專利名稱：工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于工頻電磁場環(huán)境監(jiān)測領域，特別涉及一種對輸變站工程周圍的電磁 環(huán)境數據進行采集的裝置。
背景技術：
近年來，電力系統(tǒng)的電磁干擾、電磁環(huán)境問題日益受到人們重視，工頻電磁場的 生態(tài)效應一直是人們關注的焦點。公眾對于電磁污染的錯誤認識造成了不必要的心理恐 慌，從而對于自己周邊的輸變站工程建設持以強烈的反對態(tài)度，給輸變站設施的建設造成 了很大的阻力，各地阻撓施工的事件頻頻發(fā)生。而這一現象造成的不必要的直接后果就是 電網建設滯后于用電需求，出現供電“瓶頸”，這不僅影響到了社會和經濟的發(fā)展，也影響了 群眾的正常用電。為了引導群眾更加直觀正確地認識輸變站設施，降低公眾的心理恐慌程 度，順利推進各項輸變站工程建設，對輸變站工程周圍的電磁數據進行實時公示顯得極為 重要。所述的工頻電磁環(huán)境參數主要包括工頻電磁場強度和工頻磁感應強度。目前一般采用的方法是采用手持式測量儀器，對工頻電磁場強度和磁感應強度分 別進行測量。這種方式能夠快速、便捷地測量出被測點的電磁環(huán)境，但是，此類專用儀器價 格昂貴，而且所測得的部分參數一般供環(huán)境監(jiān)測和電力部門用于分析和研究。現有儀器均不具備專門全天候地針對輸電站設施面向公眾的工頻電磁環(huán)境監(jiān)測 功能，在現有的技術中，多通過在測量傳感器中內置電池的形式來實現外接電源干擾的屏 蔽和野外測量。工作人員在完成一定測量任務后，需要將傳感器或主機接到電源進行充電， 且一般情況下，只能對工頻電磁場強度或磁感應強度進行單一量的測量。要實現兩變量的 同時測量，需要手動進行操作，較麻煩?，F有的技術中，傳感器自動供電技術是實現工頻電磁環(huán)境實時監(jiān)測亟待解決的技 術問題。現有的傳感器多采用內置電池作為電源，充一次電一般可實現不間斷工作8-10小 時左右。如果采用引入電纜線實現自動充電，接入的充電線纜在不工作時引入感應誤差較 大，最大時高達幾百倍，在本場值較小的情況下會出現引入誤差覆蓋本場值的現象。因此如 何解決充電完成后，充電電源線的屏蔽問題也是全天候實時在線監(jiān)測系統(tǒng)要解決的技術問 題。同時作為實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，還要有準確的時間系統(tǒng)和自動調控能力，實現長時間無人 照看下的自動工作。本著前述思想，本發(fā)明人針對野外全天候實時監(jiān)測裝置的特殊要求，研發(fā)出本案 所提供裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對前述背景技術中的缺陷和不足，提供一種工 頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，其能夠實現高精度工頻電磁傳感器的長時間供電和自動充 電，并能有效地屏蔽電源線的接入對測量結果的影響，實現工頻電磁場強度和工頻磁感應
3強度的自動切換測量、數據的上傳、就地顯示等功能。本發(fā)明為解決上述技術問題，所采用的技術方案是
一種工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，包括主控制器、工頻電磁數據采集單元、時間同 步單元、數據處理單元和電源系統(tǒng)；
工頻電磁數據采集單元包括高精度工頻電磁傳感器、大容量電池、電源管理模塊和至 少兩個物理隔離器，所述電源管理模塊包括和單向二極管；至少兩個物理隔離器依次連接， 其輸入端連接電源系統(tǒng)，輸出端連接單向二極管的正極，而單向二極管的負極連接DC/DC 轉換器的輸入端及大容量電池，而DC/DC轉換器的輸出端連接高精度工頻電磁傳感器的電 源輸入端，高精度工頻電磁傳感器還連接主控制器和大容量電池，在主控制器的控制下將 測量的電磁場強度、磁感應強度及剩余電量送入主控制器； 時間同步單元與主控制器連接，將時間數據送入主控制器； 數據處理單元與主控制器連接，存儲主控制器接收到的數據。上述物理隔離器包括常開繼電器和三端穩(wěn)壓器，其中，三端穩(wěn)壓器的輸入端與常 開繼電器的常開觸點輸入端連接，并共同連接至電源系統(tǒng)的輸出端，而三端穩(wěn)壓器的輸出 端連接常開繼電器的電磁線圈，常開繼電器的常開觸點輸出端連接電源管理模塊中單向二 極管的正極。上述電源系統(tǒng)包括依次連接的微時控開關和充電裝置，其中，微時控開關與主控 制器進行通訊，在主控制器的控制下進行關斷；而充電裝置的輸出端連接物理隔離器的輸 入端。上述時間同步單元包括可通過GPS接收時間信息的GPS授時模塊。上述數據處理單元還連接顯示單元，在主控制器的控制下顯示測量數據。采用上述方案后，本發(fā)明具有以下改進
(1)通過主控制器實現自動對大容量電池進行充電，解決了全天候工作時電源供應的 問題，同時在不充電時，外接引入電纜自動分割成若干小段以減小引入誤差，解決了引入電 纜干擾誤差大的問題；
(2)通過主控制器實現各個系統(tǒng)的協(xié)調，主控制器與各單元部分的通訊都采用數字通 訊，增加了系統(tǒng)的可靠性；
(3)可以采用通過增加工頻電磁數據采集單元的方法、來實現多點監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明的整體架構圖2是本發(fā)明中工頻電磁數據采集單元的結構圖； 圖3是本發(fā)明所述的裝置系統(tǒng)結構圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作詳細說明。參照圖1，是本發(fā)明所述的工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置的主結構示意圖，包括 工頻電磁數據采集單元1、時間同步單元2、數據處理單元3、電源系統(tǒng)4、主控制器5和顯示
4單元6。配合圖2所示，工頻電磁數據采集單元1包括高精度工頻電磁傳感器101、大容量 電池102、電源管理模塊103和至少兩個物理隔離器104，其中，所述的電源管理模塊103包 括DC/DC轉換器103-1和單向二極管103-2 ；至少兩個物理隔離器104依次串接，其輸入端 連接電源系統(tǒng)4的輸出端，而輸出端連接單向二極管103-2的正極，借助物理隔離器104的 設置，將電纜分割成若干小段，從而減小引入誤差，解決了引入電纜干擾誤差大的問題；單 向二極管103-2的負極連接DC/DC轉換器103-1的輸入端及大容量電池102，以確保電流向 后級的單向流動；而DC/DC轉換器103-1的輸出端則連接高精度工頻電磁傳感器101的電 源輸入端。在本實施例中，所述的物理隔離器104包括常開繼電器104-1和三端穩(wěn)壓器 104-2 ；其中，三端穩(wěn)壓器104-2的輸入端與常開繼電器104-1的常開觸點輸入端連接，并共 同連接至電源系統(tǒng)4的輸出端，而三端穩(wěn)壓器103-4的輸出端連接常開繼電器103-3的電 磁線圈，常開繼電器103-3的常開觸點輸出端連接單向二極管103-2的正極。時間同步單元2與主控制器5連接，其包含有GPS授時模塊，可通過GPS衛(wèi)星接收 時間信息并傳送至主控制器5，以完成系統(tǒng)時間的校正。 主控制器5還通過數據處理單元3連接顯示單元6，所述的數據處理單元3可存儲 主控制器5接收到的數據，并將數據送入顯示單元6進行顯示。另外，如圖3所示，電源系統(tǒng)4包括依次連接的微時控開關403和充電裝置402，其 中，微時控開關403為常開觸點的時控開關，可與主控制器5進行通訊，在主控制器5的控 制下進行關斷；微時控開關403的另一端連接充電裝置402，而充電裝置402的輸出端連接 物理隔離器104的輸入端，以提供電源。結合圖2和圖3，本發(fā)明在工作時，當大容量電池102電量充足的情況下，其輸出經 由過DC/DC轉換器103-1轉換后，為高精度工頻電磁傳感器101提供供電電源；所述的高精 度工頻電磁傳感器101為智能傳感器，其測量的工頻電磁數據經由光纖700傳送至主控制 器5，使用光纖700傳輸可有效地減少干擾，此時微時控開關403處于斷開狀態(tài)、與之相連的 充電裝置402、物理隔離器104都處于斷開狀態(tài)，電源線被分割成幾段，有效地減弱了電纜 引入對測量單元的干擾，主控制器5將各個單元采集回來的數據進行處理后送入顯示單元 6進行顯示。另外，高精度工頻電磁傳感器101還連接大容量電池102，可根據主控制器5的指 令測量大容量電池102的剩余電量，并實時將測量結果返回至主控制器5 ；當主控制器5判 斷大容量電池102的電量不足時，會控制微時控開關403關斷，此時電流經過充電裝置402 轉換后進入物理隔離器104的輸入端，同時物理隔離器104中的三端穩(wěn)壓器103-4工作使 得常開繼電器103-3閉合，電流經物理隔離器104的輸出端流向下一個物理隔離器104的 輸入端，最后充電電流大部分為大容量電池102充電、一小部分提供給高精度工頻電磁傳 感器101供電用；當主控制器5判斷大容量電池102電量充滿時，發(fā)送信號使微控制開關 403斷開，隨后充電裝置402、物理隔離器104斷開，將充電電纜分割若干段。為防止大容量 電池102的電流回流導致常開繼電器103-3不能有效地斷開、從而影響物理隔離器104的 有效斷開，本實施例中引入單向二極管103-2，以確保大容量電池102的電流不回流，達到 有效的切斷。
本發(fā)明所述的工頻電磁場數據實時在線監(jiān)測裝置，在傳統(tǒng)的測量監(jiān)測儀器的基礎 上，加入了電源系統(tǒng)4和主控制器5控制，同時引入GPS時間對監(jiān)測數據進行實時的公示。 在系統(tǒng)工作時，主控制器5通過對工頻電磁數據采集單元1發(fā)送相關指令，工頻電磁數據采 集單元1將測量的工頻電磁場強度或磁感應強度傳送至主控制器5，同時主控制器5以同樣 的方法讀出時間同步單元2中的時間信號，進行處理。數據處理單元3通過不斷監(jiān)測大容 量電池102的電量狀態(tài)，并同時將電量狀態(tài)送至主控制器5備份，在大容量電池102的電量 低于一定值后，主控制器5通過微時控開關403控制其接通電源系統(tǒng)4，為大容量電池102 自動充電。待電量充滿以后，再斷開。以上對本發(fā)明所提供的工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，進行了詳細的介紹，本 文中應用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上說明是適用于幫助理 解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時對于本領域的普通技術人員，依據本發(fā)明的思想，在具 體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述、本說明書內容不應理解對本發(fā)明的 限制。
權利要求
1.一種工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括主控制器、工頻電磁數據 采集單元、時間同步單元、數據處理單元和電源系統(tǒng)；工頻電磁數據采集單元包括高精度工頻電磁傳感器、大容量電池、電源管理模塊和至 少兩個物理隔離器，所述電源管理模塊包括DC/DC轉換器和單向二極管；至少兩個物理隔 離器依次連接，其輸入端連接電源系統(tǒng)，輸出端連接單向二極管的正極，而單向二極管的負 極連接DC/DC轉換器的輸入端及大容量電池，而DC/DC轉換器的輸出端連接高精度工頻電 磁傳感器的電源輸入端；高精度工頻電磁傳感器還連接主控制器和大容量電池，在主控制 器的控制下將測量的電磁場強度、磁感應強度及剩余電量送入主控制器；時間同步單元與主控制器連接，將時間數據送入主控制器；數據處理單元與主控制器連接，存儲主控制器接收到的數據。
2.如權利要求1所述的工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述物理隔離 器包括常開繼電器和三端穩(wěn)壓器，其中，三端穩(wěn)壓器的輸入端與常開繼電器的常開觸點輸 入端連接，并共同連接至電源系統(tǒng)的輸出端，而三端穩(wěn)壓器的輸出端連接常開繼電器的電 磁線圈，常開繼電器的常開觸點輸出端連接電源管理模塊中單向二極管的正極。
3.如權利要求1所述的工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述電源系統(tǒng) 包括依次連接的微時控開關和充電裝置，其中，微時控開關與主控制器進行通訊，在主控制 器的控制下進行關斷；而充電裝置的輸出端連接物理隔離器的輸入端。
4.如權利要求1所述的工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述時間同步 單元包括可通過GPS接收時間信息的GPS授時模塊。
5.如權利要求1所述的工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述數據處理 單元還連接顯示單元，在主控制器的控制下顯示測量數據。
全文摘要
本發(fā)明公開一種工頻電磁數據實時在線監(jiān)測裝置，包括主控制器、工頻電磁數據采集單元、時間同步單元、數據處理單元和電源系統(tǒng)；工頻電磁數據采集單元包括高精度工頻電磁傳感器、大容量電池、電源管理模塊和至少兩個物理隔離器，所述電源管理模塊包括DC/DC轉換器和單向二極管；物理隔離器依次連接，其輸入端連接電源系統(tǒng)，輸出端連接單向二極管的正極，負極連接DC/DC轉換器及大容量電池，DC/DC轉換器的輸出端連接高精度工頻電磁傳感器的電源輸入端；高精度工頻電磁傳感器還連接主控制器和大容量電池。此裝置能夠實現高精度工頻電磁傳感器的長時間供電和自動充電，并能有效地屏蔽電源線的接入對測量結果的影響。
文檔編號G01R29/08GK102109557SQ201010600109
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權日2010年12月22日
發(fā)明者周贛, 張德進, 柏楊, 王春寧, 譚林林, 錢朝陽, 陳楷, 黃學良 申請人:東南大學, 江蘇省電力公司南京供電公司