专利名称：一种电缆线路避雷器在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电缆线路避雷器在线监测装置，属于输变电设备在线监测技术领域。
背景技术：
户外66kV电缆线路避雷器是重要的过电压防护设备，其安全、稳定运行为电力系统提供保障。随着避雷器投入运行时间的增长以及其产品存在的缺陷，避雷器在运行电压下的受潮、老化问题日益突出。对于避雷器，由于其故障发展速度快，传统的每年一次的预防性试验是不能完全发现其缺陷的，必须采用在线监测技术掌握避雷器的运行状况，以确保其安全运行。目前，国内对电气设备的避雷器在线监测的研究较多，针对电缆线路的避雷器监测应用还较少，现场多数是采用指针表和计数器的方式进行监测，数据不准确、运行维护人员不能及时发现MOA的故障缺陷，不利于设备的安全运行。多数对避雷器测试是在定期的试验中完成，电缆运行过程中在线监测分析系统还应用较少，因此，开展电缆线路的避雷器在线监测与分析具有很好的实用意义。
发明内容本实用新型的目的是提供一种电缆线路避雷器在线监测装置，其通过泄漏电流传感器套装在避雷器接地线上，获取信号进行处理，实时监测泄漏电流数据，了解电缆线路避雷器的运行状态，适用于户外电缆线路避雷器在线监测的应用场合。本实用新型的技术方案是这样实现的一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征是主机电路分别与量程变换电路、键盘显示驱动电路、时钟电路、无线通讯收发电路、信号变换电路、量程变换电路、电源电路相连接，避雷器接地线上套装泄漏电流传感器连接到信号变换电路上，无线通讯收发电路与远程计算机通过无线信号连接；其中主机电路、时钟电路、无线通讯收发电路、量程变换电路、电源电路装在一块电路板上；键盘显示驱动电路装在第二块电路板上；信号变换电路装在第三块电路板上，三块板之间分别通过电缆进行连接。所述的主机电路包括单片机芯片ICl，晶振Y1、电容C15 C18、电阻R28 R30和接口插座Jl相连接，其中单片机芯片ICl的引脚XTALl和XTAL2接于11.0592MHz的片外晶振Yl两端，电容C17、电容C18均为30pf，片外晶振Yl和电容C17、电容C18组成振荡器，提供系统的工作频率，电阻R28、电阻R29、电容C15、电阻C16组成复位电路。所述的信号变换电路包括电阻R1、R2、R23、电容Cl、运算放大器IC15、运算放大器IC16、电阻R52 R57、电容C25、C26、稳压管DZ1、DZ2、电阻R12、R13、R24、电容C4、运算放大器IC17、IC18、电阻R58 R63、电容C27、C28、稳压管DZ6、DZ7 ;其中运算放大器IC15、电阻R52 R55和电容C25、C26相连接，获取N14的电压，构成相位误差补偿电路，运算放大器IC16与电阻R56、R57相连接，提供线圈N13的励磁电流进行补偿。[0008]所述的量程变换电路包括运算放大器IC10、IC11、转换开关IC9、电阻R3 R11、稳压管DZ3、DZ4、二极管Dl D4、电容C2、C3相连接，其二运算放大器IC13、IC14、转换开关IC12、电阻R14 R22、稳压管DZ8、DZ9、二极管D5 D8、电容C5、C6相连接；其中转换开关IC9为⑶4051，主机电路I的单片机ICl的管脚P4. O、管脚P4.1、管脚P4. 2、管脚Pl. O、管脚Pl.1、管脚Pl. 2分别连接到转换开关芯片IC9的管脚11、管脚10、管脚9。所述的键盘显示驱动电路包括显示驱动芯片IC8、晶振Y2、电容C20 C24、数码管LED、按键SI S4、电阻R33 R46、指示灯LEDl LED6相连接；其中显示驱动芯片IC8采用ZLG7290作为LED数码管的驱动电路，由显示驱动芯片IC8的3脚、4脚、5脚、6脚、12脚、13脚、21脚、22脚分别控制数码管LED的8个位，显示驱动芯片IC8的23脚、24脚、I脚、2脚、7脚、8脚、9脚、10脚分别接LED数码管的A、B、C、D、E、F、G对应的7个段和小数点DP。显示驱动芯片IC8的19脚、20脚、14脚接主机电路I的单片机芯片ICl的P3.1、P03. 2、P3. 3 口，按照时钟脉冲P3. 3的时序，通过数据线P3. 2将控制字及监测数据送入显示驱动芯片IC8的20脚；主机电路I的单片机ICl的管脚P2. 0 P2. 5作为指示灯的控制线。所述的时钟电路包括时钟芯片IC6、二极管D9、D10、电阻R31、R32、电容C19、电池BATTERY相连接；其中时钟芯片IC6的管脚2、管脚13分别与主机电路I的单片机ICl的P2. 6、P2. 7 相连接。所述的无线通讯收发电路包括数据通讯收发芯片IC7、电阻R47 R51、SM卡座、三极管B1、指示灯XD相连接；其中数据通讯收发芯片IC7的管脚11、管脚60、管脚59、管脚58、管脚57、管脚55连接3. 7V电源，数据通讯收发芯片IC7的管脚6、管脚30、管脚34、管脚52分别连接电阻1 47、1 48、1 49、1 50，作为数据通讯收发芯片IC7的启动信号等作用，数据通讯收发芯片IC7的天线连接脚连接天线，数据通讯收发芯片IC7的管脚50、管脚40、管脚9、管脚7、管脚5、管脚3分别连接SIM卡座的管脚4、管脚8、管脚1、管脚7、管脚2、管脚3，三极管BI连接电阻R51、R50和运行指示灯XD。本实用新型的积极效果是实现了电缆线路避雷器泄漏电流的在线监测，并对现场监测的数据、波形进行计算、分析，判断电缆线路的运行状态，适用于户外电缆线路避雷器在线监测装置电源的应用场合。
图1为本实用新型的原理框图。图2为本实用新型的主机电路图。图3为本实用新型的键盘显示电路图。图4为本实用新型的时钟电路图。图5为本实用新型的电源电路图。图6为本实用新型的信号变换电路图。图7为本实用新型的量程变换电路图。图8为本实用新型的无线通讯收发电路图。
具体实施方式
[0021]
以下结合附图和实施例做进一步的描述一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征是主机电路(图2)分别与量程变换电路(图7)、键盘显示驱动电路(图3)、时钟电路(图4)、无线通讯收发电路(图8)、信号变换电路(图6)、量程变换电路(图7)、电源电路(图5)相连接，避雷器接地线2上套装泄漏电流传感器I连接到信号变换电路(图6)上，无线通讯收发电路(图8)与远程计算机3通过无线信号连接；其中主机电路(图2)、时钟电路(图4)、无线通讯收发电路(图8)、量程变换电路(图7)、电源电路(图5)装在一块电路板上；键盘显示驱动电路(图3)装在第二块电路板上；信号变换电路(图6)装在第三块电路板上，三块板之间分别通过电缆进行连接。所述的主机电路(图2)包括单片机芯片IC1，晶振Y1、电容C15 C18、电阻R28 R30和接口插座Jl相连接，其中单片机芯片ICl的引脚XTALl和XTAL2接于11.0592MHz的片外晶振Yl两端，电容C17、电容C18均为30pf，片外晶振Yl和电容C17、电容C18组成振荡器，提供系统的工作频率，电阻R28、电阻R29、电容C15、电阻C16组成复位电路。所述的信号变换电路(图6)包括电阻R1、R2、R23、电容Cl、运算放大器IC15、运算放大器IC16、电阻R52 R57、电容C25、C26、稳压管DZ1、DZ2、电阻R12、R13、R24、电容C4、运算放大器IC17、IC18、电阻R58 R63、电容C27、C28、稳压管DZ6、DZ7 ;其中运算放大器IC15、电阻R52 R55和电容C25、C26相连接，获取N14的电压，构成相位误差补偿电路，运算放大器IC16与电阻R56、R57相连接，提供线圈N13的励磁电流进行补偿。所述的量程变换电路(图7)包括运算放大器IC10、IC11、转换开关IC9、电阻R3 R11、稳压管DZ3、DZ4、二极管Dl D4、电容C2、C3相连接，其二运算放大器IC13、IC14、转换开关IC12、电阻R14 R22、稳压管DZ8、DZ9、二极管D5 D8、电容C5、C6相连接；其中转换开关IC9为⑶4051，主机电路I的单片机ICl的管脚P4. O、管脚P4.1、管脚P4. 2、管脚Pl. O、管脚Pl.1、管脚Pl. 2分别连接到转换开关芯片IC9的管脚11、管脚10、管脚9。所述的键盘显示驱动电路(图3)包括显示驱动芯片IC8、晶振Y2、电容C20 C24、数码管LED、按键SI S4、电阻R33 R46、指示灯LEDl LED6相连接；其中显示驱动芯片IC8采用ZLG7290作为LED数码管的驱动电路，由显示驱动芯片IC8的3脚、4脚、5脚、6脚、12脚、13脚、21脚、22脚分别控制数码管LED的8个位，显示驱动芯片IC8的23脚、24脚、I脚、2脚、7脚、8脚、9脚、10脚分别接LED数码管的A、B、C、D、E、F、G对应的7个段和小数点DP。显示驱动芯片IC8的19脚、20脚、14脚接主机电路I的单片机芯片ICl的P3. 1、P03. 2、P3. 3 口，按照时钟脉冲P3. 3的时序，通过数据线P3. 2将控制字及监测数据送入显示驱动芯片IC8的20脚；主机电路I的单片机ICl的管脚P2. 0 P2. 5作为指示灯的控制线。所述的时钟电路(图4)包括时钟芯片IC6、二极管D9、D10、电阻R31、R32、电容C19、电池BATTERY相连接；其中时钟芯片IC6的管脚2、管脚13分别与主机电路I的单片机ICl的P2. 6、P2. 7相连接。所述的无线通讯收发电路(图8)包括数据通讯收发芯片IC7、电阻R47 R51、SM卡座、三极管B1、指示灯XD相连接；其中数据通讯收发芯片IC7的管脚11、管脚60、管脚59、管脚58、管脚57、管脚55连接3. 7V电源，数据通讯收发芯片IC7的管脚6、管脚30、管脚34、管脚52分别连接电阻R47、R48、R49、R50，作为数据通讯收发芯片IC7的启动信号等作用，数据通讯收发芯片IC7的天线连接脚连接天线，数据通讯收发芯片IC7的管脚50、管脚40、管脚9、管脚7、管脚5、管脚3分别连接SIM卡座的管脚4、管脚8、管脚1、管脚7、管脚2、管脚3，三极管BI连接电阻R51、R50和运行指示灯XD。如图2所示，主机电路包括单片机芯片ICl，晶振Y1、电容C15 C18、电阻R28 R30和接口插座Jl相连接。完成现场监测控制电路10的数据运算、数据处理、控制逻辑、功能扩展的功能。单片机芯片ICl采用型号为C8051F020的8位单片机。单片机芯片ICl的引脚XTALl和XTAL2接于11. 0592MHz的片外晶振Yl两端，电容C17、C18均为30pf。片外晶振Yl和电容C17、C18组成振荡器，提供系统的工作频率，电阻R28、R29、电容C15、C16组成复位电路。如图6所示的信号变换电路，泄漏电流传感器的铁芯Til、T12、电阻Rl、R2、R23、电容Cl、运算放大器IC15、IC16、电阻R52 R57、电容C25、C26、稳压管DZ1、DZ2、一次线圈Nil、二次线圈N12、补偿线圈N13、检测线圈N14相连接；传感器采用磁动势零磁通传感器。对于磁特性和尺寸相同的铁心Tll和T12，若没有补偿励磁绕组N13，则两个铁心的磁特性状态完全相同，负荷所需能量由铁心和励磁绕组共同提供，如果补偿回路串接外加补偿电动势，则补偿绕组产生补偿电流，铁心磁动势重新平衡，负荷所需能量由铁心和励磁电流联合提供，使铁心的工作点发生变化。调整外加补偿电动势，可使二次负荷全部由铁心T12承担，使铁心Tll中达到零磁通，从而实现电流的高准确度采集。其中IC15、电阻R52 R55和电容C25、C26相连接，获取N14的电压，构成相位误差补偿电路，IC16与电阻R56、R57相连接，提供线圈N13的励磁电流进行补偿。如图7所示的量程变换电路，运算放大器IC10、IC11、转换开关IC9、电阻R3 R11、稳压管DZ3、DZ4、二极管Dl D4、电容C2、C3相连接，转换开关IC9为CD4051，主机电路I的单片机ICl的管脚P4. 0、P4. 1、P4. 2、P1. 0、P1. UPl. 2分别连接到转换开关芯片IC9的管脚11、管脚10、管脚9，根据当前测量电流的大�。谋渥豢匦酒琁C9的导通通道，调整运算放大器的比例系数，完成电流的准确测量。如图3所示的键盘显示驱动电路，包括显示驱动芯片IC8、晶振Y2、电容C20 C24、数码管LED、按键SI S4、电阻R33 R46、指示灯LEDl LED6相连接。显示驱动芯片IC8的型号为ZLG7290。显示驱动芯片IC8采用ZLG7290作为LED数码管的驱动电路，需外加上拉电阻R43、电阻R44、电阻R45和晶振Y2，内含位和段驱动电路及动态扫描控制电路。由显示驱动芯片IC8的3脚、4脚、5脚、6脚、12脚、13脚、21脚、22脚分别控制数码管LED的8个位，显示驱动芯片IC8的23脚、24脚、I脚、2脚、7脚、8脚、9脚、10脚分别接LED数码管的A、B、C、D、E、F、G对应的7个段和小数点DP。显示驱动芯片IC8的19脚、20脚、14脚接主机电路I的单片机芯片ICl的P3. 1、P03. 2、P3. 3 口，按照时钟脉冲P3. 3的时序，通过数据线P3. 2将控制字及监测数据送入显示驱动芯片IC8的20脚。按键SI S4分别与主机电路I单片机ICl的管脚P3. 4、管脚P3. 5、管脚P3. 6、管脚P3. 7相连，读取键盘信息，进行菜单管理，翻阅参数和写入定值，按键SI S4又与电阻R33 R36连接，起限流作用。发光二极管LEDl LED6分别作为现场监测控制电路10的运行指示、数据接收指示、数据发送指示、故障报警指示及故障类型指示，电阻R37 R42作为各指示灯的限流电阻，主机电路I的单片机ICl的管脚P2.0 P2.5作为指示灯的控制线。如图4所示的时钟电路，包括时钟芯片IC6、二极管D9、D10、电阻R31、R32、电容C19、电池BATTERY相连接。所述的时钟电路3为现场监测装置提供存放历史数据的年、月、日、时刻，由时钟芯片IC6的管脚2、管脚13分别与主机电路I的单片机ICl的P2.6、P2. 7相连接，按照时钟脉冲P2. 6的时序，通过数据线P2. 7对时钟芯片IC6写控制信息及读取时间数据，时钟芯片IC6的管脚2、管脚13连接上拉电阻R31、R32，时钟芯片IC6的管脚6通过二极管D9与电池BATTERY连接，作为时钟芯片IC6的后备电源。时钟芯片IC6的型号为 RX-8025。如图8所示的无线通讯收发电路包括数据通讯收发芯片IC7、电阻R47 R51、SM卡座、三极管B1、指示灯XD相连接。无线通讯收发电路为现场监测数据与远程计算机3进行数据交换，数据通讯收发芯片IC7与电阻R47 R51、天线、SM卡座、三极管B1、指示灯XD连接组成，数据通讯收发芯片IC7的管脚11、管脚60、管脚59、管脚58、管脚57、管脚55连接3. 7V电源，数据通讯收发芯片IC7的管脚6、管脚30、管脚34、管脚52分别连接电阻1 47、1 48、1 49、1 50，作为数据通讯收发芯片IC7的启动信号等作用，数据通讯收发芯片IC7的天线连接脚连接天线，数据通讯收发芯片IC7的管脚50、管脚40、管脚9、管脚7、管脚5、管脚3分别连接SIM卡座的管脚4、管脚8、管脚1、管脚7、管脚2、管脚3，三极管BI连接电阻R51、R50和运行指示灯XD。数据通讯收发芯片IC7采用法国生产的Wacome Q2406A芯片，完成无线通讯的各种功能，通过移动服务中心进行信息收发的应用服务，数据经过Internet无线公网进行传送，其中服务中心完成信息的存储和转发功能，无线数传监视和控制系统为一点到多点的远程无线双向通信和控制系统。如图5所示的电源电路，包括稳压芯片102、103、电阻1 25、1 26、电感1^1、电容08 C14、稳压二极管DZll连接，为主机电路1、显示驱动电路2、时钟电路3、驱动控制电路4、无线通讯收发电路5、传感器电 路6、量程变换电路7供电。稳压芯片IC2的型号为AS117，稳压芯片IC3的型号为LM2596-ADJ。稳压芯片IC3经滤波后提供3. 7V电压供给WecomeQ2406A，稳压芯片IC2经滤波后提供3. 3V电压供给CPU和各芯片。本实用新型的所涉及的电子元器件均为市售产品。
权利要求1.一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征是主机电路分别与量程变换电路、键盘显示驱动电路、时钟电路、无线通讯收发电路、信号变换电路、量程变换电路、电源电路相连接，避雷器接地线上套装泄漏电流传感器连接到信号变换电路上，无线通讯收发电路与远程计算机通过无线信号连接；其中主机电路、时钟电路、无线通讯收发电路、量程变换电路、电源电路装在一块电路板上；键盘显示驱动电路装在第二块电路板上；信号变换电路装在第三块电路板上，三块板之间分别通过电缆进行连接。
2.根据权利要求1中所述的一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征在于所述的主机电路包括单片机芯片ICl，晶振Y1、电容C15 C18、电阻R28 R30和接口插座Jl相连接，其中单片机芯片ICl的引脚XTALl和XTAL2接于11. 0592MHz的片外晶振Yl两端，电容C17、电容C18均为30pf，片外晶振Yl和电容C17、电容C18组成振荡器，提供系统的工作频率，电阻R28、电阻R29、电容C15、电阻C16组成复位电路。
3.根据权利要求1中所述的一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征在于所述的信号变换电路包括电阻Rl、R2、R23、电容Cl、运算放大器IC15、运算放大器IC16、电阻R52 R57、电容 C25、C26、稳压管 DZU DZ2、电阻 R12、R13、R24、电容 C4、运算放大器 IC17、IC18、电阻R58 R63、电容C27、C28、稳压管DZ6、DZ7 ;其中运算放大器IC15、电阻R52 R55和电容C25、C26相连接，获取N14的电压，构成相位误差补偿电路，运算放大器IC16与电阻R56、R57相连接，提供线圈N13的励磁电流进行补偿。
4.根据权利要求1中所述的一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征在于所述的量程变换电路包括运算放大器IC10、ICl1、转换开关IC9、电阻R3 Rl1、稳压管DZ3、DZ4、二极管Dl D4、电容C2、C3相连接，其二运算放大器IC13、IC14、转换开关IC12、电阻R14 R22、稳压管DZ8、DZ9、二极管D5 D8、电容C5、C6相连接；其中转换开关IC9为CD4051，主机电路I的单片机ICl的管脚P4. O、管脚P4.1、管脚P4. 2、管脚Pl. O、管脚Pl.1、管脚Pl. 2分别连接到转换开关芯片IC9的管脚U、管脚10、管脚9。
5.根据权利要求1中所述的一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征在于所述的键盘显示驱动电路包括显示驱动芯片IC8、晶振Y2、电容C20 C24、数码管LED、按键SI S4、电阻R33 R46、指示灯LEDl LED6相连接；其中显示驱动芯片IC8采用ZLG7290作为LED数码管的驱动电路，由显示驱动芯片IC8的3脚、4脚、5脚、6脚、12脚、13脚、21脚、22脚分别控制数码管LED的8个位，显示驱动芯片IC8的23脚、24脚、I脚、2脚、7脚、8脚、9脚、10脚分别接LED数码管的A、B、C、D、E、F、G对应的7个段和小数点DP ;显示驱动芯片IC8的19脚、20脚、14脚接主机电路I的单片机芯片ICl的P3. 1、P03. 2、P3. 3 口，按照时钟脉冲P3. 3的时序，通过数据线P3. 2将控制字及监测数据送入显示驱动芯片IC8的20脚；主机电路I的单片机ICl的管脚P2. O P2. 5作为指示灯的控制线。
6.根据权利要求1中所述的一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征在于所述的时钟电路包括时钟芯片IC6、二极管D9、D10、电阻R31、R32、电容C19、电池BATTERY相连接；其中时钟芯片IC6的管脚2、管脚13分别与主机电路I的单片机ICl的P2. 6、P2. 7相连接。
7.根据权利要求1中所述的一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征在于所述的无线通讯收发电路包括数据通讯收发芯片IC7、电阻R47 R51、SIM卡座、三极管B1、指示灯XD相连接；其中数据通讯收发芯片IC7的管脚11、管脚60、管脚59、管脚58、管脚57、管脚55连接3. 7V电源，数据通讯收发芯片IC7的管脚6、管脚30、管脚34、管脚52分别连接电阻R47、R48、R49、R50，作为数据通讯收发芯片IC7的启动信号等作用，数据通讯收发芯片IC7 的天线连接脚连接天线，数据通讯收发芯片IC7的管脚50、管脚40、管脚9、管脚7、管脚5、 管脚3分别连接SM卡座的管脚4、管脚8、管脚1、管脚7、管脚2、管脚3， 三极管BI连接电阻R51、R50和运行指示灯XD。
专利摘要本实用新型涉及一种电缆线路避雷器在线监测装置，其特征是主机电路分别与量程变换电路、键盘显示驱动电路、时钟电路、无线通讯收发电路、信号变换电路、量程变换电路、电源电路相连接，避雷器接地线上套装泄漏电流传感器连接到信号变换电路上，无线通讯收发电路与远程计算机通过无线信号连接；其中主机电路、时钟电路、无线通讯收发电路、量程变换电路、电源电路装在一块电路板上；键盘显示驱动电路装在第二块电路板上；信号变换电路装在第三块电路板上，三块板之间分别通过电缆进行连接。其通过泄漏电流传感器套装在避雷器接地线上，获取信号进行处理，实时监测泄漏电流数据，了解电缆线路避雷器的运行状态，适用于户外电缆线路避雷器在线监测的应用场合。
文档编号G01R19/00GK202870203SQ20122050724
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者张喜林, 李国庆, 王振浩, 辛业春, 王冠男 申请人:吉林省电力有限公司长春供电公司, 东北电力大学, 国家电网公司
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