專利名稱：無線故障指示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)配電網絡中的故障指示裝置，具體而言涉及用于6-35千伏交流電纜配電系統(tǒng)的無線短路及漏電、接地故障指示裝置。
背景技術：
在電力系統(tǒng)配電網絡中，例如城市環(huán)網，若某一級配電網絡分支回路中發(fā)生了短路或漏電、接地故障，其上一級的繼電保護系統(tǒng)必須在一定的時間內進行分斷。在分斷保護過程發(fā)生后，會造成屬于此級網絡的分支回路全部斷電。因此希望在斷電后有一種指示裝置能夠及時準確地定位故障點。
中國01278550.4號專利公開了一種短路及漏電、接地故障指示器，其包括安裝在各相線上的短路電源I/V變換器及其處理部和包圍三相相線的零序電流I/V變換器及其處理部，短路信號經光纜、接地故障信號經電纜接入CPU處理后輸出給顯示單元或經遠程報警裝置向遠處控制室報警。
該指示器雖具有無電磁干擾、全電子式結構等優(yōu)點，但由于主機和顯示單元安裝在環(huán)網柜或電纜分支箱中，故障檢修時仍需要斷電后打開環(huán)網柜或電纜分支箱察看顯示單元來作判斷，從而致使降低故障檢修的效率。另外，指示器報警信號的恢復時間設置不容易確定，恢復時間太長，無法區(qū)分下次故障的發(fā)生；恢復時間太短，維護人員無法在短時間內檢查到故障。

發(fā)明內容
針對現有技術的故障指示器存在的不便于觀察的缺點，本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種不需要打開環(huán)網柜或電纜分支箱即可察看故障指示信號的無線故障指示裝置。
本實用新型通過以下技術方案實現上述發(fā)明目的短路電流傳感器1、短路故障信號處理部2和光電轉換電路11包封于一體，其中該短路電流傳感器1是個電磁感應I/V變換器，安裝在各相相線上，其輸出信號進入短路故障信號處理部2，所述短路故障信號處理部2輸出的信號經過光電轉換電路11進行光電轉換后通過光纜3輸入主機，經光敏接收電路13轉換成電信號后傳給中央處理器單元CPU4；漏電、接地電流傳感器5及其信號處理部6包封于一體，其中該漏電、接地電流傳感器5是個監(jiān)測零序電流的電磁感應使監(jiān)測器，其原端包圍三個相線，其副邊接入所述信號處理部6，所述信號處理部6的輸出信號經電纜7輸入主機，經光敏接收電路13轉換成電信號后傳給中央處理器單元CPU 4；所述中央處理單元CPU4將上述經光敏接收電路13接收輸入的短路故障信號或由所述電纜7輸入的接地故障信號作分析處理和計算后判斷出故障是否發(fā)生及故障的性質、時間等并將信息存入存儲單元；主機包括光敏接收電路13、中央處理器單元CPU 4、輸出驅動電路12及存儲單元；主機與小功率無線傳輸部分8相連，手持無線數據采集裝置9通過無線傳輸部分8可與主機進行無線數據交換。主機還可以通過輸出驅動電路12將故障信息遠傳給中央控制室，實現遠程報警。
所述短路故障信號處理部2，包括過壓、過流及雷擊的保護電路21、雙向峰值檢波電路22、采樣電路23、比較電路24及光信號驅動電路25；短路故障信號依次經過過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路、采樣電路，在比較電路中與基準電源26比較后經光信號驅動電路25由光纜3向主機輸出。
所述漏電、接地故障信號處理部6包括過壓、過流及雷擊的保護電路61，雙向峰值檢波電路62，閾值比較電路63及輸出電路64；漏電、接地故障信號依次經過過壓、過流及雷擊的保護電路，雙向峰值檢波電路，在閾值比較電路中通過閥值比較后驅動輸出電路64將故障信號由電纜7相主機輸出。
所述無線數據傳輸部分8包括天線81、無線數據收發(fā)電路82和無線數據處理單元83。接收信號時，天線81接收無線信號，經收發(fā)電路82處理后傳輸到數據處理單元83，經解碼、糾錯后輸導緩沖區(qū)等待主機的中央處理器CPU4讀取及處理。發(fā)送信號時，數據信息輸入到緩沖區(qū)，經糾錯、信道編碼后經天線81發(fā)送。
通過使用本實用新型的無線故障指示裝置，不需要打開環(huán)網柜或電纜分支箱，即可以檢查該環(huán)網柜或電纜分支箱所轄的分支回路是否發(fā)生故障及發(fā)生和種類型的故障，從而提高檢查效率，縮短了工作時間，便于迅速恢復供電；同時，采用無線遠程報警方式便于隨時掌握故障情況，縮小檢查范圍。


圖1為本實用新型實施例1的構成方框圖；圖2為本實用新型實施例1或2短路故障信號處理部的構成方框圖；圖3為本實用新型實施例1或3接地及漏電故障信號處理部的構成方框圖；圖4A及圖4B為本實用新型實施例1、2或3主機電路總圖；圖5為本實用新型實施例1或2短路電流傳感器及其短路故障信號處理部電路圖；圖6為本實用新型實施例1、2或3無線數據傳輸部分的構成方框圖；圖7為本實用新型實施例1、2或3無線數據傳輸部分具體電路圖；圖8為本實用新型實施例2的構成方框圖；圖9為本實用新型實施例3的構成方框圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖具體敘述實施例。
圖1為本實用新型實施例1的構成方框圖，其基本構成為包封一體的短路電流傳感器1、短路故障信號處理部2和光電轉換電路11，其中短路電流傳感器1是個電磁感應I/V變換器，安裝在各相相線上，其輸出信號進入所述短路故障信號處理部2，該所述短路故障信號處理部2的輸出信號經過光電轉換電路11進行光電轉換后通過光纜3輸入主機，經光敏接收電路13轉換成電信號后傳給中央處理器單元CPU4。
漏電、接地電流傳感器5及其信號處理部6包封于一體，所述漏電、接地電流傳感器5是個監(jiān)測零序電流的電磁感應使監(jiān)測器，原端包圍三個相線，其副邊接入所述處理部6，所述漏電、接地故障信號處理部6的輸出信號經電纜7輸入主機，經光敏接收電路轉換成電信號后傳給中央處理器單元CPU4。
主機的中央處理器單元CPU4分析、計算及處理輸入的信號，判斷報警信號的性質，并將該故障信號的信息載入主機的存儲單元；主機根據無線數據采集裝置9的命令，將故障信號信息通過小功率無線數據傳輸部分8傳送給該無線數據采集裝置9；該無線數據采集裝置9具有顯示、存儲故障信息的功能。
中央處理器CPU4可設置遠程復位接口，使指示裝置恢復到待機狀態(tài)。
本例中除以上基本構成外，還可以通過輸出驅動電路12將故障信號遠處給中央控制室，實現遠程報警；設有電池失效檢測電路，其通過MAX6377及相關元件產生；遠程復位裝置，見圖4。
圖2是短路電流傳感器1和短路故障信號處理部2的構成方框圖。圖中虛線左邊是一個短路電流傳感器1，它是一個電磁感應式I/V變換器，副邊繞組的信號電壓Vsf，進入虛線右側的短路故障信號處理部2，依次經抗過壓、過流及雷擊的保護電路21，雙向峰值檢波電路22，采樣電路23后的信號電壓Vs，輸入比較電路24，基準電源26向比較電路提供基準電壓Vr，比較結果有輸出信號時，則經過光信號驅動電路25，轉換成光脈沖信號，進入光纜3，向主機輸出。穩(wěn)壓電源27向各部供電。
保護電路21采用自恢復保險絲和雙向固態(tài)TVS管做雷電、電網尖峰等浪涌電壓的抑制和吸收，對于傳感器本身引起的過流同樣具有保護作用。
雙向峰值檢波電路22將電壓信號的峰值取出，經采樣電路23送到比較電路24與2.5V基準電壓Vr相比較。
采樣電壓VS由升流發(fā)生器標定，當Vs大于基準電壓Vr時，比較電路產生翻轉，驅動發(fā)光二極管LED，產生光信號，由光纜將短路故障信號傳送給主機。
雙向峰值檢波電路還提供傳感器電子電路所需的電源，該電路產生的脈動直流經濾波、穩(wěn)壓，提供一個穩(wěn)定的，紋波系數很小的5V電壓Vcc，供基準電源和其他電路使用。
圖3為漏電、接地電流傳感器5和接地故障信號處理部6的構成方框圖。圖中虛線左邊是一個漏電、接地電流傳感器5，它是一個I/V變換器，原邊包圍三相相線，其副邊的信號電壓Vef進入虛線右側的故障信號處理部6，Vef依次經過處理部6包括的抗過壓、過流及雷擊的保護電路61，雙向峰值檢波電路62，進入閾值比較電路63，當接地故障電流大于設定的閾值電壓時，由作為輸出電路64的MOSFET翻轉產生接地故障信號，由電纜7傳給主機。所述電路61、62和短路故障信號處理部2中的21、22構成相同。
圖4為本實用新型實施例主機的電路圖。中央處理器CPU4為超低功耗混合信號處理器MSP430F123DW，信息存儲芯片采用100萬次可擦除FLASH芯片AT24C02，時鐘芯片采用PCF8563，CPU采用I2C總線技術訪問存儲和時鐘芯片。光敏接收電路13由圖4-2中D1，D2，D3作光電轉換并處理，接到中央處理器CPU的P20、P21、P22管腳。電池欠電量檢測電路采用電壓監(jiān)控芯片MAX6377處理，接到CPU的P23管腳。來自漏電、接地傳感器5的故障信號經接地故障處理部6接入中央處理器CPU的P24管腳。CPU經過分析計算等處理，判斷出短路，漏電、接地和欠壓故障，并將故障類型與故障發(fā)生的時間存儲到存儲芯片AT24C02中，同時，通過輸出驅動電路12將故障通過繼電器RELAY1和RELAY2遠傳。連接到CPU的信號及對應管腳見表1所示。
表1主機中央處理單元CPU管腳信號連接表

圖5為短路電流傳感器1和短路故障信號處理部2的具體電路，它表示了與圖2對應的具體電路構成及元件，其輸出為光故障信號，由光纜傳送給主機中的光敏接收電路。
上述圖5的電路中雙向峰值檢波電路(D1、D2)產生脈沖直流，再經濾波、穩(wěn)壓得到直流5V電壓Vcc，為短路故障信號處理部(2)和基準電源供電。
漏電、接地故障信號處理部6的具體電路中的61、62、63分別與短路故障信號處理部2中的21、22、23對應相同，只是其輸出信號為電平故障信號，由電纜傳送給主機，在此不再詳述。
圖6為無線數據傳輸部分的構成方框圖，無線數據傳輸部分8包括天線81、無線數據收發(fā)電路82和無線數據處理單元83。接收信號時，天線81接收無線信號，經收發(fā)電路82處理后傳輸到數據處理單元83，經解碼、糾錯后輸導緩沖區(qū)等待主機D的中央處理器CPU4讀取及處理。發(fā)送信號時，數據信息輸到緩沖區(qū)，經糾錯、信道編碼后經天線81發(fā)送。
圖7為無線數據傳輸部分8的具體電路。當操作人員采用手持無線采集裝置9采集主機中存儲的信息時，無線傳輸部分8的接收芯片CC1000將信號接收，經過鎖相、定頻及同步校驗等處理后，將接收信號接入到CPU的串口通訊接收端RXD，CPU接收到信號后，讀取存儲的故障信息并將信息經串口通訊發(fā)送端TXD將故障、時間等信息通過CC1000芯片發(fā)送出去，無線手持數據采集裝置9可以接收到主機發(fā)送的信息，并顯示出來。同時進行存儲、分析，判斷電纜網絡故障發(fā)生地點，并可以將采集的信息通過有線或無線方式傳輸到個人計算機上，待進一步處理。
圖8為本實用新型實施例2的構成方框圖，短路電流傳感器1及短路故障信號處理部2、光電信號轉換電路11封裝于一體，具體連接關系同實施例1所述；主機處理由光纜3輸入的故障信號，將故障信存入存儲單元，并通過無線數據傳輸部分8輸出給手持無線數據采集裝置9；其他具體連接關系同實施例1。
圖9為本實用新型實施例3的構成方框圖，由封裝于一體的漏電、接地電流傳感器5及其故障信號處理部6與主機、無線數據傳輸部分8、手持手持無線數據采集裝置9等構成。其他具體連接關系同實施例1所述。
本實用新型的無線故障指示裝置，電源自我供給，且耗電極省。
權利要求1.一種無線故障指示裝置，應用于6-35千伏的交流電纜配電系統(tǒng)中，包括安裝在兩相或三相相線上的短路電流傳感器(1)經短路故障信號處理部(2)通過光纜(3)與在低壓區(qū)的主機連接；所述主機包括光敏接收電路、中央處理器單元(4)、輸出驅動電路(12)及存儲單元；其特征是設置光電信號轉換電路(11)，使從短路故障信號處理部(2)輸出的信號經其轉換成光信號，再通過光纜(3)輸入主機，經光敏接收電路轉換成電信號后輸入中央處理器單元(4)；所述中央處理器單元(4)對故障信號作分析處理和比較計算后，將故障信息存入存儲單元；設置無線數據傳輸部分(8)與主機相連接；手持無線數據采集裝置(9)通過所述無線數據傳輸部分(8)與主機實現數據交換，該無線數據采集裝置(9)顯示、存儲從主機獲得的故障信息。
2.根據權利要求1所述的無線故障指示裝置，其特征是還包括包圍三相相線的傳感零序電流的漏電、接地電流傳感器(5)，經漏電、接地故障信號處理部(6)通過電纜(7)與所述主機連接；所述中央處理器單元(4)對光敏接收電路(13)接收的漏電、接地故障信號作分析處理和比較計算后，將故障信息輸入存儲單元。
3.根據權利要求1或2所述的無線故障指示裝置，其特征是所述短路電流傳感器(1)、短路故障信號處理部(2)和光電信號轉換電路(11)為集成一體的裝置。
4.根據權利要求1或2所述的無線故障指示裝置，其特征是所述雙向峰值檢波電路產生脈沖直流經濾波、穩(wěn)壓所得的直流電壓作為短路故障信號處理部(2)和基準電源的供電電源，短路信號處理部(2)不需額外的供電電源。
5.根據權利要求1或2所述的無線故障指示裝置，其特征是所述短路故障信號處理部(2)包括過壓、過流及雷電保護電路(21)、雙向峰值檢波電路(22)、采樣電路(23)、比較電路(24)及光信號驅動電路(25)；短路故障信號依次經過過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路、采樣電路，在比較電路中與基準電源(26)比較后，經光信號驅動電路輸入光電信號轉換電路(11)后經光纜(3)輸入主機。
6.根據權利要求2所述的無線故障指示裝置，其特征是該漏電、接地故障信號處理部(6)包括過壓、過流及雷電保護電路(61)、雙向峰值檢波電路(62)、閥值電路(63)及輸出電路(64)；漏電、接地故障信號依次經過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路，在閥值電路中通過閥值比較后驅動輸出電路(64)將故障信號通過電纜(7)輸入主機。
7.根據權利要求1或2任一項所述的無線故障指示裝置，其特征是所述無線數據傳輸部分(8)包括天線(81)、無線數據收發(fā)電路(82)和無線數據處理單元(83)；天線(81)接收命令信號，經收發(fā)電路(82)處理后傳輸到數據處理單元(83)，經解碼、糾錯后輸導緩沖區(qū)等待主機的中央處理器讀取及處理；故障數據信息輸到緩沖區(qū)，經糾錯、信道編碼后經天線(81)發(fā)送。
8.根據權利要求1或2任一項所述的無線故障指示裝置，其特征是具有電池失效檢測電路。
9.根據權利要求1或2任一項所述的無線故障指示裝置，其特征是具有遠程報警電路。
10.根據權利要求1或2任一項所述的無線故障指示裝置，其特征是具有無線復位電路。
11.一種無線故障指示裝置，應用于6-35千伏的交流電纜配電系統(tǒng)中，其特征是包圍三相相線的傳感零序電流的漏電、接地電流傳感器(5)，經漏電、接地故障信號處理部(6)通過電纜(7)與主機連接；所述主機包括光敏接收電路(13)、中央處理器單元(4)、輸出驅動電路(12)及存儲單元；所述中央處理器單元(4)對光敏接收電路(13)接收的漏電、接地故障信號作分析處理和比較計算后，將故障信息輸入存儲單元；設置無線數據傳輸部分(8)與主機相連；手持無線數據采集裝置(9)通過所述無線數據傳輸部分(8)與主機實現數據交換，該無線數據采集裝置(9)顯示、存儲從主機獲得的故障信息。
12.根據權利要求11所述的無線故障指示裝置，其特征是該漏電、接地故障信號處理部(6)包括過壓、過流及雷電保護電路(61)、雙向峰值檢波電路(62)、閥值電路(63)及輸出電路(64)；漏電、接地故障信號依次經過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路，在閥值電路中通過閥值比較后驅動輸出電路(64)將故障信號通過電纜(7)輸入主機。
13.根據權利要求11所述的無線故障指示裝置，其特征是所述無線數據傳輸部分(8)包括天線(81)、無線數據收發(fā)電路(82)和無線數據處理單元(83)；天線(81)接收命令信號，經收發(fā)電路(82)處理后傳輸到數據處理單元(83)，經解碼、糾錯后輸導緩沖區(qū)等待主機的中央處理器讀取及處理；故障數據信息輸到緩沖區(qū)，經糾錯、信道編碼后經天線(81)發(fā)送。
14.根據權利要求12所述的無線故障指示裝置，其特征是具有電池失效檢測電路。
15.根據權利要求12所述的無線故障指示裝置，其特征是具有遠程報警電路。
16.根據權利要求12所述的無線故障指示裝置，其特征是具有無線復位電路。
專利摘要一種用于6－35千伏交流電纜配電系統(tǒng)中的無線故障指示裝置，其短路電流傳感器的信號經短路故障信號處理部處理后，經過光電信號轉換電路轉換成光信號，通過光纜輸入在低壓區(qū)的主機；主機包括光敏接收電路、中央處理器單元、輸出驅動電路及存儲單元；光敏接收電路轉換成的電信號輸入中央處理器，經分析和比較后，將故障信息存入存儲單元；無線數據采集裝置通過無線數據傳輸部分與主機實現數據交換，并能顯示、存儲獲得的故障信息。另一種無線故障顯示裝置，由漏電、接地傳感器及其處理部與主機、無線傳輸部分及無線數據采集裝置等構成。另一種無線故障顯示裝置，由以上兩種故障顯示裝置組合而成。使用以上裝置，不需機械操作，即可快速檢修。
文檔編號G01R31/02GK2862215SQ20052001863
公開日2007年1月24日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權日2005年5月18日
發(fā)明者朱海軍, 劉克顯 申請人:北京浩華星電氣設備技術開發(fā)有限公司