CN203630251U - 一种电力线路故障指示器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电力线路故障指示器，其包括CPU、故障检测电路、RF收发芯片以及电源模块，故障检测电路、RF收发芯片均连接至CPU，电源模块为上述各模块供电，故障检测电路接于电力线路上，用于检测该电力线路的电流或者电压，并将检测信号发送至CPU，CPU对该检测信号进行判断，并将判断结果通过RF收发芯片发送出去。本实用新型对现有电力线路故障指示器的电路结构进行改进，使用LORA智能低功耗、长距离无线通讯模块，可以在现有取电技术下实现5KM以上的远距离通讯，再加上无线接力传输的通讯协议，从而可以一种经济的、可靠的方案来实现故障指示器的远程通讯。同时，采用互感取电和电池取电两种取电方式，保障供电的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力线路故障指示器。
背景技术
电力线路故障指示器是用于检测并指示电力线路的故障回路是否流经此处的一种故障信息指示装置。其工作原理为当电力线路出现故障时，由于线路中电气参数突变，在电力线路周围产生磁场及电场的变化，电力线路故障指示器内部的控制线路监测到这些变量，自动判断故障回路是否流经此处，进而输出报警信号驱动显示部分工作，并报警闪烁红色指示灯，从而达到指示故障线路故障的目的。
其中，现有的故障指示器的通讯模块的指标是：（1）接收灵敏度可以达到-120dBm，接收电流20mA，（2）休眠电流低到5uA，（3）发射功率20 dBm，空旷距离通讯距离可达2KM。基于以上指标的通讯模块，其无法使用无源技术进行供电，必须通过使用电压互感器或者太阳能电池板做辅助电源，才可以为长距离通讯的数据接收和发射提供必须的电源。因此目前的线路故障指示器必须借助外部的辅助电源和大功率通讯设备才能进行远程通讯（5KM以上）。指示器自身的通讯模块只具备在数百米内通讯的能力。
实用新型内容
因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种新型的电力线路故障指示器，对其电路结构进行改进，使其通讯模块功耗降低，从而使得电力线路故障指示器的取电电路可提供无线通讯模块长距离通讯所需的电源，从而解决现有技术之不足。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种电力线路故障指示器，包括CPU、故障检测电路、RF收发芯片以及电源模块，故障检测电路、RF收发芯片均连接至CPU，电源模块为上述各模块供电，故障检测电路接于电力线路上，用于检测该电力线路的电流或者电压，并将检测信号发送至CPU，CPU对该检测信号进行判断，并将判断结果通过RF收发芯片发送出去。
其中，所述RF收发芯片采用型号为SX127X的RF收发IC，该RF收发IC是Semtech采用LORA技术制成，传输距离长达15km，且功耗低。由于SX127X系列芯片采用高灵敏度信号提取方式，降低了长距离通讯对发射模块功耗的要求；该RF收发芯片在休眠状态下的功耗只有100nA，符合故障指示器的电源要求，可以长时间运行。
CPU采用低功耗的C8051单片机实现，CPU主要负责完成故障监测、电源控制、信号输出、通讯模块控制等功能。RF收发芯片采用SPI总线接口与CPU通讯。
进一步的，所述电源模块包括互感取电电路，该互感取电电路接于电力线路，进行互感取电。进一步的，所述互感取电电路包括依次电性连接的感应单元、整流单元、升压单元和稳压单元，其通过高导磁材料构成电流互感器，从电力线路上感应、整流、升压、稳压后，形成可供后续电路使用的稳压电源。
更进一步的，为了保障电源供电可靠性，所述电源模块还包括电池充放电电路和电池，电池与电池充放电电路双向连接。该电池可采用4.2V锂电池，通过电池充放电电路对4.2V锂电池进行充放电管理，当互感取电不足时，由电池供电。
本实用新型是在传统的电力线路故障指示器中安装低功耗、长距离无线通讯模块，使线路故障指示器具备远距离通讯能力，可以不依赖外部辅助设备进行远程通讯。
附图说明
图1为本实用新型的电力线路故障指示器的原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
使用在电力线路上的故障指示器都采用无源供电技术，通过互感技术在线路上取电，线路负荷电流小的时候只能产生几十毫安的小电流，无法支持大功率的远程无线通讯的电源需求。因此，现有的电力线路故障指示器中，具有通讯模块所需的功耗太大，而其取电电路无法提供无线通讯模块长距离通讯所需的电源的问题。
为此，本实用新型在电力线路故障指示器中，对其电路结构进行改进，使用LORA智能低功耗、长距离无线通讯模块，可以在现有取电技术下实现5KM以上的远距离通讯，再加上无线接力传输的通讯协议，从而可以一种经济的、可靠的方案来实现故障指示器的远程通讯。同时，采用互感取电和电池取电两种取电方式，保障供电的可靠性。
具体的，作为一个具体的实施例，参见图1，本实用新型的一种电力线路故障指示器，包括CPU、故障检测电路、RF收发芯片以及电源模块，故障检测电路、RF收发芯片均连接至CPU，电源模块为上述各模块供电，故障检测电路接于电力线路上，用于检测该电力线路的电流或者电压，并将检测信号发送至CPU，CPU对该检测信号进行判断，并将判断结果通过RF收发芯片发送出去。
其中，所述RF收发芯片采用型号为SX127X的RF收发IC，该RF收发IC是Semtech采用LORA技术制成，传输距离长达15km，且功耗低。由于SX127X系列芯片采用高灵敏度信号提取方式，降低了长距离通讯对发射模块功耗的要求；该RF收发芯片在休眠状态下的功耗只有100nA，符合故障指示器的电源要求，可以长时间运行。
CPU采用低功耗的C8051单片机实现，CPU主要负责完成故障监测、电源控制、信号输出、通讯模块控制等功能。RF收发芯片采用SPI总线接口与CPU通讯。
所述电源模块包括互感取电电路、电池充放电电路和电池。该互感取电电路接于电力线路，进行互感取电；电池与电池充放电电路双向连接。其中，电池为可充电电池，其可采用4.2V锂电池，通过电池充放电电路对4.2V锂电池进行充放电管理，当互感取电不足时，由电池供电。另外，所述互感取电电路包括依次电性连接的感应单元、整流单元、升压单元和稳压单元，其通过高导磁材料构成电流互感器，从电力线路上感应、整流、升压、稳压后，形成可供后续电路使用的稳压电源。
上述实现远距离通讯的电力线路故障指示器的原理描述如下：电池和电池充放电电路一起构成3.3V电源回路，该3.3V电源回路与互感取电电路两者互相备用；CPU负责故障检测、数据收发、动作指示；型号为SX127X的RF收发IC平时处于休眠状态，消耗电流100nA；可被外部通讯唤醒或者被CPU唤醒。由于型号为SX127X的RF收发IC通讯期间和休眠期间消耗电流极小，可以嵌入在故障指示器中使用。该电力线路故障指示器，采用型号为SX127X的RF收发IC，可以达到以下指标：（1）接收灵敏度可以达到-138dBm，接收电流10mA，（2）休眠电流低到100nA，（3）发射功率20 dBm，空旷距离通讯距离可达8KM。
另外，该电力线路故障指示器还可选用导磁率更高的新型复合材料，进一步提高从一次线路上的取电能力。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种电力线路故障指示器，其特征在于：包括CPU、故障检测电路、RF收发芯片以及电源模块，故障检测电路、RF收发芯片均连接至CPU，电源模块为上述各模块供电，故障检测电路接于电力线路上，用于检测该电力线路的电流或者电压，并将检测信号发送至CPU，CPU对该检测信号进行判断，并将判断结果通过RF收发芯片发送出去。
2.根据权利要求1所述的电力线路故障指示器，其特征在于：所述RF收发芯片采用型号为SX127X的RF收发IC。
3.根据权利要求1所述的电力线路故障指示器，其特征在于：所述CPU采用C8051单片机实现。
4.根据权利要求1所述的电力线路故障指示器，其特征在于：所述电源模块包括互感取电电路，该互感取电电路接于电力线路，进行互感取电。
5.根据权利要求4所述的电力线路故障指示器，其特征在于：所述互感取电电路包括依次电性连接的感应单元、整流单元、升压单元和稳压单元。
6.根据权利要求4所述的电力线路故障指示器，其特征在于：所述电源模块还包括电池充放电电路和电池，电池与电池充放电电路双向连接。
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