CN217820779U - 一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其包括:罗氏线圈,其用于采集电缆的泄漏电流;信号调理滤波电路,其与所述罗氏线圈连接,所述信号调理滤波电路用于将所述罗氏线圈采集的泄漏电流的模拟信号转换为数字信号;微处理器,其与所述信号调理滤波电路连接,所述微处理器用于接收泄漏电流的数字信号,并判断泄漏电流是否超出预设值,若是,则发出报警信号。本实用新型涉及的一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,可以在线监测泄漏电流并触发报警,提醒检修人员,不需要检修人员定期巡检和进行相关的停电实验来测试线路,避免了供电中断和绝缘老化的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网技术领域,特别涉及一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置。
背景技术
随着电网不断的发展,电力电缆被大量的使用。但由于电缆铺设在地下,电缆巡检工作不便开展,且遭受破坏后故障点难以查找,往往会因为绝缘击穿、燃烧引发火灾等造成更大的电网事故,严重影响了可靠持续的供电和电力***的安全。
相关技术中,传统的配电电缆绝缘状态及故障检测主要采用定期巡检和停电实验的方法,容易造成供电中断,不符合电力生产和供应的实际需求;另一方面,反复的耐压试验容易加剧电缆的绝缘老化,对电缆绝缘造成新的损伤,使电缆后续投入到运行中存在很大的安全隐患。
因此,有必要设计一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,以克服上述问题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,以解决相关技术中定期巡检和停电实验容易造成供电中断,且反复的耐压试验容易加剧电缆的绝缘老化的问题。
第一方面,提供了一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其包括:罗氏线圈,其用于采集电缆的泄漏电流;信号调理滤波电路,其与所述罗氏线圈连接,所述信号调理滤波电路用于将所述罗氏线圈采集的泄漏电流的模拟信号转换为数字信号;微处理器,其与所述信号调理滤波电路连接,所述微处理器用于接收泄漏电流的数字信号,并判断泄漏电流是否超出预设值,若是,则发出报警信号。
一些实施例中,所述在线监测装置还包括电源模块,所述电源模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述电源模块包括耦合取电模块,所述耦合取电模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电。
一些实施例中,所述电源模块还包括锂电池和超级电容,所述锂电池和所述超级电容分别与所述耦合取电模块连接,所述耦合取电模块还用于为所述锂电池和所述超级电容充电;所述锂电池与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接;且所述超级电容与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接。
一些实施例中,所述耦合取电模块包括第一信号采集电路和第一 DC/DC电路;所述电源模块还包括能量管理模块,所述能量管理模块连接所述第一信号采集电路和所述第一DC/DC电路,所述能量管理模块用于接收所述第一信号采集电路采集的耦合电压、输出电压以及电流,并根据耦合电压与输出电压生成发送至所述第一DC/DC电路的 PWM控制信号。
一些实施例中,所述电源模块还包括太阳能模块,所述太阳能模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述太阳能模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电。
一些实施例中,所述电源模块还包括能量管理模块,所述能量管理模块与所述太阳能模块、所述耦合取电模块连接,且所述能量管理模块连接通讯模块;所述能量管理模块用于当监测到所述耦合取电模块发生故障时,控制所述耦合取电模块断开,并判断所述太阳能模块是否满足供电需求。
一些实施例中,所述电源模块还包括:太阳能模块,所述太阳能模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述太阳能模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电;以及能量管理模块,所述能量管理模块分别与所述耦合取电模块、所述太阳能模块、所述锂电池和所述超级电容连接,所述能量管理模块用于当监测到所述耦合取电模块发生故障时,控制所述耦合取电模块断开,并依次判断所述太阳能模块、所述锂电池以及所述超级电容是否满足供电需求。
一些实施例中,所述在线监测装置还包括通讯模块,其与所述微处理器连接,所述通讯模块用于接收所述报警信号,并将所述报警信号和泄漏电流传输至后台。
一些实施例中,所述在线监测装置还包括存储模块,所述存储模块与所述微处理器连接,所述存储模块用于对泄漏电流的数据进行存储。
一些实施例中,所述在线监测装置还包括GPS对时模块,所述GPS 对时模块与所述微处理器连接。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果包括:
本实用新型实施例提供了一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,由于罗氏线圈能够将泄漏电流经信号调理滤波电路传输至微处理器,并且微处理器能够判断泄漏电流是否满足触发条件,若满足则触发报警,提醒检修人员,因此,不需要检修人员定期巡检和进行相关的停电实验来测试线路,避免了供电中断和绝缘老化的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,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为本实用新型实施例提供的一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的电源模块的结构示意图;
图3为本实用新型实施例提供的耦合取电模块的结构示意图;
图4为本实用新型实施例提供的太阳能模块的结构示意图。
图中:
1、电缆;2、罗氏线圈;3、铁芯。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供了一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其能解决相关技术中定期巡检和停电实验容易造成供电中断,且反复的耐压试验容易加剧电缆的绝缘老化的问题。
参见图1所示,为本实用新型实施例提供的一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其可以包括:罗氏线圈2,其用于采集电缆1的泄漏电流,其中,罗氏线圈2与电缆1的接地线连接,使得罗氏线圈2可以测量接地线上产生的泄漏电流;信号调理滤波电路,其与所述罗氏线圈2连接,所述信号调理滤波电路用于将所述罗氏线圈2采集的泄漏电流的模拟信号转换为数字信号,罗氏线圈2采集的信号为一电流模拟信号,由于线路所处环境复杂,所采集到的信号会掺杂有较多的无效波形,且有效波形的幅值较小,信号调理滤波电路需要对这些信号先进行滤波剔除异频波形后再放大信号,最终将处理后的信号串入A/D转换器转换为数字信号;也即信号调理滤波电路可以对采集到的泄漏电流进行处理,包括滤波、缓冲、放大等处理,将来自罗氏线圈2的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算的数字信号;微处理器,其可以与所述信号调理滤波电路连接,所述微处理器用于接收泄漏电流的数字信号,并判断泄漏电流是否超出预设值,若是,则发出报警信号。微处理器MCU作为整个装置的核心,主要是对采集的数据进行读取并进一步处理,判断是否满足触发条件,控制信号调理滤波电路等其他模块的运作。
当罗氏线圈2与线路连接,且线路存在绝缘隐患、短路故障、接地故障或三相不平衡时,罗氏线圈2可以监测到泄漏电流并传输给微处理器进行处理判断,通过该在线监测装置能够对电力电缆1泄漏电流在线监测,缩短检测周期,及时发现电缆1绝缘缺陷,从而降低绝缘事故,这一点在电力电缆1设备投入运行的初期和老化期是尤其重要的。同时,还能够实现线路故障快速预警以及三相不平衡情况监测。
进一步,参见图1所示,所述在线监测装置还可以包括通讯模块,其与所述微处理器连接,所述通讯模块用于接收所述报警信号,并将所述报警信号和泄漏电流传输至后台,通过设置通讯模块,检修人员不需要到电缆1现场观察,直接坐在后台便可随时知道电缆1是否发生绝缘、短路等故障;其中,通讯模块可以为4G或5G通讯模块。
参见图1所示,在一些实施例中,所述在线监测装置还可以包括存储模块,所述存储模块与所述微处理器连接,所述存储模块用于对泄漏电流的数据进行存储。当微处理器判断出泄漏电流满足触发条件时,除了将泄漏电流发送至通讯模块之外,同时可以利用存储模块对数据进行存储,当不满足触发条件时,可以直接将数据存储在存储模块中。
参见图1所示,在一些可选的实施例中,所述在线监测装置还可以包括GPS对时模块,所述GPS对时模块与所述微处理器连接。GPS 对时模块主要可以包括一个20位的计数电路和一个锁存电路,为了保证整个装置时间的同步性,该时钟可以同时接收2个同步时间:1PPS 和GPS串行时间,授时精度小于1us。
在一些实施例中,参见图1和图2所示,所述在线监测装置还可以包括电源模块,所述电源模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述电源模块可以包括耦合取电模块,所述耦合取电模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电。其中,耦合取电模块可以直接与信号调理滤波电路连接,对信号调理滤波电路进行供电,也可以间接与信号调理滤波电路连接,比如,信号调理滤波电路可以安装在一个主板上,耦合取电模块与主板连接,从而对信号调理滤波电路进行供电;同理,微处理器也可以直接与耦合取电模块连接,也可以间接与耦合取电模块连接;本实施例中,耦合取电模块的输出端可以连接开关电路中的过流保护电路A,过流保护电路A连接主板,过流保护电路A包括缓冲吸收电路、两个续流功率二极管和开关S1,当开关S1 闭合时,耦合取电模块可以为主板上的元器件供电。
进一步,参见图2所示,所述电源模块还可以包括锂电池和超级电容,所述锂电池和所述超级电容可以分别与所述耦合取电模块连接,具体的,耦合取电模块可以通过开关S7与锂电池连接,通过开关S8 与超级电容连接,当开关S7和开关S8闭合时,耦合取电模块可以为锂电池和超级电容充电。且所述锂电池与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,锂电池的输出端连接有过流保护电路C,过流保护电路C连接主板,过流保护电路C包括缓冲吸收电路和开关S3,当开关 S3闭合时,锂电池也可以为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电;所述超级电容与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,超级电容的输出端连接有开关S4,超级电容的输出端连接有过流保护电路 D,当过流保护电路D中的开关S4闭合时,超级电容也可以为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电。
其中,锂电池可以通过多节电压4.2V、容量1.2Ah的单体电池串并联构成,能够恒定输出12V直流电。
进一步,参见图2和图3所示,所述耦合取电模块可以包括保护电路、整流滤波电路、第一信号采集电路和第一DC/DC电路等,感应交流电经保护电路、整流滤波电路以及第一DC/DC电路后可以输出 12V直流电;而第一信号采集电路可以采集耦合电压、耦合取电模块的输出电压和电流;所述电源模块还可以包括能量管理模块,所述能量管理模块连接所述第一信号采集电路和所述第一DC/DC电路,所述能量管理模块用于接收所述第一信号采集电路采集的耦合电压、输出电压以及电流,并根据耦合电压与输出电压生成发送至所述第一DC/DC电路的PWM控制信号;也即通过比较耦合电压与输出电压值生成PWM 控制信号,通过PWM控制信号控制第一DC/DC电路,使第一DC/DC 电路恒定的输出12V直流电。
在一些可选的实施例中,所述电源模块还可以包括太阳能模块,所述太阳能模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述太阳能模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电。本实施例中,在电源模块内除了设置耦合取电模块之外,还设置了太阳能模块,当耦合取电模块出现故障时,可以通过太阳能模块为整个装置供电,以保证装置供电的可靠性。
进一步,参见图4所示,太阳能模块可以包括太阳能板、第二 DC/DC电路、LC滤波电路以及第二信号采集电路,经LC滤波电路后可以输出12V直流电,太阳能模块的输出端可以与开关电路中过流保护电路B连接,过流保护电路B连接主板,过流保护电路B包括缓冲吸收电路、两个续流功率二极管和开关S2,当开关S2闭合时,太阳能模块可以为主板上的元器件供电。太阳能模块的输出端还可以通过开关S5连接锂电池,通过开关S6连接超级电容,用以给它们充电。
与耦合取电模块类似,第二信号采集电路可以采集太阳能模块的输入电压、输出电压和电流;所述能量管理模块连接所述第二信号采集电路和所述第二DC/DC电路,所述能量管理模块可以接收所述第二信号采集电路采集的输入电压、输出电压以及电流,并根据输入电压与输出电压生成发送至所述第二DC/DC电路的PWM控制信号;也即通过比较输入电压与输出电压值生成PWM控制信号,通过PWM控制信号控制第二DC/DC电路,使第二DC/DC电路恒定的输出12V直流电。
参见图2所示,在一些可选的实施例中,所述能量管理模块可以与所述太阳能模块、所述耦合取电模块连接,且所述能量管理模块还可以连接通讯模块;能量管理模块还可以监测耦合取电模块以及太阳能模块的工作状态,当能量管理模块监测到所述耦合取电模块发生故障 (比如发生短路或者存在输出电流超过阈值,或者输出功率无法供主板运行)时,能量管理模块将发送开关控制指令断开开关S1,同时若监测到是由输出电流超过阈值引起则将信息发送给通信模块上报给运维人员。并且,此时,能量管理模块会根据采集的太阳能模块的相关信息,判断太阳能模块是否满足主板所需功率,若满足则闭合开关S2。能量管理模块可以通过通讯模块将电源模块内供电单元的故障信息发送至后台。
优选的,能量管理模块还可以进一步连接锂电池和超级电容,正常情况下,主板由耦合取电模块供电,同时能量管理模块会根据采集的锂电池的荷电状态LSOC以及超级电容的荷电状态CSOC判断是否闭合开关 S5、S6由太阳能模块为其充电;当能量管理模块监测到耦合取电模块不能正常为主板供电时,能量管理模块会根据采集的太阳能模块、锂电池、超级电容的信息依次判断是否满足主板所需功率,满足则闭合相应模块连接的过流保护电路的开关;通过能量管理模块选择正常的供电单元供电,防止损害主板。
本实施例中,装置采用耦合取电、太阳能、锂电池和超级电容4种方式供电,以保证装置供电可靠性,电源内部设有短路保护电路,可防止某一路供电单元短路对主板以及其它供电单元造成影响。
优选的,所述在线监测装置还包括用于安装于电缆1上的铁芯3,所述铁芯3与所述耦合取电模块连接,所述铁芯3用于感应出交流电,本实施例中,通过设置特制铁芯3,可以从一侧的电缆1感应出交流电,不需单独提供交流电,节约资源。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
需要说明的是,在本实用新型中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本实用新型的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于,其包括:
罗氏线圈(2),其用于采集电缆(1)的泄漏电流;
信号调理滤波电路,其与所述罗氏线圈(2)连接,所述信号调理滤波电路用于将所述罗氏线圈(2)采集的泄漏电流的模拟信号转换为数字信号;
微处理器,其与所述信号调理滤波电路连接,所述微处理器用于接收泄漏电流的数字信号,并判断泄漏电流是否超出预设值,若是,则发出报警信号;
所述在线监测装置还包括电源模块,所述电源模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述电源模块包括耦合取电模块,所述耦合取电模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电;
所述电源模块还包括锂电池和超级电容,所述锂电池和所述超级电容分别与所述耦合取电模块连接,所述耦合取电模块还用于为所述锂电池和所述超级电容充电;
所述锂电池与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接;
且所述超级电容与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接。
2.如权利要求1所述的配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于:
所述耦合取电模块包括第一信号采集电路和第一DC/DC电路;
所述电源模块还包括能量管理模块,所述能量管理模块连接所述第一信号采集电路和所述第一DC/DC电路,所述能量管理模块用于接收所述第一信号采集电路采集的耦合电压、输出电压以及电流,并根据耦合电压与输出电压生成发送至所述第一DC/DC电路的PWM控制信号。
3.如权利要求1所述的配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于:
所述电源模块还包括太阳能模块,所述太阳能模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述太阳能模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电。
4.如权利要求3所述的配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于:
所述电源模块还包括能量管理模块,所述能量管理模块与所述太阳能模块、所述耦合取电模块连接,且所述能量管理模块连接通讯模块;
所述能量管理模块用于当监测到所述耦合取电模块发生故障时,控制所述耦合取电模块断开,并判断所述太阳能模块是否满足供电需求。
5.如权利要求1所述的配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于,所述电源模块还包括:
太阳能模块,所述太阳能模块与所述信号调理滤波电路和所述微处理器连接,所述太阳能模块用于为所述信号调理滤波电路和所述微处理器供电;
以及能量管理模块,所述能量管理模块分别与所述耦合取电模块、所述太阳能模块、所述锂电池和所述超级电容连接,
所述能量管理模块用于当监测到所述耦合取电模块发生故障时,控制所述耦合取电模块断开,并依次判断所述太阳能模块、所述锂电池以及所述超级电容是否满足供电需求。
6.如权利要求1所述的配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于:
所述在线监测装置还包括通讯模块,其与所述微处理器连接,所述通讯模块用于接收所述报警信号,并将所述报警信号和泄漏电流传输至后台。
7.如权利要求1所述的配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于:
所述在线监测装置还包括存储模块,所述存储模块与所述微处理器连接,所述存储模块用于对泄漏电流的数据进行存储。
8.如权利要求1所述的配网电缆泄漏电流的在线监测装置,其特征在于:
所述在线监测装置还包括GPS对时模块,所述GPS对时模块与所述微处理器连接。
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Granted publication date: 20221115 |
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