CN217846437U - 新型雷电流分析监测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型雷电流分析监测器，它包括MCU单元、无线Lora模块、高频电流互感器、雷击采样计数模块、工频电流互感器、谐波分析模块和供电单元；所述雷击采样计数模块的输入端与电流互感器相连，所述雷击采样计数模块的输出端与MCU单元的I/O口相连；所述谐波分析模块包括工频电流采样电路、运算放大电路和电能计量电路，所述工频电流采样电路的输入端与电流互感器相连，所述工频电流采样电路的输出端与运算放大电路的输入端相连。本实用新型提供一种新型雷电流分析监测器，实时自动监测线路避雷器的雷电流，同时对避雷器的状态进行监测。

Description

新型雷电流分析监测器

技术领域

本实用新型涉及一种新型雷电流分析监测器，属于电力输电线路雷电监测领域。

背景技术

目前，运行管理部门对高压电缆与线路避雷器依旧采用一年一次预防性试验或采用智能无人机替代运行人员进行定期巡视来发现缺陷，但在运行中许多绝缘缺陷和潜在的故障无法采用智能无人机来发现缺陷，即使在预防性试验中合格的高压电缆与线路避雷器，在运行中也有可能发生击穿损坏。

在雷雨季节常受到雷电袭击产生过电压及频繁操作所产生内过电压，线路避雷器及高压电缆易发生接地故障，而转接平台分布面广，数量之多，分支线路多而复杂，靠智能无人机替代消除故障。现有技术通常通过无线雷电流监测仪器进行监测，但是现有的雷电流监测仪器大多只能监测到是否产生雷电流，线路避雷器在长期使用的过程中，由于经常受到雷击会导致损坏，现有的无线雷电流监测仪器缺乏对线路避雷器状态的详细分析监测，无法判断线路避雷器的状况是否良好。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种新型雷电流分析监测器，实时自动监测线路避雷器的雷电流，同时对避雷器的状态进行监测。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种新型雷电流分析监测器，它包括MCU单元、无线Lora模块、高频电流互感器、雷击采样计数模块、工频电流互感器、谐波分析模块和供电单元；

所述雷击采样计数模块的输入端与高频电流互感器相连，所述雷击采样计数模块的输出端与MCU单元的I/O口相连；

所述谐波分析模块包括工频电流采样电路、运算放大电路和电能计量电路，所述工频电流采样电路的输入端与工频电流互感器相连，所述工频电流采样电路的输出端与运算放大电路的输入端相连，所述运算放大电路的的输出端与电能计量电路的输入端相连，所述电能计量电路的输出端与MCU单元的I/O口相连；

所述无线Lora模块与MCU单元的I/O口相连；

所述供电单元用于为整个雷电流监测器提供电源。

进一步，所述新型雷电流分析监测器还包括温度检测单元，所述温度检测单元的输出端与MCU单元的I/O口相连。

进一步，所述供电单元包括太阳能板、锂电池、电池充电电路和电池降压电路，所述太阳能板与电池充电电路的输入端相连，所述电池充电电路的输出端与锂电池相连，所述电池降压电路的输入端与锂电池相连，所述电池降压电路的输出端为整个雷电流监测器提供电源。

进一步，所述供电单元还包括电池电压监测电路，所述电池电压监测电路的输入端与锂电池相连，所述电池电压监测电路的输出端与MCU单元的I/O口相连。

进一步，所述供电单元还包括电池升压电路，所述电池升压电路的输入端与锂电池相连，所述电池升压电路的输出端与电能计量电路的控制端相连，所述电池升压电路的控制端与MCU单元的I/O口相连。

采用了上述技术方案，本实用新型对雷电流的采集是通过高频电流互感器采用非接触全隔离采方式进行，动作唤醒监测回路唤醒MCU单元后，再由雷击信号采样单元采样雷电流信号，获得雷电流信号、雷电流幅值、雷电流波形等参数。另外，通过谐波分析模块对避雷器工频电流进行监测，从而判断避雷器的状况好坏。雷电流分析监测器与上位机之间的信息传输采用无线频段发送给信息收发器，信息发完后，收到回复进入休眠状态，实现远距离自动监测线路避雷器雷电流，降低运行管理检验维护的不便之处，减少了繁杂的运维工作。

附图说明

图1为本实用新型的新型雷电流分析监测器的原理框图；

图2为本实用新型的MCU单元的电路原理图；

图3为本实用新型的电池充电电路和电池降压电路的电路原理图；

图4为本实用新型的雷电流采样单元的电路原理图；

图5为本实用新型的动作唤醒监测回路的电路原理图；

图6为本实用新型的温度检测单元的电路原理图；

图7为本实用新型的电池电压监测电路的电路原理图；

图8为本实用新型的无线Lora模块的电路原理图；

图9为本实用新型的谐波分析模块的电路原理图；

图10为本实用新型的电池升压电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种新型雷电流分析监测器，它包括MCU单元、无线Lora模块、工频电流互感器、谐波分析模块、高频电流互感器、雷击采样计数模块和供电单元。

如图2所示，MCU单元选用的微处理器U1的型号为STM3L51C8T6，采用3.3V供电，配备37个I/O接口，外设有通用同步异步收发器、DMA控制器、独立看门狗等，功能扩展上更容易实现。

如图1所示，雷击采样计数模块的输入端与高频电流互感器相连，雷击采样计数模块的输出端与MCU单元的I/O口相连。本实施例的雷击采样计数模块包括雷电流采样单元和动作唤醒监测回路。

如图1所示，雷电流采样单元的输入端与高频电流互感器相连，雷电流采样单元的输出端与MCU单元的I/O口相连。通过高频电流互感器采用非接触全隔离检测方式采集线路避雷器产生的雷电流，再由雷电流采样单元对雷电流进行采样和波形整形，MCU单元通过微处理器U1内部的AD还原获得雷电流幅值、雷电流波形等参数，便于对雷电流进行进一步的分析监测。如图4所示，P3为高频电流互感器的接线端，高频电流互感器采集到雷电流后，通过二极管D6进行整流，由电容C51、C52、C54进行储能，再由电阻R60分压，最后输入信号至MCU单元，然后MCU单元通过AD转换进行采样。

如图1所示，高频电流互感器与动作唤醒监测回路的输入端相连，动作唤醒监测回路的输出端与MCU单元的I/O口相连。如图5所示，高频电流互感器采集到雷电流后，雷电流通过驱动三极管Q3导通，MCU单元接收到高电平信号，触发中断，唤醒微处理器U1，从而计数一次雷击动作并启动采样。

如图1所示，避雷器的工频电流大小是反应避雷器状态指标的主要指标，本实施例通过采集避雷器的工频电流来对避雷器状态进行检测。谐波分析模块包括工频电流采样电路、运算放大电路和电能计量电路，工频电流采样电路的输入端与工频电流互感器相连，工频电流采样电路的输出端与运算放大电路的输入端相连，运算放大电路的的输出端与电能计量电路的输入端相连，电能计量电路的输出端与MCU单元的I/O口相连。如图9所示，P1为工频电流互感器的接线端，工频信号通过工频电流采样电路采样滤波，再由运算放大电路放大后接入到电能计量电路。工频电流采样电路由电阻R11和电容C13、C14、C15组成；运算放大电路采用运放芯片U3，型号为OPA333；电能计量电路采用计量芯片U2，型号为CS5460。

如图1所示，无线Lora模块与MCU单元的I/O口相连，MCU单元将处理后的雷电流数据通过Lora无线的方式上传至上位机系统。如图8所示，无线Lora模块采用Lora芯片U5，型号为E22-400T22S。

如图1所示，供电单元用于为整个雷电流监测器提供电源，供电单元包括太阳能板、锂电池、电池充电电路和电池降压电路，太阳能板与电池充电电路的输入端相连，电池充电电路的输出端与锂电池相连，电池降压电路的输入端与锂电池相连，电池降压电路的输出端为整个雷电流监测器提供电源。

如图3所示，太阳能板通过充电管理芯片U7，型号为CN3065，给锂电池充电。如图4所示，锂电池充满电后，电池电压为4.2V，经稳压芯片U6，型号为H7605，稳压至3.3V，给雷电流监测器的各个电路模块供电。

如图1所示，供电单元还包括电池电压监测电路，电池电压监测电路的输入端与锂电池相连，电池电压监测电路的输出端与MCU单元的I/O口相连。如图7所示，电池电压通过电阻R36、R37进行分压，由MCU单元进行AD采样，监测获得实时电池电压。

如图1所示，供电单元还包括电池升压电路，电池升压电路的输入端与锂电池相连，电池升压电路的输出端与电能计量电路的控制端相连，电池升压电路的控制端与MCU单元的I/O口相连。由于计量芯片U2的工作电压为5V，电池电压4.2V需要升压到5V。本实施例中，由于采用太阳能和锂电池供电，为解决设备运行耗电问题，工频电流的采集平常为休眠状态，通过MCU单元定时启动进行采集。如图10所示，需要采集避雷器工频电流时，MCU单元发送高电平导通三极管Q2后，PMOS管Q1变成通路，电池电压4.2V通过芯片U4升压至5V，启动电能计量芯片U2开始工作。

如图1所示，本实施例的新型雷电流分析监测器还增加了温度检测单元，温度检测单元的输出端与MCU单元的I/O口相连。如图6所示，通过热敏电阻R34实现温度监测，实时检测新型雷电流分析监测器壳体内的锂电池温度，防止锂电池温度过高出现事故。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (5)

1.一种新型雷电流分析监测器，其特征在于：它包括MCU单元、无线Lora模块、高频电流互感器、雷击采样计数模块、工频电流互感器、谐波分析模块和供电单元；

所述雷击采样计数模块的输入端与高频电流互感器相连，所述雷击采样计数模块的输出端与MCU单元的I/O口相连；

所述谐波分析模块包括工频电流采样电路、运算放大电路和电能计量电路，所述工频电流采样电路的输入端与工频电流互感器相连，所述工频电流采样电路的输出端与运算放大电路的输入端相连，所述运算放大电路的输出端与电能计量电路的输入端相连，所述电能计量电路的输出端与MCU单元的I/O口相连；

所述无线Lora模块与MCU单元的I/O口相连；

所述供电单元用于为整个雷电流监测器提供电源。

2.根据权利要求1所述的新型雷电流分析监测器，其特征在于：还包括温度检测单元，所述温度检测单元的输出端与MCU单元的I/O口相连。

3.根据权利要求1所述的新型雷电流分析监测器，其特征在于：所述供电单元包括太阳能板、锂电池、电池充电电路和电池降压电路，所述太阳能板与电池充电电路的输入端相连，所述电池充电电路的输出端与锂电池相连，所述电池降压电路的输入端与锂电池相连，所述电池降压电路的输出端为整个雷电流监测器提供电源。

4.根据权利要求3所述的新型雷电流分析监测器，其特征在于：所述供电单元还包括电池电压监测电路，所述电池电压监测电路的输入端与锂电池相连，所述电池电压监测电路的输出端与MCU单元的I/O口相连。

5.根据权利要求3所述的新型雷电流分析监测器，其特征在于：所述供电单元还包括电池升压电路，所述电池升压电路的输入端与锂电池相连，所述电池升压电路的输出端与电能计量电路的控制端相连，所述电池升压电路的控制端与MCU单元的I/O口相连。

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