CN103675407A - 一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，属于电力设备技术领域。它解决了现有技术中存在的需要额外电源及需要隔离高压电等技术问题。本采集装置包括壳体、导电支柱，该导电支柱穿设在壳体内，该导电支柱的一端固连有螺杆，该导电支柱的另一端固连有螺母，螺杆和螺母均位于壳体的外部，壳体内设有信号采集器、控制器、无线信号发射模块和电源单元。信号采集器用于采集目标电力输电线路上的电流变化并向外输出数字信号，控制器用于接收信号采集器输出的数字信号进行计算并向外输出电流数值，电源单元为上述电子电路供电。

Description

一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，涉及一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置。

背景技术

在输配电环节中为了实现自动化管理，需要对电力线路的运行参数进行测量，特别是线路电流的测量。

测量装置其电子单元需要供电，目前中高压线路上的测量装置一般采用PT供电、辅助低压电源供电、太阳能供电和光纤供电等方式。前两种方式都需要装置设计中考虑高压绝缘，所以装置体积都比较大，并且安装不方便；太阳能供电存在成本高，安装复杂的问题；光纤供电则需要架设光纤，同时光器件寿命较短无法满足长期运行的要求。

随着电子技术的发展，很多测量电路的工作电流仅需要数个毫安，完全可以采用电流感应供电。在一些只需要测量电流的场合使用电流感应供电就不用考虑电压绝缘问题，大大简化了设计，减小装置体积。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其所要解决的技术问题是：实现本采集装置直接连接在电力变压器上，从而节省安装支架。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，本采集装置包括壳体、导电支柱，该导电支柱穿设在壳体内，该导电支柱的一端固连有螺杆，该导电支柱的另一端固连有螺母，所述螺杆和螺母均位于壳体的外部，所述壳体内设有信号采集器、控制器和电源单元，所述信号采集器用于采集目标电力输电线路上的电流变化并向外输出数字信号，所述控制器用于接收信号采集器输出的数字信号进行计算并向外输出电流数值，所述电源单元为控制器供电。

其原理如下：本采集装置的信号采集器用于采集电流变化信号，本采集装置的由于导电支柱的端部具有螺杆和螺母，螺杆能够与输电线路上的电缆螺纹件相紧固，螺母能够和变压器接线端子的螺纹件相紧固，电流直接从导电支柱上通过，省去了现有中普遍存在的安装支架，使得本采集装置和目标件的连接更加简约。

在上述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置中，所述信号采集器包括采样互感线圈和模数转换器，所述控制器包括单片机和内部存储器，所述电源单元包括取电互感线圈和电源整理单元。所述取电互感线圈上的取电二次输出绕组和所述电源整理单元相电气联接，所述电源整理单元能够对所述取电二次输出绕组输出的电流进行整流、稳压和过压保护，所述电源整理单元将整理后的电流输送给单片机和内部存储器。所述采样互感线圈能够感应电力输电线路上的电流的变化并向模数转换电路输送模拟信号，模数转换电路将模拟信号转变为数字信号并传送给单片机，单片机接收数字信号进行逻辑计算并向内部存储器输出电流数值，内部存储器接收电流数值并进行储存。取电互感线圈可以和任意电压规格的输电线路相电气联接，通过感应输电线路上的电流变化在取电二次输出绕组上产生输出电流，取电二次输出绕组产生的电流通过电源整理单元进行整流、稳压和过压保护后，变的能够为单片机和内部存储器等电子元件所利用，从而实现了本采集装置直接从输电线路上获取感应电流的功能，节省了额外的低压直流电源。输电线路上的电压的高低均不会影响采集装置的工作，实现了无视高低压的功能。

在上述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置中，所述采集装置还包括一个无线信号发射模块，所述无线信号发射模块和电源整理单元相电气联接实现供电，该无线信号发射模块还和单片机相联接，通过单片机读取内部存储器并将其储存的电流数值向外无线发射给远程目标。设计有无线信号发射模块后，能够实现远程的控制，提高***的自动化程度。

在上述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置中，所述电源整理单元包括过压保护电路、整流电路和稳压电路，所述过压保护电路对单片机、内部存储器进行过压保护，所述整流电路对取电二次输出绕组输出的电流进行整流，所述稳压电路对取电二次输出绕组输出的电流进行稳压。取电二次输出绕组上输出的感应电流是不稳定和变化的，必须经过整流和稳压后才能为电子元件所利用。

在上述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置中，所述模数转换电路和单片机之间通过数字通讯接口连接，所述内部储存器和单片机及无线信号发射模通过数字通讯接口连接。数字通信接口和普通的电气联接不同，该接口能够传递比较复杂的数字信号。

在上述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置中，所述取电互感线圈和采样互感线圈相互独立，电力输电线路穿过取电互感线圈和采样互感线圈并作为线圈的一次绕组，取电互感线圈和采样互感线圈各自感应电力输电线路的电流并通过各自的二次绕组输出电流信号并被后续连接的电路所利用，这样设计有利于保持各自相连电路的工作稳定性，避免相互干扰。

在上述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置中，所述壳体内还设有一个屏蔽罩，所述模数转换电路、过压保护电路、整流电路、稳压电路、内部储存器和单片机均设置在屏蔽罩内，所述屏蔽罩将内部的上述电子元件和取电互感线圈及采样互感线圈相互隔离，所述导电支柱从取电互感线圈、采样互感线圈及屏蔽罩的中间穿过。屏蔽罩保护内部的电子元件不受电流感应磁场的干扰，提高工作的稳定性；本采集装置的导电支柱的一端和变压器接线端子相连接，另一端与输电线路的接线端相连接，除此之外没有与其他物体有任何连接，这种方式下采集装置和线路电压处于等电位状态，因此采集装置的电子元件不需要和输电线路中的高电压进行隔离，省去了高压隔离处理后不但减少了体积和重量，降低成本，同时避免了绝缘造成的障碍，提高了设备可靠性。

在上述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置中，所述壳体外部具有若干沿导电支柱轴向分布的环形凹槽。环形凹槽设计有利于提高等厚度情况下壳体的机械强度。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、本采集装置的信号采集器用于采集电流变化信号，本采集装置的由于导电支柱的端部具有螺杆和螺母，螺杆能够与输电线路上的线路螺纹件相紧固，螺母能够和变压器接线端子的螺纹件相紧固，电流直接从导电支柱上通过，省去了现有中普遍存在的安装支架，使得本采集装置和目标件的连接更加简约。

2、本采集装置的导电支柱的一端和变压器接线端子相连接，另一端与输电线路的接线端相连接，除此之外没有与其他物体有任何连接，这种方式下采集装置和线路电压处于等电位状态，因此采集装置的电子元件不需要和输电线路中的高电压进行隔离，省去了高压隔离处理后不但减少了体积和重量，降低成本，同时避免了绝缘造成的障碍，提高了设备可靠性。

附图说明

图1是本采集装置的电路流程示意图。

图2是本采集装置的结构示意图。

图中，1壳体；2导电支柱；3螺杆；4螺母；5采样互感线圈；6模数转换器；7单片机；8内部存储器；9取电互感线圈；10电源整理单元；11取电二次输出绕组；12无线信号发射模块；13过压保护电路；14整流电路；15稳压电路；16屏蔽罩；17环形凹槽；18采样二次输出绕组。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本采集装置包括壳体1、导电支柱2，该导电支柱2穿设在壳体1内，该导电支柱2的一端固连有螺杆3，该导电支柱2的另一端固连有螺母4，螺杆3和螺母4均位于壳体1的外部，壳体1内设有信号采集器、控制器和电源单元，信号采集器用于采集目标电力输电线路上的电流变化并向外输出数字信号，控制器用于接收信号采集器输出的数字信号进行计算并向外输出电流数值，电源单元为控制器供电。

信号采集器包括采样互感线圈5和模数转换器6，控制器包括单片机7和内部存储器8，电源单元包括取电互感线圈9和电源整理单元10，取电互感线圈9和采样互感线圈5相互独立，取电互感线圈9上的取电二次输出绕组11和电源整理单元10相电气联接，电源整理单元10能够对取电二次输出绕组11输出的电流进行整流、稳压和过压保护，电源整理单元10将整理后的电流输送给单片机7和内部存储器8，采样互感线圈5能够感应电力输电线路上的电流的变化并向模数转换电路输送模拟信号，模数转换电路将模拟信号转变为数字信号并传送给单片机7，单片机7接收数字信号进行逻辑计算并向内部存储器8输出电流数值，内部存储器8接收电流数值并进行储存。取电二次输出绕组11取电互感线圈9可以和任意电压规格的输电线路相电气联接，通过感应输电线路上的电流变化在取电二次输出绕组11上产生输出电流，取电二次输出绕组11产生的电流通过电源整理单元10进行整流、稳压和过压保护后，变的能够为单片机7和内部存储器8等电子元件所利用，从而实现了本采集装置直接从输电线路上获取感应电流的功能，节省了额外的低压直流电源。输电线路上的电压的高低均不会影响采集装置的工作，实现了无视高低压的功能。采集装置还包括一个无线信号发射模块12，无线信号发射模块12和电源整理单元10相电气联接实现供电，该无线信号发射模块12还和单片机7相联接，通过单片机7读取内部存储器8并将其储存的电流数值向外无线发射给远程目标。设计有无线信号发射模块12后，能够实现远程的控制，提高***的自动化程度。电源整理单元10包括过压保护电路13、整流电路14和稳压电路15，过压保护电路13对整流电路14和稳压电路15进行过压保护，整流电路14对取电二次输出绕组11输出的电流进行整流，稳压电路15对取电二次输出绕组11输出的电流进行稳压。取电二次输出绕组11上输出的感应电流是不稳定和变化的，必须经过整流和稳压后才能为电子元件所利用。

壳体1内还设有一个屏蔽罩16，壳体1外部具有若干沿导电支柱2轴向分布的环形凹槽17。环形凹槽17设计有利于提高等厚度情况下壳体1的机械强度。模数转换电路6、过压保护电路13、整流电路14、稳压电路15、内部储存器8和单片机7均设置在屏蔽罩16内，屏蔽罩16将内部的上述电子元件和取电互感线圈9及采样互感线圈5相互隔离，导电支柱2从取电互感线圈9、采样互感线圈5及屏蔽罩16的中间穿过。屏蔽罩16保护内部的电子元件不受电流感应磁场的干扰，提高工作的稳定性；本采集装置的导电支柱2的一端和变压器接线端子相连接，另一端与输电线路的接线端相连接，除此之外没有与其他物体有任何连接，这种方式下采集装置和线路电压处于等电位状态，因此采集装置的电子元件不需要和输电线路中的高电压进行隔离，省去了高压隔离处理后不但减少了体积和重量，降低成本，同时避免了绝缘造成的障碍，提高了设备可靠性。

所述取电互感线圈9和采样互感线圈5相互独立，电力输电线路穿过取电互感线圈9和采样互感线圈5并作为线圈的一次绕组，取电互感线圈9和采样互感线圈5各自感应电力输电线路的电流并通过各自的二次绕组输出电流信号并被后续连接的电路所利用，这样设计有利于保持各自相连电路的工作稳定性，避免相互干扰。采样互感线圈5具有采样二次输出绕组18。

模数转换电路6和单片机7之间通过数字通讯接口连接，内部储存器8和单片机7及无线信号发射模通过数字通讯接口连接。数字通信接口和普通的电气联接不同，该接口能够传递比较复杂的数字信号。

本采集装置的信号采集器用于采集电流变化信号，本采集装置的由于导电支柱2的端部具有螺杆3和螺母4，螺杆3能够与输电线路上的电缆螺纹件相紧固，螺母4能够和变压器接线端子的螺纹件相紧固，电流直接从导电支柱2上通过，省去了现有中普遍存在的安装支架，使得本采集装置和目标件的连接更加简约。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，本采集装置包括壳体（1）、导电支柱（2），该导电支柱（2）穿设在壳体（1）内，该导电支柱（2）的一端固连有螺杆（3），该导电支柱（2）的另一端固连有螺母（4），所述螺杆（3）和螺母（4）均位于壳体（1）的外部，所述壳体（1）内设有信号采集器、控制器、无线信号发射模块(12)和电源单元，所述信号采集器用于采集目标电力输电线路上的电流变化并向外输出数字信号，所述控制器用于接收信号采集器输出的数字信号进行计算并向外输出电流数值，所述电源单元为信号采集器、控制器和无线信号发射模块(12)供电。

2.根据权利要求1所述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，所述信号采集器包括采样互感线圈（5）和模数转换器（6），所述控制器包括单片机（7）和内部存储器（8），所述电源单元包括取电互感线圈（9）和电源整理单元（10），所述取电互感线圈（9）和采样互感线圈（5）相互独立，所述取电互感线圈（9）上的取电二次输出绕组（11）和所述电源整理单元（10）相电气联接，所述电源整理单元（10）能够对所述取电二次输出绕组（11）输出的电流进行整流、稳压和过压保护，所述电源整理单元（10）将整理后的电流输送给单片机（7）和内部存储器（8），所述采样互感线圈（5）能够感应电力输电线路上的电流的变化并向模数转换电路输送模拟信号，模数转换电路将模拟信号转变为数字信号并传送给单片机（7），单片机（7）接收数字信号进行逻辑计算并向内部存储器（8）输出电流数值，内部存储器（8）接收电流数值并进行储存。

3.根据权利要求2所述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，所述无线信号发射模块（12）和电源整理单元（10）相电气联接实现供电，该无线信号发射模块（12）还和单片机（7）相联接，通过单片机（7）读取内部存储器8并将其储存的电流数值向外无线发射给远程目标。

4.根据权利要求2或3所述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，所述电源整理单元（10）包括过压保护电路（13）、整流电路（14）和稳压电路（15），所述过压保护电路（13）对整流电路（14）和稳压电路（15）进行过压保护，所述整流电路（14）对取电二次输出绕组（11）输出的电流进行整流，所述稳压电路（15）对取电二次输出绕组（11）输出的电流进行稳压。

5.根据权利要求4所述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，所述模数转换电路（6）和单片机（7）之间通过数字通讯接口连接，所述内部储存器（8）和单片机（7）及无线信号发射模通过数字通讯接口连接。

6.根据权利要求4所述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，所述取电互感线圈（9）和采样互感线圈（5）相互独立，电力输电线路穿过取电互感线圈（9）和采样互感线圈（5）并作为线圈的一次绕组，采样互感线圈（5）具有采样二次输出绕组（18），取电互感线圈（9）和采样互感线圈（5）各自感应电力输电线路的电流并通过各自的二次输出绕组输出电流信号。

7.根据权利要求4所述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，所述壳体（1）内还设有一个屏蔽罩（16），所述模数转换电路、过压保护电路（13）、整流电路（14）、稳压电路（15）、内部储存器和单片机（7）均设置在屏蔽罩（16）内，所述屏蔽罩（16）将内部的上述电子元件和取电互感线圈（9）及采样互感线圈（5）相互隔离，所述导电支柱（2）从取电互感线圈（9）、采样互感线圈（5）及屏蔽罩（16）的中间穿过。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种电力输电线路上的支柱式电流采集装置，其特征在于，所述壳体（1）外部具有若干沿导电支柱（2）轴向分布的环形凹槽（17）。

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