CN220773237U - 用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，属于绝缘子技术领域。所述装置包括：依次连接的电流采集模块、电流传感芯片模块、主控芯片和通信模块；所述电流采集模块用于采集输电线路绝缘子的电流；所述电流传感芯片模块用于对所述电流进行测量以获得电流数字信号；其中，所述电流传感芯片模块包括：第一电流传感芯片和第二电流传感芯片；所述第一电流传感芯片用于测量第一预设范围的电流，所述第二电流传感芯片用于测量第二预设范围的电流；所述主控芯片用于对所述电流数字信号进行编码获得电流数据，并将所述电流数据发送至通信模块。本实用新型能够准确测量电力输电线路绝缘子表面的微小电流。

Description

用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及绝缘子技术领域，具体地涉及一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置。

背景技术

暴露在空气中的绝缘子，除了长期经受强电场、机械应力作用外，绝缘子表面还会不断积累空气中的污秽物，积累的污秽层受潮后会使绝缘子的外绝缘能力下降，绝缘子表面的泄漏电流就会增加，常常引起污闪跳闸，对输电线路的安全运行造成巨大威胁。为防止污闪，电力维护人员采取了调整爬电比距、采用耐污绝缘子、在绝缘子表面涂憎水性防污涂料对绝缘子进行定期清扫或水冲洗等措施。

目前，市面上大部分采用的是基于CT技术进行的电流信号采集，准确度较差，功耗较高，在检测微小电流方面能力不足。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，能够准确测量电力输电线路绝缘子表面的微小电流。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，所述装置包括：依次连接的电流采集模块、电流传感芯片模块、主控芯片和通信模块；

所述电流采集模块用于采集输电线路绝缘子的电流；

所述电流传感芯片模块用于对所述电流进行测量以获得电流数字信号；其中，所述电流传感芯片模块包括：第一电流传感芯片和第二电流传感芯片；所述第一电流传感芯片用于测量第一预设范围的电流，所述第二电流传感芯片用于测量第二预设范围的电流；

所述主控芯片用于对所述电流数字信号进行编码获得电流数据，并将所述电流数据发送至通信模块。

可选的，所述第一电流传感芯片为TMR电流传感芯片。

可选的，所述第二电流传感芯片为GMR电流传感芯片。

可选的，所述通信模块为无线通信模块；所述无线通信模块用于将电流数据发送至数据传输终端。

可选的，所述无线通信模块采用433MHz ISM通信频段进行通信。

可选的，所述电流采集模块为电流采集环。

可选的，所述装置还包括：电源模块；所述电源模块用于为电流传感芯片模块、主控芯片和通信模块供电。

可选的，所述电源模块为可充电电池。

可选的，所述装置还包括：太阳能板；所述太阳能板用于将太阳能转换为电能存储至所述电源模块。

可选的，所述装置还包括：预警模块；所述预警模块用于在电流大于预设电流值时报警。

本申请提供一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，所述装置的电流传感芯片模块通过第一电流传感芯片和第二电流传感芯片分别测量不同数值范围内的电流，对电流采集范围精确划分，以达到准确测量电力输电线路绝缘子表面的微小电流的目的。本申请适应于电力系统需求的高精度绝缘子在线监测系统，可全天候的监测高压电网绝缘子的运行状况，以便提前采取措施避免电网运行故障的发生，提高电网运行的安全性和可靠性，促进绝缘子从目前的计划检修向状态检修转变。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本实用新型实施例的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置结构示意图；

图2示意性示出了根据本实用新型实施例的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置的TMR电流传感芯片以及GMR电流传感芯片级联式设计原理图；

图3示意性示出了五层标准网络协议栈模型；

图4示意性示出了根据本实用新型实施例的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测方法的流程示意图；

图5示意性示出了根据本实用新型实施例的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测方法一具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

暴露在空气中的绝缘子，除了长期经受强电场、机械应力作用外，绝缘子表面还会不断积累空气中的污秽物，积累的污秽层受潮后会使绝缘子的外绝缘能力下降，绝缘子表面的泄漏电流就会增加，常常引起污闪跳闸，对输电线路的安全运行造成巨大威胁。

为防止污闪，电力维护人员采取了调整爬电比距、采用耐污绝缘子、在绝缘子表面涂憎水性防污涂料对绝缘子进行定期清扫或水冲洗等措施。当前市面上大部分采用的是基于CT技术对绝缘子表面的电流信号进行采集以判断绝缘子的染污状况，然而，基于CT技术的电流采集准确度较差，功耗较高，在检测微小电流方面能力不足。

针对以上不足，本申请提出了一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置。首先，此装置安装于绝缘子串低压侧，基于电流传感芯片技术，可以检测绝缘子上的微小电流，并在电流过大时自动切换到保护电路采集较大电流数据；其次，此装置使用太阳能进行供电；再次，此装置采集到的数据通过无线通信的方式发送到数据终端，并上传至服务器。

实施例

本申请提供的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，可以应用于输电线路绝缘子表面的泄漏电流的准确测量。图1示意性示出了根据本实用新型实施例的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置结构示意图。如图1所示，在本申请一实施例中，提供了一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，所述装置包括：依次连接的电流采集模块、电流传感芯片模块、主控芯片和通信模块；

所述电流采集模块用于采集输电线路绝缘子的电流。

具体地，电流采集模块为电流采集环。可以将电流采集环固定在输电线路的绝缘子上，用以采集绝缘子表面的泄漏电流。

所述电流传感芯片模块用于对所述电流进行测量以获得电流数字信号；其中，所述电流传感芯片模块包括：第一电流传感芯片和第二电流传感芯片；所述第一电流传感芯片用于测量第一预设范围的电流，所述第二电流传感芯片用于测量第二预设范围的电流。

具体地，第一电流传感芯片为TMR电流传感芯片，第二电流传感芯片为GMR电流传感芯片，如图2所示，TMR电流传感芯片和GMR电流传感芯片采用级联式设计，基于芯片选通技术实现1μA～100mA测量范围的高灵敏度、高测量精度、低能耗与高稳定性的统一。其中，TMR电流传感芯片主要采集1uA～10mA范围内的电流，GMR电流传感芯片则主要采集10mA～100mA范围内的电流。在保证电流测量范围的同时，也保证了电流采集的精度。

所述主控芯片用于对所述电流数字信号进行编码获得电流数据，并将所述电流数据发送至通信模块。

具体地，所述通信模块为无线通信模块。主控芯片为低功耗主控芯片，如图5所示，主控芯片还会获取绝缘子泄漏电流在线监测装置的时间信息、电池信息和ID信息，然后将电流数字信号、时间信息、电池信息和ID信息一起打包和加密传输给无线通信模块。无线通信模块将加密后的数据发送至数据传输终端，数据传输终端再将接收到的数据发送给后台系统。

具体地，无线通信模块采用433MHz ISM通信频段进行通信。为实现各类现场无线感知设备的互联互通，针对实际场景应用需求，本着“数据规范、开放共享、即插即用、业务融合”的原则，选用433MHz ISM通信频段，设计了基于IEEE802.15.4的五层标准网络协议栈模型，如图3所示，各层均应用国际化、可演进的成熟开源标准框架，该开源标准框架具有如下优势：

抗干扰能力强：433MHz ISM通信频段，绕射能力强，进一步延长通信距离至1000m，适合于输电场景长距离、小数据量传输。

标准可靠：采用互联网工程任务组(IETF)制定的标准化工业网络协议栈，破除隐形壁垒，实现软件协议栈与硬件通信模组的解耦。

即插即用：无需到安装现场进行入网配置工作，基于白名单机制实现传感器与数据通信的解耦，为标准化测试认证奠定技术基础。

数据安全：采用完整的协议栈模型，支持采用AES128技术加密，并通过白名单机制实现指定报文的接收与解析，有效保障现场通信的安全性。

可选的，所述电流采集模块为电流采集环。所述装置还包括：电源模块；所述电源模块用于为电流传感芯片模块、主控芯片和通信模块供电。所述电源模块为可充电电池。可选的，所述装置还包括：太阳能板；所述太阳能板用于将太阳能转换为电能存储至所述电源模块。可选的，所述装置还包括：预警模块；所述预警模块用于在电流大于预设电流值时报警。

图4示意性示出了根据本实用新型实施例的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测方法的流程示意图。如图4所示，在本申请一实施例中，提供了一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测方法，本实施例主要以该方法应用于上述图1中的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置来举例说明，包括以下步骤：

步骤1，获取输电线路绝缘子的电流。

具体地，本实施例通过电流采集模块获取输电线路绝缘子的电流。可选地，电流采集模块可以是电流采集环。可以将电流采集环固定在输电线路的绝缘子上，用以采集绝缘子表面的泄漏电流。

步骤2，使用电流传感芯片模块对所述电流进行测量以获得电流数字信号；其中，所述电流传感芯片模块包括能够测量不同预设范围电流的电流传感芯片。

具体地，电流传感芯片模块包括第一电流传感芯片和第二电流传感芯片；所述第一电流传感芯片用于测量第一预设范围的电流，所述第二电流传感芯片用于测量第二预设范围的电流。具体地，第一电流传感芯片为TMR电流传感芯片，主要采集1uA～10mA范围内的电流；第二电流传感芯片为GMR电流传感芯片，主要采集10mA～100mA范围内的电流。电流传感芯片采用TMR及GMR级联式设计，基于芯片选通技术实现1μA～100mA测量范围的高灵敏度、高测量精度、低能耗与高稳定性的统一。在保证电流测量范围的同时，也保证了电流采集的精度。

步骤3，对所述电流数字信号进行编码获得电流数据，并将电流数据发送至通信模块。

具体地，通信模块为无线通信模块。无线通信模块采用433MHz ISM通信频段进行通信，抗干扰能力强、绕射能力强，进一步延长了通信距离至1000m，适合于输电场景长距离、小数据量传输。主控芯片为低功耗主控芯片。主控芯片还会获取绝缘子泄漏电流在线监测装置的时间信息、电池信息和ID信息，然后将电流数字信号、时间信息、电池信息和ID信息一起打包和加密传输给无线通信模块。无线通信模块将加密后的数据发送至数据传输终端，数据传输终端再将接收到的数据发送给后台系统。

具体地，所述方法还包括在电流大于预设电流值时产生预警信息，并将预警信息通过无线通信模块发送至数据传输终端，数据传输终端再将预警信息发送给后台系统以供工作人员查看。本申请实施例能够对绝缘子的泄漏电流实现持续的在线监测，并实时预警，从而确保电力监控中心对绝缘子的污垢状况进行良好监测。

本申请提供的一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，能够准确测量电力输电线路绝缘子表面的微小电流。本申请基于芯片进行电流采集及处理，功耗更低。本申请使用太阳能板能够实现长时间电源供应。本申请适应于电力系统需求的高精度绝缘子在线监测系统，可全天候的监测高压电网绝缘子的运行状况，以便提前采取措施避免电网运行故障的发生，提高电网运行的安全性和可靠性，促进绝缘子从目前的计划检修向状态检修转变。本申请可对微小信号进行准确采集及处理，功耗更低，且通过无线通信技术摆脱了有线传感器的束缚。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的电流采集模块、电流传感芯片模块、主控芯片和通信模块；

所述电流采集模块用于采集输电线路绝缘子的电流；

所述电流传感芯片模块用于对所述电流进行测量以获得电流数字信号；其中，所述电流传感芯片模块包括：第一电流传感芯片和第二电流传感芯片；所述第一电流传感芯片用于测量第一预设范围的电流，所述第二电流传感芯片用于测量第二预设范围的电流；

所述主控芯片用于对所述电流数字信号进行编码获得电流数据，并将所述电流数据发送至通信模块。

2.根据权利要求1所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述第一电流传感芯片为TMR电流传感芯片。

3.根据权利要求2所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述第二电流传感芯片为GMR电流传感芯片。

4.根据权利要求1所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块；所述无线通信模块用于将电流数据发送至数据传输终端。

5.根据权利要求4所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述无线通信模块采用433MHzISM通信频段进行通信。

6.根据权利要求1所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述电流采集模块为电流采集环。

7.根据权利要求1所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述装置还包括：电源模块；所述电源模块用于为电流传感芯片模块、主控芯片和通信模块供电。

8.根据权利要求7所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述电源模块为可充电电池。

9.根据权利要求8所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述装置还包括：太阳能板；所述太阳能板用于将太阳能转换为电能存储至所述电源模块。

10.根据权利要求1所述的用于电力输电线路的绝缘子泄漏电流在线监测装置，其特征在于，所述装置还包括：预警模块；所述预警模块用于在电流大于预设电流值时报警。