CN207924054U

CN207924054U - 一种故障指示器

Info

Publication number: CN207924054U
Application number: CN201820144422.XU
Authority: CN
Inventors: 邵柳东; 陈欢
Original assignee: Ningbo Sanxing Smart Electric Co Ltd
Current assignee: Ningbo Sanxing Smart Electric Co Ltd
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2028-01-29

Abstract

一种故障指示器，包括主控单元和分别与主控单元相连接的短路故障监测模块、接地故障监测模块、故障指示单元、无线通信模块和双电源模块；所述双电源模块包括感应电源管理模块和太阳能电源管理模块，所述短路故障监测模块包括依次连接的测量电流互感器、信号调理电路和采样电路，所述接地故障监测模块包括采样单元和信号分离单元，所述主控单元能够根据所述短路故障监测模块和接地故障监测模块所监测到的数据进行分析，对故障情况进行判定，本实用新型所述的故障指示器具有故障监测灵敏度低、长期稳定运行高的优点。

Description

一种故障指示器

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，特别涉及一种故障指示器。

背景技术

近年来，故障指示器在我国得到了广泛的应用，故障显示装置应用于配电网中，能够实时检测配电线路的不正常运行状态，快速检测和定位线路的短路或接地故障，帮助相关人员快速隔离故障区段，进行维修，减少停电时间和停电范围。因此，故障指示器的稳定、可靠运行是衡量故障指示器优劣的重要指标。

但是，在现有技术中，故障指示器主要通过锂电池作为主电源对故障显示装置进行供电，锂电池使用寿命有限，严重影响设备长期、稳定运行；更为重要的是，现有故障指示器接地(短路)故障检测通常是通过电磁感应方法测量线路中的电流突变及持续时间判断故障，或者通过首半波/5次谐波突变量化单一判断故障，故障监测灵敏度低，故障指示器经常误动或拒动。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种故障指示器，以解决目前故障指示器故障监测灵敏度低、无法长期稳定运行的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种故障指示器，包括主控单元和分别与主控单元相连接的短路故障监测模块、接地故障监测模块、故障指示单元、无线通信模块和双电源模块；所述双电源模块包括感应电源管理模块和太阳能电源管理模块，所述感应电源管理模块包括依次连接的取电电流互感器、整流保护电路和直流电源电路，所述感应电源管理模块通过取电电流互感器输出感应电流，对感应电流进行整流与保护后，为故障显示器提供直流电源；所述太阳能电源管理模块包括太阳能蓄电池板，所述太阳能蓄电池板通过太阳能电池接口与主控单元相连接；所述短路故障监测模块包括依次连接的测量电流互感器、信号调理电路和采样电路；所述接地故障监测模块包括采样单元和信号分离单元，所述采样单元被配置为采集发生单相接地故障线路的电流量及投切电阻所产生的电流量，所述信号分离单元用于将单相接地故障线路中的交流基波和五次谐波进行正负半波分离，得到五次谐波首半波信号、基波首半波信号和电阻投切信号；所述主控单元能够根据所述短路故障监测模块和接地故障监测模块所监测到的数据进行分析，对故障情况进行判定。

进一步的，所述直流电源电路为直流5V电源电路，所述直流5V电源电路包括低功耗电源芯片。

进一步的，所述整流保护电路包括滤波电容、桥式整流电路、过压保护电路和储能电容。

进一步的，所述双电源模块还包括电量监测模块，所述感应电源管理模块与所述太阳能电源管理模块分别通过所述电量监测模块与主控单元连接。

进一步的，所述信号调理电路包括滤波电容和两个静电雷击保护管，所述测量电流互感器通过测量电流互感器接插件连接于所述滤波电容的两端，两个所述静电雷击保护管对接后与所述滤波电容并联。

进一步的，所述采样电路为A/D采样电路，所述采样电路包括I/V变换电路和A/D转换器。

进一步的，所述无线通信模块至少包括3G网络、4G网络、Wi-Fi(802.11)网络、Wi-Max(802.16)网络、RS485、TCP/IP、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频(FHSS)无线电网络中的任一个。

进一步的，所述主控单元采用支持实时多任务操作***的嵌入式微处理器。

进一步的，所述故障指示器中设置存储单元，所述存储单元用于存储主控单元中分析得到的故障信号，所述存储单元包括下列存储介质类型中的至少一种类型的存储介质：闪存型、硬盘型、固态磁盘(SSD)型、硅磁盘驱动器(SDD)型、多媒体卡微型、卡型存储器(SD或XD存储器类型)、随机存取存储器(RAM)型、静态随机存取存储器(SRAM)型、只读存储器(ROM)型、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)型、可编程只读存储器(PROM)型、磁存储器型、磁盘型以及光盘型。

进一步的，所述故障指示器还包括时钟芯片，所述时钟芯片与所述主控单元接口以并行方式连接。

本申请所述故障指示器的主控单元、短路故障监测模块、接地故障监测模块、故障指示单元、无线通信模块、双电源模块、存储单元和时钟芯片均为现有技术，本申请只是将这些模块和/或单元进行创造性的连接，以形成新的结构与功能，以解决现有技术中存在的特定问题。

相对于现有技术，本实用新型所述的故障指示器具有以下优势：

(1)本实用新型所述的故障指示器通过采用感应电源管理模块和太阳能电源管理模块对所述故障指示器进行供电，一方面，避免了使得感应电源和测量电路共用一个互感器，提高了故障指示器的测量精度；另一方面，未采用锂电池作为主电源，不但利于环保，而且利于设备寿命的延长，使得设备能够长期稳定运行。

(2)本实用新型所述的故障指示器采用多项检测方法相结合，可有效提高接地故障判别的准确率。

(3)本实用新型所述的故障指示器通过存储单元和时钟芯片的设置，使得故障指示器的历史故障信息能够得到保存，利于技术人员积累数据，对故障进行分析研究。

综上所述，不难得出，本实用新型所述的故障指示器具有故障监测灵敏度低、长期稳定运行高的优点。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的故障指示器结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的双电源模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的故障指示器的另一结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子，需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1，如图1-3所示，一种故障指示器，包括主控单元和分别与主控单元相连接的短路故障监测模块、接地故障监测模块、故障指示单元、无线通信模块和双电源模块；所述双电源模块包括感应电源管理模块和太阳能电源管理模块，所述感应电源管理模块包括依次连接的取电电流互感器、整流保护电路和直流电源电路，所述感应电源管理模块通过取电电流互感器输出感应电流，对感应电流进行整流与保护后，为故障显示器提供直流电源；所述太阳能电源管理模块包括太阳能蓄电池板，所述太阳能蓄电池板通过太阳能电池接口与主控单元相连接；所述短路故障监测模块包括依次连接的测量电流互感器、信号调理电路和采样电路，所述短路故障监测模块用于检测输电线路上的短路故障；所述接地故障监测模块包括采样单元和信号分离单元，所述接地故障监测模块用于检测输电线路上的短路故障；所述采样单元被配置为采集发生单相接地故障线路的电流量及投切电阻所产生的电流量，所述信号分离单元用于将单相接地故障线路中的交流基波和五次谐波进行正负半波分离，得到五次谐波首半波信号、基波首半波信号和电阻投切信号；所述主控单元能够根据所述短路故障监测模块和接地故障监测模块所监测到的数据进行分析，对故障情况进行判定；所述无线通信模块用于与主站通信连接；所述故障指示单元用于指示故障情况。

进一步的，所述感应电源管理模块通过取电电流互感器感应取电，具体的，所述取电电流互感器通过取电电流互感器接插件与所述整流保护电路电路的输入端连接，所述整流保护电路的输出端与所述直流电源电路的输入端连接，所述直流电源电路的输出端于所述主控单元的电源接口连接，用于给所述主控单元供电。

优选的，所述直流电源电路为直流5V电源电路。更进一步的，所述直流5V电源电路包括低功耗电源芯片。

更进一步的，所述整流保护电路包括滤波电容、桥式整流电路、过压保护电路和储能电容。

更进一步的，所述双电源模块还包括电量监测模块，所述感应电源管理模块与所述太阳能电源管理模块分别通过所述电量监测模块与主控单元连接，所述电量监测模块能够对所述感应电源进行监测，当所述感应电源管理模块所产生的电量无法满足设备需求时，所述电量监测模块能够将供电电路切换至太阳能电源管理模块，通过太阳能电源管理模块对设备进行供电。

进一步的，所述短路故障监测模块包括依次连接的测量电流互感器、信号调理电路和采样电路。在A、B、C相电力线路上分别设置所述短路故障监测模块，所述信号调理电路包括滤波电容和两个静电雷击保护管，所述测量电流互感器通过测量电流互感器接插件连接于所述滤波电容的两端，两个所述静电雷击保护管对接后与所述滤波电容并联。

优选的，所述采样电路为A/D采样电路，所述采样电路包括I/V变换电路和A/D转换器。

具体的，故障监测时，首先通过测量电流互感器输出电流变送信号，然后通过测量电流互感器接插件接入相电流检测电路，经滤波电容滤波，再由静电雷击保护管进行保护后，进行I/V变换，由此得到的差分电压信号由差分型A/D转换器转换为数字信号后传至主控单元，再由主控单元对该数字信号进行运算与分析，计算出负荷电流与短路故障信息。

进一步的，所述接地故障监测模块包括采样单元和信号分离单元，所述采样单元包括零序电流互感器，所述采样单元用于采集发生单相接地故障线路的电流量及投切电阻所产生的电流量，然后通过信号分离单元获得故障线路中的电阻投切信号、五次谐波首半波信号和基波首半波信号，通过主控单元将电阻投切信号、五次谐波首半波信号和基波首半波信号进行对比，判断接地故障发生情况。

具体的，首先通过所述采样单元持续采集线路中的电流量，当发生单相接地故障时，由于现有技术中电网***中变电站的保护装置将控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号，此时，可通过所述采样单元采集发生单相接地故障线路的电流量及投切电阻所产生的电流量，然后通过信号分离单元对输电***中发生接地故障线路中的交流基波和五次谐波进行正负半波分离，得到五次谐波首半波信号、基波首半波信号和电阻投切信号，再将电阻投切信号、五次谐波首半波信号和基波首半波信号传递至主控单元，通过主控单元对五次谐波首半波信号和基波首半波信号进行对比分析，并同时对比分析基波波形和投切电阻所产生的电流波形，当基波正、负半波的首半波分别与五次谐波正、负半波的首半波同相，并且基波波形与投切电阻所产生的电流波形一致时，则判定发生单相接地故障。通过对比，主控单元作出故障判定，最后通过故障指示单元将故障判定结果进行指示。

本实施例所述的故障指示器通过采用感应电源管理模块和太阳能电源管理模块对所述故障指示器进行供电，一方面，避免了使得感应电源和测量电路共用一个互感器，提高了故障指示器的测量精度；另一方面，未采用锂电池作为主电源，不但利于环保，而且利于设备寿命的延长，使得设备能够长期稳定运行。此外，本实施例所述的故障指示器采用多项检测方法相结合，可有效提高接地故障判别的准确率。

在实施例1的基础上，考虑到电力线路分布广泛，线路布局复杂，为了使故障指示器能够长时间稳定运行，所述故障指示器中设置备用蓄电池，同时将备用蓄电池与所述电量监测模块相连接，通过所述电量监测模块，使得设备供电电源能够在所述感应电源管理模块、太阳能电源管理模块和备用蓄电池之间进行智能切换，优先使用所述感应电源管理模块作为主电源，在确保设备稳定运行的前提下，减少蓄电池的使用频率，降低蓄电池的充放电次数，延长蓄电池的使用寿命。

进一步，所述故障指示器中设置存储单元，所述存储单元用于存储主控单元中分析得到的故障信号，所述存储单元包括下列存储介质类型中的至少一种类型的存储介质：闪存型、硬盘型、固态磁盘(SSD)型、硅磁盘驱动器(SDD)型、多媒体卡微型、卡型存储器(SD或XD存储器类型)、随机存取存储器(RAM)型、静态随机存取存储器(SRAM)型、只读存储器(ROM)型、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)型、可编程只读存储器(PROM)型、磁存储器型、磁盘型以及光盘型。优选的，所述存储单元采用Flash存储芯片。

进一步，所述故障指示器还包括时钟芯片，所述时钟芯片与主控单元连接。所述时钟芯片可独立于主控单元工作，不受主晶振及其电容的影响，按日期统计故障信号，使得主控单元能够通过存储单元记录该故障指示器检测到的历史故障信号，使得储单元记录的历史故障信号包含时间信息。时钟芯片可以保证在电源掉电或其他因素造成的断电情况下确保实时时钟的定时准确性。优选的，时钟芯片与主控单元接口以并行方式连接，可使得数据传输速度较快。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种故障指示器，包括主控单元和分别与主控单元相连接的短路故障监测模块、接地故障监测模块、故障指示单元、无线通信模块和双电源模块；

所述双电源模块包括感应电源管理模块和太阳能电源管理模块，所述感应电源管理模块包括依次连接的取电电流互感器、整流保护电路和直流电源电路，所述感应电源管理模块通过取电电流互感器输出感应电流，对感应电流进行整流与保护后，为故障显示器提供直流电源；所述太阳能电源管理模块包括太阳能蓄电池板，所述太阳能蓄电池板通过太阳能电池接口与主控单元相连接；

所述短路故障监测模块包括依次连接的测量电流互感器、信号调理电路和采样电路；

所述接地故障监测模块包括采样单元和信号分离单元，所述采样单元被配置为采集发生单相接地故障线路的电流量及投切电阻所产生的电流量，所述信号分离单元用于将单相接地故障线路中的交流基波和五次谐波进行正负半波分离，得到五次谐波首半波信号、基波首半波信号和电阻投切信号；

所述主控单元能够根据所述短路故障监测模块和接地故障监测模块所监测到的数据进行分析，对故障情况进行判定。

2.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述直流电源电路为直流5V电源电路，所述直流5V电源电路包括低功耗电源芯片。

3.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述整流保护电路包括滤波电容、桥式整流电路、过压保护电路和储能电容。

4.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述双电源模块还包括电量监测模块，所述感应电源管理模块与所述太阳能电源管理模块分别通过所述电量监测模块与主控单元连接。

5.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述信号调理电路包括滤波电容和两个静电雷击保护管，所述测量电流互感器通过测量电流互感器接插件连接于所述滤波电容的两端，两个所述静电雷击保护管对接后与所述滤波电容并联。

6.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述采样电路为A/D采样电路，所述采样电路包括I/V变换电路和A/D转换器。

7.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述无线通信模块至少包括3G网络、4G网络、Wi-Fi网络、Wi-Max网络、RS485、TCP/IP、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频无线电网络中的任一个。

8.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述主控单元采用支持实时多任务操作***的嵌入式微处理器。

9.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述故障指示器中设置存储单元，所述存储单元用于存储主控单元中分析得到的故障信号，所述存储单元包括下列存储介质类型中的至少一种类型的存储介质：闪存型、硬盘型、固态磁盘型、硅磁盘驱动器型、多媒体卡微型、卡型存储器、随机存取存储器型、静态随机存取存储器型、只读存储器型、电可擦除可编程只读存储器型、可编程只读存储器型、磁存储器型、磁盘型以及光盘型。

10.根据权利要求1所述的一种故障指示器，其特征在于：所述故障指示器还包括时钟芯片，所述时钟芯片与所述主控单元接口以并行方式连接。