專利名稱：智能10kV電力線路狀態(tài)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及是一種智能IOkV電力線路狀態(tài)傳感器，該傳感器可實現(xiàn)對IOkV架空線路和電纜線路的溫度、絕緣水平、電壓、電流變化的實時監(jiān)測，實現(xiàn)線路狀態(tài)異常告警以及事故信息報告。它是IOkV配電網(wǎng)的智能監(jiān)測傳感裝置。
背景技術(shù)：
目前，IOkV架空線路和電纜線路運行存在以下問題線路接點發(fā)熱導(dǎo)致線路斷線故障、電纜過負(fù)荷發(fā)熱導(dǎo)致絕緣損壞故障、絕緣子污穢嚴(yán)重導(dǎo)致污閃故障，以及線路設(shè)備絕緣損壞導(dǎo)致接地和線路短路故障，造成大面積停電，嚴(yán)重影響工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民正常生活用電。因此，提出一種智能IOkV電力線路狀態(tài)傳感器，將其安裝在IOkV配網(wǎng)電力線路上，構(gòu)成電力線路的神經(jīng)系統(tǒng)，實時提供線路運行狀態(tài)信息，使配電監(jiān)控中心及時發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)線路異常狀態(tài)，預(yù)先采取有效措施，將配網(wǎng)事故消除在事故的萌芽狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種智能IOkV電力線路狀態(tài)傳感器，該傳感器集通信、監(jiān)測、電源為一體，實時對電纜、架空線路的溫度、污穢狀況、絕緣以及電流、電壓異常變化進行監(jiān)測，根據(jù)狀態(tài)的變化特征判別故障，及時發(fā)出告警信息。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的智能IOkV電力線路狀態(tài)傳感器，其特征是設(shè)有傳感器絕緣子，該絕緣子內(nèi)部絕緣封裝了一個通信單元、一個傳感單元和一個電源單元；在絕緣子外部設(shè)有一個用來從高壓線路上耦合載波信號的通信耦合線圈和一個從電力線路獲取交流電同時用來實現(xiàn)對線路電流變化取樣的感應(yīng)線圈，還設(shè)有傳感單元的一個絕緣監(jiān)測芯片、一個溫度傳感芯片；所述通信單元，該通信單元設(shè)有電力線載波通信模塊、無線通信模塊和通信管理模塊，所述通信管理模塊與電力線載波通信模塊和無線通信模塊進行控制連接，其控制結(jié)構(gòu)為電力線載波通信為主用通信方式，無線通信為備用通信方式，兩者之間進行自適應(yīng)切換；通信管理模塊與傳感單元的數(shù)據(jù)采集與處理模塊進行信號連接；所述無線通信模塊采用微功率微波通信結(jié)構(gòu)，設(shè)有相互電連接的基帶調(diào)制解調(diào)電路、中頻電壓放大電路、微波混頻接收電路、微波功率發(fā)送電路和微帶全向天線，該微帶全向天線設(shè)置在無線通信模塊的線路板上；該無線通信模塊的發(fā)送功率小于或等于10mW，其待機功率小于或等于ImW ；所述電力線載波通信模塊設(shè)有相互電連接的基于FPGA的調(diào)制解調(diào)電路、功率放大電路、自適應(yīng)頻率跟蹤電路，以及由變?nèi)荻O管、F/V變換電路和用來從高壓線路上耦合載波信號的通信耦合線圈組成的電調(diào)諧載波通信耦合器，變?nèi)荻O管、F/V變換電路設(shè)計在電力線載波通信模塊電路板上；還設(shè)有窄帶諧振發(fā)送與接收電路；該模塊所用載波頻率范圍為15MHz 30MHz，帶寬為IOkHz ；
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所述傳感單元，設(shè)有溫度傳感芯片、絕緣檢測芯片、感應(yīng)線圈和數(shù)據(jù)采集與處理模塊，所述溫度傳感芯片、絕緣檢測芯片、感應(yīng)線圈分別通過狀態(tài)量輸入接口 -光電隔離電路-濾波電路與數(shù)據(jù)采集與處理模塊連接；所述電源單元，設(shè)有依序連接的I/V變換電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路， 所述I/V變換電路的輸入端與所述感應(yīng)線圈的輸出端連接，所述穩(wěn)壓電路設(shè)有直流電源輸出端，該輸出端與所述通信單元、傳感單元供電連接；在電源單元還設(shè)有電源保護和自控電路，該電源保護和自控電路是控制整個傳感器供電電源的故障監(jiān)測電路和自愈電路。感應(yīng)線圈、通信耦合線圈結(jié)構(gòu)上是集成一體化的器件，同時可提供電力線路狀態(tài)傳感器的供電電源、載波通信耦合以及電流監(jiān)測傳感信號；本發(fā)明采用微型化的載波\無線通訊模塊、微型傳感芯片和微型電源模塊，將其器件整合裝入絕緣子腔體內(nèi)，使智能IOkV電力線路狀態(tài)傳感器具備了戶外設(shè)備的集成一體、簡捷、智能、實用的特點，具有安裝、調(diào)試、檢測、維護方便快捷，智能化程度高，對線路監(jiān)測準(zhǔn)確，而且運行故障少的優(yōu)點；電力線載波通信模塊的可靠通信距離為300m 500m，通過采用新的通信接力技術(shù)很容易覆蓋數(shù)十公里，組成配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的神經(jīng)系統(tǒng)，使配電網(wǎng)絡(luò)具備靈敏、智慧、自愈的功能。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步的說明，實施例參見附圖。智能IOkV電力線路狀態(tài)傳感器，設(shè)有傳感器絕緣子1，該絕緣子內(nèi)部絕緣封裝了一個通信單元2、一個傳感單元3和一個電源單元4 ；在絕緣子外部設(shè)有一個用來從高壓線路上耦合載波信號的通信耦合線圈和一個從電力線路獲取交流電同時用來實現(xiàn)對線路電流變化取樣的感應(yīng)線圈，還設(shè)有傳感單元的一個絕緣監(jiān)測芯片、一個溫度傳感芯片；所述通信單元，該通信單元設(shè)有電力線載波通信模塊、無線通信模塊和通信管理模塊；所述通信管理模塊與電力線載波通信模塊和無線通信模塊進行控制連接，其控制結(jié)構(gòu)為電力線載波通信為主用通信方式，無線通信為備用通信方式，兩者之間進行自適應(yīng)切換；通信管理模塊與傳感單元的數(shù)據(jù)采集與處理模塊進行信號連接；所述無線通信模塊采用微功率微波通信結(jié)構(gòu)，設(shè)有相互電連接的基帶調(diào)制解調(diào)電路、中頻電壓放大電路、微波混頻接收電路、微波功率發(fā)送電路和微帶全向天線，該微帶全向天線設(shè)置在無線通信模塊的線路板上；該無線通信模塊的發(fā)送功率小于或等于10mW，其待機功率小于或等于ImW ；所述電力線載波通信模塊設(shè)有相互電連接的基于FPGA的調(diào)制解調(diào)電路、功率放大電路、自適應(yīng)頻率跟蹤電路，以及由變?nèi)荻O管、F/V變換電路和用來從高壓線路上耦合載波信號的通信耦合線圈組成的電調(diào)諧載波通信耦合器，變?nèi)荻O管、F/V變換電路設(shè)計在電力線載波通信模塊電路板上；還設(shè)有窄帶諧振發(fā)送與接收電路；該模塊所用載波頻率范圍為15MHz 30MHz，帶寬為IOkHz ；
所述傳感單元，設(shè)有溫度傳感芯片、絕緣檢測芯片、由感應(yīng)取電線圈組成的電流監(jiān)測傳感電路和數(shù)據(jù)采集與處理模塊，所述溫度傳感芯片、絕緣檢測芯片、由感應(yīng)取電線圈組成的電流監(jiān)測傳感電路分別通過狀態(tài)量輸入接口-光電隔離電路-濾波電路與數(shù)據(jù)采集與處理模塊連接；所述電源單元，設(shè)有依序連接的I/V變換電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路， 所述I/V變換電路的輸入端與所述感應(yīng)取電線圈的輸出端連接，所述穩(wěn)壓電路設(shè)有直流電源輸出端，該輸出端與所述通信單元、傳感單元供電連接；在電源單元還設(shè)有電源保護和自控電路，該電源保護和自控電路是控制整個傳感器供電電源的故障監(jiān)測電路和自愈電路。本實施例在線路的再線監(jiān)測運行試驗中，溫度傳感告警準(zhǔn)確率100%，絕緣降低告警準(zhǔn)確率> 99%，線路故障類型判斷準(zhǔn)確率100%，線路故障定位范圍誤差< 100米。
權(quán)利要求
1.智能IOkV電力線路狀態(tài)傳感器，其特征是設(shè)有傳感器絕緣子(1)，該絕緣子內(nèi)部絕緣封裝了一個通信單元O)、一個傳感單元C3)和一個電源單元；在絕緣子外部設(shè)有一個用來從高壓線路上耦合載波信號的通信耦合線圈和一個從電力線路獲取交流電同時用來實現(xiàn)對線路電流變化取樣的感應(yīng)線圈；還設(shè)有傳感單元的一個絕緣監(jiān)測芯片、一個溫度傳感芯片；所述通信單元，該通信單元設(shè)有電力線載波通信模塊、無線通信模塊和通信管理模塊， 所述通信管理模塊與電力線載波通信模塊和無線通信模塊進行控制連接，其控制結(jié)構(gòu)為 電力線載波通信為主用通信方式，無線通信為備用通信方式，兩者之間進行自適應(yīng)切換；通信管理模塊與傳感單元的數(shù)據(jù)采集與處理模塊進行信號連接；所述無線通信模塊采用微功率微波通信結(jié)構(gòu)，設(shè)有相互電連接的基帶調(diào)制解調(diào)電路、 中頻電壓放大電路、微波混頻接收電路、微波功率發(fā)送電路和微帶全向天線，該微帶全向天線設(shè)置在無線通信模塊的線路板上；該無線通信模塊的發(fā)送功率小于或等于10mw，其待機功率小于或等于ImW ；所述電力線載波通信模塊設(shè)有相互電連接的基于FPGA的調(diào)制解調(diào)電路、功率放大電路、自適應(yīng)頻率跟蹤電路，以及由變?nèi)荻O管、F/V變換電路和用來從高壓線路上耦合載波信號的通信耦合線圈組成的電調(diào)諧載波通信耦合器，變?nèi)荻O管、F/V變換電路設(shè)計在電力線載波通信模塊電路板上；還設(shè)有窄帶諧振發(fā)送與接收電路；該模塊所用載波頻率范圍為15MHz 30MHz，帶寬為 IOkHz ；所述傳感單元，設(shè)有所述溫度傳感芯片、絕緣檢測芯片、感應(yīng)線圈和數(shù)據(jù)采集與處理模塊，所述溫度傳感芯片、絕緣檢測芯片、感應(yīng)線圈分別通過狀態(tài)量輸入接口 -光電隔離電路-濾波電路與數(shù)據(jù)采集與處理模塊連接；所述電源單元，設(shè)有依序連接的I/V變換電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，所述 I/V變換電路的輸入端與所述感應(yīng)線圈的輸出端連接，所述穩(wěn)壓電路設(shè)有直流電源輸出端， 該輸出端與所述通信單元、傳感單元供電連接；在電源單元還設(shè)有電源保護和自控電路，該電源保護和自控電路是由控制整個傳感器供電電源的故障監(jiān)測電路和自愈電路組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能10kV電力線路狀態(tài)傳感器，其特征是設(shè)有傳感器絕緣子(1)，該絕緣子內(nèi)部絕緣封裝了一個通信單元(2)、一個傳感單元(3)和一個電源單元(4)；在絕緣子外部設(shè)有一個用來從高壓線路上耦合載波信號的通信耦合線圈和一個從電力線路獲取交流電同時用來實現(xiàn)對線路電流變化取樣的感應(yīng)線圈；還設(shè)有傳感單元的一個絕緣監(jiān)測芯片、一個溫度傳感芯片；本發(fā)明適用于可實現(xiàn)對10kV架空線路和電纜線路的溫度、絕緣水平、電壓、電流變化的實時監(jiān)測，實現(xiàn)線路狀態(tài)異常告警以及事故信息報告。它是10kV配電網(wǎng)的智能監(jiān)測傳感裝置。控制精確，性能完善，能有力保障電網(wǎng)的安全運行。
文檔編號G01R31/08GK102313856SQ20101021358
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者張建忠, 翟利民, 謝志遠(yuǎn), 鄭會權(quán), 郭以賀 申請人:北京泰優(yōu)美科技有限責(zé)任公司, 華北電力大學(xué)(保定)