CN212965347U - 配电线路在线状态智能监测终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提出了配电线路在线状态智能监测终端，用于部署在待测配电线路上获取待测配电线路的电气参数，所述智能监测终端包括获取待测配电线路电流值的电流监测电路以及获取待测配电线路温度值的温度监测电路；还包括将获取到的电流值以及温度值进行处理的控制芯片U1。通过电流监测电路和温度监测电路能够完成配电线路的电流和温度监测，并基于监测结果判定是否进行后续处理，起到完善现有的监测体系的作用。

Description

配电线路在线状态智能监测终端

技术领域

本实用新型属于在线监测领域，尤其涉及配电线路在线状态智能监测终端。

背景技术

在配电***中，配电设备如环网柜、分接箱、箱变、电力配电线路等设备已经得到广泛使用，尤其城网，基本上已普及到位。在配电线路长期运行过程中，因为配电线路负荷不平衡、配电线路端接缺陷造成的局放、配电线路自身缺陷造成的局放、设备老化等因素造成配电线路尤其配电线路连接点位置温度不正常升高，将会给开关设备、电力配电线路带来安全隐患。当温度过高甚至会造成线路、设备***，不仅会造成设备损坏，甚至会引起人员伤亡事故，同时造成的线路停电事故会给电力用户带来非常大的经济损坏，社会影响非常恶劣。因此如何实时监测配电线路运行状态，实现事故预警并提供科学、高效的排除故障的解决办法已经成为电力线路运维管理部门的迫切需求。

在目前国内同类产品中，配电线路运行状态监测类产品越来越多，包括面板型故障指示器、温度传感器等产品，虽然起到了一定作用，但因为技术实现、应用中存在很多局限，无法准确、可靠地起到监测作用。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型提出了配电线路在线状态智能监测终端，能够完成配电线路的电流和温度监测，并基于监测结果判定是否进行后续处理，起到完善现有的监测体系的作用。

具体的，本申请实施例提出的配电线路在线状态智能监测终端，用于获取待测配电线路上的电气参数进而进行故障判断，所述智能监测终端包括：

获取待测配电线路电流值的电流监测电路以及获取待测配电线路温度值的温度监测电路，还包括将获取到的电流值以及温度值进行处理的控制芯片U1；

其中，电流监测电路包括通过接口JP1进行电流监测的放大器U3。

可选的，所述电流监测电路包括：

接口JP1的引脚1接地，在接口JP1的引脚1与引脚2之间并联有线圈L1，线圈L1的两端依次并联有电阻R11、电容C5、电阻R12、电容C6以及电阻R13，在电容C5与电阻R12之间串联有电阻R7，在电阻R12与电容C6之间串联有电阻R8，在电容C6与电阻R13之间设有电容C2；

电阻R13的一端接地，另一端一方面经电阻R9连接VCC供电端，另一方面还连接有放大器U3的正向输入端，放大器U3的反向输入端连接至放大器U3的输出端，放大器U3的输出端经电阻R10与控制芯片U1的CUR引脚电连接；

放大器U3的第一控制端还连接有三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极连接VCC供电端，三极管Q1的基极经电阻R14与控制芯片U1的POW引脚电连接。

可选的，所述智能监测终端还包括向控制芯片U1供电的供电回路，所述供电回路包括：

接口JP1的引脚2还经二极管D1连接有向控制芯片U1供电的电池组BT1 的正极，电池组BT1的负极接地，在电池组BT1的两端并联有电容C1，在电容 C1的两端并联有依次串联的电阻R1、R2，在电阻R1、R2之间设有与控制芯片 U1Bat引脚电连接的供电端。

可选的，所述温度监测电路包括：

由电阻R3与热敏电阻R5串联得到的第一测温支路，以及由电阻R6与热敏电阻R4串联得到的第二测温支路，第一测温支路与第二测温支路并联，其中电阻R3远离热敏电阻R5的一端接地，热敏电阻R5远离电阻R3的一端与通信芯片U2的PUP引脚电连接，通信芯片U2与控制芯片U1电连接。

可选的，所述智能监测终端还包括控制芯片U1上连接的基准时间回路；

所述基准时间回路包括晶振Y1，以及连接在晶振Y1两端的接地电容C3、 C4。

可选的，所述控制芯片U1为24F16KA301。

可选的，所述通信芯片U2为SX1212。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

通过电流监测电路和温度监测电路对配电线路进行实时监测，在配电线路出现异常时，为电力管理部门提供事故预警，从而为电力管理部门采取及时、正确的解决措施提供参考依据，并避免设备、线路损毁，避免造成人员伤亡重大事故，同时也避免或降低广大电力用户的经济损失，取得良好的经济和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提出的配电线路在线状态智能监测终端的结构示意图；

图2为本申请实施例提出的配电线路在线状态智能监测终端的详细电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的结构作进一步地描述。

实施例一

为了解决现有技术中存在的缺陷，本申请实施例提出的配电线路在线状态智能监测终端，用于部署在待测配电线路上获取待测配电线路的电气参数，当配电线路出现异常(相间温度不平衡、温度过高、线路温度温升异常等现象) 时，能及时为电力管理部门提供事故预警、告警以及监测数据的历史数据分析，从而为电力管理部门采取及时、正确的解决措施提供参考依据，并避免设备、线路损毁，避免造成人员伤亡重大事故，同时也避免或降低广大电力用户的经济损失，取得良好的经济和社会效益。

具体的，本申请实施例提出的智能监测终端，如图1所示，包括获取待测配电线路电流值的电流监测电路以及获取待测配电线路温度值的温度监测电路，还包括将获取到的电流值以及温度值进行处理的控制芯片U1，基于上述结构的智能监测终端能够分别进行短路故障监测、单相接地故障监测以及温度故障监测。

进行上述三类故障监测的具体原理如下：

1)短路故障监测原理：短路故障判断有两种模式：一种是自适应模式，即采用自适应技术，自动整定故障告警值，实现对短路故障(速断)的监测；另外一种是定值模式，即比较线路运行状态与短路故障定值(可远程设置)的关系，判断短路故障。

2)单相接地故障监测原理：一种模式采用自适应技术，自动整定故障告警值，实现对小电流接地***的单相接地故障监测；另一种模式根据零序保护原理，判断是否发生接地故障，用于中电阻接地方式的单相接地故障监测。

3)温度故障监测原理：温度传感器的测温范围为-55～120℃，根据采集到的温度值经过一定的补偿算法，得到配电线路芯线的温度值，如果温升过快，则判定为温度异常；如果温度过高，则判定为温度越限故障；如果三相线路温度偏差大，则判定为温度不平衡。配电线路型智能终端和FTU安装完成以后，将FTU的信息加载到主站。当显示FTU在线，则表明主站可观察到对应的智能终端的监测到的信息。每套FTU可最多对应10组智能监测终端，其中FTU与智能终端之间依靠无线通信，FTU与主站之间则通过GPRS通信。

为了便于理解，本实施例给出了如图2所示的详细电路示意图。

具体的用于测量待测配电线路的负荷电流的电流监测电路包括：

通过接口JP1进行输入电流监测的放大器U3。接口JP1的引脚1接地，在接口JP1的引脚1与引脚2之间并联有线圈L1，线圈L1的两端依次并联有电阻 R11、电容C5、电阻R12、电容C6以及电阻R13，在电容C5与电阻R12之间串联有电阻R7，在电阻R12与电容C6之间串联有电阻R8，在电容C6与电阻R13 之间设有电容C2。

电阻R13的一端接地，另一端一方面经电阻R9连接VCC供电端，另一方面还连接有放大器U3的正向输入端，放大器U3的反向输入端连接至放大器U3的输出端，放大器U3的输出端经电阻R10与控制芯片U1的CUR引脚电连接。

放大器U3的第一控制端还连接有三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极连接VCC供电端，三极管Q1的基极经电阻R14与控制芯片U1的POW引脚电连接。

智能监测终端设有一个电磁式电流互感器，该互感器有双绕组输出，其中一路作为负荷电流信号，经信号调理电路后输出给控制芯片U1的模数转换器接口，把电流信号的模拟信号转换为数字信号，用于控制芯片U1判断故障及输出电流测量值。电磁线圈的L1感应一次电流的磁场并输出感应的二次电流，经过阻容电路R11，R12，R13，R7，R8，R9，C2，C5，C6后给放大器U3(型号为MCP6041)，调理信号输出给控制芯片U1(型号为24F16KA301)。控制芯片U1基于内置的模数转换器对输入的调理信号进行分析，判断故障并输出电流测量值。

可选的，所述智能监测终端还包括向控制芯片U1供电的供电回路，从负荷电流中聚集电能给控制芯片U1供电，所述供电回路包括：

接口JP1的引脚2还经二极管D1连接有向控制芯片U1供电的电池组BT1 的正极，电池组BT1的负极接地，在电池组BT1的两端并联有电容C1，在电容 C1的两端并联有依次串联的电阻R1、R2，在电阻R1、R2之间设有与控制芯片U1的Bat引脚电连接的供电端。当充电电路不工作时，控制芯片U1的工作电源为备用电池。

电磁线圈的L1的输出电流经过二极管D1后对电容C1充电，从而作为控制芯片U1的工作电源。电池组BT1的电压经过电桥分压后输出给控制芯片U1的模数转换器接口，把电压信号的模拟信号转换为数字信号，供控制芯片U1判断电压是否欠压及输出电压测量值。电池组BT1电压经电阻R1，R2分压后，信号给控制芯片U1，经过模数转换器后，控制芯片U1判断当前的电源电压状况。

可选的，所述温度监测电路包括：

由电阻R3与热敏电阻R5串联得到的第一测温支路，以及由电阻R6与热敏电阻R4串联得到的第二测温支路。

第一测温支路与第二测温支路并联，其中电阻R3远离热敏电阻R5的一端接地，热敏电阻R5远离电阻R3的一端与通信芯片U2的PUP引脚电连接，通信芯片U2通过SPI接口与控制芯片U1电连接。

智能监测终端内设有负温度系数的温度传感器(即热敏电阻R4、R5)，该传感器的阻值随温度变化，该传感器作为测温电桥的一部分，经过电桥分压后输出给控制芯片U1的模数转换器接口，把电压信号的模拟信号转换为数字信号，供控制芯片U1计算出当前的电阻值，进而基于电阻值推算出当前的温度值。

电阻R3，R4，R5，R6组成一个电桥，其中R4，R5为负温度系数的电阻，他们的阻值随温度升高而降低，当R4，R5阻值随温度变化时导致T1，T2点的电压值随温度变化，可以经过控制芯片U1的模数转换器后测量热敏电阻R4、R5 两处的电压值，最终判断当前的温度值。

智能监测终端内设有一个微功率射频通讯芯片即通信芯片U2，通过SPI接口或其他通讯接口与控制芯片U1连接，负责与外界的通信联系，该模块能调节工作休眠的占空比，在非通信时该模块处于休眠状态，目的在于减少配电线路智能监测终端的待机功耗。通信芯片U2采样免费开放的433MHz公用频段，频点可调节。

可选的，所述智能监测终端还包括控制芯片U1上连接的基准时间回路。

所述基准时间回路包括晶振Y1，以及连接在晶振Y1两端的接地电容C3、 C4，晶振Y1，C3，C4组成高精度晶振与控制芯片U1连接。基准时间回路为监测仪提供精确的时间时钟，晶振Y1采用精度为5ppm的时钟晶振，向控制芯片 U1提供采样时间基准，减少了时序误差。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本实用新型的实施例，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 (7)

1.配电线路在线状态智能监测终端，用于获取待测配电线路上的电气参数进而进行故障判断，其特征在于，所述智能监测终端包括：

获取待测配电线路电流值的电流监测电路以及获取待测配电线路温度值的温度监测电路，还包括将获取到的电流值以及温度值进行处理的控制芯片U1；

其中，所述电流监测电路包括通过接口JP1进行电流监测的放大器U3。

2.根据权利要求1所述的配电线路在线状态智能监测终端，其特征在于，所述电流监测电路包括：

接口JP1的引脚1接地，在接口JP1的引脚1与引脚2之间并联有线圈L1，线圈L1的两端依次并联有电阻R11、电容C5、电阻R12、电容C6以及电阻R13，在电容C5与电阻R12之间串联有电阻R7，在电阻R12与电容C6之间串联有电阻R8，在电容C6与电阻R13之间设有电容C2；

电阻R13的一端接地，另一端一方面经电阻R9连接VCC供电端，另一方面还连接有放大器U3的正向输入端，放大器U3的反向输入端连接至放大器U3的输出端，放大器U3的输出端经电阻R10与控制芯片U1的CUR引脚电连接；

放大器U3的第一控制端还连接有三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极连接VCC供电端，三极管Q1的基极经电阻R14与控制芯片U1的POW引脚电连接。

3.根据权利要求1所述的配电线路在线状态智能监测终端，其特征在于，所述智能监测终端还包括向控制芯片U1供电的供电回路，所述供电回路包括：

接口JP1的引脚2还经二极管D1连接有向控制芯片U1供电的电池组BT1的正极，电池组BT1的负极接地，在电池组BT1的两端并联有电容C1，在电容C1的两端并联有依次串联的电阻R1、R2，在电阻R1、R2之间设有与控制芯片U1Bat引脚电连接的供电端。

4.根据权利要求1所述的配电线路在线状态智能监测终端，其特征在于，所述温度监测电路包括：

由电阻R3与热敏电阻R5串联得到的第一测温支路，以及由电阻R6与热敏电阻R4串联得到的第二测温支路，第一测温支路与第二测温支路并联，其中电阻R3远离热敏电阻R5的一端接地，热敏电阻R5远离电阻R3的一端与通讯芯片U2的PUP引脚电连接，通信芯片U2与控制芯片U1电连接。

5.根据权利要求1所述的配电线路在线状态智能监测终端，其特征在于，所述智能监测终端还包括控制芯片U1上连接的基准时间回路；

所述基准时间回路包括晶振Y1，以及连接在晶振Y1两端的接地电容C3、C4。

6.根据权利要求1至5任一项所述的配电线路在线状态智能监测终端，其特征在于，所述控制芯片U1为24F16KA301。

7.根据权利要求4所述的配电线路在线状态智能监测终端，其特征在于，所述通讯芯片U2为SX1212。

Images