專利名稱：一種電力系統(tǒng)避雷器的無線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電力系統(tǒng)的監(jiān)測裝置，具 體涉及一種電力系統(tǒng)避雷器的無線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
避雷器對電力系統(tǒng)的過電壓保護具有重要作用，為保證電力系統(tǒng)安全運 行，必須對運行中的避雷器進行定期檢査和測試。目前，電力系統(tǒng)中普遍使 用的氧化鋅避雷器監(jiān)測器，可對避雷器的阻性電流進行測量。但其存在以下
不足1)對避雷器的監(jiān)測主要靠人工巡查，無法進行實時在線監(jiān)測；2)數(shù) 據(jù)傳輸采用有線傳輸方式，電纜敷設(shè)量大，不便于野外架空線路避雷器的監(jiān) 測；3)運用了無線傳輸方式的部分，都局限于點對點傳輸，擴展性差。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種電力系統(tǒng)避雷器的無線監(jiān)測裝置，可對電 路系統(tǒng)的避雷器進行實時在線監(jiān)測，通過無線傳輸方式傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，無需 架設(shè)電纜，擴展性較好。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是， 一種電力系統(tǒng)避雷器的無線監(jiān)測裝 置，包括依次連接的采樣電阻、信號調(diào)理模塊和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，信 號調(diào)理模塊和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊分別與電源管理模塊連接，無線數(shù)據(jù)采 集傳輸模塊采用CC2430模塊。
本實用新型的有益效果是，l.網(wǎng)絡(luò)允許的節(jié)點數(shù)量大、密度高，可以同時對多個避雷器的狀態(tài)進行
監(jiān)測，大大提高了監(jiān)測效率；
2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自動組網(wǎng)、擴展性好、安裝便捷可靠，不受導(dǎo)線限制。 不僅可安裝在變電站內(nèi)，對變電站內(nèi)各個避雷器進行在線監(jiān)測；可安裝在野 外架空輸電線路上，對野外架空線路避雷器進行遠程在線監(jiān)測；并且安裝節(jié) 點的數(shù)量可以隨時增減，不受系統(tǒng)束縛。
3.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有一定的計算能力和存儲能力，裝置的整體結(jié)構(gòu)簡單，實用 性強并且總體造價低。

圖1是本實用新型監(jiān)測裝置采集泄漏電流信號的原理圖2是本實用新型裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖3是本實用新型裝置中信號調(diào)理模塊的電路原理圖4是本實用新型裝置中電源管理模塊的電路原理圖。
圖中，l.避雷器，2.采樣電阻，3.信號調(diào)理模±央，4.無線數(shù)據(jù)采集傳輸模
塊，5.電源管理?！姥耄?.保護間隙。
其中，3-l.四運放集成電路第一運放，3-2.四運放集成電路第二運放，3-3.
四運放集成電路第三運放，5-1.電源，5-2.整流二極管，5-3.固定單片穩(wěn)壓集
成電路，5-4.可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。 避雷器的監(jiān)測裝置采集泄漏電流信號原理圖，如圖1所示，將一爭阻接 在金屬氧化物型避雷器1的末屏接地線上，并將該電阻做為采樣電阻2，獲 取避雷器1泄漏電流對應(yīng)的模擬電壓信號，采樣電阻2與保護間隙6并聯(lián)。本實用新型監(jiān)測裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。包括依次連接的 采樣電阻2、信號調(diào)理模塊3和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊4,信號調(diào)理模塊3 和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊4分別與電源管理模塊5連接。其中的無線數(shù)據(jù)采 集傳輸模塊4采用CC2430模塊，該模塊具有8通道14位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和 射頻無線電收發(fā)機。
本實用新型裝置中信號調(diào)理模塊3的電路原理圖，如圖3所示。包括電 阻R1，電阻R1的一端接信號源ul，電阻R1的另一端與電阻R2的一端相 連接，電阻R2的另一端與四運放集成電路第一運放3-1的正相輸入端連接， 電阻Rl與電阻R2的旁路與電容C2連接，電容C2還與四運放集成電路第 一運放3-1的輸出端連接，電阻R2與四運放集成電路第一運放3-1正相輸 入端的旁路與電容C1連接，電容C1還接地，四運放集成電路第一運放3-l
的反相輸入端與輸出端相連。
四運放集成電路第一運放3-l的輸出端還與電阻R3的一端連接，電阻 R3的另一端與四運放集成電路第二運放3-2的正相輸入端連接，電阻R3與 四運放集成電路第二運放3-2正相輸入端的旁路分別與電阻R4和電阻R5的 一端相連接，電阻R4的另一端接1.5V電源u2，電阻R5的另一端接地，四 運放集成電路第二運放3-2的輸出端與電阻R7的一端連接，電阻R7的另一 端與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端接地，電阻R7與電阻R6的旁 路與四運放集成電路第二運放3-2的反相輸入端連接，四運放集成電路第二 運放3-2的輸出端還與四運放集成電路第三運放3-3的正相輸入端相連，四 運放集成電路第二運放3-2輸出端與四運放集成電路第三運放3-3正相輸入 端的旁路與電容C3連接，電容C3還接地。
四運放集成電路第三運放3-3的反相輸入端與輸出端相連接，四運放集成電路第三運放3-3的輸出端與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊4相連接，四運放集成電 路第三運放3-3輸出端與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊4的旁路與3.3V穩(wěn)壓管連接， 3.3V穩(wěn)壓管還接地。
本實用新型裝置中電源管理模塊的電路原理圖，如圖4所示。包括電源 5-1，電源5-l的正極與整流二極管5-2連接、整流二極管5-2還與固定單片 穩(wěn)壓集成電路5-3的輸入端相接，整流二極管5-2與固定單片穩(wěn)壓集成電路 5-3輸入端的旁路分別與特殊電容El和電容C4連接，特殊電容El和電容 C4還分別接地，固定單片穩(wěn)壓集成電路5-3的接地端與大地相接，固定單片 穩(wěn)壓集成電路5-3的輸出端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第三引腳Vin 相接，固定單片穩(wěn)壓集成電路5-3輸出端和可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4第 三引腳Vin的旁路分別與特殊電容E2、電容C5和電容C6連接，特殊電容 E2、電容C5和電容C6還分別接地；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第二引 腳RUN1、第六引腳MODE和第九引腳RUN2分別與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成 電路5-4的第三引腳Vin相連接，可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第八引腳 POR與電阻R12的一端相連接，電阻R12的另一端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成 電路54的第三引腳Vin連接；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第一引腳 WB1與電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端分別與電容C7和可調(diào)雙輸 出穩(wěn)壓集成電路5-4的第一輸出電壓端Voutl相連接，電容C7還接地，電 阻R8與電容C9并聯(lián)，可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第一引腳VFB1與電 阻R8的旁路與電阻R9的一端相接，電阻R9的另一端接地；可調(diào)雙輸出穩(wěn) 壓集成電路5-4的第四引腳SW1與電感Ll的一端連接，電感Ll的另一端 與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第一輸出電壓端Voutl相接；可調(diào)雙輸出 穩(wěn)壓集成電路5-4的第十引腳VFB2與電阻R10的一端連接，電阻R10的另一端分別與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第二輸出電壓端Vout2和電容C8 連接，電容C8還接地，電阻R10與電容C10并聯(lián)；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電 路5-4的第十引腳VFB2與電阻R10的旁路與電阻Rll的一端連接，電阻 Rll的另一端接地；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第七引腳SW2與電感 L2的一端連接，電感L2的另一端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第二輸 出電壓端Vout2連接。
通過調(diào)節(jié)電源管理模塊5中電阻R8、電阻R9、電阻R10和電阻R11的 電阻比值，可以調(diào)整電壓管理模塊5中可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路5-4的第一 輸出電壓端Voutl和第二輸出電壓端Vout2的電壓值，將第一輸出電壓端 Voutl調(diào)到+1.5V電壓連接到信號調(diào)理模塊3中提升電路的u2作為提升電壓， 將第二輸出電壓端Vout2調(diào)到+33V電壓做為無線數(shù)據(jù)傳輸模塊塊4的工作 電源電壓，固定單片穩(wěn)壓集成電路5-3輸出的+5V穩(wěn)定電壓做為四運放集成 電路提供工作電源電壓。
本實用新型裝置的工作過程
避雷器1泄漏的電流經(jīng)過采樣電阻2，采樣電阻2將該電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷海?并輸入信號調(diào)理模塊3，信號調(diào)理模塊3將輸入信號濾去5次及5次以上的 諧波并將該電壓的幅值調(diào)理到無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊4的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換采 集電壓范圍內(nèi)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，并存入無線數(shù)據(jù)采集傳輸 模塊4，等待組網(wǎng)發(fā)送；ZigBee (IEEE 802.15.4協(xié)議)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另 一端通過由無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊4組建的網(wǎng)關(guān)，搭建起ZigBee無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)，接受來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點的數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)絇C機中， 進行數(shù)字諧波分析，得到避雷器1的泄漏電流對應(yīng)的全電流基波電流和三次 諧波電流的幅值，根據(jù)所得值判斷氧化鋅避雷器閥片是否發(fā)生老化、受潮或絕緣顯著惡化程度。從而實現(xiàn)多個避雷器的無線遠程在線監(jiān)測。
本裝置把采樣電阻2、信號調(diào)理電路3、無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊4以及 電源管理模塊5，有機地結(jié)合在一起構(gòu)建成具有采集、存儲處理及發(fā)送功能 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點。
本實用新型裝置，通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對各個避雷器的工作狀 態(tài)進行實時在線監(jiān)測，無需敷設(shè)通信電纜，系統(tǒng)安裝調(diào)試方便，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)單個 無線傳感器節(jié)點的損壞不會影響系統(tǒng)的正常運行，擴展性好，既可用于變電 站內(nèi)避雷器的實時監(jiān)測，也可用于野外架空線路避雷器的在線監(jiān)測。
權(quán)利要求1.一種電力系統(tǒng)避雷器的無線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括依次連接的采樣電阻(2)、信號調(diào)理模塊(3)和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊(4)，信號調(diào)理模塊(3)和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊(4)分別與電源管理模塊(5)連接，所述的無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊(4)采用CC2430模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的信號調(diào)理模塊(3)包括電阻R1，電阻R1的一端接信號源ul，電阻R1的另一端與電阻R2的一端相連接，電阻R2的另一端與四運放集成電路第一運放(3-1)的正相輸入端連接，電阻R1與電阻R2的旁路與電容C2連接，電容C2還與四運放集成電路第一運放(3-1)的輸出端連接，電阻R2與四運放集成電路第一運放(3-1)正相輸入端的旁路與電容C1連接，電容C1還接地，四運放集成電路第一運放(3-1)的反相輸入端與輸出端相連，所述四運放集成電路第一運放(3-l)的輸出端還與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端與四運放集成電路第二運放(3-2)的正相輸入端連接，電阻R3與四運放集成電路第二運放(3-2)正相輸入端的旁路分別與電阻R4和電阻R5的一端相連接，電阻R4的另一端接l,5V電源u2,電阻R5的另一端接地，四運放集成電路第二運放(3-2)的輸出端與電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端接地，電阻R7與電阻R6的旁路與四運放集成電路第二運放(3-2)的反相輸入端連接，四運放集成電路第二運放(3-2)的輸出端還與四運放集成電路第三運放(3-3)的正相輸入端相連，四運放集成電路第二運放(3-2)輸出端與四運放集成電路第三運放(3-3)正相輸入端的旁路與電容C3連接，電容C3還接地，所^四運放集成電路第三運放(3-3)的反相輸入端與輸出端相連接，四運放集成電路第三運放(3-3)的輸出端與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)相連接,四運放集成電路第三運放(3-3)輸出端與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)的旁路與3.3V穩(wěn)壓管連接，3.3V穩(wěn)壓管還接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的電源管理模塊(5)包括電源(5-1)，電源(5-1)的正極與整流二極管(5-2)連接，整流二極管(5-2)還與固定單片穩(wěn)壓集成電路(5-3)的輸入端連接，整流二極管(5-2)與固定單片穩(wěn)壓集成電路(5-3)輸入端的旁路分別與特殊電容E1和電容C4連接，特殊電容E1和電容C4還分別接地，固定單片穩(wěn)壓集成電路(5-3)的接地端與大地相接，固定單片穩(wěn)壓集成電路(5-3)的輸出端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第三引腳連接，固定單片穩(wěn)壓集成電路(5-3)輸出端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)第三引腳的旁路分別與特殊電容E2、電容C5和電容C6連接，特殊電容E2、電容C5和電容C6還分別接地；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第二引腳、第六引腳和第九引腳分別與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第三引腳連接，可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第八引腳與電阻R12的一端相連接，電阻R12的另一端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第三引腳相接，可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第一引腳與電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端分別與電容C7和可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第一輸出電壓端連接，電容C7還接地，電阻R8與電容C9并聯(lián)，可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第一引腳和電阻R8的旁路與電阻R9的一端相接，電阻R9的另一端接地；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第四引腳與電感Ll的一端連接，電感Ll的另一端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第一輸出電壓端連接；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電桌(5-4)的第十引腳與電阻R10的一端連接，電阻RIO的另一端分別與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第二輸出電壓端和電容C8連接，電容C8還接地，電阻R10與電容C10并聯(lián)，可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第十引腳與電阻R10的旁路與電阻R11的一端連接，電阻Rll的另一端接地；可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第七引腳與電感L2的一端連接，電感L2的另一端與可調(diào)雙輸出穩(wěn)壓集成電路(5-4)的第二輸出電壓端連接。
專利摘要本實用新型公開的一種電力系統(tǒng)避雷器的無線監(jiān)測裝置，包括依次連接的采樣電阻、信號調(diào)理模塊和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，信號調(diào)理模塊和無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊分別與電源管理模塊連接，無線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊采用CC2430模塊。本實用新型裝置對避雷器的工作狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測，無需敷設(shè)通信電纜，安裝調(diào)試方便，既可用于變電站內(nèi)的避雷器的實時監(jiān)測，也可用于野外架空線路避雷器的在線監(jiān)測。
文檔編號G01R31/00GK201278005SQ20082003029
公開日2009年7月22日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者馮小平, 輝 李, 楊國清, 王德意 申請人:西安理工大學(xué)