专利名称：工频电磁数据实时在线监测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于工频电磁场环境监测领域，特别涉及一种对输变站工程周围的电磁 环境数据进行采集的装置。
背景技术：
近年来，电力系统的电磁干扰、电磁环境问题日益受到人们重视，工频电磁场的 生态效应一直是人们关注的焦点。公众对于电磁污染的错误认识造成了不必要的心理恐 慌，从而对于自己周边的输变站工程建设持以强烈的反对态度，给输变站设施的建设造成 了很大的阻力，各地阻挠施工的事件频频发生。而这一现象造成的不必要的直接后果就是 电网建设滞后于用电需求，出现供电“瓶颈”，这不仅影响到了社会和经济的发展，也影响了 群众的正常用电。为了引导群众更加直观正确地认识输变站设施，降低公众的心理恐慌程 度，顺利推进各项输变站工程建设，对输变站工程周围的电磁数据进行实时公示显得极为 重要。所述的工频电磁环境参数主要包括工频电磁场强度和工频磁感应强度。目前一般采用的方法是采用手持式测量仪器，对工频电磁场强度和磁感应强度分 别进行测量。这种方式能够快速、便捷地测量出被测点的电磁环境，但是，此类专用仪器价 格昂贵，而且所测得的部分参数一般供环境监测和电力部门用于分析和研究。现有仪器均不具备专门全天候地针对输电站设施面向公众的工频电磁环境监测 功能，在现有的技术中，多通过在测量传感器中内置电池的形式来实现外接电源干扰的屏 蔽和野外测量。工作人员在完成一定测量任务后，需要将传感器或主机接到电源进行充电， 且一般情况下，只能对工频电磁场强度或磁感应强度进行单一量的测量。要实现两变量的 同时测量，需要手动进行操作，较麻烦。现有的技术中，传感器自动供电技术是实现工频电磁环境实时监测亟待解决的技 术问题。现有的传感器多采用内置电池作为电源，充一次电一般可实现不间断工作8-10小 时左右。如果采用引入电缆线实现自动充电，接入的充电线缆在不工作时引入感应误差较 大，最大时高达几百倍，在本场值较小的情况下会出现引入误差覆盖本场值的现象。因此如 何解决充电完成后，充电电源线的屏蔽问题也是全天候实时在线监测系统要解决的技术问 题。同时作为实时在线监测系统，还要有准确的时间系统和自动调控能力，实现长时间无人 照看下的自动工作。本着前述思想，本发明人针对野外全天候实时监测装置的特殊要求，研发出本案 所提供装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种工 频电磁数据实时在线监测装置，其能够实现高精度工频电磁传感器的长时间供电和自动充 电，并能有效地屏蔽电源线的接入对测量结果的影响，实现工频电磁场强度和工频磁感应
3强度的自动切换测量、数据的上传、就地显示等功能。本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是
一种工频电磁数据实时在线监测装置，包括主控制器、工频电磁数据采集单元、时间同 步单元、数据处理单元和电源系统；
工频电磁数据采集单元包括高精度工频电磁传感器、大容量电池、电源管理模块和至 少两个物理隔离器，所述电源管理模块包括和单向二极管；至少两个物理隔离器依次连接， 其输入端连接电源系统，输出端连接单向二极管的正极，而单向二极管的负极连接DC/DC 转换器的输入端及大容量电池，而DC/DC转换器的输出端连接高精度工频电磁传感器的电 源输入端，高精度工频电磁传感器还连接主控制器和大容量电池，在主控制器的控制下将 测量的电磁场强度、磁感应强度及剩余电量送入主控制器； 时间同步单元与主控制器连接，将时间数据送入主控制器； 数据处理单元与主控制器连接，存储主控制器接收到的数据。上述物理隔离器包括�？痰缙骱腿宋妊蛊鳎渲校宋妊蛊鞯氖淙攵擞氤� 开继电器的�？サ闶淙攵肆樱⒐餐又恋缭聪低车氖涑龆耍宋妊蛊鞯氖涑� 端连接�？痰缙鞯牡绱畔呷Γ？痰缙鞯某？サ闶涑龆肆拥缭垂芾砟？橹械ハ蚨� 极管的正极。上述电源系统包括依次连接的微时控开关和充电装置，其中，微时控开关与主控 制器进行通讯，在主控制器的控制下进行关断；而充电装置的输出端连接物理隔离器的输 入端。上述时间同步单元包括可通过GPS接收时间信息的GPS授时�？�。上述数据处理单元还连接显示单元，在主控制器的控制下显示测量数据。采用上述方案后，本发明具有以下改进
(1)通过主控制器实现自动对大容量电池进行充电，解决了全天候工作时电源供应的 问题，同时在不充电时，外接引入电缆自动分割成若干小段以减小引入误差，解决了引入电 缆干扰误差大的问题；
(2)通过主控制器实现各个系统的协调，主控制器与各单元部分的通讯都采用数字通 讯，增加了系统的可靠性；
(3)可以采用通过增加工频电磁数据采集单元的方法、来实现多点监测。
图1是本发明的整体架构图2是本发明中工频电磁数据采集单元的结构图； 图3是本发明所述的装置系统结构图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作详细说明。参照图1，是本发明所述的工频电磁数据实时在线监测装置的主结构示意图，包括 工频电磁数据采集单元1、时间同步单元2、数据处理单元3、电源系统4、主控制器5和显示
4单元6。配合图2所示，工频电磁数据采集单元1包括高精度工频电磁传感器101、大容量 电池102、电源管理�？�103和至少两个物理隔离器104，其中，所述的电源管理�？�103包 括DC/DC转换器103-1和单向二极管103-2 ；至少两个物理隔离器104依次串接，其输入端 连接电源系统4的输出端，而输出端连接单向二极管103-2的正极，借助物理隔离器104的 设置，将电缆分割成若干小段，从而减小引入误差，解决了引入电缆干扰误差大的问题；单 向二极管103-2的负极连接DC/DC转换器103-1的输入端及大容量电池102，以确保电流向 后级的单向流动；而DC/DC转换器103-1的输出端则连接高精度工频电磁传感器101的电 源输入端。在本实施例中，所述的物理隔离器104包括�？痰缙�104-1和三端稳压器 104-2 ；其中，三端稳压器104-2的输入端与�？痰缙�104-1的�？サ闶淙攵肆樱⒐� 同连接至电源系统4的输出端，而三端稳压器103-4的输出端连接�？痰缙�103-3的电 磁线圈，�？痰缙�103-3的�？サ闶涑龆肆拥ハ蚨�103-2的正极。时间同步单元2与主控制器5连接，其包含有GPS授时�？椋赏ü鼼PS卫星接收 时间信息并传送至主控制器5，以完成系统时间的校正。 主控制器5还通过数据处理单元3连接显示单元6，所述的数据处理单元3可存储 主控制器5接收到的数据，并将数据送入显示单元6进行显示。另外，如图3所示，电源系统4包括依次连接的微时控开关403和充电装置402，其 中，微时控开关403为常开触点的时控开关，可与主控制器5进行通讯，在主控制器5的控 制下进行关断；微时控开关403的另一端连接充电装置402，而充电装置402的输出端连接 物理隔离器104的输入端，以提供电源。结合图2和图3，本发明在工作时，当大容量电池102电量充足的情况下，其输出经 由过DC/DC转换器103-1转换后，为高精度工频电磁传感器101提供供电电源；所述的高精 度工频电磁传感器101为智能传感器，其测量的工频电磁数据经由光纤700传送至主控制 器5，使用光纤700传输可有效地减少干扰，此时微时控开关403处于断开状态、与之相连的 充电装置402、物理隔离器104都处于断开状态，电源线被分割成几段，有效地减弱了电缆 引入对测量单元的干扰，主控制器5将各个单元采集回来的数据进行处理后送入显示单元 6进行显示。另外，高精度工频电磁传感器101还连接大容量电池102，可根据主控制器5的指 令测量大容量电池102的剩余电量，并实时将测量结果返回至主控制器5 ；当主控制器5判 断大容量电池102的电量不足时，会控制微时控开关403关断，此时电流经过充电装置402 转换后进入物理隔离器104的输入端，同时物理隔离器104中的三端稳压器103-4工作使 得�？痰缙�103-3闭合，电流经物理隔离器104的输出端流向下一个物理隔离器104的 输入端，最后充电电流大部分为大容量电池102充电、一小部分提供给高精度工频电磁传 感器101供电用；当主控制器5判断大容量电池102电量充满时，发送信号使微控制开关 403断开，随后充电装置402、物理隔离器104断开，将充电电缆分割若干段。为防止大容量 电池102的电流回流导致�？痰缙�103-3不能有效地断开、从而影响物理隔离器104的 有效断开，本实施例中引入单向二极管103-2，以确保大容量电池102的电流不回流，达到 有效的切断。
本发明所述的工频电磁场数据实时在线监测装置，在传统的测量监测仪器的基础 上，加入了电源系统4和主控制器5控制，同时引入GPS时间对监测数据进行实时的公示。 在系统工作时，主控制器5通过对工频电磁数据采集单元1发送相关指令，工频电磁数据采 集单元1将测量的工频电磁场强度或磁感应强度传送至主控制器5，同时主控制器5以同样 的方法读出时间同步单元2中的时间信号，进行处理。数据处理单元3通过不断监测大容 量电池102的电量状态，并同时将电量状态送至主控制器5备份，在大容量电池102的电量 低于一定值后，主控制器5通过微时控开关403控制其接通电源系统4，为大容量电池102 自动充电。待电量充满以后，再断开。以上对本发明所提供的工频电磁数据实时在线监测装置，进行了详细的介绍，本 文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明是适用于帮助理 解本发明的方法及其核心思想；同时对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具 体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述、本说明书内容不应理解对本发明的 限制。
权利要求
1.一种工频电磁数据实时在线监测装置，其特征在于包括主控制器、工频电磁数据 采集单元、时间同步单元、数据处理单元和电源系统；工频电磁数据采集单元包括高精度工频电磁传感器、大容量电池、电源管理�？楹椭� 少两个物理隔离器，所述电源管理�？榘―C/DC转换器和单向二极管；至少两个物理隔 离器依次连接，其输入端连接电源系统，输出端连接单向二极管的正极，而单向二极管的负 极连接DC/DC转换器的输入端及大容量电池，而DC/DC转换器的输出端连接高精度工频电 磁传感器的电源输入端；高精度工频电磁传感器还连接主控制器和大容量电池，在主控制 器的控制下将测量的电磁场强度、磁感应强度及剩余电量送入主控制器；时间同步单元与主控制器连接，将时间数据送入主控制器；数据处理单元与主控制器连接，存储主控制器接收到的数据。
2.如权利要求1所述的工频电磁数据实时在线监测装置，其特征在于所述物理隔离 器包括常开继电器和三端稳压器，其中，三端稳压器的输入端与�？痰缙鞯某？サ闶� 入端连接，并共同连接至电源系统的输出端，而三端稳压器的输出端连接�？痰缙鞯牡� 磁线圈，�？痰缙鞯某？サ闶涑龆肆拥缭垂芾砟？橹械ハ蚨艿恼�
3.如权利要求1所述的工频电磁数据实时在线监测装置，其特征在于所述电源系统 包括依次连接的微时控开关和充电装置，其中，微时控开关与主控制器进行通讯，在主控制 器的控制下进行关断；而充电装置的输出端连接物理隔离器的输入端。
4.如权利要求1所述的工频电磁数据实时在线监测装置，其特征在于所述时间同步 单元包括可通过GPS接收时间信息的GPS授时�？�。
5.如权利要求1所述的工频电磁数据实时在线监测装置，其特征在于所述数据处理 单元还连接显示单元，在主控制器的控制下显示测量数据。
全文摘要
本发明公开一种工频电磁数据实时在线监测装置，包括主控制器、工频电磁数据采集单元、时间同步单元、数据处理单元和电源系统；工频电磁数据采集单元包括高精度工频电磁传感器、大容量电池、电源管理�？楹椭辽倭礁鑫锢砀衾肫鳎龅缭垂芾砟？榘―C/DC转换器和单向二极管；物理隔离器依次连接，其输入端连接电源系统，输出端连接单向二极管的正极，负极连接DC/DC转换器及大容量电池，DC/DC转换器的输出端连接高精度工频电磁传感器的电源输入端；高精度工频电磁传感器还连接主控制器和大容量电池。此装置能够实现高精度工频电磁传感器的长时间供电和自动充电，并能有效地屏蔽电源线的接入对测量结果的影响。
文档编号G01R29/08GK102109557SQ201010600109
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者周赣, 张德进, 柏杨, 王春宁, 谭林林, 钱朝阳, 陈楷, 黄学良 申请人:东南大学, 江苏省电力公司南京供电公司
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