CN2862215Y - 无线故障指示装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于6-35千伏交流电缆配电系统中的无线故障指示装置,其短路电流传感器的信号经短路故障信号处理部处理后,经过光电信号转换电路转换成光信号,通过光缆输入在低压区的主机;主机包括光敏接收电路、中央处理器单元、输出驱动电路及存储单元;光敏接收电路转换成的电信号输入中央处理器,经分析和比较后,将故障信息存入存储单元;无线数据采集装置通过无线数据传输部分与主机实现数据交换,并能显示、存储获得的故障信息。另一种无线故障显示装置,由漏电、接地传感器及其处理部与主机、无线传输部分及无线数据采集装置等构成。另一种无线故障显示装置,由以上两种故障显示装置组合而成。使用以上装置,不需机械操作,即可快速检修。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统配电网络中的故障指示装置,具体而言涉及用于6-35千伏交流电缆配电系统的无线短路及漏电、接地故障指示装置。
背景技术
在电力系统配电网络中,例如城市环网,若某一级配电网络分支回路中发生了短路或漏电、接地故障,其上一级的继电保护系统必须在一定的时间内进行分断。在分断保护过程发生后,会造成属于此级网络的分支回路全部断电。因此希望在断电后有一种指示装置能够及时准确地定位故障点。
中国01278550.4号专利公开了一种短路及漏电、接地故障指示器,其包括安装在各相线上的短路电源I/V变换器及其处理部和包围三相相线的零序电流I/V变换器及其处理部,短路信号经光缆、接地故障信号经电缆接入CPU处理后输出给显示单元或经远程报警装置向远处控制室报警。
该指示器虽具有无电磁干扰、全电子式结构等优点,但由于主机和显示单元安装在环网柜或电缆分支箱中,故障检修时仍需要断电后打开环网柜或电缆分支箱察看显示单元来作判断,从而致使降低故障检修的效率。另外,指示器报警信号的恢复时间设置不容易确定,恢复时间太长,无法区分下次故障的发生;恢复时间太短,维护人员无法在短时间内检查到故障。
发明内容
针对现有技术的故障指示器存在的不便于观察的缺点,本实用新型的发明目的在于提供一种不需要打开环网柜或电缆分支箱即可察看故障指示信号的无线故障指示装置。
本实用新型通过以下技术方案实现上述发明目的:
短路电流传感器1、短路故障信号处理部2和光电转换电路11包封于一体,其中该短路电流传感器1是个电磁感应I/V变换器,安装在各相相线上,其输出信号进入短路故障信号处理部2,所述短路故障信号处理部2输出的信号经过光电转换电路11进行光电转换后通过光缆3输入主机,经光敏接收电路13转换成电信号后传给中央处理器单元CPU4;
漏电、接地电流传感器5及其信号处理部6包封于一体,其中该漏电、接地电流传感器5是个监测零序电流的电磁感应使监测器,其原端包围三个相线,其副边接入所述信号处理部6,所述信号处理部6的输出信号经电缆7输入主机,经光敏接收电路13转换成电信号后传给中央处理器单元CPU 4;
所述中央处理单元CPU4将上述经光敏接收电路13接收输入的短路故障信号或由所述电缆7输入的接地故障信号作分析处理和计算后判断出故障是否发生及故障的性质、时间等并将信息存入存储单元;
主机包括光敏接收电路13、中央处理器单元CPU 4、输出驱动电路12及存储单元;
主机与小功率无线传输部分8相连,手持无线数据采集装置9通过无线传输部分8可与主机进行无线数据交换。主机还可以通过输出驱动电路12将故障信息远传给中央控制室,实现远程报警。
所述短路故障信号处理部2,包括过压、过流及雷击的保护电路21、双向峰值检波电路22、采样电路23、比较电路24及光信号驱动电路25;短路故障信号依次经过过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路、采样电路,在比较电路中与基准电源26比较后经光信号驱动电路25由光缆3向主机输出。
所述漏电、接地故障信号处理部6包括过压、过流及雷击的保护电路61,双向峰值检波电路62,阈值比较电路63及输出电路64;漏电、接地故障信号依次经过过压、过流及雷击的保护电路,双向峰值检波电路,在阈值比较电路中通过阀值比较后驱动输出电路64将故障信号由电缆7相主机输出。
所述无线数据传输部分8包括天线81、无线数据收发电路82和无线数据处理单元83。接收信号时,天线81接收无线信号,经收发电路82处理后传输到数据处理单元83,经解码、纠错后输导缓冲区等待主机的中央处理器CPU4读取及处理。发送信号时,数据信息输入到缓冲区,经纠错、信道编码后经天线81发送。
通过使用本实用新型的无线故障指示装置,不需要打开环网柜或电缆分支箱,即可以检查该环网柜或电缆分支箱所辖的分支回路是否发生故障及发生和种类型的故障,从而提高检查效率,缩短了工作时间,便于迅速恢复供电;同时,采用无线远程报警方式便于随时掌握故障情况,缩小检查范围。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的构成方框图;
图2为本实用新型实施例1或2短路故障信号处理部的构成方框图;
图3为本实用新型实施例1或3接地及漏电故障信号处理部的构成方框图;
图4A及图4B为本实用新型实施例1、2或3主机电路总图;
图5为本实用新型实施例1或2短路电流传感器及其短路故障信号处理部电路图;
图6为本实用新型实施例1、2或3无线数据传输部分的构成方框图;
图7为本实用新型实施例1、2或3无线数据传输部分具体电路图;
图8为本实用新型实施例2的构成方框图;
图9为本实用新型实施例3的构成方框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图具体叙述实施例。
图1为本实用新型实施例1的构成方框图,其基本构成为包封一体的短路电流传感器1、短路故障信号处理部2和光电转换电路11,其中短路电流传感器1是个电磁感应I/V变换器,安装在各相相线上,其输出信号进入所述短路故障信号处理部2,该所述短路故障信号处理部2的输出信号经过光电转换电路11进行光电转换后通过光缆3输入主机,经光敏接收电路13转换成电信号后传给中央处理器单元CPU4。
漏电、接地电流传感器5及其信号处理部6包封于一体,所述漏电、接地电流传感器5是个监测零序电流的电磁感应使监测器,原端包围三个相线,其副边接入所述处理部6,所述漏电、接地故障信号处理部6的输出信号经电缆7输入主机,经光敏接收电路转换成电信号后传给中央处理器单元CPU4。
主机的中央处理器单元CPU4分析、计算及处理输入的信号,判断报警信号的性质,并将该故障信号的信息载入主机的存储单元;主机根据无线数据采集装置9的命令,将故障信号信息通过小功率无线数据传输部分8传送给该无线数据采集装置9;该无线数据采集装置9具有显示、存储故障信息的功能。
中央处理器CPU4可设置远程复位接口,使指示装置恢复到待机状态。
本例中除以上基本构成外,还可以通过输出驱动电路12将故障信号远处给中央控制室,实现远程报警;设有电池失效检测电路,其通过MAX6377及相关元件产生;远程复位装置,见图4。
图2是短路电流传感器1和短路故障信号处理部2的构成方框图。图中虚线左边是一个短路电流传感器1,它是一个电磁感应式I/V变换器,副边绕组的信号电压Vsf,进入虚线右侧的短路故障信号处理部2,依次经抗过压、过流及雷击的保护电路21,双向峰值检波电路22,采样电路23后的信号电压Vs,输入比较电路24,基准电源26向比较电路提供基准电压Vr,比较结果有输出信号时,则经过光信号驱动电路25,转换成光脉冲信号,进入光缆3,向主机输出。稳压电源27向各部供电。
保护电路21采用自恢复保险丝和双向固态TVS管做雷电、电网尖峰等浪涌电压的抑制和吸收,对于传感器本身引起的过流同样具有保护作用。
双向峰值检波电路22将电压信号的峰值取出,经采样电路23送到比较电路24与2.5V基准电压Vr相比较。
采样电压VS由升流发生器标定,当Vs大于基准电压Vr时,比较电路产生翻转,驱动发光二极管LED,产生光信号,由光缆将短路故障信号传送给主机。
双向峰值检波电路还提供传感器电子电路所需的电源,该电路产生的脉动直流经滤波、稳压,提供一个稳定的,纹波系数很小的5V电压Vcc,供基准电源和其他电路使用。
图3为漏电、接地电流传感器5和接地故障信号处理部6的构成方框图。图中虚线左边是一个漏电、接地电流传感器5,它是一个I/V变换器,原边包围三相相线,其副边的信号电压Vef进入虚线右侧的故障信号处理部6,Vef依次经过处理部6包括的抗过压、过流及雷击的保护电路61,双向峰值检波电路62,进入阈值比较电路63,当接地故障电流大于设定的阈值电压时,由作为输出电路64的MOSFET翻转产生接地故障信号,由电缆7传给主机。所述电路61、62和短路故障信号处理部2中的21、22构成相同。
图4为本实用新型实施例主机的电路图。中央处理器CPU4为超低功耗混合信号处理器MSP430F123DW,信息存储芯片采用100万次可擦除FLASH芯片AT24C02,时钟芯片采用PCF8563,CPU采用I2C总线技术访问存储和时钟芯片。光敏接收电路13由图4-2中D1,D2,D3作光电转换并处理,接到中央处理器CPU的P20、P21、P22管脚。电池欠电量检测电路采用电压监控芯片MAX6377处理,接到CPU的P23管脚。来自漏电、接地传感器5的故障信号经接地故障处理部6接入中央处理器CPU的P24管脚。CPU经过分析计算等处理,判断出短路,漏电、接地和欠压故障,并将故障类型与故障发生的时间存储到存储芯片AT24C02中,同时,通过输出驱动电路12将故障通过继电器RELAY1和RELAY2远传。连接到CPU的信号及对应管脚见表1所示。
表1:主机中央处理单元CPU管脚信号连接表
CPU管脚 | 连接信号 | 连接信号的物理意义 | 信号有效特征 |
P2.0 | SC1 | A相短路故障 | 由低到高脉冲信号 |
P2.1 | SC2 | B相短路故障 | 由低到高脉冲信号 |
P2.2 | SC3 | C相短路故障 | 由低到高脉冲信号 |
P2.3 | EF | 漏电、接地故障 | 由高到低脉冲信号 |
P2.4 | BF | 电池欠压故障 | 由高到低脉冲信号 |
P31 | CS | 无线收发电路选通 | 由低到高电平信号 |
P34 | RXD | 无线接收信号 | 高/低数字信号 |
P35 | TXD | 无线发送信号 | 高/低数字信号 |
P3.6 | KOUT1 | 短路/接地故障远传信号 | 由低到高电平信号 |
P3.7 | KOUT2 | 电池低电量故障远传信号 | 由低到高电平信号 |
图5为短路电流传感器1和短路故障信号处理部2的具体电路,它表示了与图2对应的具体电路构成及元件,其输出为光故障信号,由光缆传送给主机中的光敏接收电路。
上述图5的电路中双向峰值检波电路(D1、D2)产生脉冲直流,再经滤波、稳压得到直流5V电压Vcc,为短路故障信号处理部(2)和基准电源供电。
漏电、接地故障信号处理部6的具体电路中的61、62、63分别与短路故障信号处理部2中的21、22、23对应相同,只是其输出信号为电平故障信号,由电缆传送给主机,在此不再详述。
图6为无线数据传输部分的构成方框图,无线数据传输部分8包括天线81、无线数据收发电路82和无线数据处理单元83。接收信号时,天线81接收无线信号,经收发电路82处理后传输到数据处理单元83,经解码、纠错后输导缓冲区等待主机D的中央处理器CPU4读取及处理。发送信号时,数据信息输到缓冲区,经纠错、信道编码后经天线81发送。
图7为无线数据传输部分8的具体电路。当操作人员采用手持无线采集装置9采集主机中存储的信息时,无线传输部分8的接收芯片CC1000将信号接收,经过锁相、定频及同步校验等处理后,将接收信号接入到CPU的串口通讯接收端RXD,CPU接收到信号后,读取存储的故障信息并将信息经串口通讯发送端TXD将故障、时间等信息通过CC1000芯片发送出去,无线手持数据采集装置9可以接收到主机发送的信息,并显示出来。同时进行存储、分析,判断电缆网络故障发生地点,并可以将采集的信息通过有线或无线方式传输到个人计算机上,待进一步处理。
图8为本实用新型实施例2的构成方框图,短路电流传感器1及短路故障信号处理部2、光电信号转换电路11封装于一体,具体连接关系同实施例1所述;主机处理由光缆3输入的故障信号,将故障信存入存储单元,并通过无线数据传输部分8输出给手持无线数据采集装置9;其他具体连接关系同实施例1。
图9为本实用新型实施例3的构成方框图,由封装于一体的漏电、接地电流传感器5及其故障信号处理部6与主机、无线数据传输部分8、手持手持无线数据采集装置9等构成。其他具体连接关系同实施例1所述。
本实用新型的无线故障指示装置,电源自我供给,且耗电极省。
Claims (16)
1.一种无线故障指示装置,应用于6-35千伏的交流电缆配电系统中,包括:安装在两相或三相相线上的短路电流传感器(1)经短路故障信号处理部(2)通过光缆(3)与在低压区的主机连接;
所述主机包括光敏接收电路、中央处理器单元(4)、输出驱动电路(12)及存储单元;
其特征是设置光电信号转换电路(11),使从短路故障信号处理部(2)输出的信号经其转换成光信号,再通过光缆(3)输入主机,经光敏接收电路转换成电信号后输入中央处理器单元(4);
所述中央处理器单元(4)对故障信号作分析处理和比较计算后,将故障信息存入存储单元;
设置无线数据传输部分(8)与主机相连接;
手持无线数据采集装置(9)通过所述无线数据传输部分(8)与主机实现数据交换,该无线数据采集装置(9)显示、存储从主机获得的故障信息。
2.根据权利要求1所述的无线故障指示装置,其特征是还包括包围三相相线的传感零序电流的漏电、接地电流传感器(5),经漏电、接地故障信号处理部(6)通过电缆(7)与所述主机连接;
所述中央处理器单元(4)对光敏接收电路(13)接收的漏电、接地故障信号作分析处理和比较计算后,将故障信息输入存储单元。
3.根据权利要求1或2所述的无线故障指示装置,其特征是所述短路电流传感器(1)、短路故障信号处理部(2)和光电信号转换电路(11)为集成一体的装置。
4.根据权利要求1或2所述的无线故障指示装置,其特征是所述双向峰值检波电路产生脉冲直流经滤波、稳压所得的直流电压作为短路故障信号处理部(2)和基准电源的供电电源,短路信号处理部(2)不需额外的供电电源。
5.根据权利要求1或2所述的无线故障指示装置,其特征是所述短路故障信号处理部(2)包括过压、过流及雷电保护电路(21)、双向峰值检波电路(22)、采样电路(23)、比较电路(24)及光信号驱动电路(25);
短路故障信号依次经过过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路、采样电路,在比较电路中与基准电源(26)比较后,经光信号驱动电路输入光电信号转换电路(11)后经光缆(3)输入主机。
6.根据权利要求2所述的无线故障指示装置,其特征是该漏电、接地故障信号处理部(6)包括过压、过流及雷电保护电路(61)、双向峰值检波电路(62)、阀值电路(63)及输出电路(64);漏电、接地故障信号依次经过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路,在阀值电路中通过阀值比较后驱动输出电路(64)将故障信号通过电缆(7)输入主机。
7.根据权利要求1或2任一项所述的无线故障指示装置,其特征是所述无线数据传输部分(8)包括天线(81)、无线数据收发电路(82)和无线数据处理单元(83);天线(81)接收命令信号,经收发电路(82)处理后传输到数据处理单元(83),经解码、纠错后输导缓冲区等待主机的中央处理器读取及处理;故障数据信息输到缓冲区,经纠错、信道编码后经天线(81)发送。
8.根据权利要求1或2任一项所述的无线故障指示装置,其特征是具有电池失效检测电路。
9.根据权利要求1或2任一项所述的无线故障指示装置,其特征是具有远程报警电路。
10.根据权利要求1或2任一项所述的无线故障指示装置,其特征是具有无线复位电路。
11.一种无线故障指示装置,应用于6-35千伏的交流电缆配电系统中,其特征是包围三相相线的传感零序电流的漏电、接地电流传感器(5),经漏电、接地故障信号处理部(6)通过电缆(7)与主机连接;
所述主机包括光敏接收电路(13)、中央处理器单元(4)、输出驱动电路(12)及存储单元;
所述中央处理器单元(4)对光敏接收电路(13)接收的漏电、接地故障信号作分析处理和比较计算后,将故障信息输入存储单元;
设置无线数据传输部分(8)与主机相连;
手持无线数据采集装置(9)通过所述无线数据传输部分(8)与主机实现数据交换,该无线数据采集装置(9)显示、存储从主机获得的故障信息。
12.根据权利要求11所述的无线故障指示装置,其特征是该漏电、接地故障信号处理部(6)包括过压、过流及雷电保护电路(61)、双向峰值检波电路(62)、阀值电路(63)及输出电路(64);漏电、接地故障信号依次经过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路,在阀值电路中通过阀值比较后驱动输出电路(64)将故障信号通过电缆(7)输入主机。
13.根据权利要求11所述的无线故障指示装置,其特征是所述无线数据传输部分(8)包括天线(81)、无线数据收发电路(82)和无线数据处理单元(83);天线(81)接收命令信号,经收发电路(82)处理后传输到数据处理单元(83),经解码、纠错后输导缓冲区等待主机的中央处理器读取及处理;故障数据信息输到缓冲区,经纠错、信道编码后经天线(81)发送。
14.根据权利要求12所述的无线故障指示装置,其特征是具有电池失效检测电路。
15.根据权利要求12所述的无线故障指示装置,其特征是具有远程报警电路。
16.根据权利要求12所述的无线故障指示装置,其特征是具有无线复位电路。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |