专利名称：一种分布式避雷器远程无线安全监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分布式避雷器远程无线安全监测装置，实现对避雷器(M0A)全泄 露电流、全泄露电流与电压的相角及避雷器受雷击次数等信息的采集。
背景技术：
自20世纪70年代以来，各国对氧化锌避雷器(MOA)及其检测方式进行了深入地研究。 目前国内外的氧化锌避雷器多数为无间隙，由于其在运行期间长期承受运行电压和各种外 在因素的影响，加速了氧化锌阀片劣化，因此需要定期对其性能状况进行检测。最初避雷 器的检测方式采用停电人工检测，随着新技术的出现和对氧化锌避雷器研究的深入，逐渐 出现了一些半在线检测仪器。这些仪器携带方便，使用简单，不用停电拆除氧化锌避雷器， 直接测量氧化锌避雷器的泄漏电流、电压等性能参数，大大提高了工作效率，目前国内外 研究开发的氧化锌避雷器在线监测装置大部分都是这种半在线监测装置，需要人工定期到 现场抄取数据。然而避雷器安装环境一般比较恶劣，并且比较分散，这种需要人工巡检的 方式在实时性、准确性和应用性等方面存在诸多不足之处。随后出现了基于总线型的在线 监测系统，通过该系统不需要人工到现场检测就能实时了解避雷器的运行状况。采用现场 总线技术具有协议简单、容错能力强、安全性好、传输距离远、抗干扰能力强等特点，但 是由于避雷器布局比较分散，若采用总线方式进行监控，则需要铺设电缆或者光缆等设施， 非常不方便，成本太大，而且可扩展性不强。
随着我国通信技术迅速地发展，越来越多的新技术被应用到工业监控中来。全球定位 系统(GPRS )作为移动电话通信(GSM)网络的一种新业务，已得到越来越多的系统运营 商和系统开发商的重视，并广泛地应用到各类监控系统中。 发明内容
本实用新型的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种分布式避雷器远程无线安全 监测装置，将GPRS技术应用到该装置中，可及时、准确、全面了解避雷器的运行状况。
本实用新型采用的技术方案是包括路由器、监控计算机、监控客户端计算机，还包
括分布式现场检测终端和移动基站，所述现场检测终端将检测到的避雷器运行参数通过无
线远程传输到移动基站，Internet网络依次连接路由器和监控计算机；监控客户端计算机 连接在监控计算机的下端；移动基站将信号通过Internet网络传输到路由器。 本实用新型的有益效果是1、 采用GPRS技术对现场分布分散的避雷器实施远程、非接触式、网络化和实时在线 监测保障电网安全运行，相关工作人员通过上网査询，实时了解到避雷器的运行状况。这 种监测方式准确、实时、方便、实用性强。
2、 对采集来的数据进行处理，得出阻性电流的大�。⑼ü鼼PRS接入(因特网) Internet,实现数据的无线传输，监控中心配置监控计算机并运行远程监控软件为电站管 理员提供对远程分布式避雷器监测数据査询和操作。
以下结合附图与具体实施方式
对实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的组网架构示意图； 图2是图1中现场检测终端31、 32……n的组成单元框图； 图3是图1中现场检测终端31、 32……n中央处理器最小配置和资源分配图； 图4是图1中现场检测终端31、 32……n信号接入选通单元电路图； 图5是图1中现场检测终端31、 32……n实现雷击次数计数单元电路原理图； 图6是图1中现场检测终端31、 32……n信号调理单元电路原理图； 图7是图1中现场检测终端31、 32……n采集电流、电压和处理的软件流程图； 图8是图1中现场检测终端31、 32……n发送数据的流程图； 图9是图1中监控计算机37建立通信和现场终端之间通信的流程图； 图10是图1中监控计算机37运行监控管理信息系统的软件架构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型由分布式现场检测终端31、场检测终端32，场检测终端n (现 场检测终端数量可达n〈65536)、移动基站41、 Internet网络35、路由器36、监控计算机37、 监控客户端计算机38、监控客户端计算机39、监控客户端计算机40组成。其中，现场检测 终端31、 32……n将检测到的避雷器运行参数通过无线远程传输到移动基站41， Internet 网络35依次连接路由器36和监控计算机37;监控客户端计算机38、 39、 40连接在监控计算 机37的下端。移动基站41将信号通过Internet网络35传输到路由器36。移动基站41、 Internet网络35和路由器36为公共信息基础设施；分布式现场检测终端31、场检测终端32， 场检测终端n完成对避雷器运行参数的实时在线检测并通过无线接入�？槭迪衷诵胁问� 无线远程传输；所述监控计算机37完成现场避雷器运行状况远程监测、远程控制检测终端 工作方式及相关的信息管理和用户管理。
本实用新型可实现对避雷器全泄露电流、全泄露电流与电压的相角及避雷器受雷击次数等信息的采集，同时对采集来的数据进行处理，得出阻性电流的大�。⑼ü鼼PRS接入 Internet,实现数据的无线传输，监控中心配置监控计算机37并运行远程监控软件为电站 管理员提供对远程分布式避雷器监测数据査询和操作。
如图2，本实用新型现场检测终端31、 32……n均由电流电压转换及放大�？閘、 2、 3、 电压比较电路4、 5、 6、 7、 8、 9、相位信号提取电路IO、 11、 12、信号数据选择电路13、 雷击计数电路14、中央处理单元电路15、 LCD液晶显示�？�16、 GPRS无线通信�？�17、电流 传感器21、 23、 25、电压传感器22、 24、 26组成。电流传感器21、 23、 25分别连接电流电 压转换及放大�？閘、 2、 3后再分别连接电压比较电路4、 6、 8。所述电压传感器22、 24、 26分别连接电压比较电路5、 7、 9。将电压比较电路4、 5、电压比较电路6、 7、电压比较电 路8、 9两两分别连接相位信号提取电路10、 11、 12后接入信号数据选择电路13。将信号数 据选择电路13和雷击计数电路14连接中央处理单元电路15;中央处理单元电路15的下端连 接LCD液晶显示�？�16和GPRS无线通信模块17 。
所述电流互感器21 (型号CHB-300S)、电流互感器23 (型号CHB-300S)、电流互感 器25 (型号CHB-300S)完成全泄露电流的采集，采集的信号分别输入至电流电压转换及 放大�？閘、电流电压转换及放大�？�2、电流电压转换及放大�？�3，全泄露电流信号经过 电流电压转换及放大�？榇砗蠓直鹬苯邮淙胫恋缪贡冉系缏�4、电压比较电路6、电压比 较电路8;所述电压传感器22、电压传感器24、电压传感器26完成电压信号的采集，采集的 信号分别直接输入至电压比较电路5、电压比较电路7、电压比较电路9;所述电流电压转换 及放大�？閘、电流电压转换及放大�？�2、电流电压转换及放大�？�3将电流传感器采集的 微弱电流信号线性转换为电压信号并放大到0-5V范围内；所述电压比较电路4、电压比较电 路5、电压比较电路6、电压比较电路7、电压比较电路8、电压比较电路9完成正弦波信号到 方波信号的转换；所述相位信号提取电路IO、相位信号提取电路ll、相位信号提取电路12 各自完成两路电压比较器输出信号的异或运算，将各自的运算结果输入至信号数据选择电 路13，在中央处理单元电路15的控制下，选择读入中央处理单元电路15;所述雷击计数电 路14采集避雷器所受的雷击次数，直接输出至中央处理单元电路15;所述LCD液晶显示�？� 16用于显示所采集的各类参数和人机交互配置现场检测终端；所述GPRS无线通信�？�17(产 品型号AEC-D300)和现场检测终端异步串行连接，采用点对点的方式实现对带通信功能 的终端的数据远程无线传输，内嵌TCP/IP协议，透明完成监控中心和现场终端之间通过 Internet交互命令和数据。
图3是本实用新型的现场检测终端31、 32……n中央处理器最小配置和资源分配图，中央处理器U10选用基于AVRRISC结构的8位低功耗CM0S微处理器(型号ATmegal28)，该 微处理器具有128K字节的系统内可编程Flash， 4K字节的EEPR0M， 4K字节的SR雄、53个通 用1/0端口、 32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、 4个灵活的具有比较模式和P丽功能 的定时器/计数器(T/C)、两个USART、 8通道10位ADC、片内振荡器的可编程看门狗定时器、 SPI串行端口、与IEEE11491规范兼容的JTAG测试接口，以及六种可以通过软件选择的省 电模式；其中通用输入/输出口PD0、 PD1用于和GPRS�？榻涌谕ㄐ牛ㄓ檬淙�/输出口PD2、 PD3、 PD4用于雷击次数计数输入；通用输入/输出口PAO、 PA1、 PA2用于模拟数据的采集； 数据线D0-D7直接与显示�？閁11的数据线对应直接相连，通用输入/输出口PA5、 PA6、 PA7 与显示�？閁11的第4、第5和第6脚直接相连；通用输入/输出口PD6、 PD7釆集图2中数据选 择电路13输出的信号。
如图4所示是本实用新型的现场检测终端31、 32……n信号接入选通单元电路，主要 有选通集成电路U1 (型号CD4052)组成，选通集成电路U1的第12脚、第14脚和第15 脚用于接入避雷器A、 B、 C三相的全泄漏电流；选通集成电路U1的第1脚、第5脚和第2 脚用于接入避雷器A、 B、 C三相的电压；选通集成电路U1的第IO脚、第9脚用于直接与 图3中的中央处理器U10的PBO和PB1直接相连。
如图5所示是本实用新型的现场检测终端31、 32……n实现雷击次数计数单元电路原 理图，主要由电桥U5、光耦U6、反相器U7、必要的阻容元件、二极管D5、稳压二极管D2 (15V)、稳压二极管D3 (15V)、稳压二极管D4 (5V)、稳压二极管D6 (5V);所述光耦U6 的输出直接与反相器U7的第1脚直接相连，反相器U7的第2脚输出直接与图3中的中央 处理器U10的PD2直接相连，本实用新型所述雷击次数计数单元电路共有3路，硬件组成 完全相同。
如图6所示是本实用新型的现场检测终端31、 32……n信号调理单元电路原理图，主 要由运算放大器U2 (型号0P07)、运算放大器U3 (型号0P07)、与非门U4-1A、与非门 U4-2B、稳压管D19、稳压管D20、稳压管D21、稳压管D22和一些必要的阻容元件组成。 所述的运算放大器U2的第6脚通过连接电阻R—U—7直接与与非门U4-1A的第1和第2脚直 接相连；所述的运算放大器U3的第6脚通过连接电阻R—I一7直接与与非门U4-2BA的第1 和第2脚直接相连。
如图7所示是本实用新型的现场检测终端31、 32……n采集电流、电压和处理的软件 流程图；现场采集终端以ATmegal28为核心的中央处理器，其有一个10位的逐次逼近型 ADC。现场检测终端采集电流、电压和处理的软件实现基于下面原理来实现ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接，能对来自端口A的8路单端输入电压进行采样，单端电压输 入以OV为基准。该ADC还支持16路差分电压输入组合，两路差分输入有可编程增益级。 通过设置ADCSRA寄存器的ADEN即可启动ADC。只有当ADEN置位时参考电压及输入通道 选择才生效。ADEN清零时ADC并不耗电，在进入节能睡眠模式之前关闭ADC。 ADC通过逐 次逼近的方法将输入的模拟电压转换成一个10位的数字量。向ADC启动转换位ADSC位 写"l"可以启动单次转换。在转换过程中，此位保持为高直到转换结束，然后被硬件清零。 如果在转换过程中选择了另外一个通道，那么ADC会在改变通道前完成这次转换。ADC转 换结果为10位，转换结果存放于ADC数据寄存器ADCH及ADCL中，默认情况下转换结果 为右对齐。单次转换的结果如下:
ADC = VIN *1024/VREF 上式中，VIN为被选中采样引脚的输入电压，VREF为参考电压(在本系统中其值为5V)。 转换结果的最小值代表GND，最大值代表AREF引脚上的电压再减去l LSB。如果使用差分通 道，结果是
ADC = (VPOS - VNEG)*GAIN*512/VREF
上式中，VPOS为输入引脚正电压，VNEG为输入引脚负电压，GAIN为选定的增益因子， VREF为参考电压。结果用2的补码形式表示，从0x200(-512d)到0xlFF(+511d)。 启动一次转换后，转换结果被存储在数据寄存器中，通过读取数据寄存器ADCW，即可将这 次数据转换结果取出。 一旦读ADCW， ADC对数据寄存器的寻址就被阻止了。也就是说，在 读ADCW之前又有一次ADC转换结束，数据寄存器的数据也不会更新，从而保证了转换结果 不丢失。ADCW被读出后，ADC即可再次访问ADCH及ADCL寄存器。ADC包括一个采样保持 电路，以确保在转换过程中输入到ADC的电压保持恒定。在默认条件下，逐次逼近电路需 要一个从50 kHz至1」200 kHz的ADC时钟频率以获得比较大的精度。如果所需的转换精度要 求更高，那么输入ADC时钟频率可以高于200kHz，以达到更高的采样率。ADC时钟频率的 获得是通过分频器来完成的。ADC�？榘ㄒ桓鲈し制灯鳎梢杂扇魏纬齀OO kHz的 CPU时钟来产生可接受的ADC时钟。在现场检测终端中，利用定时器T2控制采样时间间隔， 即T2的一次溢出中断启动一次A/D采集和转换，每次转换的结果被存放在指定的一片连续 数据空间中，以备接下来的数据处理。
如图8所示是本实用新型的现场检测终端31、 32……n发送数据的流程图，现场检测 终端31、32……n检测到的避雷器运行参数最终是通过GPRS�？榉⑺偷郊嗫丶扑慊�37上， 同时需要接收监控计算机37传送过来的控制命令，并做出相应地反应。其工作原理为现场检测终端31、 32……n通过特定端口 (在本系统中端口选用的是4096)向监控计算机37 发送连接请求，等到连接请求通过，就向监控计算机37发送身份认证信息，要是身份没有 通过认证就断开连接，重新启动新的连接。 一旦身份通过认证就可以向监控计算机37发送 包含避雷器运行状况的数据包。若数据包成功发送到监控计算机37，监控计算机37就向 现场检测终端31、 32……n发送成功确认帧。若现场检测终端31、 32……n没有收到确认 �。蛉衔菰诖涔讨蟹⑸舜砦蠡蛘叨В俅畏⑺汀Ｈ舴⑺虸O次仍然失败， 则断开连接，重新建立新的连接。现场检测终端31、 32……n对监控计算机37发送过来的 数据，首先判断数据是不是发送给自己的，若是发送给自己的则判断数据是否正确，对于 错误数据直接丢弃，正确数据就进行分析处理。如果数据是控制命令，则判断是否是新的 控制命令，若是新的控制命令，则根据命令做出相应地处理，响应监控计算机37的控制命 令。在本系统中，现场检测终端31、 32……n发送数据打包格式是自定义的， 一次数据发 送的数据包中含三相避雷器的阻性电流，相位差，及雷击次数，如下表所示
收到数据:DDATAA:T070K920M.10X033.^L00000B:T070328ZM079 X085.00L00000C:T07I]328Z000.21 X22S.S1 LOOOOO 收到数据DATA A:T070328 Z000.10 X033.12 L00000 B:T070328 Z000.73 X084.33 L00000 C: T 070328 Z000.23X225.48 L00000
上表中是监控计算机37两次收到现场检测终端31、 32……n通过GPRS无线传输终端发 送过来的数据。其中，"A:"是A相数据，"T070928"是数据发送的时间，"Z000. 10"是阻 性电流，"L00000"是雷击次数。"B:"和"C'."后面的数据是B， C相数据。该数据格式是 现场检测终端发送数据的一种主要格式。
如图9是本实用新型的监控计算机37建立通信和现场终端31、 32……n之间通信的流 程图。远程检测终端将检测到的避雷器运行状况参数数据通过GPRS无线传输终端传送到 监控计算机37。通信�？槌绦蚋涸鸾邮蘸痛碚庑┦荩⒔砉氖荽娲⒌街付ǖ� 数据库中，同时该�？槌绦蚧垢涸鹱⒐芾碓毕蛟冻碳觳庵斩朔⑺偷目刂泼�。通信�？� 采用Socket通信，监控计算机37和远程检测终端采用客户机/服务器模型通信�？槌绦� 开发主要用到了 Indy组件。Indy (Internet Direct)是一组开放源代码的Internet组 件，涵盖了几乎所有流行的Internet协议，并支持线程。Indy组件开放的源代码使开发 者只需要在其源代码模板中按照系统需求进行修改，很大程度减少了开发者的工作量。初 始化完毕后，通信�？橹飨叱唐舳�。通信模块主线程启动之后，紧接着启用一个监听线程。 该监听线程不停监听某个端口，判断有无连接请求。 一旦有远程终端发送连接请求，则向 其发送响应帧。远程终端收到响应帧后，向监控计算机37发送身份信息。监控计算机37对其身份进行判断，身份认证通过后，判断该连接在服务器中是否已经存在。要是不存在， 则为该连接创建一个新线程负责处理该连接的所有事务。对于被接受的每一个连接，监控 计算机37都会为该连接分配一个线程来处理该连接请求的所有事务。通信链路建立好之 后，远程检测终端就可以向服务器发送包含避雷器运行状况参数的数据包。由于GPRS无 线数据传输很容易丢包和出现错误，服务器端在接收到远程检测终端发送过来的数据包后， 需要判断数据是否出错。判断数据是否出错主要是通过数据校验来完成。在接收到数据包 之后，取出其数据信息，按照字段进行十进制累加，将计算结果和其附带的校验信息相比， 判断后进行相应的处理如果计算的校验和与附带的校验信息相同，则认为数据正确，然 后存入数据库中；若不等则认为传输出错。当管理员向远程检测终端发送控制命令时，通 信�？槌绦蚋涸鹱⒖刂泼睢Ｔ冻碳觳庵斩耸盏娇刂泼睿⒏菝钭鱿嘤Σ僮�。操 作完成后，向服务器发送确认帧。服务器收到确认帧则认为控制成功。若服务器没有收到 确认�。蛉衔刂泼罘⑺褪О埽舳胤ⅲ钡绞盏饺啡现∥�。
如图10所示是本实用新型的监控计算机37运行监控管理信息系统的软件架构图。该系
统软件主要由三部分组成系统管理子系统，信息査询子系统和远程控制子系统。系统管
理子系统主要是负责对用户信息和权限进行管理及对数据库进行维护。在用户管理方面，
将用户分成三个级别超级用户，管理员和普通用户。超级用户能够管理用户信息，设置 用户权限，对数据库进行维护，及对远程检测终端进行控制。管理员和超级用户的唯一区 别在于，管理员不能对用户设置权限。普通用户只可査询数据库中的信息，修改自身密码， 不能对远程终端进行控制，也不能对数据库进行维护。之所以将用户分级是为系统安全着 想。用户在登陆监控管理信息系统时，需要对操作用户的合法性进行验证。远程检测终端 传送过来的数据经过验证确认无误后，采用ADO技术结合DELPHI中字符串处理函数将其存 入服务器上特定的数据库中。服务器上的数据库采用了目前比较普及和流行的大型关系型 SQL数据库。它完全能够满足数据长期安全的保存，也能满足用户对服务器上数据库进行 查询和维护操作。信息査询子系统是面向所有用户开放的，其主要是实现用户对数据库的 査询操作，让用户了解远程工作的各个避雷器的运行状况。在査询过程中，系统提供两种 查询方式。 一种是按照时间段进行査询；另外一种是按照避雷器检测终端的序列号(GSM 卡号)进行査询。用户可以根据自身需要选取其中的任一方式进行查询。按照时间段进行 查询，用户首先需要选中复选框，然后选取需要査询的起始时间点和结束时间点以确定需 要查询的时间段，最后选取需要査询的是哪相避雷器运行参数，选择完毕后，点击査询按 钮，査询结果将显示出来。査询子系统的实现主要用到了当前比较流行的SQL语言和ADO技术相结合的方式。SQL是结构化査询语言。SQL语言的主要功能就是与各种数据库建立联 系和进行沟通。按照ANSI(美国国家标准协会)的规定，SQL被作为关系型数据库管理系统 的标准语言。SQL语言结构简洁，功能强大，简单易学，所以自从IBM公司1981年推出以 来，SQL语言，得到了广泛的应用。目前大型的数据库管理系统，都支持SQL语言作为查 询语言。在查询方面，SQL语言显示出了其强大的功能和优势。ADO是微软提供对各种数 据格式的高层接口，该接口已经成为访问数据库的新标准，并得到了广泛地应用[39]。开 发者在使用AD0访问数据库时，有两种方法可以进行连接
第一种方法是使用TADOConnection建立与AD0数据库的连接。
第二种方法是直接使用TADODataSet ， TADOQuery ， TADOTable ， TADOStoredProc连 接数据库。在使用第一种方法后，其他的组件可以共享该连接。该方法比较简单，操作方 便，故在本系统开发过程中选用第一种方法作为连接数据库的方式。Delphi AD0组件页的 组件资源比较丰富，在本子系统开发过程中主要用到的组件是该组件页中的ADOCormection 组件，AD0Table组件和ADOQuery组件。还需要用到其他组件页中的DataSource组件和 DBGrid组件。ADOConnection组件负责连接数据库；AD0Query组件负责访问主表，其 Connection属性设置为ADOConnection，其SQL属性是用来存放SQL语句的地方；AD0Table 负责访问子表，实现一个主/从表的结构；DBGrid组件负责显示数据表中指定字段的数据。 本子系统的主要功能是实现用户对数据的査询，实现动态查询一般步骤是 调用ADOQuery组件的Close方法关闭本组件。 调用ADOQuery组件SQL属性的Clear方法清除原来的SQL语句。 调用ADOQuery组件SQL属性的Add方法添加新的SQL语句。 调用ADOQuery组件的ExecSQL方法执行新的SQL语句。 其对应的代码如下 ADOQueryl. Close; ADOQueryl. SQL. Clear; ADOQueryl. SQL. Add(strsql); ADOQueryl. ExecSQL;
其中strsql是SQL语句，采用的是SQL语言，该语句是要对数据库的操作。
监控管理信息系统不仅可以查询各个避雷器的运行状况，同时也能够对避雷器检测终 端的工作方式进行控制GPRS无线传输终端在每次启动后会自动拨号主动向监控计算机37 发起连接。在GPRS无线传输终端连接到GPRS网络后，能够动态地获得一个IP地址，此IP地址为移动骨干网地址。在未进入连接状态时，监控计算机37是无法和远程终端进行通信。 因此只有在连接的路由建立后，监控计算机37才能和远程检测终端进行通信。
本实用新型中使用的GPRS无线传输终端具有链路保活的功能，即通过定时发送"心跳" 数据包，维持远程终端和监控计算机37之间的路由，确保链路的一直畅通。然而由于无线 传输的不稳定性，这种一直在线的畅通也只是相对的。因此，当用户在监控计算机37对远 程的某个避雷器检测终端进行控制时，首先要检査通信线路是否正常，只有在通信链路正 常的情况下才能对远程的避雷器的检测终端进行控制。控制指令格式是自定义的，并通过 监控服务器发送到各个远程检测终端的。 控制指令格式是+ML+MUM+M0D+END
ML:表示发送的是控制字，为命令开始符。
MLM:表示远程检测终端的编号，在本系统中是GSM卡号。
MOD:表示要设置的远程检测终端工作方式，M(minute)代表每分钟采集模
式(在本系统中为实时采集)；D(day)代表每天采集一次的模式；R(read)立刻采集
模式；若M0D是四位数字组成的时间格式，则代表每天的这个时刻进行采集。
END:表示命令结束符。
+ :间隔符。
比如， 一个完整的命令+ML+13584528972+M+END,这个命令的意思是要求ID为 13584528972的远程检测终端每分钟循环有效采集一次。
现场分布式避雷器在线检测终端，其检测原理为对避雷器(MOA)全泄露电流I、全泄 露电流与电压的相角0进行采集，从而获得阻性电流IR的大小IR = I X COS0，当M0A劣 化时，阻性电流从IR增加到IR1，容性电流从IC增加到IC1，全电流从I增加到Il，全泄露电 流与电压的相角从0减到01，其中以阻性电流IR的变化最明显，便于终端系统采集和处理。 现场分布式避雷器在线检测终端在硬件上选用ATMEL公司高性能、低功耗的8位AVR微处理器 ATMEGA16，该微处理器采用了先进的RISC结构，内部集成了8路10位A/D转换器，系统中电 流传感器采用霍尔闭环电流传感器(型号C朋-300S)，该传感器是磁平衡电流传感器。全 泄露电流在其流经的周围产生磁�。懦〉拇笮∮肓鞴娜孤兜缌鞯拇笮〕烧龋庖� 磁场可以通过软磁材料来聚集，由霍尔器件检测。由于磁场的变化与霍尔器件的输出信号 有良好的线性关系，因此可以通过测量输出信号就可以直接反应出全泄露电流的大小。采 集到的电流通过高精度的电流/电压转换芯片(型号MAX472)后，可在芯片的输出端取得 电压信号。电压信号是通过电压互感器(TV)获得。电压互感器的一次侧与避雷器的一次侧电压相同，在电压互感器的二次侧可以准确地检测到避雷器上的电压信号。将得到的两 路正弦信号分别采用过零法通过过零电压比较器得到两路方波信号，将这两路方波信号通 过一个异或门后，得到含有相位差的信号，MCU通过测取该输出信号的脉宽得到相位差0。
无线广域网接入装置选择GPRS透明数据传输�？�(产品型号AEC-D300)。 GPRS透明 数据传输�？槭怯蒅PRS移动通信�？楹褪萃ㄐ糯砟？榱酱蟛糠肿槌�。该�？槔靡� 动网络的GPRS技术，采用点对点的方式实现对带通信功能的终端的数据远程无线传输。 模块以GPRS通信技术和单片机技术为核心，内嵌TCP/IP协议，自动完成监控中心通过 Internet发出的命令的接受解码、终端返回数据的编码和发送。基于GPRS网络的数据传 输具有通信范围广，传输稳定可靠等特点。基本功能1、透明数据传输GPRS模块直接 提供RS-232/422/485接口，为用户的数据设备提供透明传输通道；2、永远在线:GPRS — 开机就能自动上GPRS网络，并与数据中心建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据； 3、按流量计费:按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，不收 费用；4、高速传输:速率的高低取决于移动运营商的网络设置，根据中国移动的网络情况， 目前可提供20 40Kbps的稳定数据传输。 技术参数
參外型尺寸98mm * 70隱* 36mra 重量270g+/-5g
參工作环境温度-30°C +70°C相对湿度95%(无凝结)
參输入电压DC 9V/1A标准电压12V
參功耗通信平均电流220mAQ9VDC;在线待机电流25mAQ9VDC
攀波特率串行数据接口速率600到57， 600 bps
參通讯接口 RS232、 RS485、 TTL电平
參天线接口 50Q/微型天线接口
參GSM900/DCS1800双频，符合ETSI GSM phase 2/2+标准
參TCP/IP协议栈支持TCP、 UDP、 FTP、 SOCKET、 TELNET、 P0P3、 SMTP、 HTTP等
远程在线监测系统依托计算机通信网络和数据库技术，在远程监控中心的服务器上采 用数据库技术为每一个MOA建立档案。电站管理员通过远程监控软件，进行异地间的监测 诊断，迅速地实现MOA状态的预测和判断。远程在线监测软件结构框图如图4所示，其设 计采用C/S模式，开发工具选用在数据库和网络方面功能强大的Delphi 7，数据库釆用SQL Server2000。电站管理员通过查询避雷器的阻性电流值和其所受的雷击次数判断MOA的优劣。若发 现有M0A参数不正常，可通过查询同一组内其它避雷器的运行情况及该避雷器的历史数据 信息判断该M0A的运行状况。若该MOA确实老化，确定其所在的位置，及时通知电站工作 人员对其进行处理。电站管理员还能够对监控计算机37上避雷器监测数据库的数据进行必 要的删除、更改和其它操作，非管理员只能够查询、下载及打印数据。
权利要求1.一种分布式避雷器远程无线安全监测装置，包括路由器(36)、监控计算机(37)、监控客户端计算机(38、39、40)，其特征在于还包括分布式现场检测终端(31、32……n)和移动基站(41)，所述现场检测终端(31、32……n)将检测到的避雷器运行参数通过无线远程传输到移动基站(41)，Internet网络(35)依次连接路由器(36)和监控计算机(37)；监控客户端计算机(38、39、40)连接在监控计算机(37)的下端；移动基站(41)将信号通过Internet网络(35)传输到路由器(36)。
2. 根据权利要求l所述的一种分布式避雷器远程无线安全监测装置，其特征在于所述 的现场检测终端(31、 32……n)均由电流电压转换及放大�？�(1、 2、 3)、电压比较电路(4、 5、 6、 7、 8、 9)、相位信号提取电路(10、 11、 12)、信号数据选择电路(13)、雷击计数电 路(14)、中央处理单元电路(15)、 LCD液晶显示模块(16)、 GPRS无线通信�？�(17)、电流 传感器(21、 23、 25)、电压传感器(22、 24、 26)组成；所述电流传感器(21、 23、 25)分 别连接电流电压转换及放大�？�(1、 2、 3)后再分别连接电压比较电路(4、 6、 8);所述电 压传感器(22、 24、 26)分别连接电压比较电路(5、 7、 9);将电压比较电路(4、 5)、电压 比较电路(6、 7)，电压比较电路(8、 9)两两分别连接相位信号提取电路(10、 11、 12)后 接入信号数据选择电路(13)，将信号数据选择电路(13)和雷击计数电路(14)连接中央处 理单元电路(15);中央处理单元电路(15)的下端连接LCD液晶显示�？�(16)和GPRS无线 通信�？�(17)。
3. 根据权利要求2所述的一种分布式避雷器远程无线安全监测装置，其特征在于现场 检测终端(31、32……n)中央处理器U10具有128K字节的系统内可编程Flash，4K字节的EEPR0M， 4K字节的SRAM、 53个通用I/0端口、 32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、 4个灵活的具有 比较模式和PWM功能的定时器/计数器(T/C)、两个USART、 8通道10位ADC、片内振荡器的可 编程看门狗定时器、SPI串行端口、与IEEE11491规范兼容的JTAG测试接口以及六种可以通 过软件选择的省电模式；数据线D0-D7直接与显示�？閁11的数据线对应直接相连，通用输入/ 输出口PA5、 PA6、 PA7与显示模块U11的第4、第5和第6脚直接相连；现场检测终端信号(31、 32……n)接入选通集成电路U1，选通集成电路U1的第12脚、第14脚和第15脚接入避雷器A、 B、 C三相的全泄漏电流；选通集成电路U1的第1脚、第5脚和第2脚接入避雷器A、 B、 C三相的电压； 选通集成电路U1的第10脚、第9脚与中央处理器U10的PB0和PB1相连。
4. 根据权利要求2所述的一种分布式避雷器远程无线安全监测装置，其特征在于所述 的雷击计数电路(14)单元电路共有3路，主要由电桥U5、光耦U6、反相器U7、阻容元件、二 极管D5、稳压二极管D2 (15V)、稳压二极管D3 (15V)、稳压二极管D4 (5V)、稳压二极管D6(5V)组成；所述光耦U6的输出直接与反相器U7的第1脚相连，反相器U7的第2脚输出与中央 处理器U10的PD2相连；所述的现场检测终端(31、 32……n)信号调理单元电路由运算放大器 U2、运算放大器U3、与非门U4-1A、与非门U4-2B、稳压管D19、稳压管D20、稳压管D21、稳压 管D22和阻容元件组成；所述的运算放大器U2的第6脚通过连接电阻RJJ—7直接与与非门U4-1A 的第1和第2脚直接相连；所述的运算放大器U3的第6脚通过连接电阻R—I一7与与非门U4-2BA的 第1和第2脚直接相连。
专利摘要本实用新型公开了一种分布式避雷器远程无线安全监测装置，包括路由器、监控计算机、监控客户端计算机，分布式现场检测终端和移动基站，现场检测终端将检测到的避雷器运行参数通过无线远程传输到移动基站，Internet网络依次连接路由器和监控计算机；监控客户端计算机连接在监控计算机的下端；移动基站将信号通过Internet网络传输到路由器。本实用新型采用GPRS技术对现场分布分散的避雷器实施远程、非接触式、网络化和实时在线监测保障电网安全运行，通过上网查询实时了解到避雷器的运行状况，对采集来的数据进行处理，得出阻性电流的大小并通过GPRS接入Internet实现数据的无线传输，运行远程监控软件提供监测数据查询和操作，监测方式准确、实时、方便、实用性强。
文档编号G01R19/165GK201344961SQ20082021458
公开日2009年11月11日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年12月16日
发明者张学武, 张金波, 冰 江, 钢 胡 申请人:河海大学常州校区
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
