本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種氧化鋅避雷器分布式測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氧化鋅避雷器作為電力系統(tǒng)中重要的保護(hù)電氣設(shè)備，承載著各種電氣設(shè)備的運(yùn)行安全問題，對整個(gè)電力系統(tǒng)來說具有不可替代的重要意義。許多因素會影響氧化性避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，如環(huán)境溫度、濕度、雨雪及雷擊情況，均會導(dǎo)致氧化鋅避雷器出現(xiàn)受潮或者老化的故障。因此確保氧化鋅避雷器的運(yùn)行安全，對其投運(yùn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)測量有著重要的意義。

目前氧化鋅避雷器大多數(shù)采用集中式在線監(jiān)測系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集，由主機(jī)對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和分析，由于將所有信號傳送至主機(jī)，測量的精度大大降低。本發(fā)明設(shè)計(jì)了氧化鋅避雷器分布式測量系統(tǒng)，就地采集數(shù)據(jù)，大大提高了處理效率，達(dá)到有效而又簡化測量的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋅避雷器分布式測量系統(tǒng)，包括電源模塊、傳感器模塊、信號調(diào)理電路模塊、單片機(jī)模塊、存儲器模塊、通信電路模塊、雷擊計(jì)數(shù)模塊、時(shí)鐘電路模塊。

各模塊之間的連接關(guān)系為：

電源模塊為單片機(jī)模塊提供工作電源；傳感器模塊通過收集電壓互感器、電流互感器中的電壓和電流信號，轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)電路允許范圍的電壓和電流信號；信號調(diào)理電路模塊對電壓和電流信號進(jìn)行濾波和隔離放大處理；單片機(jī)模塊作為核心處理器，提取出避雷器接入電壓、全電流和阻性基波電流等分布式測量的特征量；處理后的信號存儲至存儲器模塊，等待上位機(jī)調(diào)用命令；當(dāng)上位機(jī)發(fā)出調(diào)用命令時(shí)，處理信號由通信電路模塊上傳到上位機(jī)，完成一次數(shù)據(jù)的上傳任務(wù)；雷擊計(jì)數(shù)模塊檢測并記錄避雷器泄流的動作次數(shù)和雷電流沖擊次數(shù)，用于統(tǒng)計(jì)和分析該地區(qū)的雷電情況；時(shí)鐘電路模塊通過脈沖計(jì)數(shù)的方式形成有效的記錄時(shí)間，形成時(shí)間戳后傳至存儲器模塊，待單片機(jī)模塊調(diào)用。

所述的電源模塊由交流220v電源經(jīng)變換得到，向單片機(jī)模塊提供±3.3v電源。

所述的傳感器模塊電流傳感器采用bct-1型傳感器，電壓傳感器采用yxy型傳感器。

所述的信號調(diào)理電路模塊包括濾波電路和隔離放大電路。

所述的單片機(jī)模塊采用cortex-m3芯片。

所述的存儲器模塊采用at24c02指針存儲器。

所述的通信電路模塊采用rs485通信電路。

所述的雷擊計(jì)數(shù)模塊采用下降沿脈沖觸發(fā)計(jì)數(shù)電路。

所述的時(shí)鐘電路模塊采用ds1302計(jì)數(shù)電路。

本發(fā)明提供的一種氧化鋅避雷器分布式測量系統(tǒng)有益效果包括：

（1）采用分布式測量系統(tǒng)，就地采集就地處理信號，大大加大了處理效率。

（2）抗干擾能力強(qiáng)，使用方便，可以在氧化鋅避雷器使用中檢測運(yùn)行狀態(tài)。

附圖說明

圖1是所述分布式測量系統(tǒng)功能框圖。

圖2是所述分布式測量系統(tǒng)軟件程序流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種氧化鋅避雷器分布式測量系統(tǒng)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1所示為所述分布式測量系統(tǒng)的功能框圖，主要包括：電源模塊、傳感器模塊、信號調(diào)理電路模塊、單片機(jī)模塊、存儲器模塊、通信電路模塊、雷擊計(jì)數(shù)模塊、時(shí)鐘電路模塊。

各模塊之間的連接關(guān)系為：

電源模塊為單片機(jī)模塊提供工作電源；傳感器模塊通過收集電壓互感器、電流互感器中的電壓和電流信號，轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)電路允許范圍的電壓和電流信號；信號調(diào)理電路模塊對電壓和電流信號進(jìn)行濾波和隔離放大處理；單片機(jī)模塊作為核心處理器，提取出避雷器接入電壓、全電流和阻性基波電流等分布式測量的特征量；處理后的信號存儲至存儲器模塊，等待上位機(jī)調(diào)用命令；當(dāng)上位機(jī)發(fā)出調(diào)用命令時(shí)，處理信號由通信電路模塊上傳到上位機(jī)，完成一次數(shù)據(jù)的上傳任務(wù)；雷擊計(jì)數(shù)模塊檢測并記錄避雷器泄流的動作次數(shù)和雷電流沖擊次數(shù)，用于統(tǒng)計(jì)和分析該地區(qū)的雷電情況；時(shí)鐘電路模塊通過脈沖計(jì)數(shù)的方式形成有效的記錄時(shí)間，形成時(shí)間戳后傳至存儲器模塊，待單片機(jī)模塊調(diào)用。

所述的電源模塊由交流220v電源經(jīng)變換得到，向單片機(jī)模塊提供±3.3v電源。

所述的傳感器模塊包括電壓傳感器和電流傳感器，電流傳感器采用bct-1型傳感器，電壓傳感器采用yxy型傳感器，傳感器采集到電壓和電流的信號后傳到信號調(diào)理電路模塊。

所述的信號調(diào)理電路模塊包括濾波電路和隔離放大電路。濾波電路采用高通濾波與帶通濾波結(jié)合的方式，高通濾波的截止頻率為20khz，帶通濾波的帶寬為20khz～60khz。隔離放大電路采用非線性放大器，電路的穩(wěn)定性好。

所述的單片機(jī)模塊采用cortex-m3芯片，是整個(gè)測量系統(tǒng)的控制核心，將信號調(diào)理模塊傳送來的信號經(jīng)過運(yùn)算后由其串口模塊傳送出去。

所述的存儲器模塊采用at24c02指針存儲器，用于存儲指向該內(nèi)存地址所對應(yīng)的變量或數(shù)組，存儲空間大小為1024mbit。

所述的通信電路模塊采用rs485通信電路，主機(jī)在規(guī)定的時(shí)間向各個(gè)測量單元發(fā)出采集命令，通過通信主機(jī)可以調(diào)用各個(gè)測量單元的測量結(jié)果。rs485通信電路具有限斜驅(qū)動器，能夠把驅(qū)動器發(fā)出的信號限定在一定的斜率范圍內(nèi)，能夠滿足電磁干擾的現(xiàn)場需求。

所述的雷擊計(jì)數(shù)模塊采用下降沿脈沖觸發(fā)計(jì)數(shù)電路。計(jì)數(shù)的原理是脈沖計(jì)數(shù)，cortex-m3進(jìn)行采集和傳輸。雷擊大電流轉(zhuǎn)換為小電流要經(jīng)過整流和限幅的過程，按接光電耦合來防止器件損壞，起到隔離保護(hù)和傳輸信號的功能。電信號通過光電耦合輸出通過一反相器傳送到cortex-m3的i/o口，作為中斷脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)下降沿觸發(fā)時(shí)，計(jì)數(shù)器加1并累加。

所述的時(shí)鐘電路模塊采用ds1302計(jì)數(shù)電路，通過脈沖計(jì)數(shù)的方式有效的記錄時(shí)間，形成時(shí)間戳后傳至存儲器，待單片機(jī)進(jìn)行調(diào)用。

圖2所述分布式測量系統(tǒng)軟件程序流程圖。本測量系統(tǒng)將采集的特征量信號，包括避雷器接入電壓、阻性基波電流、全電流等反饋到上位機(jī)處，把所得處理信號按通信規(guī)約存儲，等待上位機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)命令。具體的流程為：系統(tǒng)開始運(yùn)行后，完成多個(gè)模塊的初始化與設(shè)定任務(wù)，主控制器發(fā)送采集命令后，信號經(jīng)過調(diào)理，進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行分析處理，后傳送至存儲器，等待上級調(diào)用，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送調(diào)用命令后，數(shù)據(jù)從存儲器發(fā)出，經(jīng)過rs485接口與通信總線傳輸至上位機(jī)。如果當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)錯誤時(shí)，系統(tǒng)啟功自動修復(fù)功能，重新上傳數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)準(zhǔn)確一次。如果數(shù)據(jù)仍然錯誤，上方控制形成誤報(bào)記錄。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種氧化鋅避雷器分布式測量系統(tǒng)。本發(fā)明包括電源、傳感器、信號調(diào)理電路、單片機(jī)、存儲器、通信電路、雷擊計(jì)數(shù)、時(shí)鐘電路。各模塊之間的連接關(guān)系為：電源模塊為單片機(jī)模塊提供工作電源；傳感器模塊將收集的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)電路允許范圍的電壓和電流信號；信號調(diào)理電路模塊對電壓和電流信號進(jìn)行濾波和隔離放大處理；單片機(jī)模塊作為核心處理器，提取分布式測量的特征量；雷擊計(jì)數(shù)模塊檢測并記錄避雷器泄流的動作次數(shù)和雷電流沖擊次數(shù)；時(shí)鐘電路模塊通過脈沖計(jì)數(shù)的方式形成有效的記錄時(shí)間。本發(fā)明采用分布式測量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析處理速度快，測量效率高，大大簡化了外圍電路的設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

技術(shù)研發(fā)人員：李衛(wèi)國;袁創(chuàng)業(yè);夏喻;張愛萍;陳艷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.12.26
技術(shù)公布日：2017.08.18