新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，包括電流互感測量模塊、溫度傳感模塊、感應(yīng)取電模塊、電源處理模塊、控制模塊、電流換算模塊及通信模塊，電源處理模塊的電壓轉(zhuǎn)換電路將交流電傳輸給法拉電容充電電路；法拉電容充電電路將輸入的電壓傳輸至法拉電容進行充電；控制模塊供電檢測電路連接于法拉電容的兩端、從法拉電容輸入電壓，并根據(jù)激活信號向控制模塊和溫度傳感模塊輸出電壓；法拉電容充電檢測電路一端連接于電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端、一端接地，法拉電容充電檢測電路將法拉電容的充電電壓與基準電壓進行比較后，向控制模塊供電檢測電路輸出激活信號以及向通信模塊輸出運行信號。本實用新型可對電力設(shè)備的熱缺陷進行實時監(jiān)測及報警。
【專利說明】新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于監(jiān)測電力設(shè)備的溫度及電流的在線監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，和人民生活息息相關(guān)。電力系統(tǒng)高壓設(shè)備在長期運行過程中常出現(xiàn)表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動、觸點和母線排連接處老化等問題。由于存在高電壓、強電磁干擾，長期以來還沒有有效的方法實現(xiàn)對電網(wǎng)設(shè)備的安全監(jiān)測，從而導(dǎo)致事故頻繁發(fā)生，造成設(shè)備損壞，危及人身安全，直接影響了人民生活和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。
[0003]東北某發(fā)電廠1998年6月28日，因一臺機的循環(huán)水電纜中間頭過熱引燃該電纜溝里的全部電纜，造成全廠七臺機(裝機客量103萬千瓦)被迫停機、全廠停電的惡性事故。
[0004]2003年8月14日，粵北某發(fā)電廠8號機組A段開關(guān)柜發(fā)生嚴重爆炸事故，原因是開關(guān)柜與電纜連接頭由于長期運行而導(dǎo)致過熱，造成8號機組被迫停機。
[0005]2004年9月21日，福州某發(fā)電廠# 2循環(huán)水電纜中間頭過熱，燒損該溝內(nèi)所有電纜，造成被迫停機事故。
[0006]華東某電力公司2004年7月6日，因高壓柜觸頭過熱放炮，引起電纜隧道火災(zāi)，大面積電纜被燒損，導(dǎo)致市區(qū)大面積停電事故，造成不良的負面影響。
[0007]2005年9月11日山西某發(fā)電廠因開關(guān)柜觸頭過熱，發(fā)生爆炸事故，火災(zāi)燒損設(shè)備及搶修費用超過千萬元。
[0008]2006年8月27因過熱故障，華中某市30分鐘電壓劇烈波動，直接經(jīng)濟損失1.6億，間接損失3.5億。
[0009]以上的慘痛事故不僅會影響企業(yè)本身的經(jīng)濟效益，而且也給國家財產(chǎn)和職工的生命安全造成巨大損失。根據(jù)對火災(zāi)事故調(diào)查研究表明，大多數(shù)的火災(zāi)事故都是由于電流過大、溫度過高引起的，因此需要對高壓電力設(shè)備進行實時監(jiān)測及報警，以便及時采取預(yù)防措施，避免火災(zāi)及停電事故發(fā)生。
[0010]目前高壓電力設(shè)備的監(jiān)測主要有人工巡檢和在線監(jiān)測兩種方式:
[0011]人工巡檢是目前電力系統(tǒng)中普遍使用的模式，電力設(shè)備的監(jiān)控由巡檢人員進行，人工巡檢包括觀察貼示溫臘片、紅外巡檢和熱成像儀巡檢。由于臘片容易自落且部分接頭不易觀察，容易存在時域、空域的盲點，而紅外巡檢和熱成像儀巡檢不能監(jiān)測到設(shè)備內(nèi)部觸頭溫度，是非常被動的管理模式，很難預(yù)防和實現(xiàn)控制接頭發(fā)熱問題，而且熱成像儀價格昂貴，不易普及。
[0012]在線監(jiān)測是目前廣泛推廣使用的監(jiān)測方法，與人工巡檢方式相比，在線監(jiān)測可以實時在線監(jiān)測電力設(shè)備觸頭溫度。在線監(jiān)測可通過光纖或無線傳感器進行監(jiān)測。
[0013]光纖方式包括光纖光柵和分布式光纖模式，是利用光的特性實現(xiàn)監(jiān)測溫度的目的，實時性強。但長期使用過程中，光纖上容易布滿灰塵，冬天容易凝露，有爬電危險，存在安全隱患。
[0014]無線傳感器利用無線通訊技術(shù)傳輸溫度信號。目前的無線傳感器多是使用耐高溫電池提供電力，電池理論存儲壽命一般為5年，在高溫下其消耗速度更快，在實際使用中其壽命一般不超過3年，而電池設(shè)計使用壽命為3年以上的無線傳感器，其發(fā)送數(shù)據(jù)周期不能低于30分鐘，發(fā)送數(shù)據(jù)間隔過長，大大降低了監(jiān)測的實時性，且高溫環(huán)境下電池有爆炸危險。
[0015]為了解決傳感器的電源問題，專利號為201120192787.8的中國實用新型專利公開了一種感應(yīng)取電裝置，用于架空高壓輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的電源供給。該裝置包括取電鐵芯及其線圈、電流測量鐵芯及其線圈、觸發(fā)電路、整波濾波電路、分壓電路、全波整流電路和控制模塊。當高壓輸電線中通過電流時，通過電磁感應(yīng)作用，取電線圈和電流測量線圈中分別產(chǎn)生感應(yīng)交變電流，觸發(fā)電路將感應(yīng)交變電流轉(zhuǎn)換為感應(yīng)交變電壓，整流濾波電路將感應(yīng)交變電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，并進一步轉(zhuǎn)換成直流供電電壓后輸出，作為電子設(shè)備的工作電壓。分壓電路將直流電壓分壓后輸出為電壓輸入信號，傳遞給控制模塊，全波整流電路同時將電流測量鐵芯的感應(yīng)交變電流轉(zhuǎn)換為電流輸入信號，傳輸至控制模塊。該感應(yīng)取電裝置從高壓設(shè)備上感應(yīng)取電，為監(jiān)測設(shè)備提供工作電壓，避免了采用電池作為電源，需要定期更換電池的情況，降低了維護成本。但是該技術(shù)方案的控制模塊持續(xù)工作，易發(fā)熱，從而影響設(shè)備的穩(wěn)定性。
實用新型內(nèi)容
[0016]本實用新型的目的是提供一種可以減少發(fā)熱、提高設(shè)備工作穩(wěn)定性的在線監(jiān)測電力設(shè)備的電流和溫度的監(jiān)測裝置，可以對電力設(shè)備的熱缺陷進行有效的實時監(jiān)測及報警。
[0017]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案:
[0018]新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，包括置于屏蔽外殼內(nèi)的電流互感測量模塊、溫度傳感模塊、感應(yīng)取電模塊、電源處理模塊、控制模塊、電流換算模塊及通信模塊，所述電流互感測量模塊與所述電流換算模塊連接，所述感應(yīng)取電模塊和所述電源處理模塊連接，所述感應(yīng)取電模塊為其它各模塊供電，所述溫度傳感模塊、電流換算模塊將信號傳遞給所述控制模塊和所述通信模塊；所述電源處理模塊包括電壓轉(zhuǎn)換電路、法拉電容充電電路、控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，所述電壓轉(zhuǎn)換電路將來自所述感應(yīng)取電模塊的交流電整流濾波后，進行降壓傳輸給所述法拉電容充電電路；所述法拉電容充電電路對所述電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的電壓進行濾波降壓后傳輸至法拉電容進行充電；所述控制模塊供電檢測電路連接于所述法拉電容的兩端，所示控制模塊供電檢測電路從所述法拉電容輸入電壓，并根據(jù)激活信號向所述控制模塊和所述溫度傳感模塊輸出電壓；所述法拉電容充電檢測電路一端連接于所述電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端、一端接地，所述法拉電容充電檢測電路將法拉電容的充電電壓與基準電壓進行比較后，向所述控制模塊供電檢測電路輸出激活信號以及向所述通信模塊輸出運行信號。
[0019]優(yōu)選的，所述電壓轉(zhuǎn)換電路的交變電壓輸入端接收所述感應(yīng)取電模塊輸入的交變電壓，交變電壓輸入端的兩極分別和橋式整流電路的兩個輸入端連接，橋式整流電路的一個輸出端接地，另一個輸出端和并聯(lián)的第一濾波電容及第二濾波電容連接后接地，同時該輸出端與電源管理芯片的8腳相連；電源管理芯片的I腳為電壓輸出腳，I腳接儲能電感線圈后固定輸出直流電壓；電源管理芯片的2腳接第一電容后與電源管理芯片的I腳連接，然后與反向電壓保護二極管的負極連接，反向電壓二極管的正極接地；電源管理芯片的3腳接第一電阻后與電源管理芯片的4腳連接，然后接地；電源管理芯片的5腳與第二電阻相連，同時5腳還與第三電阻相連，第二電阻的另一端接儲能電感線圈的輸出端，第三電阻的另一端接地，第二電阻和第三電阻組成電壓取樣電路；電源管理芯片的6腳接第四電阻后與電源管理芯片的8腳連接；電源管理芯片的7腳接第二電容后接地。
[0020]優(yōu)選的，所述電壓轉(zhuǎn)換電路還包括由第一高頻旁路電容和第二高頻旁路電容組成的高頻旁路，所述第一高頻旁路電容的正極接第五電阻后與儲能電感線圈的輸出端連接、負極接地；所述第二高頻旁路電容的一端接儲能電感線圈的輸出端連接、另一端接地。
[0021]優(yōu)選的，在所述第五電阻輸入端和第二高頻旁路電容之間接有測試電阻。
[0022]優(yōu)選的，所述法拉電容充電電路與電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端相連，所述法拉電容充電電路包括第三濾波電容、電源芯片、分壓電路、第一直流濾波電容和法拉電容，所述電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端和電源芯片的3腳相連，電源芯片的3腳接第三濾波電容后接地，所述分壓電路由第六電阻和第七電阻組成，電源芯片的2腳經(jīng)第六電阻后與電源芯片的I腳相連，然后經(jīng)第七電阻后接地，同時，電源芯片的2腳與第一直流濾波電容相連，第一直流濾波電容的另一端接地；法拉電容和第一直流濾波電容并聯(lián)。
[0023]優(yōu)選的，所述控制模塊供電檢測電路包括控制芯片和第二直流濾波電容，所述法拉電容的正極接控制芯片的I腳，控制芯片的2腳接地，控制芯片的3腳為激活信號連接腳，控制芯片的4腳為空腳，控制芯片的5腳為電壓輸出腳，5腳接第二直流濾波電容后接地。
[0024]優(yōu)選的，所述法拉電容充電檢測電路包括電壓比較器、濾波電路、穩(wěn)壓電路、分壓電路、4.0V電壓檢測電路以及4.5V電壓檢測電路；所述電壓比較器的3腳為電壓輸入腳，與電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端相連，電壓比較器的12腳接地，由第四濾波電容和第五濾波電容并聯(lián)組成的濾波電路連接于電壓比較器的3腳和12腳之間；電壓比較器的3腳分別與第八電阻以及穩(wěn)壓二極管的負極相連，第八電阻的另一端接電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端，穩(wěn)壓二極管的正極接地，第八電阻和穩(wěn)壓二極管組成穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管陰極電壓固定為5.6V;所述穩(wěn)壓二極管的負極和第九電阻連接后同時與電壓比較器的6腳、4腳及第十電阻連接，第十電阻另一端接地，所述第九電阻和第十電阻組成分壓電路，分別給電壓比較器的6腳和4腳提供設(shè)定的基準參考電壓；所述法拉電容4.0V電壓檢測電路由第十一電阻、第十二電阻以及電壓比較器的6、7、1腳組成，電壓比較器的7腳接第十一電阻后與法拉電容正極連接，同時7腳接第十二電阻后接地，電壓比較器的I腳接第十三電阻后與控制模塊供電檢測電路連接，向控制模塊供電檢測電路輸出激活信號；所述法拉電容4.5V電壓檢測電路由第十四電阻、第十五電阻以及電壓比較器的4、5、2腳組成，電壓比較器的5腳接第十四電阻后與法拉電容正極連接，同時5腳接第十五電阻后接地，電壓比較器的2腳接第十六電阻后和通信模塊連接，向通信模塊輸出運行信號。
[0025]優(yōu)選的，所述法拉電容4.0V電壓檢測電路和法拉電容4.5V電壓檢測電路中設(shè)置有第十七電阻和第十八電阻，所述第十七電阻的一端連接于電壓比較器的I腳和第十三電阻之間、另一端接穩(wěn)壓二極管的負極；所述第十八電阻的一端連接于電壓比較器的2腳和第十六電阻之間、另一端接穩(wěn)壓二極管的負極。[0026]優(yōu)選的，所述電流互感測量模塊包括U形磁芯、條形磁芯、感應(yīng)線圈及信號線，所述條形磁芯與U形磁芯相連、位于U形磁芯的U形臂之間，U形磁芯和條形磁芯形成矩形的閉環(huán)形狀，且條形磁芯的兩端與U形磁芯相對的側(cè)部之間具有間隙。
[0027]優(yōu)選的，所述感應(yīng)取電模塊包括U形磁芯、條形磁芯、感應(yīng)線圈及信號線，所述條形磁芯與所述U形磁芯、且位于U形磁芯的U形臂之間，所述U形磁芯和條形磁芯形成矩形的閉環(huán)形狀。
[0028]優(yōu)選的，所述U形磁芯和條形磁芯采用高導(dǎo)磁率的硅鋼片疊置而成，所形成的U形磁芯和條形磁芯的橫截面為矩形。
[0029]由以上技術(shù)方案可知，本實用新型的在線監(jiān)測裝置采用感應(yīng)供電，無線傳輸，解決了高壓強磁環(huán)境下電力設(shè)備在線監(jiān)測高低壓隔離的難題，自身不存在安全隱患，而且電源處理模塊中設(shè)置控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，通過檢測當法拉電容兩端的電壓，根據(jù)電壓變化觸發(fā)后面的功能電路工作狀態(tài)，可以避免一次電流偏小，感應(yīng)電能不足，功能電路不斷消耗電能，電能進少出多而使整個裝備不能啟動的情況發(fā)生，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，可以有效地防止超設(shè)計負荷運行而引起的大范圍燒毀電力設(shè)備及停電事故。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0032]圖2為本實用新型實施例的電流互感測量模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本實用新型實施例電壓轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；
[0034]圖4為本實用新型實施例法拉電容充電電路的電路原理圖；
[0035]圖5為本實用新型實施例控制模塊供電檢測電路的電路原理圖；
[0036]圖6為本實用新型實施例法拉電容充電檢測電路的電路原理圖；
[0037]圖7為本實用新型實施例控制模塊的電路圖；
[0038]圖8為本實用新型實施例通信模塊的電路圖；
[0039]圖9為本實用新型實施例溫度傳感模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0040]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0041]參照圖1，本實用新型的在線監(jiān)測裝置包括設(shè)置于屏蔽外殼內(nèi)的電流互感測量模塊1、溫度傳感模塊2、感應(yīng)取電模塊3、電源處理模塊4、控制模塊5、電流換算模塊6及通信模塊7，感應(yīng)取電模塊3為其它各模塊供電，溫度傳感模塊2的溫度傳感器露出于屏蔽外殼。[0042]電流互感測量模塊I與電流換算模塊6連接，電流互感測量模塊I通過不飽和互感的方式，利用電磁感應(yīng)原理從一次設(shè)備上感應(yīng)電流，從而采集電力設(shè)備的電流信號，電流換算模塊6將電流信號傳遞給控制模塊5，由控制模塊5進行分析、存儲。如圖2所示，本實用新型的電流互感測量模塊I包括U形磁芯1-1、條形磁芯1-2、感應(yīng)線圈1-3及信號線1-4。條形磁芯1-2通過如絕緣膠帶的連接件與U形磁芯1-1相連,條形磁芯1-2位于U形磁芯1-1的U形臂之間，U形磁芯1-1和條形磁芯1-2形成矩形的閉環(huán)形狀。電流互感測量模塊I中的條形磁芯1-2的兩端與U形磁芯1-1相對的側(cè)部之間具有間隙a，從而可使電流互感測量模塊I處于不飽和狀態(tài)。感應(yīng)線圈1-3繞設(shè)于條形磁芯1-2外圍，感應(yīng)線圈1-3通過信號線1-4與電流換算模塊6相連，將感應(yīng)到的交流電信號傳輸至電流換算模塊6。
[0043]作為一個優(yōu)選的技術(shù)方案,本實施例的U形磁芯1-1和條形磁芯1-2米用高導(dǎo)磁率的硅鋼片疊置而成，所形成的U形磁芯1-1和條形磁芯1-2的橫截面為矩形。采用硅鋼片置加制成磁芯，可以提聞電磁互感效率，減少潤旋電流引起的發(fā)熱。本實施例的電流換算模塊6采用的是型號為ATT7051A/53A的電流換算芯片，該芯片是帶SPI的單相多功能計量芯片，工作范圍為3.0v?3.6v,晶振為5.5296MHz。本實用新型組成磁芯的硅鋼片的厚度、疊加片數(shù)以及感應(yīng)線圈的匝數(shù)和線徑，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)一次設(shè)備通過電流的大小進行不同的選擇，從而保證電流測量的線性度和精確度的要求。如通常一次帶電設(shè)備通過的電流范圍是50?5000A，遵循最大一次電流乘以32%為飽和點原則選擇合適的磁芯截面積，以一次電流最大為1500A為例，則飽和點設(shè)在500A，磁芯的截面積可設(shè)為5x10mm，感應(yīng)線圈的匝數(shù)可根據(jù)線徑的大小進行調(diào)整變化。
[0044]感應(yīng)取電模塊3和電源處理模塊4電連接，感應(yīng)電源模塊4通過電磁感應(yīng)作用從一次設(shè)備上感應(yīng)產(chǎn)生交變電流，輸入至電源處理模塊4。本實用新型的感應(yīng)取電模塊3的結(jié)構(gòu)與電流互感測量模塊I的結(jié)構(gòu)大致相同，同樣包括U形磁芯、條形磁芯、感應(yīng)線圈及信號線，不同的地方在于，感應(yīng)取電模塊3的條形磁芯的兩端面與U形磁芯端部間不具有間隙，當一次電流范圍為100?1500A，感應(yīng)取電模塊3的磁芯截面積可設(shè)為5x3mm。
[0045]本實用新型的電源處理模塊4包括電壓轉(zhuǎn)換電路、法拉電容充電電路、控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路。電源處理模塊4處理來自感應(yīng)取電模塊3的交流電，降壓后把電能存儲起來，通過滿足電壓條件開/關(guān)電源，經(jīng)穩(wěn)壓后給其它各功能電路模塊提供直流電源。
[0046]參照圖3，圖3為電壓轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。感應(yīng)取電模塊3感應(yīng)產(chǎn)生的交流電從電壓轉(zhuǎn)換電路的交變電壓輸入端DYl輸入，交變電壓輸入端DYl的兩極分別和橋式整流電路的兩個輸入端連接，將交流電壓傳遞至橋式整流電路進行整流，變成直流電壓。本實用新型的橋式整流電路為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的橋式整流電路，其由D2、D3、D4和D5四個二極管組成，橋式整流電路的一個輸出端接地，另一個輸出端和并聯(lián)的第一濾波電容C20及第二濾波電容C19連接后接地，同時該輸出端與電源管理芯片U2 (LM5007)的8腳相連，直流電壓通過濾波電容濾除交流紋波后輸送至電源管理芯片U2進行電壓變化。電源管理芯片U2的I腳為電壓輸出腳，I腳接儲能電感線圈LI后固定輸出IOV的直流電壓。電源管理芯片U2的2腳接第一電容C18后與電源管理芯片U2的I腳連接，然后與反向電壓保護二極管D6的負極連接，反向電壓二極管D6的正極接地。電源管理芯片U2的3腳接第一電阻R23后與電源管理芯片U2的4腳連接，然后接地。電源管理芯片U2的5腳與第二電阻R24相連，同時5腳還與第三電阻R27相連，第二電阻R24的另一端接儲能電感線圈LI的輸出端，第三電阻R27的另一端接地，第二電阻R24和第三電阻R27組成電壓取樣電路。電源管理芯片U2的6腳接第四電阻R21后與電源管理芯片U2的8腳連接，電源管理芯片U2的7腳接第二電容C17后接地。
[0047]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本實用新型的電壓轉(zhuǎn)換電路還包括由第一高頻旁路電容C22和第二高頻旁路電容C23組成的高頻旁路，用于過濾高頻信號。第一高頻旁路電容C22的正極接第五電阻R25后與儲能電感線圈LI的輸出端連接、負極接地，第二高頻旁路電容C23的一端接儲能電感線圈LI的輸出端連接、另一端接地。更進一步的方案，在第五電阻R25輸入端和第二高頻旁路電容C23之間接有測試電阻R22，當用萬用表測量R2兩端的電壓是恒定的10.5V時，說明整個電壓轉(zhuǎn)換電路工作正常。當連接有測試電阻時，電源管理芯片U2的I腳經(jīng)儲能電感線圈LI和測試電阻R22后輸出電壓。
[0048]參照圖4，圖4為法拉電容充電電路的電路原理圖。法拉電容充電電路與電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端(儲能電感線圈LI的輸出端)相連，本實施例中為測試電阻R22的輸出端。法拉電容充電電路包括第三濾波電容C24、電源芯片U3 (LM317)、分壓電路、第一直流濾波電容C25和法拉電容BT1。電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端和電源芯片U3的3腳相連，向電源芯片U3輸入電壓，電源芯片U3的3腳接第三濾波電容C24后接地。分壓電路由第六電阻R26和第七電阻R28組成，電源芯片U3的2腳經(jīng)第六電阻R26后與電源芯片U3的I腳相連，然后經(jīng)第七電阻R28后接地，同時，電源芯片U3的2腳還與第一直流濾波電容C25相連，第一直流濾波電容C25的另一端接地。法拉電容BTl和第一直流濾波電容C25并聯(lián)。
[0049]電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的IOV電壓經(jīng)過第三濾波電容C24濾波后傳送至電源芯片U3的3腳，電源芯片U3的2腳是電壓輸出腳，其輸出電壓由分壓電路決定，本實用新型設(shè)定電源芯片U3的2腳恒定輸出5.5V的直流電壓，給法拉電容BTl充電。
[0050]參照圖5，圖5為控制模塊供電檢測電路的電路原理圖?？刂颇K供電檢測電路包括控制芯片NCPl (NCP603)和第二直流濾波電容C21。法拉電容BTl的正極接控制芯片NCPl的I腳?？刂菩酒琋CPl的2腳接地，控制芯片NCPl的3腳為激活信號連接腳，控制芯片NCPl的4腳為空腳，控制芯片NCPl的5腳為電壓輸出腳，同時控制芯片NCPl的5腳接第二直流濾波電容C21后接地?？刂颇K供電檢測電路中的控制芯片NCPl具有電壓比較器開關(guān)的作用，當控制芯片NCPl的3腳VRST信號是高電平時，控制芯片NCPl的5腳輸出
3.3V直流電壓，當控制芯片NCPl的3腳VRST信號是低電平時，控制芯片NCPl的5腳輸出OV直流電壓。
[0051]參照圖6，圖6為法拉電容充電檢測電路的電路原理圖。法拉電容充電檢測電路包括電壓比較器Ul (LM339)、濾波電路、穩(wěn)壓電路、分壓電路、4.0V電壓檢測電路以及4.5V電壓檢測電路。
[0052]電壓比較器Ul的3腳為電壓輸入腳，電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端和電壓比較器Ul的3腳相連，向電壓比較器Ul輸入電壓，電壓比較器Ul的12腳接地，由第四濾波電容C15和第五濾波電容C16并聯(lián)組成的濾波電路連接于電壓比較器Ul的3腳和12腳之間。電壓比較器Ul的3腳分別與第八電阻RlO以及穩(wěn)壓二極管Dl的負極相連，第八電阻RlO的另一端接電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端，穩(wěn)壓二極管Dl的正極接地。第八電阻RlO和穩(wěn)壓二極管Dl組成穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管Dl陰極電壓固定為5.6V。穩(wěn)壓二極管Dl的負極和第九電阻R14連接后同時與電壓比較器Ul的6腳、4腳及第十電阻R18連接，第十電阻R18另一端接地。第九電阻R14和第十電阻R18組成分壓電路，分別給電壓比較器Ul的6腳和4腳提供設(shè)定的基準參考電壓。
[0053]法拉電容4.0V電壓檢測電路由第十一電阻R12、第十二電阻R20以及電壓比較器Ul的6、7、1腳組成，電壓比較器Ul的7腳接第十一電阻R12后與法拉電容BTl正極連接，同時7腳接第十二電阻R20后接地，電壓比較器Ul的I腳接第十三電阻R15后與控制模塊供電檢測電路中控制芯片NCPl的3腳連接。當法拉電容BTl兩端電壓低于4.5V時，第十一電阻R12和第十二電阻R20組成的取樣電路送給電壓比較器Ul的7腳的電壓低于6腳的基準電壓，電壓比較器UI經(jīng)過內(nèi)部電路運算后，由電壓比較器UI的I腳輸出低電平(OV )，當VRST信號是低電平時，控制模塊檢測電路的控制芯片NCPl的5腳輸出OV直流電壓；反之，當法拉電容BTl兩端電壓高于4.5V時，電壓比較器Ul的7腳的電壓高于6腳的基準電壓，電壓比較器Ul的I腳輸出高電平(5V)，VRST信號是高電平時，控制模塊檢測電路的控制芯片NCPl的5腳輸出3.3V直流電壓。
[0054]法拉電容4.5V電壓檢測電路由第十四電阻R11、第十五電阻R19以及電壓比較器Ul的4、5、2腳組成。電壓比較器Ul的5腳接第十四電阻Rll后與法拉電容BTl正極連接，同時5腳接第十五電阻R19后接地，電壓比較器Ul的2腳接第十六電阻R17后和通信模塊的3腳連接。當法拉電容BTl兩端電壓低于4.0V時，第十三Rll和第十四R19組成的取樣電路送給電壓比較器Ul的5腳的電壓低于4腳的基準電壓，電壓比較器Ul經(jīng)過內(nèi)部電路運算后，由電壓比較器Ul的2腳輸出低電平(OV)，當run信號是低電平時，通信模塊7不工作；反之，當法拉電容BTl兩端電壓高于4.0V時，電壓比較器Ul的5腳的電壓高于4腳的基準電壓，電壓比較器Ul的2腳輸出高電平(5V)，當run信號是高電平時，通信模塊7開始工作。
[0055]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，法拉電容4.0V電壓檢測電路和法拉電容4.5V電壓檢測電路中還設(shè)置有作為上拉電阻的第十七電阻R13和第十八電阻R16，第十七電阻R13的一端連接于電壓比較器Ul的I腳和第 十三電阻R15之間、另一端接穩(wěn)壓二極管Dl的負極。第十八電阻R16的一端連接于電壓比較器Ul的2腳和第十六電阻R17之間、另一端接穩(wěn)壓二極管Dl的負極。上拉電阻的目的是提高電壓比較器的帶負載電流，起輔助作用。
[0056]通過設(shè)置4.0V和4.5V電壓檢測電路，當法拉電容BTl充電電壓達到4.0v, 4.0V檢測電路向控制模塊供電檢測電路輸出信號，給控制模塊5輸出一個3.3v電壓，控制模塊5開始工作；當法拉電容BTl充電電壓到4.5v時，4.5V檢測電路向通信模塊輸出信號，給通信模塊輸出電壓，通信模塊向外發(fā)射信號；當法拉電容BTl放電后，重復(fù)上一個周期的動作，達到節(jié)約電量，電路周期性工作，提高設(shè)備的穩(wěn)定性。
[0057]參照圖7，圖7為本實用新型控制模塊的電路圖。本實用新型控制模塊5為常規(guī)的微處理器芯片(ATT1)，控制模塊5的I腳和控制模塊供電檢測電路中控制芯片NCPl的5腳相連，當控制芯片NCPl的5腳輸出3.3V直流電壓時，控制模塊5得到正常供電，開始工作，當控制芯片NCPl的5腳輸出OV直流電壓時，控制模塊5供電消失，停止工作。這樣設(shè)計可以讓控制模塊5間歇工作，減少工作時間，減少發(fā)熱，提高設(shè)備的穩(wěn)定性。
[0058]參照圖8，圖8為通信模塊的電路圖。本實用新型的通信模塊7為常規(guī)的無線通信芯片。優(yōu)選采用TT2530通信芯片，該芯片基于德州儀器IEEE802.15.4與Z-Stack技術(shù)，采用ZigBee兼容解決方案，具有低功耗、高集成、長距離的特性。通信模塊7的3腳接收法拉電容充電檢測電路中電壓比較器Ul的2腳輸出的運行信號，通信模塊7的8-13腳和控制模塊5的18-23腳對應(yīng)相連。通信模塊7和控制模塊5實時交換數(shù)據(jù)，由控制模塊5對數(shù)據(jù)進行分析、存儲。
[0059]參照圖9，圖9為溫度傳感模塊2的電路原理圖。圖10為常規(guī)的溫度檢測電路，溫度傳感器DSl的I腳接地。溫度傳感器DSl的2腳和通信模塊7的2腳連接，將檢測到的環(huán)境溫度經(jīng)通信模塊7傳送至控制模塊5進行分析存儲，同時溫度傳感器DSl的2腳通過第十八電阻R9和溫度傳感器DSl的3腳相連，然后經(jīng)第三電容C12接地。溫度傳感器DSl的3腳和控制模塊供電檢測電路中控制芯片NCPl的5腳連接。
[0060]本實用新型的電力設(shè)備的溫度和電流在線監(jiān)測裝置通過感應(yīng)取電模塊從一次設(shè)備上得到電源，由溫度傳感器采集溫度，不飽和電流互感測量模塊采集電流，通過無線通信模塊上傳溫度和電流數(shù)據(jù)，解決了高壓強磁環(huán)境下電力設(shè)備在線監(jiān)測設(shè)備供電和高低壓安全隔離的難題，可以對電力設(shè)備的熱缺陷進行有效的實時監(jiān)測及報警。而且本實用新型的存電器件選用法拉電容，比電池耐用。
[0061]同時本實用新型的電源處理模塊中設(shè)置控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，通過檢測當法拉電容兩端的電壓，根據(jù)電壓變化觸發(fā)后面的功能電路工作狀態(tài)，可以避免一次電流偏小，感應(yīng)電能不足，功能電路不斷消耗電能，電能進少出多而使整個裝備不能啟動的情況發(fā)生。
[0062]本實用新型的在線監(jiān)測裝置尤其適用于以下場合:進行動態(tài)增容、過載特性試驗及大負荷區(qū)段的帶電導(dǎo)線；容易產(chǎn)生熱缺陷的帶電導(dǎo)線接續(xù)部位，如開關(guān)觸頭，耐張線夾、接續(xù)管、引流板等處；重冰區(qū)進行交直流融冰的導(dǎo)地線；其他有在線測溫需求的普通和特種導(dǎo)線、金具。
[0063]對所公開的實施例的上述說明，是本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對前述實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本實用新型中所定義的一般原理可以再不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于前述實施例，而是要符合與本實用新型所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，包括置于屏蔽外殼內(nèi)的電流互感測量模塊(1 )、溫度傳感模塊(2 )、感應(yīng)取電模塊(3 )、電源處理模塊(4 )、控制模塊(5 )、電流換算模塊(6 )及通信模塊(7 )，所述電流互感測量模塊(1)與所述電流換算模塊(6 )連接，所述感應(yīng)取電模塊(3 )和所述電源處理模塊(4 )連接，所述感應(yīng)取電模塊(3 )為其它各模塊供電，所述溫度傳感模塊(2)、電流換算模塊(6)將信號傳遞給所述控制模塊(5)和所述通信模塊(7); 其特征在于， 所述電源處理模塊(4 )包括電壓轉(zhuǎn)換電路、法拉電容充電電路、控制模塊供電檢測電路和法拉電容充電檢測電路，所述電壓轉(zhuǎn)換電路將來自所述感應(yīng)取電模塊的交流電整流濾波后，進行降壓傳輸給所述法拉電容充電電路； 所述法拉電容充電電路對所述電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的電壓進行濾波降壓后傳輸至法拉電容進行充電； 所述控制模塊供電檢測電路連接于所述法拉電容的兩端，所述控制模塊供電檢測電路從所述法拉電容輸入電壓，并根據(jù)激活信號向所述控制模塊(5)和所述溫度傳感模塊(2)輸出電壓； 所述法拉電容充電檢測電路一端連接于所述電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端、一端接地，所述法拉電容充電檢測電路將法拉電容的充電電壓與基準電壓進行比較后，向所述控制模塊供電檢測電路輸出激活信號以及向所述通信模塊(7)輸出運行信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述電壓轉(zhuǎn)換電路的交變電壓輸入端(DYl)接收所述感應(yīng)取電模塊輸入的交變電壓，交變電壓輸入端(DYl)的兩極分別和橋式整流電路的兩個輸入端連接，橋式整流電路的一個輸出端接地，另一個輸出端和并聯(lián)的第一濾波電容(C20)及第二濾波電容(C19)連接后接地，同時該輸出端與電源管理芯片(U2)的8腳相連；電源管理芯片(U2)的I腳為電壓輸出腳，I腳接儲能電感線圈(LI)后固定輸出直流電壓；電源管理芯片(U2)的2腳接第一電容(C18)后與電源管理芯片(U2)的I腳連接，然后與反向電壓保護二極管(D6)的負極連接，反向電壓二極管(D6)的正極接地；電源管理芯片(U2)的3腳接第一電阻(R23)后與電源管理芯片(U2)的4腳連接，然后接地；電源管理芯片(U2)的5腳與第二電阻(R24)相連，同時5腳還與第三電阻(R27)相連，第二電阻(R24)的另一端接儲能電感線圈(LI)的輸出端，第三電阻(R27)的另一端接地，第二電阻(R24)和第三電阻(R27)組成電壓取樣電路；電源管理芯片(U2)的6腳接第四電阻(R21)后與電源管理芯片(U2)的8腳連接；電源管理芯片(U2)的7腳接第二電容(C17)后接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述電壓轉(zhuǎn)換電路還包括由第一高頻旁路電容(C22)和第二高頻旁路電容(C23)組成的高頻旁路，所述第一高頻旁路電容(C22)的正極接第五電阻(R25)后與儲能電感線圈(LI)的輸出端連接、負極接地；所述第二高頻旁路電容(C23)的一端接儲能電感線圈(LI)的輸出端連接、另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:在所述第五電阻(R25)輸入端和第二高頻旁路電容(C23)之間接有測試電阻(R22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述法拉電容充電電路與電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端相連，所述法拉電容充電電路包括第三濾波電容(C24)、電源芯片(U3)、分壓電路、第一直流濾波電容(C25)和法拉電容(BT1)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端和電源芯片(U3)的3腳相連，電源芯片(U3)的3腳接第三濾波電容(C24)后接地，所述分壓電路由第六電阻(R26)和第七電阻(R28)組成，電源芯片(U3)的2腳經(jīng)第六電阻(R26)后與電源芯片(U3)的I腳相連，然后經(jīng)第七電阻(R28)后接地，同時，電源芯片(U3)的2腳與第一直流濾波電容(C25)相連，第一直流濾波電容(C25)的另一端接地；法拉電容(BTl)和第一直流濾波電容(C25)并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述控制模塊供電檢測電路包括控制芯片(NCPl)和第二直流濾波電容(C21)，所述法拉電容(BTl)的正極接控制芯片(NCPl)的I腳，控制芯片(NCPl)的2腳接地，控制芯片(NCPI)的3腳為激活信號連接腳，控制芯片(NCPl)的4腳為空腳，控制芯片(NCPl)的5腳為電壓輸出腳，5腳接第二直流濾波電容(C21)后接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述法拉電容充電檢測電路包括電壓比較器(U1)、濾波電路、穩(wěn)壓電路、分壓電路、4.0V電壓檢測電路以及4.5V電壓檢測電路； 所述電壓比較器(Ul)的3腳為電壓輸入腳，與電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端相連，電壓比較器(Ul)的12腳接地，由第四濾波電容(C15)和第五濾波電容(C16)并聯(lián)組成的濾波電路連接于電壓比較器(Ul)的3腳和12腳之間；電壓比較器(Ul)的3腳分別與第八電阻(RlO)以及穩(wěn)壓二極管(Dl)的負極相連，第八電阻(RlO)的另一端接電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端，穩(wěn)壓二極管(Dl)的正極接地，第八電阻(RlO)和穩(wěn)壓二極管(Dl)組成穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管(Dl)陰極電壓固定為5.6V ;所述穩(wěn)壓二極管(Dl)的負極和第九電阻(R14)連接后同時與電壓比較器(Ul)的6腳、4腳及第十電阻(R18)連接，第十電阻(R18)另一端接地，所述第九電阻(R14)和第十電阻(R18)組成分壓電路，分別給電壓比較器(Ul)的6腳和4腳提供設(shè)定的基準參 考電壓； 所述法拉電容4.0V電壓檢測電路由第十一電阻(R12)、第十二電阻(R20)以及電壓比較器(Ul)的6、7、1腳組成，電壓比較器(Ul)的7腳接第十一電阻(R12)后與法拉電容(BTl)正極連接，同時7腳接第十二電阻(R20)后接地，電壓比較器(Ul)的I腳接第十三電阻(R15)后與控制模塊供電檢測電路連接，向控制模塊供電檢測電路輸出激活信號； 所述法拉電容4.5V電壓檢測電路由第十四電阻(R11)、第十五電阻(R19)以及電壓比較器(Ul)的4、5、2腳組成，電壓比較器(Ul)的5腳接第十四電阻(Rll)后與法拉電容(BTl)正極連接，同時5腳接第十五電阻(R19)后接地，電壓比較器(Ul)的2腳接第十六電阻(R17)后和通信模塊連接，向通信模塊輸出運行信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述法拉電容4.0V電壓檢測電路和法拉電容4.5V電壓檢測電路中設(shè)置有第十七電阻(R13)和第十八電阻(R16)，所述第十七電阻(R13)的一端連接于電壓比較器(Ul)的I腳和第十三電阻(R15)之間、另一端接穩(wěn)壓二極管(Dl)的負極；所述第十八電阻(R16)的一端連接于電壓比較器(Ul)的2腳和第十六電阻(R17)之間、另一端接穩(wěn)壓二極管(Dl)的負極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述電流互感測量模塊(I)包括U形磁芯(1-1)、條形磁芯(1-2)、感應(yīng)線圈(1-3)及信號線(1-4)，所述條形磁芯(1-2)與U形磁芯(1-1)相連、位于U形磁芯(1-1)的U形臂之間，U形磁芯(1-1)和條形磁芯(1-2 )形成矩形的閉環(huán)形狀，且條形磁芯(1-2)的兩端與U形磁芯(1-1)相對的側(cè)部之間具有間隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述感應(yīng)取電模塊包括U形磁芯、條形磁芯、感應(yīng)線圈及信號線，所述條形磁芯與所述U形磁芯、且位于U形磁芯的U形臂之間，所述U形磁芯和條形磁芯形成矩形的閉環(huán)形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的新型電力設(shè)備溫度和電流在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述U形磁芯和條形磁芯采用高導(dǎo)磁率的硅鋼片疊置而成，所形成的U形磁芯和條形磁芯的橫截面為矩 形。
【文檔編號】G08C17/02GK203534629SQ201320605363
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】敖彬儀, 閔青 申請人:珠海鼎日電子科技有限公司