CN219831283U - 一种低功耗多信号采集故障定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低功耗多信号采集故障定位装置，包括采样模块和中央处理模块；所述采样模块包括高频电流传感器、高频电压传感器、第一ADC模块、第二ADC模块和触发模块；所述高频电流传感器经所述第一ADC模块与所述中央处理模块连接，所述高频电压传感器经所述第二ADC模块与所述中央处理模块连接；所述高频电流传感器和所述高频电压传感器还分别经所述触发模块与所述中央处理模块连接。本实用新型通过触发模块定时唤醒装置，从而实现装置的低功耗运行，可以使装置结构更加紧凑、体积更小、成本更低，同时，在电流信号采集的基础上，增加电压信号的采集，为故障定位提供了更多、更可靠的数据支撑。

Description

一种低功耗多信号采集故障定位装置

技术领域

本实用新型涉及输电线路监测领域，具体涉及一种低功耗多信号采集故障定位装置。

背景技术

随着我国电力系统的发展，架空输电线路已遍布全国各地。架空输电线路采用裸导线输电，而且架设在野外，会面临覆冰、暴雨、雷击、大风等恶劣天气，还会遭遇山火、树障、飘挂物等各种情况，这些因素都有可能造成线路故障。架空输电线传输距离长，特别是超高压线路，经常跨省传输，线路可能跨越崇山峻岭等复杂的地理环境。这使得巡线查找线路故障点非常困难，巡线距离长、环境恶劣，需要消耗大量的人力物力。

随着电力电子技术的发展，分布式故障定位装置在110kV及以上电压等级的交流架空输电线路逐渐普及。该类装置对输电线路进行实时监测，并基于暂态行波法进行故障定位，能够精确定位故障点。但该类装置需要安装在输电导线上，不仅安装过程困难，需要爬塔到输电导线上进行作业，而且通常需要等待线路停电后进行安装，时间成本、经济成本、人力成本都非常大。

近几年，有人提出了非接触式故障定位装置，该类装置安装于110kV及以上电压等级的交流架空输电线路杆塔底部，无需线路停电、爬塔安装，解决了分布式故障定位安装困难的问题。然而，目前的非接触式故障定位装置仍存在不足之处：目前该类装置体积较大，功耗较大，成本较高，且只能测量线路高频电流。由于目前装置只能测量线路高频电流，所以无法判断线路是否跳闸，导致装置误报较多。而且当线路发生高阻接地故障时，高频电流幅值低，无法识别，导致现有非接触式故障定位装置无法对高阻接地故障进行故障定位与故障告警。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种低功耗多信号采集故障定位装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低功耗多信号采集故障定位装置，包括采样模块和中央处理模块；

所述采样模块包括高频电流传感器、高频电压传感器、第一ADC模块、第二ADC模块和触发模块；

所述高频电流传感器经所述第一ADC模块与所述中央处理模块连接，所述高频电压传感器经所述第二ADC模块与所述中央处理模块连接；

所述高频电流传感器和所述高频电压传感器还分别经所述触发模块与所述中央处理模块连接。

进一步地，所述采样模块还包括工频电流传感器和工频电压传感器，所述工频电流传感器和所述工频电压传感器分别与所述中央处理模块连接。

进一步地，所述采样模块还包括DAC模块，所述中央处理模块还经所述DAC模块与所述触发模块连接。

进一步地，所述中央处理模块为MCU处理器。

进一步地，还包括存储模块、授时模块和通信模块，所述存储模块、所述授时模块和所述通信模块分别与所述中央处理模块连接。

进一步地，还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与所述采样模块、所述中央处理模块、所述授时模块和所述通信模块连接。

进一步地，还包括太阳能板、充电管理模块和蓄电池，所述太阳能板和所述蓄电池分别与所述充电管理模块连接，所述充电管理模块和所述蓄电池还分别与所述电源管理模块连接。

进一步地，所述工频电流传感器和所述高频电流传感器均采用非接触式电流传感器。

进一步地，所述工频电压传感器和所述高频电压传感器均采用非接触式电压传感器。

应用本实用新型的技术方案，在监测线路正常运行时，装置处于低功耗的休眠模式，当监测线路发生故障时，高频电流信号与高频电压信号发生突变，超过触发阈值，触发模块发出中断信号唤醒中央处理模块，中央处理模块开启采样模块和通信模块，实现工频电流、高频电流、工频电压、高频电压信号的采集与上送。

与现有技术相比，本实用新型的低功耗多信号采集故障定位装置，通过触发模块定时唤醒装置，从而实现装置的低功耗运行，可以使装置结构更加紧凑、体积更小、成本更低，同时，在电流信号采集的基础上，增加电压信号的采集，为故障定位提供了更多、更可靠的数据支撑。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本申请的低功耗多信号采集故障定位装置的结构示意图；

其中：

1-采样模块；2-中央处理模块；3-存储模块；4-授时模块；5-通信模块；6-电源管理模块；7-太阳能板；8充电管理模块；9-蓄电池；

11-工频电流传感器；12-高频电流传感器；13-工频电压传感器；14-高频电压传感器；15-第一ADC模块；16-第二ADC模块；17-DAC模块；18-触发模块。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请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申请的示例性实施方式。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。

针对现有非接触式故障定位装置监测信号采集单一，且装置笨重、体积大、功耗高的问题。本申请提供一种低功耗多信号采集故障定位装置，以解决上述问题中的一个或多个。下面结合图1对本申请进行示例性说明。

如图1所示，本实施例的一种低功耗多信号采集故障定位装置，主要由采样模块1、中央处理模块2、存储模块3、授时模块4、通信模块5、电源管理模块6、太阳能板7、充电管理模块8和蓄电池9组成。

其中，中央处理模块2与采样模块1、存储模块3、授时模块4、通信模块5、电源管理模块6电连接，电源管理模块6与采样模块1、中央处理模块2、授时模块4、通信模块5、充电管理模块8、蓄电池9电连接，太阳能板7与充电管理模块8电连接，充电管理模块8与蓄电池9电连接。

采样模块1主要由工频电流传感器11、高频电流传感器12、工频电压传感器13、高频电压传感器14、第一ADC模块15、第二ADC模块16、DAC模块17、触发模块18构成。

其中，工频电流传感器11、工频电压传感器13、第一ADC模块15、第二ADC模块16、DAC模块17分别与中央处理模块2电连接，第一ADC模块15、第二ADC模块16、DAC模块17还分别与电源管理模块6电连接，高频电流传感器12分别与第一ADC模块15、触发模块18电连接，高频电压传感器14分别与第二ADC模块16、触发模块18电连接，触发模块18还分别与中央处理模块2、DAC模块17电连接。

在具体实施时，中央处理模块2采用低功耗的MCU处理器，可进一步降低功耗，工频电流传感器11、高频电流传感器12、工频电压传感器13、高频电压传感器14均采用非接触式传感器，不必安装在输电线路上，而是安装在杆塔上，可远距离测量线路高频电流、工频电流、高频电压、工频电压，可判断线路是否跳闸，可通过高频电压捕捉线路高阻接地故障，解决了无法判断线路是否跳闸、和高阻接地故障无法定位的问题。

更为具体的，第一ADC模块15对高频电流传感器12测量的高频电流信号进行高速采集，然后将其数据输入中央处理模块2进行处理。第二ADC模块16对高频电压传感器14测量的高频电压信号进行高速采集，然后将其数据输入中央处理模块2进行处理。

工频电流传感器11测量的工频电流信号，工频电压传感器12测量的工频电压信号则直接输入中央处理模块2，由中央处理模块2的内置ADC进行数据采集，进一步降低装置功耗。

存储模块3用于存储采集的工频电流、高频电流、工频电压、高频电压数据。授时模块4用于获取卫星时间。通信模块5用于与后台进行数据传输。电源管理模块6用于给采样模块1、中央处理模块2、授时模块4、通信模块5提供电能并具有电源控制作用。太阳能板7用于将太阳能转化为电能。充电管理模块8用于对蓄电池9进行充电。蓄电池9则用于存储电能供装置使用。

中央处理模块2通过DAC模块17给触发模块18分别设置高频电流信号与高频电压信号的触发阈值，触发阈值可控，可根据实际情况进行调整。当高频电流信号或高频电压信号高于对应触发阈值时，触发模块18发出中断信号触发中央处理模块2对工频电流、高频电流、工频电压、高频电压信号进行采集、存储、上送。

在装置监测的线路正常运行时，电源管理模块6关闭采样模块1、通信模块5的电源，且中央处理模块2进入低功耗的休眠模式。

当监测线路发生故障时，高频电流信号与高频电压信号发生突变，超过触发阈值，触发模块18发出中断信号唤醒中央处理模块2，中央处理模块2采集、存储工频电流、高频电流、工频电压、高频电压信号，并控制电源管理模块6开启采样模块1、通信模块5的电源，进行数据采集与上送。

需要说明的是，本申请的上述各模块均可采用相应的电路模块实现其功能，根据具体情况进行开发或选用，在此不再赘述。

使用时，本申请的低功耗多信号采集故障定位装置安装在输电线路的各个杆塔上，若干组低功耗多信号采集故障定位装置可与远程监控主站组成故障定位监控系统。低功耗多信号采集故障定位装置进行工频电流、高频电流、工频电压、高频电压信号的采集、上送，远程监控主站通过双端定位原理计算出故障点准确位置。

综上，本申请的低功耗多信号采集故障定位装置，可同时采集电流信号与电压信号，增加了信息采集类型，为故障定位提供了更多、更可靠的数据支撑，同时，整机采用低功耗设计，搭配小体积的太阳能板和蓄电池便能支持装置长期运行，具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

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 (9)

1.一种低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，包括采样模块(1)和中央处理模块(2)；

所述采样模块(1)包括高频电流传感器(12)、高频电压传感器(14)、第一ADC模块(15)、第二ADC模块(16)和触发模块(18)；

所述高频电流传感器(12)经所述第一ADC模块(15)与所述中央处理模块(2)连接，所述高频电压传感器(14)经所述第二ADC模块(16)与所述中央处理模块(2)连接；

所述高频电流传感器(12)和所述高频电压传感器(14)还分别经所述触发模块(18)与所述中央处理模块(2)连接。

2.根据权利要求1所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，所述采样模块(1)还包括工频电流传感器(11)和工频电压传感器(13)，所述工频电流传感器(11)和所述工频电压传感器(13)分别与所述中央处理模块(2)连接。

3.根据权利要求1所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，所述采样模块(1)还包括DAC模块(17)，所述中央处理模块(2)还经所述DAC模块(17)与所述触发模块(18)连接。

4.根据权利要求1所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，所述中央处理模块(2)为MCU处理器。

5.根据权利要求1所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，还包括存储模块(3)、授时模块(4)和通信模块(5)，所述存储模块(3)、所述授时模块(4)和所述通信模块(5)分别与所述中央处理模块(2)连接。

6.根据权利要求5所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，还包括电源管理模块(6)，所述电源管理模块(6)分别与所述采样模块(1)、所述中央处理模块(2)、所述授时模块(4)和所述通信模块(5)连接。

7.根据权利要求6所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，还包括太阳能板(7)、充电管理模块(8)和蓄电池(9)，所述太阳能板(7)和所述蓄电池(9)分别与所述充电管理模块(8)连接，所述充电管理模块(8)和所述蓄电池(9)还分别与所述电源管理模块(6)连接。

8.根据权利要求2所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，所述工频电流传感器(11)和所述高频电流传感器(12)均采用非接触式电流传感器。

9.根据权利要求2所述的低功耗多信号采集故障定位装置，其特征在于，所述工频电压传感器(13)和所述高频电压传感器(14)均采用非接触式电压传感器。