CN109884380A - 一种数字无线检测变换器及输电线路监测设备 - Google Patents

一种数字无线检测变换器及输电线路监测设备 Download PDF

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CN109884380A CN201910216410.2A CN201910216410A CN109884380A CN 109884380 A CN109884380 A CN 109884380A CN 201910216410 A CN201910216410 A CN 201910216410A CN 109884380 A CN109884380 A CN 109884380A
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张敬敏
陈哲
陈鹏程
周广红
习培松
史强
韦丹彬
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Abstract

本公开提供了一种数字无线检测变换器及输电线路监测设备。其中，一种数字无线检测变换器，包括：高压采集模块，其包括若干个独立工作的电流信号采集电路，电流信号采集电路的数量与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电流信号采集电路与一个无线信号发射电路对应相连，无线信号发射电路被配置为将相应的电流信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；低压信号处理模块，包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，处理器被配置为将接收到的各个相序的电流信号合并成输电线路高压侧电流信号并输出。

Description

一种数字无线检测变换器及输电线路监测设备
技术领域
本公开属于电子设备领域，尤其涉及一种数字无线检测变换器及输电线路监测设备。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
发明人发现，铁芯式电压互感器和电流互感器由于计量精度要求承受故障高压能力差，在电气设备回路中容易发生短路及击穿事故；当线路接地故障时，没有接地的相线电压升高，容易击穿铁芯式电压互感器；当线路故障产生大电流时，铁芯式电流互感器由于铁芯磁通饱和存在误差。
发明内容
为了解决上述问题，本公开的第一方面提供了一种数字无线检测变换器，其具有接线方便且抗干扰能力强的效果。
本公开的第一方面的数字无线检测变换器的技术方案为：
在一个或多个实施例中，一种数字无线检测变换器，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电流信号采集电路，所述电流信号采集电路的数量与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电流信号采集电路与一个无线信号发射电路对应相连，所述电流信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电流信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电流信号合并成输电线路高压侧电流信号并输出。
在一个或多个实施例中，一种数字无线检测变换器，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电压信号采集电路，所述电压信号采集电路的数量与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电压信号采集电路与一个无线信号发射电路对应相连，所述电压信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电压信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电压信号合并成输电线路高压侧电压信号并输出。
在一个或多个实施例中，一种数字无线检测变换器，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电流信号采集电路和电压信号采集电路，所述电流信号采集电路的数量和电压信号采集电路的数量均与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电流信号采集电路和电压信号采集电路分别与一个无线信号发射电路对应相连，所述电流信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，所述电压信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电流信号或电压信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电流信号和电压信号分别对应合并成输电线路高压侧电流信号和输电线路高压侧电压信号并输出。
为了解决上述问题，本公开的第二方面提供了一种输电线路监测设备。
本公开的第二方面的一种输电线路监测设备的技术方案为：
一种输电线路监测设备，包括上述任一所述的数字无线检测变换器。
本公开的有益效果是：
(1)本公开的数字无线检测变换器，包括高压采集模块和低压信号处理模块，高压采集模块设置于输电线路的高压侧，低压信号处理模块设置于输电线路的低压侧，高压采集模块和低压信号处理模块之间通过无线方式数据传输，这样能定置方便故障查找，又能实现替换铁芯式互感器方便接线。
(2)本公开的高压采集模块本身内置备用电池，高压采集模块的电源由低压回路无线方式供给，提高了高压采集模块的工作效率。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例1提供的数字无线检测变换器的结构示意图；
图2是本公开实施例2提供的数字无线检测变换器的结构示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开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公开的示例性实施方式。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。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种数字无线检测变换器，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电流信号采集电路，所述电流信号采集电路的数量与输电线路高压侧的相序数量相等；如图1所示的输电线路高压侧的相序包括A相、B相和C相这三条相线。
其中，电流信号采集电路的数量可依据实际检测需求自由设定。
每个电流信号采集电路与一个无线信号发射电路对应相连，所述电流信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电流信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电流信号合并成输电线路高压侧电流信号并输出。
在具体实施中，处理器将接收到的各个相序的电流信号合并成输电线路高压侧电流信号的过程为：
对接收到的数字信号及其对应的采样时间关联存储；
矢量累加所有相序的相同采样时间的电流数字信号，合并成输电线路高压侧电流信号。
在具体实施中，电流信号采集电路包括电流传感器和D/A转换器，电流传感器用于采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，并传送至D/A转换器，所述D/A转换器将接收到的数字电流信号转化为模拟信号。
所述处理器与无线信号接收电路之间串接有A/D转换器，所述A/D转换器用于将无线信号接收电路接收到的模拟信号转化为数字信号并传送至处理器中进行处理。
本实施例的数字无线检测变换器，实现了电流信号采集的变比无极可调。
在可选实施例中，所述低压信号处理模块还包括电源电路，所述电源电路还与无线能量发射电路相连，无线能量发射电路用于将电源电路输出的电源信号发送至高压采集模块；
所述高压采集模块还包括无线能量接收电路，所述无线能量接收电路用于接收电源电路输出的电源信号并为高压采集模块供电。
具体地，电源电路的结构为现有结构，此处不再累述。
在具体实施中，所述无线能量发射电路包括信号发生电路，其与电源电路相连；所述信号发生电路用于产生占空比可调的方波信号，并经驱动电路驱动后为功放电路提供激励信号，所述功放电路与发射线圈相连，所述发射线圈用于将激励信号发射出去。
其中，信号发生电路的结构可采用现有结构来实现。
在具体实施中，所述无线能量接收电路包括接收线圈，所述接收线圈用于接收激励信号并经整流滤波电路整流后输出相应电压信号。
需要说明的是，无线能量发射电路和无线能量接收电路的电路结构形式不限于当前实施例的结构，分别可实现无线能量发射及接收功能即可，这样并不影响整个数字天线变换器的整体结构及其性能。
在可选实施例中，所述高压采集模块还包括备用电池，所述备用电池为高压采集模块提供备用电能。
在可选实施例中，所述高压采集模块还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板为高压采集模块提供备用电能。
在具体实施中，所述无线信号发射电路包括无线发射芯片及发射天线，所述无线发射芯片用于将待发射的信号调制成相应频率的信号并经发射天线发出。
在具体实施中，所述无线信号接收电路包括接收天线和信号解调器，所述接收天线用于接收发射天线发射的信号，并传送至信号解调器进行解调，再传送至处理器进行信号合并处理。
在其他实施例中，高低压侧的信号传输以及能量传输也可以采用光电数字电路对应传输。
例如：高压侧安装光电接收装置(如太阳能电池板)，低压侧安装光源发射装置(如激光灯)，实现电源无线传输的同时保证高低压绝缘，同时增加电路抗干扰能力。
需要说明的是，无线信号发射电路和无线信号接收电路的电路结构形式不限于当前实施例的结构，分别可实现无线信号的发射及接收功能即可，这样并不影响整个数字天线变换器的整体结构及其性能。
实施例2
如图2所示，本实施例的一种数字无线检测变换器，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电压信号采集电路，所述电压信号采集电路的数量与输电线路高压侧的相序数量相等；如图2所示的输电线路高压侧的相序包括A相、B相和C相这三条相线。
其中，电压信号采集电路的数量可依据实际检测需求自由设定。
每个电压信号采集电路与一个无线信号发射电路对应相连，所述电压信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电压信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电压信号合并成输电线路高压侧电压信号并输出。
在具体实施中，处理器将接收到的各个相序的电压信号合并成输电线路高压侧电压信号的过程为：
对接收到的数字信号及其对应的采样时间关联存储；
矢量累加所有相序的相同采样时间的电压数字信号，合并成输电线路高压侧电压信号。
在具体实施中，电压信号采集电路包括电压传感器和D/A转换器，电压传感器用于采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，并传送至D/A转换器，所述D/A转换器将接收到的数字电压信号转化为模拟信号。
所述处理器与无线信号接收电路之间串接有A/D转换器，所述A/D转换器用于将无线信号接收电路接收到的模拟信号转化为数字信号并传送至处理器中进行处理。
本实施例的数字无线检测变换器，实现了电压信号采集的变比无极可调。
在可选实施例中，所述低压信号处理模块还包括电源电路，所述电源电路还与无线能量发射电路相连，无线能量发射电路用于将电源电路输出的电源信号发送至高压采集模块；
所述高压采集模块还包括无线能量接收电路，所述无线能量接收电路用于接收电源电路输出的电源信号并为高压采集模块供电。
具体地，电源电路的结构为现有结构，此处不再累述。
在具体实施中，所述无线能量发射电路包括信号发生电路，其与电源电路相连；所述信号发生电路用于产生占空比可调的方波信号，并经驱动电路驱动后为功放电路提供激励信号，所述功放电路与发射线圈相连，所述发射线圈用于将激励信号发射出去。
其中，信号发生电路的结构可采用现有结构来实现。
在具体实施中，所述无线能量接收电路包括接收线圈，所述接收线圈用于接收激励信号并经整流滤波电路整流后输出相应电压信号。
需要说明的是，无线能量发射电路和无线能量接收电路的电路结构形式不限于当前实施例的结构，分别可实现无线能量发射及接收功能即可，这样并不影响整个数字天线变换器的整体结构及其性能。
在可选实施例中，所述高压采集模块还包括备用电池，所述备用电池为高压采集模块提供备用电能。
在可选实施例中，所述高压采集模块还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板为高压采集模块提供备用电能。
在具体实施中，所述无线信号发射电路包括无线发射芯片及发射天线，所述无线发射芯片用于将待发射的信号调制成相应频率的信号并经发射天线发出。
在具体实施中，所述无线信号接收电路包括接收天线和信号解调器，所述接收天线用于接收发射天线发射的信号，并传送至信号解调器进行解调，再传送至处理器进行信号合并处理。
在其他实施例中，高低压侧的信号传输以及能量传输也可以采用光电数字电路对应传输。
例如：高压侧安装光电接收装置(如太阳能电池板)，低压侧安装光源发射装置(如激光灯)，实现电源无线传输的同时保证高低压绝缘，同时增加电路抗干扰能力。
需要说明的是，无线信号发射电路和无线信号接收电路的电路结构形式不限于当前实施例的结构，分别可实现无线信号的发射及接收功能即可，这样并不影响整个数字天线变换器的整体结构及其性能。
实施例3
本实施例的一种数字无线检测变换器，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电流信号采集电路和电压信号采集电路，所述电流信号采集电路的数量和电压信号采集电路的数量均与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电流信号采集电路和电压信号采集电路分别与一个无线信号发射电路对应相连，所述电流信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，所述电压信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电流信号或电压信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电流信号和电压信号分别对应合并成输电线路高压侧电流信号和输电线路高压侧电压信号并输出。
在具体实施中，处理器将接收到的各个相序的电流信号合并成输电线路高压侧电流信号的过程为：
对接收到的数字信号及其对应的采样时间关联存储；
矢量累加所有相序的相同采样时间的电流数字信号，合并成输电线路高压侧电流信号。
在具体实施中，处理器将接收到的各个相序的电压信号合并成输电线路高压侧电压信号的过程为：
对接收到的数字信号及其对应的采样时间关联存储；
矢量累加所有相序的相同采样时间的电压数字信号，合并成输电线路高压侧电压信号。
其中，电流信号采集电路和电压信号采集电路的数量可依据实际检测需求自由设定。
在具体实施中，电流信号采集电路包括电流传感器和第一D/A转换器，电流传感器用于采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，并传送至第一D/A转换器，所述第一D/A转换器将接收到的数字电流信号转化为模拟信号。
所述处理器与无线信号接收电路之间串接有第一A/D转换器，所述第一A/D转换器用于将无线信号接收电路接收到的模拟信号转化为数字信号并传送至处理器中进行处理。
本实施例的数字无线检测变换器，实现了电流信号采集的变比无极可调。
在具体实施中，电压信号采集电路包括电压传感器和第二D/A转换器，电压传感器用于采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，并传送至第二D/A转换器，所述第二D/A转换器将接收到的数字电压信号转化为模拟信号。
所述处理器与无线信号接收电路之间串接有第二A/D转换器，所述第二A/D转换器用于将无线信号接收电路接收到的模拟信号转化为数字信号并传送至处理器中进行处理。
本实施例的数字无线检测变换器，实现了电压信号采集的变比无极可调。
在可选实施例中，所述低压信号处理模块还包括电源电路，所述电源电路还与无线能量发射电路相连，无线能量发射电路用于将电源电路输出的电源信号发送至高压采集模块；
所述高压采集模块还包括无线能量接收电路，所述无线能量接收电路用于接收电源电路输出的电源信号并为高压采集模块供电。
具体地，电源电路的结构为现有结构，此处不再累述。
在具体实施中，所述无线能量发射电路包括信号发生电路，其与电源电路相连；所述信号发生电路用于产生占空比可调的方波信号，并经驱动电路驱动后为功放电路提供激励信号，所述功放电路与发射线圈相连，所述发射线圈用于将激励信号发射出去。
其中，信号发生电路的结构可采用现有结构来实现。
在具体实施中，所述无线能量接收电路包括接收线圈，所述接收线圈用于接收激励信号并经整流滤波电路整流后输出相应电压信号。
需要说明的是，无线能量发射电路和无线能量接收电路的电路结构形式不限于当前实施例的结构，分别可实现无线能量发射及接收功能即可，这样并不影响整个数字天线变换器的整体结构及其性能。
在可选实施例中，所述高压采集模块还包括备用电池，所述备用电池为高压采集模块提供备用电能。
在可选实施例中，所述高压采集模块还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板为高压采集模块提供备用电能。
在具体实施中，所述无线信号发射电路包括无线发射芯片及发射天线，所述无线发射芯片用于将待发射的信号调制成相应频率的信号并经发射天线发出。
在具体实施中，所述无线信号接收电路包括接收天线和信号解调器，所述接收天线用于接收发射天线发射的信号，并传送至信号解调器进行解调，再传送至处理器进行信号合并处理。
在其他实施例中，高低压侧的信号传输以及能量传输也可以采用光电数字电路对应传输。
例如：高压侧安装光电接收装置(如太阳能电池板)，低压侧安装光源发射装置(如激光灯)，实现电源无线传输的同时保证高低压绝缘，同时增加电路抗干扰能力。
需要说明的是，无线信号发射电路和无线信号接收电路的电路结构形式不限于当前实施例的结构，分别可实现无线信号的发射及接收功能即可，这样并不影响整个数字天线变换器的整体结构及其性能。
实施例4
本实施例提供了一种输电线路监测设备，其包括上述任一实施例所述的数字无线检测变换器。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种数字无线检测变换器，其特征在于，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电流信号采集电路，所述电流信号采集电路的数量与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电流信号采集电路与一个无线信号发射电路对应相连，所述电流信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电流信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电流信号合并成输电线路高压侧电流信号并输出。
2.一种数字无线检测变换器，其特征在于，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电压信号采集电路，所述电压信号采集电路的数量与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电压信号采集电路与一个无线信号发射电路对应相连，所述电压信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电压信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电压信号合并成输电线路高压侧电压信号并输出。
3.一种数字无线检测变换器，其特征在于，包括：
高压采集模块，其设置于输电线路的高压侧；所述高压采集模块包括若干个独立工作的电流信号采集电路和电压信号采集电路，所述电流信号采集电路的数量和电压信号采集电路的数量均与输电线路高压侧的相序数量相等；每个电流信号采集电路和电压信号采集电路分别与一个无线信号发射电路对应相连，所述电流信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电流信号，所述电压信号采集电路被配置为采集输电线路高压侧相应相序的电压信号，所述无线信号发射电路被配置为将相应的电流信号或电压信号通过无线方式发送至低压信号处理模块；
低压信号处理模块，其设置于输电线路的低压侧；所述低压信号处理模块包括处理器，所述处理器与若干个无线信号接收电路相连，所述无线信号接收电路的数量与无线信号发射电路的数量相等；所述无线信号接收电路被配置为相应无线接收无线信号发射电路发射的信号，所述处理器被配置为将接收到的各个相序的电流信号和电压信号分别对应合并成输电线路高压侧电流信号和输电线路高压侧电压信号并输出。
4.如权利要求1或2或3所述的数字无线检测变换器，其特征在于，所述低压信号处理模块还包括电源电路，所述电源电路还与无线能量发射电路相连，无线能量发射电路用于将电源电路输出的电源信号发送至高压采集模块；
所述高压采集模块还包括无线能量接收电路，所述无线能量接收电路用于接收电源电路输出的电源信号并为高压采集模块供电。
5.如权利要求4所述的数字无线检测变换器，其特征在于，所述无线能量发射电路包括信号发生电路，其与电源电路相连；所述信号发生电路用于产生占空比可调的方波信号，并经驱动电路驱动后为功放电路提供激励信号，所述功放电路与发射线圈相连，所述发射线圈用于将激励信号发射出去。
6.如权利要求4所述的数字无线检测变换器，其特征在于，所述无线能量接收电路包括接收线圈，所述接收线圈用于接收激励信号并经整流滤波电路整流后输出相应电压信号。
7.如权利要求4所述的数字无线检测变换器，其特征在于，所述高压采集模块还包括备用电池，所述备用电池为高压采集模块提供备用电能。
8.如权利要求1或2或3所述的数字无线检测变换器，其特征在于，所述无线信号发射电路包括无线发射芯片及发射天线，所述无线发射芯片用于将待发射的信号调制成相应频率的信号并经发射天线发出。
9.如权利要求8所述的数字无线检测变换器，其特征在于，所述无线信号接收电路包括接收天线和信号解调器，所述接收天线用于接收发射天线发射的信号，并传送至信号解调器进行解调，再传送至处理器进行信号合并处理。
10.一种输电线路监测设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的数字无线检测变换器。
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