CN217469552U - 10kV输电线路电压监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种10KV输电线路电压监测预警系统，所述电压互感器设置于10V输电线路，所述电压互感器的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于检测控制电路的输入端，所述检测控制电路的输出端连接于采样电路的输入端，所述DC‑DC转换电路的输入端连接于检测控制电路的输出端，所述DC‑DC转换电路向控制芯片供电，所述控制芯片通过无线通信模块与远程监控服务器通信连接，所述采样电路的输出端连接于控制芯片，所述控制芯片的控制输出端连接于检测控制电路的控制输入端，通过本实用新型，能够对输电线路的运行电压进行实时监测并及时上传至远程服务器，而且能够进行过压检测并进行过压锁定，有效避免过压时保护误动等安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力监测预警系统，尤其涉及一种10kV输电线路电压监测预警系统。
背景技术
在电力电网中，10kV输电线路被广泛应用，尤其是在小型的水电站中，该输电线路中传输电压为10kV，在运行中需要对电压运行状态进行实时监测，并根据电压状态进行相应的控制，比如断路器的投退、保护执行等，现有技术中，对于该输电线路的监测一般采用电压互感器进行监测，但是，现有的监测电路在输电线路存在过压时容易导致保护系统误动，从而存在严重的安全隐患。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种10kV输电线路电压监测预警系统，能够对输电线路的运行电压进行实时监测并及时上传至远程服务器，而且能够进行过压检测并进行过压锁定，有效避免过压时保护误动等安全隐患，确保电力系统运行的安全性。
本实用新型提供的一种10kV输电线路电压监测预警系统，包括电压互感器、前端电路、检测控制电路、采样电路、DC-DC转换电路、控制芯片、蓄电池电路以及远程监控服务器；
所述电压互感器设置于10V输电线路，所述电压互感器的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于检测控制电路的输入端，所述检测控制电路的输出端连接于采样电路的输入端，所述DC-DC转换电路的输入端连接于检测控制电路的输出端，所述DC-DC转换电路向控制芯片供电，所述控制芯片通过无线通信模块与远程监控服务器通信连接，所述采样电路的输出端连接于控制芯片，所述控制芯片的控制输出端连接于检测控制电路的控制输入端；
所述蓄电池电路包括充放电管理电路、供电控制电路以及蓄电池，充放电管理电路的输入端连接于检测控制电路的输出端，充放电管理电路的输出端连接于蓄电池的正极，蓄电池的正极连接于供电控制电路的输入端，供电控制电路的输出端连接于DC-DC转换电路的输入端，所述供电控制电路的控制端连接于检测控制电路的输出端；
所述检测控制电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、电容C3、光耦G1、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3以及NMOS管Q4；
电阻R3的一端作为检测控制电路的输入端，电阻R3的另一端连接于NMOS 管Q4的漏极，电阻R4的一端连接于NMOS管Q4的漏极，电阻R4的另一端连接于稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极通过电阻R5接地；
三极管Q1的发射极通过电阻R6连接于NMOS管Q4的漏极，三极管Q1的集电极通过电阻R7连接于三极管Q3额基极，稳压管ZD1的正极通过电阻R8连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的基极通过电容C2接地，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接于三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻 R9连接于NMOS管Q4的漏极，三极管Q2的集电极连接于三极管Q3的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极作为检测控制电路的控制输入端连接于控制芯片；
光耦G1的发光二极管的正极通过电阻R10连接于NMOS管Q4的漏极，光耦 G1的发光二极管的负极连接于三极管Q3的集电极，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极连接于NMOS管Q4的栅极，NMOS管 Q4的栅极通过电阻R11连接于NMOS管Q4的漏极，NMOS管Q4的栅极通过电阻 R12和电容C3并联后接地，NMOS管Q4的源极作为检测控制电路的输出端。
进一步，所述前端电路包括整流电路REC、电阻R1、电阻R2、电容C1以及运放U1；
所述整流电路REC的输入端连接于电压互感器的二次绕组，整流电路REC 的输出端连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端通过电阻R2和电容C1并联后接地，电阻R1的另一端连接于运放U1的同相端，运放U1的反相端直接与运放U1的输出端连接，运放U1的输出端为前端电路的输出端。
进一步，所述供电控制电路包括光耦G2、电阻R14、电阻R13以及三极管 Q5；
光耦G2的发光二极管的正极连接于NMOS管Q4的源极，光耦G2的发光二极管负极连接于电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接于DC-DC转换电路的输入端以及采样电路的输入端；
光耦G2的光敏三极管的集电极连接于NMOS管Q4的源极，光耦G2的光敏三极管的发射极通过电阻R14连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极作为供电控制电路的输出端，三极管Q5的集电极连接于电阻R13的一端，电阻 R13的另一端作为供电控制电路的输入端连接于蓄电池。
进一步，所述采样电路包括分压检测电路以及魔术转换电路，所述分压检测电路的输入端连接于电阻R15，分压电路的输出端连接于模数转换电路的输入端，模数转换电路的输出端连接于控制芯片。
进一步，所述无线通信模块为移动通信模块或者电力无线专网模块。
本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够对输电线路的运行电压进行实时监测并及时上传至远程服务器，而且能够进行过压检测并进行过压锁定，有效避免过压时保护误动等安全隐患，确保电力系统运行的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下进一步对本发明做出详细说明：
本实用新型提供的一种10kV输电线路电压监测预警系统，包括电压互感器 PT1、前端电路、检测控制电路、采样电路、DC-DC转换电路、控制芯片、蓄电池电路以及远程监控服务器；
所述电压互感器设置于10V输电线路，所述电压互感器的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于检测控制电路的输入端，所述检测控制电路的输出端连接于采样电路的输入端，所述DC-DC转换电路的输入端连接于检测控制电路的输出端，所述DC-DC转换电路向控制芯片供电，所述控制芯片通过无线通信模块与远程监控服务器通信连接，所述采样电路的输出端连接于控制芯片，所述控制芯片的控制输出端连接于检测控制电路的控制输入端；其中，DC-DC电路采用现有的电路，比如LM2596或者LM7805，控制芯片采用现有的单片机，比如STM32系列单片机，本领域技术人员根据实际需要自行原则；
所述蓄电池电路包括充放电管理电路、供电控制电路以及蓄电池，充放电管理电路的输入端连接于检测控制电路的输出端，充放电管理电路的输出端连接于蓄电池的正极，蓄电池的正极连接于供电控制电路的输入端，供电控制电路的输出端连接于DC-DC转换电路的输入端，所述供电控制电路的控制端连接于检测控制电路的输出端；
所述检测控制电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、电容C3、光耦G1、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3以及NMOS管Q4；
电阻R3的一端作为检测控制电路的输入端，电阻R3的另一端连接于NMOS 管Q4的漏极，电阻R4的一端连接于NMOS管Q4的漏极，电阻R4的另一端连接于稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极通过电阻R5接地；
三极管Q1的发射极通过电阻R6连接于NMOS管Q4的漏极，三极管Q1的集电极通过电阻R7连接于三极管Q3额基极，稳压管ZD1的正极通过电阻R8连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的基极通过电容C2接地，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接于三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻 R9连接于NMOS管Q4的漏极，三极管Q2的集电极连接于三极管Q3的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极作为检测控制电路的控制输入端连接于控制芯片；
光耦G1的发光二极管的正极通过电阻R10连接于NMOS管Q4的漏极，光耦 G1的发光二极管的负极连接于三极管Q3的集电极，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极连接于NMOS管Q4的栅极，NMOS管 Q4的栅极通过电阻R11连接于NMOS管Q4的漏极，NMOS管Q4的栅极通过电阻 R12和电容C3并联后接地，NMOS管Q4的源极作为检测控制电路的输出端；通过上述结构，能够对输电线路的运行电压进行实时监测并及时上传至远程服务器，而且能够进行过压检测并进行过压锁定，有效避免过压时保护误动等安全隐患，确保电力系统运行的安全性。
本实施例中，所述前端电路包括整流电路REC、电阻R1、电阻R2、电容C1 以及运放U1；
所述整流电路REC的输入端连接于电压互感器的二次绕组，整流电路REC 的输出端连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端通过电阻R2和电容C1并联后接地，电阻R1的另一端连接于运放U1的同相端，运放U1的反相端直接与运放U1的输出端连接，运放U1的输出端为前端电路的输出端。
本实施例中，所述供电控制电路包括光耦G2、电阻R14、电阻R13以及三极管Q5；
光耦G2的发光二极管的正极连接于NMOS管Q4的源极，光耦G2的发光二极管负极连接于电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接于DC-DC转换电路的输入端以及采样电路的输入端；
光耦G2的光敏三极管的集电极连接于NMOS管Q4的源极，光耦G2的光敏三极管的发射极通过电阻R14连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极作为供电控制电路的输出端，三极管Q5的集电极连接于电阻R13的一端，电阻R13的另一端作为供电控制电路的输入端连接于蓄电池。
本实施例中，所述采样电路包括分压检测电路以及魔术转换电路，所述分压检测电路的输入端连接于电阻R15，分压电路的输出端连接于模数转换电路的输入端，模数转换电路的输出端连接于控制芯片，其中，分压检测电路采用现有的两个串联的电阻组成的分压检测电路，模数转换芯片采用现有的芯片即可。
本实施例中，所述无线通信模块为移动通信模块或者电力无线专网模块，移动通信模块比如4G或者5G模块，电力无线专网模块为2.4G电力无线专网模块。
下面进一步对本实用新型的原理进行说明：
电压互感器进行电压采集，其中，电压互感器输出电压信号一方面用于计算输电线路的运行电压，一方面为控制芯片、无线通信模块提供工作用电，整流电路REC对采集的电压信号进行整流，并通过电容C1进行滤波后，运放U1 组成电压跟随器，确保输出的稳定性。
当初始上电时，由于电容C3的作用以及NMOS管Q4自身的弥勒效应，其不导通，即在电容C3的充电过程中不导通，此时，用于进行过压自检，当电压正常，NMOS管Q4逐渐导通，该直流电压一方面通过DC-DC转换电路将电压信号转换成5V直流电提供给控制芯片以及无线通信模块，一方面提供给采样电路进行电压采用，并输入至控制芯片中，控制芯片将实时的电压数据通过无线通信模块上传至远程监控服务器，当过压时，稳压管ZD1导通，从而使得三极管Q3 导通，进而使得光耦G1导通，从而拉低NMOS管Q4的栅极电压使得NMOS管Q4 截止，防止对后续电路造成冲击，三极管Q3导通后，拉低NMOS管Q1的基极电压，从而使得三极管Q1导通，三极管Q1的导通使得三极管Q3处于持续导通状态，从而锁定NMOS管Q4的截止状态，此时，控制芯片方面，三极管Q6的集电极连接于控制芯片的检测控制端，其发射极接地，三极管Q6的基极通过电阻 R16连接于光耦G2的光敏三极管的发射极；当NMOS官Q4有输出时，光耦G2 导通，三极管Q5截止，三极管Q6导通，控制芯片的检测控制端为低电平且蓄电池不供电，当NMOS官Q4无输出，此时，光耦G2截止，此时，三极管Q5导通，蓄电池进入供电状态，控制芯片仍然工作，一方面控制芯片识别三极管Q6 的集电极的低电平，另一方面判断模数转换电路无输出，此时，控制芯片向远程监控服务器给出告警信号，工作人员根据告警信号进行相应的维检控制，此时，NMOS管Q4持续处于锁定状态，控制芯片持续给出的是告警信号，那么当过压故障排出后，通过远程监控服务器向三极管Q2输出脉冲信号，控制三极管 Q2导通，三极管Q3截止，从而截止Q1，NMOS管在正常电压下恢复供电。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种10kV输电线路电压监测预警系统，其特征在于：包括电压互感器、前端电路、检测控制电路、采样电路、DC-DC转换电路、控制芯片、蓄电池电路以及远程监控服务器；
所述电压互感器设置于10V输电线路，所述电压互感器的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于检测控制电路的输入端，所述检测控制电路的输出端连接于采样电路的输入端，所述DC-DC转换电路的输入端连接于检测控制电路的输出端，所述DC-DC转换电路向控制芯片供电，所述控制芯片通过无线通信模块与远程监控服务器通信连接，所述采样电路的输出端连接于控制芯片，所述控制芯片的控制输出端连接于检测控制电路的控制输入端；
所述蓄电池电路包括充放电管理电路、供电控制电路以及蓄电池，充放电管理电路的输入端连接于检测控制电路的输出端，充放电管理电路的输出端连接于蓄电池的正极，蓄电池的正极连接于供电控制电路的输入端，供电控制电路的输出端连接于DC-DC转换电路的输入端，所述供电控制电路的控制端连接于检测控制电路的输出端；
所述检测控制电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、电容C3、光耦G1、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3以及NMOS管Q4；
电阻R3的一端作为检测控制电路的输入端，电阻R3的另一端连接于NMOS管Q4的漏极，电阻R4的一端连接于NMOS管Q4的漏极，电阻R4的另一端连接于稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极通过电阻R5接地；
三极管Q1的发射极通过电阻R6连接于NMOS管Q4的漏极，三极管Q1的集电极通过电阻R7连接于三极管Q3额基极，稳压管ZD1的正极通过电阻R8连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的基极通过电容C2接地，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接于三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R9连接于NMOS管Q4的漏极，三极管Q2的集电极连接于三极管Q3的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极作为检测控制电路的控制输入端连接于控制芯片；
光耦G1的发光二极管的正极通过电阻R10连接于NMOS管Q4的漏极，光耦G1的发光二极管的负极连接于三极管Q3的集电极，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极连接于NMOS管Q4的栅极，NMOS管Q4的栅极通过电阻R11连接于NMOS管Q4的漏极，NMOS管Q4的栅极通过电阻R12和电容C3并联后接地，NMOS管Q4的源极作为检测控制电路的输出端。
2.根据权利要求1所述10kV输电线路电压监测预警系统，其特征在于：所述前端电路包括整流电路REC、电阻R1、电阻R2、电容C1以及运放U1；
所述整流电路REC的输入端连接于电压互感器的二次绕组，整流电路REC的输出端连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端通过电阻R2和电容C1并联后接地，电阻R1的另一端连接于运放U1的同相端，运放U1的反相端直接与运放U1的输出端连接，运放U1的输出端为前端电路的输出端。
3.根据权利要求1所述10kV输电线路电压监测预警系统，其特征在于：所述供电控制电路包括光耦G2、电阻R14、电阻R13以及三极管Q5；
光耦G2的发光二极管的正极连接于NMOS管Q4的源极，光耦G2的发光二极管负极连接于电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接于DC-DC转换电路的输入端以及采样电路的输入端；
光耦G2的光敏三极管的集电极连接于NMOS管Q4的源极，光耦G2的光敏三极管的发射极通过电阻R14连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极作为供电控制电路的输出端，三极管Q5的集电极连接于电阻R13的一端，电阻R13的另一端作为供电控制电路的输入端连接于蓄电池。
4.根据权利要求3所述10kV输电线路电压监测预警系统，其特征在于：所述采样电路包括分压检测电路以及魔术转换电路，所述分压检测电路的输入端连接于电阻R15，分压电路的输出端连接于模数转换电路的输入端，模数转换电路的输出端连接于控制芯片。
5.根据权利要求1所述10kV输电线路电压监测预警系统，其特征在于：所述无线通信模块为移动通信模块或者电力无线专网模块。
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