量点与故障点之间的距离，根据地线布局图就可以实现地线故障定位，降低了架空线路地线故障所带来的经济损失，提高检修工作效率。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种架空线路地线故障定位系统示意图。
图2为本实用新型中单片机模块、无线通信模块、显示模块和采样模块的电路图。
图3位本实用新型中脉冲发射模块和开关模块的电路图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。
如图1所示，一种架空线路地线故障定位系统，包括单片机模块、显示模块、采样模块、无线通信模块、脉冲发射模块和开关模块；
所述单片机模块别与显示模块、采样模块、无线通信模块和脉冲发射模块连接；所述脉冲发射模块上设置有开关模块；所述单片机模块用于控制脉冲发射模块发出脉冲，将波形信息输出至显示模块，接收来自采样模块的信号，对信号进行处理后，通过无线通信模块将结果传输至用户端；所述显示模块用于显示脉冲的宽度、幅值以及形状；所述无线通信模块用于将数据传输给移动用户端；所述采样模块用于测量架空地线上返回的行波；所述脉冲发射模块用于向架空地线发射脉冲；所述开关模块用于控制输出脉冲的频率和波形。
如图2所示，所述单片机模块包括单片机U1，所述单片机U1的XTAL1引脚分别与晶振X1的一端和接地电容C1连接，所述单片机U1的XTAL2引脚分别与晶振X1的另一端和接地电容C2连接，所述单片机U1的RST引脚分别与接地电容C3、按键K1的一端和电阻R4的一端连接，所述电阻R4另一端与+5V电压连接，所述按键K1的另一端接地，所述单片机U1的
引脚与+5V电压连接。
所述显示模块包括显示器LCD，所述显示器LCD的VSS引脚接地，所述显示器LCD的VDD引脚和VEE引脚均通过电阻R5与+5V电压连接，所述显示器LCD的RS引脚与单片机U1的P2.0引脚连接，所述显示器LCD的RW引脚与单片机U1的P2.1引脚连接，所述显示器LCD的E引脚与单片机U1的P2.2引脚连接，所述显示器LCD的D0引脚分别与单片机U1的P0.0引脚和排阻R1的第2引脚连接，所述显示器LCD的D1引脚分别与单片机U1的P0.1引脚和排阻R1的第3引脚连接，所述显示器LCD的D2引脚分别与单片机U1的P0.2引脚和排阻R1的第4引脚连接，所述显示器LCD的D3引脚分别与单片机U1的P0.3引脚和排阻R1的第5引脚连接，所述显示器LCD的D4引脚分别与单片机U1的P0.4引脚和排阻R1的第6引脚连接，所述显示器LCD的D5引脚分别与单片机U1的P0.5引脚和排阻R1的第7引脚连接，所述显示器LCD的D6引脚分别与单片机U1的P0.6引脚和排阻R1的第8引脚连接，所述显示器LCD的D7引脚分别与单片机U1的P0.7引脚和排阻R1的第9引脚连接，所述排阻R1的第1引脚与+5V电压连接。
无线通信模块包括无线收发芯片U2，所述无线收发芯片U2的GND引脚接地，所述无线收发芯片U2的VCC引脚与+3V电压连接，所述无线收发芯片U2的CE引脚与单片机U1的P1.2引脚连接，所述无线收发芯片U2的CSN引脚与单片机U1的P1.3引脚连接，所述无线收发芯片U2的SCK引脚与单片机U1的P1.4引脚连接，所述无线收发芯片U2的MOSI引脚与单片机U1的P1.5引脚连接，所述无线收发芯片U2的MISO引脚与单片机U1的P1.6引脚连接，所述无线收发芯片U2的IRQ引脚与单片机U1的P1.7引脚连接.
所述脉冲发射模块包括光耦OP1和脉冲发射芯片U4，所述开关模块包括开关K1-K9；
如图3所示，所述光耦OP1中发光二极管的负极与单片机U1的P3.7引脚连接，所述光耦OP1中发光二极管的正极通过电阻R2与+5V电压连接，所述光耦OP1中光敏三极管的集电极与+12V电压连接，所述光耦OP1中光敏三极管的发射极与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端分别与接地电容C4、接地电容C5、极性电容C6的正极和电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与发光二极管D1的正极连接，所述发光二极管D1的负极接地；所述脉冲发射芯片U4的FMSWEEP引脚分别与滑动电阻R8的滑动端和电容C7的一端连接，所述电容C7的另一端和滑动电阻R8的第一不动端分别与电阻R6的一端连接，所述电阻R8的第二不动端与接地电阻R7连接；所述脉冲发射芯片U4的SQUWAOUT引脚分别与开关K7的一端和滑动电阻R18的第一不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的TIMING引脚分别与开关K2的一端、开关K3的一端、开关K4的一端、开关K5的一端和开关K6的一端连接，所述开关K2的另一端与接地电容C9连接，所述开关K3的另一端与接地电容C10连接，所述开关K4的另一端与接地电容C11连接，所述开关K5的另一端与接地电容C12连接，所述开关K6的另一端与接地电容C13连接；所述脉冲发射芯片U4的GND引脚接地且通过电阻R9与其SWA引脚连接，所述脉冲发射芯片U4的VCC引脚与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端分别与二极管D2的正极和电阻R6的一端连接，所述二极管D2的负极与滑动电阻R16的滑动端连接，所述脉冲发射芯片U4的DCFA引脚通过电阻R11与滑动电阻R16的第一不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的DCF引脚分别与电阻R12的一端和接地电阻R13连接，所述电阻R12的另一端与滑动电阻R16的第二不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的TRIA OUT引脚与开关K8的一端连接，所述脉冲发射芯片U4的SWOUT引脚与开关K9的一端连接，所述脉冲发射芯片U4的SWA引脚与滑动电阻R14的滑动端连接，所述滑动电阻R14的第一不动端与电阻R6的一端连接，所述滑动电阻R14的第二不动端与接地电阻R15连接；
所述开关K7的另一端、开关K8的另一端和开关K9的另一端分别与滑动电阻R17的第一不动端连接，所述滑动电阻R17的第二不动端接地，所述滑动电阻R17的滑动端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与电阻R19的一端连接，所述电阻R19的另一端分别与滑动电阻R18的滑动端、滑动电阻R18的第二不动端和电阻R6的一端连接，所述三极管Q1的发射极分别与接地电阻R20和电容C8的一端连接，所述电容C8的另一端连接至架空地线。
所述采样模块包括放大器U3，所述放大器U3的同相输入端与接地电阻R22连接，所述放大器U3的反相输入端通过电阻R23连接至架空地线，且其通过电阻R24连接至电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端通过AD转换器与单片机U1的P3.5引脚连接。
所述单片机U1采用的型号为AT89S51，所述显示器LCD采用的型号为LCD1602，所述无线收发芯片U2采用的型号为NRF24L01+，所述脉冲发射芯片U4采用的型号为ICL8038，所述三极管Q1采用的型号为S8050-NPN。
本实用新型的工作原理为：通过按键K2-K4设置脉冲的频率范围，通过开关K7-K9设置脉冲波的波形，通过滑动电阻R8调节脉冲的频率，通过滑动电阻R16进行方波占比空间调节，通过滑动电阻R14进行正弦波线性调节，通过滑动电阻R17进行输出幅度调节，通过滑动电阻R18进行方波线性调节，通过单片机U1控制光耦OP1导通，调节脉冲的同时采集脉冲信息，并将脉冲信息通过显示模块显示；开始脉冲发射，脉冲发射至架空地线后，达到故障点后返回行波，通过采样模块采集返回的行波，并使用行波故障定位方法对故障点进行定位，将定位结果通过无线通信模块传输至移动用户端，完成故障定位。
本实用新型的有益效果为：通过向地线发射脉冲信号，再通过行波测量装置测量返回的行波，可以得到测量点与故障点之间的距离，根据地线布局图就可以实现地线故障定位，降低了架空线路地线故障所带来的经济损失，提高检修工作效率。
Claims (7)
1.一种架空线路地线故障定位系统，其特征在于，包括单片机模块、显示模块、采样模块、无线通信模块、脉冲发射模块和开关模块；
所述单片机模块别与显示模块、采样模块、无线通信模块和脉冲发射模块连接；所述脉冲发射模块上设置有开关模块；所述单片机模块用于控制脉冲发射模块发出脉冲，将波形信息输出至显示模块，接收来自采样模块的信号，对信号进行处理后，通过无线通信模块将结果传输至用户端；所述显示模块用于显示脉冲的宽度、幅值以及形状；所述无线通信模块用于将数据传输给移动用户端；所述采样模块用于测量架空地线上返回的行波；所述脉冲发射模块用于向架空地线发射脉冲；所述开关模块用于控制输出脉冲的频率和波形。
2.根据权利要求1所述的一种架空线路地线故障定位系统，其特征在于，所述单片机模块包括单片机U1，所述单片机U1的XTAL1引脚分别与晶振X1的一端和接地电容C1连接，所述单片机U1的XTAL2引脚分别与晶振X1的另一端和接地电容C2连接，所述单片机U1的RST引脚分别与接地电容C3、按键K1的一端和电阻R4的一端连接，所述电阻R4另一端与+5V电压连接，所述按键K1的另一端接地，所述单片机U1的
引脚与+5V电压连接。
3.根据权利要求2所述的一种架空线路地线故障定位系统，其特征在于，所述显示模块包括显示器LCD，所述显示器LCD的VSS引脚接地，所述显示器LCD的VDD引脚和VEE引脚均通过电阻R5与+5V电压连接，所述显示器LCD的RS引脚与单片机U1的P2.0引脚连接，所述显示器LCD的RW引脚与单片机U1的P2.1引脚连接，所述显示器LCD的E引脚与单片机U1的P2.2引脚连接，所述显示器LCD的D0引脚分别与单片机U1的P0.0引脚和排阻R1的第2引脚连接，所述显示器LCD的D1引脚分别与单片机U1的P0.1引脚和排阻R1的第3引脚连接，所述显示器LCD的D2引脚分别与单片机U1的P0.2引脚和排阻R1的第4引脚连接，所述显示器LCD的D3引脚分别与单片机U1的P0.3引脚和排阻R1的第5引脚连接，所述显示器LCD的D4引脚分别与单片机U1的P0.4引脚和排阻R1的第6引脚连接，所述显示器LCD的D5引脚分别与单片机U1的P0.5引脚和排阻R1的第7引脚连接，所述显示器LCD的D6引脚分别与单片机U1的P0.6引脚和排阻R1的第8引脚连接，所述显示器LCD的D7引脚分别与单片机U1的P0.7引脚和排阻R1的第9引脚连接，所述排阻R1的第1引脚与+5V电压连接。
4.根据权利要求3所述的一种架空线路地线故障定位系统，其特征在于，无线通信模块包括无线收发芯片U2，所述无线收发芯片U2的GND引脚接地，所述无线收发芯片U2的VCC引脚与+3V电压连接，所述无线收发芯片U2的CE引脚与单片机U1的P1.2引脚连接，所述无线收发芯片U2的CSN引脚与单片机U1的P1.3引脚连接，所述无线收发芯片U2的SCK引脚与单片机U1的P1.4引脚连接，所述无线收发芯片U2的MOSI引脚与单片机U1的P1.5引脚连接，所述无线收发芯片U2的MISO引脚与单片机U1的P1.6引脚连接，所述无线收发芯片U2的IRQ引脚与单片机U1的P1.7引脚连接。
5.根据权利要求4所述的一种架空线路地线故障定位系统，其特征在于，所述脉冲发射模块包括光耦OP1和脉冲发射芯片U4，所述开关模块包括开关K1-K9；
所述光耦OP1中发光二极管的负极与单片机U1的P3.7引脚连接，所述光耦OP1中发光二极管的正极通过电阻R2与+5V电压连接，所述光耦OP1中光敏三极管的集电极与+12V电压连接，所述光耦OP1中光敏三极管的发射极与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端分别与接地电容C4、接地电容C5、极性电容C6的正极和电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与发光二极管D1的正极连接，所述发光二极管D1的负极接地；所述脉冲发射芯片U4的FMSWEEP引脚分别与滑动电阻R8的滑动端和电容C7的一端连接，所述电容C7的另一端和滑动电阻R8的第一不动端分别与电阻R6的一端连接，所述电阻R8的第二不动端与接地电阻R7连接；所述脉冲发射芯片U4的SQUWAOUT引脚分别与开关K7的一端和滑动电阻R18的第一不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的TIMING引脚分别与开关K2的一端、开关K3的一端、开关K4的一端、开关K5的一端和开关K6的一端连接，所述开关K2的另一端与接地电容C9连接，所述开关K3的另一端与接地电容C10连接，所述开关K4的另一端与接地电容C11连接，所述开关K5的另一端与接地电容C12连接，所述开关K6的另一端与接地电容C13连接；所述脉冲发射芯片U4的GND引脚接地且通过电阻R9与其SWA引脚连接，所述脉冲发射芯片U4的VCC引脚与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端分别与二极管D2的正极和电阻R6的一端连接，所述二极管D2的负极与滑动电阻R16的滑动端连接，所述脉冲发射芯片U4的DCFA引脚通过电阻R11与滑动电阻R16的第一不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的DCF引脚分别与电阻R12的一端和接地电阻R13连接，所述电阻R12的另一端与滑动电阻R16的第二不动端连接，所述脉冲发射芯片U4的TRIA OUT引脚与开关K8的一端连接，所述脉冲发射芯片U4的SWOUT引脚与开关K9的一端连接，所述脉冲发射芯片U4的SWA引脚与滑动电阻R14的滑动端连接，所述滑动电阻R14的第一不动端与电阻R6的一端连接，所述滑动电阻R14的第二不动端与接地电阻R15连接；
所述开关K7的另一端、开关K8的另一端和开关K9的另一端分别与滑动电阻R17的第一不动端连接，所述滑动电阻R17的第二不动端接地，所述滑动电阻R17的滑动端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与电阻R19的一端连接，所述电阻R19的另一端分别与滑动电阻R18的滑动端、滑动电阻R18的第二不动端和电阻R6的一端连接，所述三极管Q1的发射极分别与接地电阻R20和电容C8的一端连接，所述电容C8的另一端连接至架空地线。
6.根据权利要求5所述的一种架空线路地线故障定位系统，其特征在于，所述采样模块包括放大器U3，所述放大器U3的同相输入端与接地电阻R22连接，所述放大器U3的反相输入端通过电阻R23连接至架空地线，且其通过电阻R24连接至电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端通过AD转换器与单片机U1的P3.5引脚连接。
7.根据权利要求6所述的一种架空线路地线故障定位系统，其特征在于，所述单片机U1采用的型号为AT89S51，所述显示器LCD采用的型号为LCD1602，所述无线收发芯片U2采用的型号为NRF24L01+，所述脉冲发射芯片U4采用的型号为ICL8038，所述三极管Q1采用的型号为S8050-NPN。
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