本實用新型涉及一種熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于電網(wǎng)監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前在中壓配電線路中，熔斷器已經(jīng)獲得了廣泛使用，其原理主要依靠所選擇的不同額定電流的熔絲來限定線路電流，當(dāng)發(fā)生大電流故障時，電流超過熔絲額定電流，熔絲熔斷切斷故障，實現(xiàn)配電線路的保護。這些熔斷器主要用于配電網(wǎng)絡(luò)的大電流故障保護，不具備智能化功能。這些熔斷器在工作的過程中，不能實時采集熔斷器的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，因此難于判斷熔斷器本身的性能和質(zhì)量，也無法及時掌握熔斷器的分合狀態(tài)和所帶負荷的停帶電狀態(tài)，同時也無法根據(jù)熔斷器所在線路及所帶負荷的運行參數(shù)，實現(xiàn)狀態(tài)檢修。

有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研究，專門開發(fā)出一種熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)熔斷器本身、所在線路及負荷的運行狀態(tài)和參數(shù)的實時在線檢測，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝方便、通信組網(wǎng)靈活等特點，有助于提高設(shè)備的狀態(tài)檢修水平，還可通過及時獲取故障停電位置，可有效縮短故障查找時間，提高供電可靠率。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的解決方案是：

一種熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括檢測終端、通信終端和系統(tǒng)主站，所述檢測終端包括第一主處理單元、電磁場感應(yīng)單元，以及與第一主處理單元相連的電流電壓檢測單元、位置信息采集單元、第一本地通信單元和第一顯示單元，所述電磁場感應(yīng)單元與電流電壓檢測單元相連；所述通信終端包括第二主處理單元，以及與第二主處理單元相連的第二本地通信單元、遠程通信單元、第二顯示單元；所述檢測終端固定安裝在熔斷器的各個熔管上；所述檢測終端將檢測到的熔斷器各項參數(shù)通過第一本地通信單元、第二本地通信單元發(fā)送給通信終端第二主處理單元，所述第二主處理單元再通過遠程通信單元發(fā)送給系統(tǒng)主站。

作為優(yōu)選，所述第一主處理單元、第二主處理單元采用微處理器控制。

作為優(yōu)選，所述電磁場感應(yīng)單元采用磁場感應(yīng)器，所述位置信息采集單元采用磁阻傳感器。

作為優(yōu)選，所述電流電壓檢測單元包括故障電流判決模塊和對地電壓變化測量模塊。電流電壓檢測單元基于感應(yīng)電流，計算流經(jīng)熔斷器的交流分量和直流分量的大小；通過故障電流判決模塊，自動檢測流經(jīng)熔斷器的短路、雷電閃落時的電流變化是否超過故障門限值，以及自動檢測接地時的暫態(tài)電容電流是否超過故障門限值；通過對地電壓變化測量模塊測量導(dǎo)線及熔斷器對地放電電流的測量，計算出線路對地電壓變化量。

作為優(yōu)選，所述故障電流判決模塊包括與感應(yīng)電流相連的信號放大電路，所述信號放大電路的輸出端分別連接直流檢波電路和交流檢波電路，所述直流檢波電路的輸出端連接直流分量判決電路，通過直流檢波電路和直流分量判決電路實現(xiàn)暫態(tài)電容電流門限判斷輸出；所述交流檢波電路的輸出端分別連接工頻信號大電流幅值判決電路和高頻信號大電流幅值判決電路，其中，交流檢波電路和工頻信號大電流幅值判決電路實現(xiàn)工頻大電流突變門限判決輸出，交流檢波電路和高頻信號大電流幅值判決電路實現(xiàn)高頻大電流突變門限判決輸出。

作為優(yōu)選，所述對地電壓變化測量模塊包括與高壓導(dǎo)線相連的電容電路，用于測量電容電路電容電流大小的放電電流測量電路，以及與放電電流測量電路相連的均值取樣電路，通過對地電壓變化測量模塊得到高壓導(dǎo)線對地電壓變化值。

作為優(yōu)選，所述第一本地通信單元和第二本地通信單元采用無線通信或光纖通信，建立通信終端與檢測終端之間的數(shù)據(jù)通信通道。

作為優(yōu)選，所述遠程通信單元采用短信、GPRS、3G或者光纖通信，實現(xiàn)通信終端與系統(tǒng)主站之間的雙向通信。

作為優(yōu)選，所述通信終端還包括數(shù)據(jù)接口單元，所述數(shù)據(jù)接口單元采用Ethernet、RS232、RS485中一種或多種，數(shù)據(jù)接口單元用于支持設(shè)備的本地維護、外部設(shè)備數(shù)據(jù)接入和本地數(shù)據(jù)輸出等。

本實用新型所述的熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)熔斷器本身、所在線路及負荷的運行狀態(tài)和參數(shù)的實時在線檢測，具有如下優(yōu)點：

1) 終端裝置采用模擬電路檢測電力線路電流和電壓變化，并自動識別故障電流和相應(yīng)的電壓變化，從而觸發(fā)第一主處理器進行故障分析和判決；

2) 終端裝置采用小型化位置信息采集單元，檢測終端裝置的位置狀態(tài)變化，從而及時獲取熔斷器熔管的位置變化，判斷熔斷器的分合狀態(tài)，獲取線路的停帶電狀態(tài)；

3）采用無線或有線通信方式，建立熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)熔斷器故障信息、運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時采集，實現(xiàn)熔斷器的智能化；

4) 檢測終端安裝于熔斷器上，無需外接電源或其他設(shè)備，且結(jié)構(gòu)簡單、整體功耗低，可實現(xiàn)終端裝置小型化、安裝簡單方便等要求；檢測終端和通信終端之間可采用短距離無線通信，滿足了線路和設(shè)備的絕緣要求。

以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本實施例的熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)框圖；

圖2為本實施例的檢測終端框圖；

圖3為本實施例的故障電流判決模塊框圖；

圖4為本實施例的對地電壓變化測量模塊框圖；

圖5為本實施例的通信終端框圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括檢測終端1，以及通過通信終端2與檢測終端1相連的系統(tǒng)主站3。3個檢測終端1構(gòu)成一組，采用壓簧或者扎帶固定安裝在熔斷器的熔管上，分別測量同一組熔斷器A相、B相和C相的電流和電壓信號的變化，從而測量線路負荷電流、故障電流，檢測線路故障，檢測熔斷器的熔管位置從而判斷熔斷器分合狀態(tài)；將電流數(shù)據(jù)、故障類型、熔斷器分合狀態(tài)等數(shù)據(jù)通過短距離無線通信或者光纖通信傳送給本地的通信終端2。通信終端2用于接收本地的檢測終端1的電流數(shù)據(jù)、故障信息、熔斷器分合狀態(tài)等數(shù)據(jù)，通過GPRS/3G無線通信、光纖通信等遠距離通信方式遠傳給系統(tǒng)主站3。系統(tǒng)主站3用于接收和處理通信終端上傳的各種數(shù)據(jù)，實現(xiàn)線路和熔斷器的運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢和設(shè)備狀態(tài)檢修等功能。檢測終端1安裝于熔斷器上，無需外接電源或其他設(shè)備，且結(jié)構(gòu)簡單、整體功耗低，可實現(xiàn)終端裝置小型化、安裝簡單方便等要求；檢測終端1和通信終端2之間可采用短距離無線通信，滿足了線路和設(shè)備的絕緣要求。

如圖2所示，在本實施例中，所述檢測終端1包括第一主處理單元11，電磁場感應(yīng)單元12，以及與第一主處理單元11相連的電流電壓檢測單元13、位置信息采集單元14、第一本地通信單元15、第一顯示單元16、第一供電單元17、第一數(shù)據(jù)存儲單元18和時鐘單元19，其中，所述電磁場感應(yīng)單元12與電流電壓檢測單元13相連，各個單元功能如下：

1）第一主處理單元11：基于電流電壓檢測單元13所檢測的熔斷器對地電壓變化、故障電流等參數(shù)，進行線路的接地、短路或雷擊故障判定；基于時鐘單元19對事件和數(shù)據(jù)時間進行標記；通過第一本地通信單元15，以無線或者光纖方式將故障類型、測量數(shù)據(jù)、熔斷器位置和分合狀態(tài)等信息傳送給通信終端2；第一顯示單元16采用LED燈或顏色顯示窗口進行就地的故障指示；

2）電磁場感應(yīng)單元12：利用熔斷器周圍的高壓電磁場，獲取感應(yīng)電流；利用熔斷器對地電壓和空氣介質(zhì)的電勢差，獲取導(dǎo)線空氣放電電流；

3）電流電壓檢測單元13：基于感應(yīng)電流，計算流經(jīng)熔斷器的交流分量和直流分量的大??；通過大電流突變判決電路，自動檢測流經(jīng)熔斷器的短路、雷電閃落時的電流變化是否超過故障門限值；通過小電流直流分量判決電路，自動檢測接地時的暫態(tài)電容電流是否超過故障門限值；通過測量導(dǎo)線及熔斷器對地放電電流的測量，計算出線路對地電壓變化量；

4）位置信息采集單元14：可獲取固定在熔斷器熔管上的檢測終端1的位置變化和位置信息。目前，已有很多類型傳感器已投入商用，例如磁阻傳感器，適用于小體積、低功耗要求高的設(shè)備使用。終端裝置采用小型化位置信息采集單元，檢測終端裝置的位置狀態(tài)變化，從而及時獲取熔斷器熔管的位置變化，判斷熔斷器的分合狀態(tài)，獲取線路的停帶電狀態(tài)；

5）第一本地通信單元15：可支持短距離無線通信、光纖通信等方式，為故障檢測終端提供數(shù)據(jù)通信通道。采用無線或有線通信方式，建立熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)熔斷器故障信息、運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時采集，實現(xiàn)熔斷器的智能化；

6）第一顯示單元16：具有LED燈或者顏色顯示窗口，可受主芯片控制顯示相應(yīng)的故障狀態(tài)；

7）第一供電單元17：采用感應(yīng)取電、太陽能取電、后備電池等方式獲取電能，并為各個功能單元提供電源；

8) 第一數(shù)據(jù)存儲單元18：存儲所檢測到的相關(guān)數(shù)據(jù)，如本地通信中斷時，可支持斷點續(xù)傳或者重發(fā)；

9）時鐘單元19：可獲取通信終端2的對時指令，為第一主處理單元11主芯片提供準確的對時，保證檢測終端1所采集和上傳的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)同步。

在本實施例中，所述電流電壓檢測單元13包括故障電流判決模塊和對地電壓變化測量模塊。電流電壓檢測單元13基于感應(yīng)電流，計算流經(jīng)熔斷器的交流分量和直流分量的大小；通過故障電流判決模塊，自動檢測流經(jīng)熔斷器的短路、雷電閃落時的電流變化是否超過故障門限值，以及自動檢測接地時的暫態(tài)電容電流是否超過故障門限值；通過對地電壓變化測量模塊測量導(dǎo)線及熔斷器對地放電電流的測量，計算出線路對地電壓變化量。

如圖3所示，所述故障電流判決模塊包括與感應(yīng)電流的信號放大電路131，所述信號放大電路131的輸出端分別連接有直流檢波電路132和交流檢波電路133，所述直流檢波電路132的輸出端連接直流分量判決電路134，通過檢波電路132和直流分量判決電路134實現(xiàn)暫態(tài)電容電流門限判斷輸出；所述交流檢波電路133的輸出端分別連接工頻信號大電流幅值判決電路135和高頻信號大電流幅值判決電路136，其中，交流檢波電路133和工頻信號大電流幅值判決電路135，實現(xiàn)工頻大電流突變門限判決輸出，交流檢波電路133和高頻信號大電流幅值判決電路136，實現(xiàn)高頻大電流突變門限判決輸出。各電路具體功能如下：

1）信號放大電流131：將通過導(dǎo)線周圍的電磁場變化獲取的感應(yīng)電流通過線形放大器進行放大，并分出兩路采用不同方法進行判決；

2）直流檢波電路132：通過波形匹配電路，獲取分路1中的暫態(tài)電容電流信號分量，濾除工頻、高頻及其它信號分量；

3）直流分量判決電路134：對獲取的暫態(tài)電流電流信號分量進行幅值比較，判決該信號是否為故障電流信號；

4）交流檢波電路133：通過波形匹配電路，獲取分路2中的工頻信號分量和高頻信號分量；

5）工頻信號判決電路135：對獲取的工頻信號分量進行幅值比價，判決該信號是否為故障電流信號；

6）高頻信號判決電路136：對獲取的高頻信號分量進行幅值比價，判決該信號是否為故障電流信號。

如圖4所示，所述對地電壓變化測量模塊包括與高壓導(dǎo)線相連的電容電路137，用于測量電容電路電容電流大小的放電電流測量電路138，以及與放電電流測量電路138相連的均值取樣電路139，通過對地電壓變化測量模塊得到高壓導(dǎo)線對地電壓變化值。各電路具體功能如下：

1）電容電路137：高壓導(dǎo)線對地之間的空氣介質(zhì)在高壓導(dǎo)線和大地存在電壓的情況下，存在微弱的放電電流，利用電容電路將交變微弱電流轉(zhuǎn)為電容放電電流，便于測量；

2）放電電流測量電路138：通過高精度電流測量電路測量電容電流大??；

3）均值取樣電路139：獲取設(shè)定周期內(nèi)的電容電流平均幅值，當(dāng)平均幅值變化超過設(shè)定門限時，由第一主處理單元通過所測電容電流平均幅值變化量，計算導(dǎo)線對地電壓變化量，作為故障判決的依據(jù)之一。

本實施例所述的終端裝置采用模擬電路檢測電力線路電流和電壓變化，并自動識別故障電流和相應(yīng)的電壓變化，從而觸發(fā)第一主處理器11進行故障分析和判決。

所述通信終端2包括第二主處理單元21，以及與第二主處理單元21相連的第二本地通信單元22、遠程通信單元23、第二顯示單元24、第二數(shù)據(jù)接口單元25、第二供電單元26和第二數(shù)據(jù)存儲單元27。各單元功能如下：

1) 第二主處理單元21：通過第二本地通信單元22，接收檢測終端1上傳的故障信息、測量數(shù)據(jù)、熔斷器動作和分合狀態(tài)等；通過遠程通信單元23，將數(shù)據(jù)遠傳給系統(tǒng)主站3；第二顯示單元24，顯示通信終端2的工作狀態(tài)；

2) 第二本地通信單元22：可支持短距離無線通信、光纖通信等方式，建立通信終端2與檢測終端1之間的數(shù)據(jù)通信通道；

3) 遠程通信單元23：可支持短信、GPRS、3G、光纖通信等方式，實現(xiàn)與系統(tǒng)主站之間的雙向通信；

4）第二數(shù)據(jù)接口單元25：具有Ethernet、RS232/485等接口，支持設(shè)備的本地維護、外部設(shè)備數(shù)據(jù)接入和本地數(shù)據(jù)輸出等功能；

5）第二供電單元26：采用太陽能取電、電池或者外部市電等方式獲取電能，并為各個功能單元提供電源；

6) 第二數(shù)據(jù)存儲單元27：存儲從檢測終端接收到的各種數(shù)據(jù)，如遠程通信中斷時，可支持斷點續(xù)傳或者重發(fā)。

本實施例所述的熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)熔斷器本身、所在線路及負荷的運行狀態(tài)和參數(shù)的實時在線檢測，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝方便、通信組網(wǎng)靈活等特點，有助于提高設(shè)備的狀態(tài)檢修水平，還可通過及時獲取故障停電位置，可有效縮短故障查找時間，提高供電可靠率。

上述實施例和圖式并非限定本實用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實用新型的專利范疇。