CN220421495U - 电力电缆温度与局部放电综合监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种电力电缆温度与局部放电综合监测系统，温度传感器和局部放电传感器的输出端连接于处理单元，所述处理单元与监控中心通信连接，在线取电单元向温度传感器、局部放电传感器以及处理单元供电；电流互感器设置于电缆用于进行感应取电，电流互感器的次级绕组连接于整流电路的输入端，整流电路的输出端连接于RC滤波电路的输入端，RC滤波电路的输出端连接于供电转换电路的第一输入端，供电转换电路的第二输入端连接于锂电池的正极，供电转换电路的输出端连接于稳压电路的输入端，稳压电路向负载供电，电池管理电路的输入端连接于供电转换电路的输出端，电池管理电路的输出端连接于锂电池的正极。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力监控系统，尤其涉及一种电力电缆温度与局部放电综合监测系统。
背景技术
电力系统的输电线路主要包括电力电缆和架空线路，其中电力电缆具有敷设方便，抗环境干扰，电能传输稳定且可靠等特点，被广泛作为发电厂、变电站的引线以及城区的输配电线路。
在电力电缆运行中，需要对电力电缆的状态进行监测，比如温度和局部放电，现有技术中，对于电力电缆的运行状态监测存在以下缺陷：未安装在线监测系统的高压电缆沟道，对其温度测量需要打开电缆沟盖板，工作量大，安全性差，自动化、智能化水平低，虽然目前针对于电力电缆或者架空线路设置相应的监测装置，但是，现有的监测装置存在供电稳定性差的问题，不能保证监测系统稳定运行。
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电力电缆温度与局部放电综合监测系统，能够对电力电缆的温度以及局部放电信号进行实时准确的监测以及及时上传，为后续运维提供可靠的数据支持，而且电力电缆的监测端的供电采用在线供电和电池供电相互结合的方式，确保供电的稳定性，而且供电转换中可靠性高。
本实用新型提供的一种电力电缆温度与局部放电综合监测系统，包括温度传感器、局部放电传感器、处理单元、远程监控中心以及在线取电单元；
所述温度传感器和局部放电传感器的输出端连接于处理单元，所述处理单元与监控中心通信连接，所述在线取电单元向温度传感器、局部放电传感器以及处理单元供电；
所述在线取电单元包括电流互感器、整流电路、RC滤波电路、锂电池、电池管理电路、供电转换电路以及电池管理电路；
电流互感器设置于电缆用于进行感应取电，电流互感器的次级绕组连接于整流电路的输入端，整流电路的输出端连接于RC滤波电路的输入端，RC滤波电路的输出端连接于供电转换电路的第一输入端，供电转换电路的第二输入端连接于锂电池的正极，供电转换电路的输出端连接于稳压电路的输入端，稳压电路向负载供电，电池管理电路的输入端连接于供电转换电路的输出端，电池管理电路的输出端连接于锂电池的正极。
进一步，所述处理单元包括授时电路、定位电路、控制芯片以及信号处理电路；
所述授时电路和定位电路与控制芯片连接，所述控制芯片的输入端连接于信号处理电路的输出端，所述信号处理电路的输入端连接于温度传感器和局部放电传感器的输出端，所述控制芯片通过移动通信模块与远程监控中心通信连接，所述控制芯片的控制输出端连接于电池管理芯片的控制输入端。
进一步，所述移动通信模块为4G或者5G模块。
进一步，所述授时电路为北斗授时电路或者GPS授时电路，所述定位电路为北斗定位模块或者GPS定位模块。
进一步，所述供电转换电路包括双向瞬态抑制二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压管D2、稳压管D3、电容C1、PMOS管Q1、NMOS管Q2、光耦U1、运放U2以及三极管Q3；
光耦U1的发光二极管的正极连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端通过电阻R3连接于稳压管D2的负极，稳压管D2的正极通过电阻R4接地，稳压管D2的正极连接于稳压管D3的负极，稳压管D3的正极接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点作为供电转换电路的第一输入端，光耦U1的发光二极管的负极作为供电转换电路的输出端，光耦U1的光敏三极管的集电极通过电阻R2连接于电阻R1和电阻R3之间的公共连接点，光耦U1的光敏三极管的发射极连接于运放U2的同相端，运放U2的反相端与运放U2的输出端直接连接，运放U2的输出端通过电阻R5连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极作为供电转换电路的第二输入端，PMOS管Q1的源极通过电阻R6连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的漏极通过电阻R8连接于光耦U1的发光二极管的负极,电阻R8和PMOS管Q1的漏极之间的公共连接点通过电阻R9连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接于控制芯片的检测控制端，稳压管D2的正极通过电容C1接地，稳压管D2的正极通过电阻R7连接于NMOS管Q2的栅极，NMOS管Q2的源极接地，NMOS管Q2的漏极连接于电阻R1和电阻R3的公共连接点，电阻R1和电阻R3的公共连接点通过双向瞬态抑制二极管D1接地。
进一步，所述远程监控中心包括监控主机、触控屏以及报警器，监控主机与控制芯片通信连接，监控主机与触控屏和报警器连接。
本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够对电力电缆的温度以及局部放电信号进行实时准确的监测以及及时上传，为后续运维提供可靠的数据支持，而且电力电缆的监测端的供电采用在线供电和电池供电相互结合的方式，确保供电的稳定性，而且供电转换中可靠性高。
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为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的供电转换电路原理图。
图3为本实用新型的RC滤波电路原理图。
具体实施方式
以下进一步对本实用新型进行详细说明：
本实用新型提供的一种电力电缆温度与局部放电综合监测系统，包括温度传感器、局部放电传感器、处理单元、远程监控中心以及在线取电单元；
所述温度传感器和局部放电传感器的输出端连接于处理单元，所述处理单元与监控中心通信连接，所述在线取电单元向温度传感器、局部放电传感器以及处理单元供电；
所述在线取电单元包括电流互感器、整流电路、RC滤波电路、锂电池、电池管理电路、供电转换电路以及电池管理电路；
电流互感器设置于电缆用于进行感应取电，电流互感器的次级绕组连接于整流电路的输入端，整流电路的输出端连接于RC滤波电路的输入端，RC滤波电路的输出端连接于供电转换电路的第一输入端，供电转换电路的第二输入端连接于锂电池的正极，供电转换电路的输出端连接于稳压电路的输入端，稳压电路向负载供电，电池管理电路的输入端连接于供电转换电路的输出端，电池管理电路的输出端连接于锂电池的正极。其中，整流电路采用现有的二极管组成的全桥式整流电路，稳压电路采用现有LM2596(输出为5V)、LM7809(输出为9V)等芯片，根据实际负载需求进行选择，如果负载具有不同的电压等级，也可以同时采用多个不同输出的稳压电路分别向对应的器件进行供电，电池管理电路采用现有的芯片，比如CN3768、CN3765等芯片及其外围电路，温度传感器采用现有的红外温度传感器，局部放电传感器采用现有的传感器，比如意大利TECHiMP FMC生产的局部放电传感器，也可以采用国产的，比如英诺威公司生产的局部放电传感器，根据实际需要进行选择，通过上述结构，能够对电力电缆的温度以及局部放电信号进行实时准确的监测以及及时上传，为后续运维提供可靠的数据支持，而且电力电缆的监测端的供电采用在线供电和电池供电相互结合的方式，确保供电的稳定性，而且供电转换中可靠性高。
本实施例中，所述处理单元包括授时电路、定位电路、控制芯片以及信号处理电路；
所述授时电路和定位电路与控制芯片连接，所述控制芯片的输入端连接于信号处理电路的输出端，所述信号处理电路的输入端连接于温度传感器和局部放电传感器的输出端，所述控制芯片通过移动通信模块与远程监控中心通信连接，所述控制芯片的控制输出端连接于电池管理芯片的控制输入端。
其中，所述移动通信模块为4G或者5G模块。
所述授时电路为北斗授时电路或者GPS授时电路，所述定位电路为北斗定位模块或者GPS定位模块，控制芯片采用现有AT32F437系列的单片机即可，当然，也可以根据实际需要选择其他芯片，信号处理电路用于对温度和局部放电信号进行放大、滤波以及数字化(将模拟信号转换数字信号)处理，采用现有的电路即可，在此不加以赘述；定位电路用于获取监测点的位置信息，控制芯片将位置信息与实时信息一同打包上传，授时电路用于保证系统工作的一致性。
本实施例中，所述供电转换电路包括双向瞬态抑制二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压管D2、稳压管D3、电容C1、PMOS管Q1、NMOS管Q2、光耦U1、运放U2以及三极管Q3；
光耦U1的发光二极管的正极连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端通过电阻R3连接于稳压管D2的负极，稳压管D2的正极通过电阻R4接地，稳压管D2的正极连接于稳压管D3的负极，稳压管D3的正极接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点作为供电转换电路的第一输入端，光耦U1的发光二极管的负极作为供电转换电路的输出端，光耦U1的光敏三极管的集电极通过电阻R2连接于电阻R1和电阻R3之间的公共连接点，光耦U1的光敏三极管的发射极连接于运放U2的同相端，运放U2的反相端与运放U2的输出端直接连接，运放U2的输出端通过电阻R5连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极作为供电转换电路的第二输入端，PMOS管Q1的源极通过电阻R6连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的漏极通过电阻R8连接于光耦U1的发光二极管的负极,电阻R8和PMOS管Q1的漏极之间的公共连接点通过电阻R9连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接于控制芯片的检测控制端，稳压管D2的正极通过电容C1接地，稳压管D2的正极通过电阻R7连接于NMOS管Q2的栅极，NMOS管Q2的源极接地，NMOS管Q2的漏极连接于电阻R1和电阻R3的公共连接点，电阻R1和电阻R3的公共连接点通过双向瞬态抑制二极管D1接地，当在线供电时，光耦U1导通，一方面通过光耦U1的发光二极管的一路向负载供电，通过光耦U1的光敏三极管的一路向PMOS管Q1的栅极注入电压，使得PMOS管Q1的栅极电压与源极电压差小于PMOS管的导通阈值，从而使得PMOS管Q1截止，锂电池不供电，当在线取电出现故障，则光耦U1的截止，此时，PMOS管Q1导通，由锂电池供电，运放U2组成一个电压跟随器，利用其高阻抗特性对PMOS管Q1进行保护，当锂电池不供电时，三极管Q3截止，控制芯片连接于Q3集电极的引脚置为高电平，表征在线供电，控制芯片向电池管理芯片发出一个信号，当锂电池可以进行充电，当锂电池供电时，三极管Q3导通，上述的引脚电位下拉为0，此时，控制芯片向电池管理芯片输出控制信号，锂电池不充电，二极管D2用于进行过压检测，当过压时，稳压管D2导通，NMOS管Q2导通，后续电路被短路保护，此时的过压虽然大于D2的导通电压，但是小于D1的导通电压，当具有更大电压时，比如D1导通，从而起到良好的保护作用。
本实施例中，所述远程监控中心包括监控主机、触控屏以及报警器，监控主机与控制芯片通信连接，监控主机与触控屏和报警器连接，报警器在电力电缆的局部放电信号的电压或者电流过大以及温度过高时进行报警。
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 (4)
1.一种电力电缆温度与局部放电综合监测系统，其特征在于：包括温度传感器、局部放电传感器、处理单元、远程监控中心以及在线取电单元；
所述温度传感器和局部放电传感器的输出端连接于处理单元，所述处理单元与监控中心通信连接，所述在线取电单元向温度传感器、局部放电传感器以及处理单元供电；
所述在线取电单元包括电流互感器、整流电路、RC滤波电路、锂电池、电池管理电路、供电转换电路以及电池管理电路；
电流互感器设置于电缆用于进行感应取电，电流互感器的次级绕组连接于整流电路的输入端，整流电路的输出端连接于RC滤波电路的输入端，RC滤波电路的输出端连接于供电转换电路的第一输入端，供电转换电路的第二输入端连接于锂电池的正极，供电转换电路的输出端连接于稳压电路的输入端，稳压电路向负载供电，电池管理电路的输入端连接于供电转换电路的输出端，电池管理电路的输出端连接于锂电池的正极；
所述处理单元包括授时电路、定位电路、控制芯片以及信号处理电路；
所述授时电路和定位电路与控制芯片连接，所述控制芯片的输入端连接于信号处理电路的输出端，所述信号处理电路的输入端连接于温度传感器和局部放电传感器的输出端，所述控制芯片通过移动通信模块与远程监控中心通信连接，所述控制芯片的控制输出端连接于电池管理芯片的控制输入端；
所述供电转换电路包括双向瞬态抑制二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压管D2、稳压管D3、电容C1、PMOS管Q1、NMOS管Q2、光耦U1、运放U2以及三极管Q3；
光耦U1的发光二极管的正极连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端通过电阻R3连接于稳压管D2的负极，稳压管D2的正极通过电阻R4接地，稳压管D2的正极连接于稳压管D3的负极，稳压管D3的正极接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点作为供电转换电路的第一输入端，光耦U1的发光二极管的负极作为供电转换电路的输出端，光耦U1的光敏三极管的集电极通过电阻R2连接于电阻R1和电阻R3之间的公共连接点，光耦U1的光敏三极管的发射极连接于运放U2的同相端，运放U2的反相端与运放U2的输出端直接连接，运放U2的输出端通过电阻R5连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极作为供电转换电路的第二输入端，PMOS管Q1的源极通过电阻R6连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的漏极通过电阻R8连接于光耦U1的发光二极管的负极,电阻R8和PMOS管Q1的漏极之间的公共连接点通过电阻R9连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接于控制芯片的检测控制端，稳压管D2的正极通过电容C1接地，稳压管D2的正极通过电阻R7连接于NMOS管Q2的栅极，NMOS管Q2的源极接地，NMOS管Q2的漏极连接于电阻R1和电阻R3的公共连接点，电阻R1和电阻R3的公共连接点通过双向瞬态抑制二极管D1接地。
2.根据权利要求1所述电力电缆温度与局部放电综合监测系统，其特征在于：所述移动通信模块为4G或者5G模块。
3.根据权利要求1所述电力电缆温度与局部放电综合监测系统，其特征在于：所述授时电路为北斗授时电路或者GPS授时电路，所述定位电路为北斗定位模块或者GPS定位模块。
4.根据权利要求1所述电力电缆温度与局部放电综合监测系统，其特征在于：所述远程监控中心包括监控主机、触控屏以及报警器，监控主机与控制芯片通信连接，监控主机与触控屏和报警器连接。
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