專利名稱：無線多通道避雷器在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于避雷器監(jiān)測技術領域，具體涉及一種無線多通道避雷器 的在線監(jiān)測裝置。
背景技術：
在電力系統(tǒng)中，避雷器用量巨多，為了保證電力系統(tǒng)安全運行，必須對 運行中的避雷器進行定期檢查和試驗。目前使用的氧化鋅避雷器泄漏電流測 試儀，采用微處理器為控制核心，實現(xiàn)了對阻性電流的測量。但是現(xiàn)有的監(jiān) 測裝置主姜存在以下不足 一是現(xiàn)在避雷器監(jiān)測裝置多采用分布式監(jiān)測，一 套監(jiān)測設備所能監(jiān)測避雷器數(shù)量少，導致監(jiān)測設備需求量大，系統(tǒng)總體成本 高；二是數(shù)據(jù)傳輸采用有線傳輸方式，電纜敷設量大，不便用于野外架空線 路避雷器的監(jiān)測。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種無線多通道避雷器在線監(jiān)測裝置，不僅能 同時進行多個避雷器的實測數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)記錄和報警，并且采用無線方式 傳輸數(shù)據(jù)，無需敷設通信電纜，系統(tǒng)安裝調(diào)試方便，可用于野外架空線路避 雷器的遠程在線監(jiān)測。
本實用新型所采用的技術方案是，無線多通道避雷器在線監(jiān)測裝置，包 括數(shù)據(jù)處理板，數(shù)據(jù)處理板分別與信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路、無線數(shù)傳 模塊和避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板相接，信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路 還與避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板相接。
作為上述技術方案的進一步描述，信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路由多路 轉(zhuǎn)換開關電路和信號調(diào)理電路組成。
其中的多路轉(zhuǎn)換開關電路包括DSP， DSP的四路DO輸出與對應的開關 轉(zhuǎn)換芯片CD4067的地址位相接，DSP的另外兩路DO輸出與譯碼器LS139 的地址位相接。
其中的信號調(diào)理電路，包括巴特沃茲濾波電路和反向放大電路，巴特沃 茲濾波電路中的第一電阻和第二電阻的旁路依次與第三電阻、第四電阻，以 及四運放集成電路LM324的第一運放的同相端相接，第三電阻和第四電阻 的旁路依次與第二電容、四運放集成電路LM324的第一運放的輸出端相接， 第四電阻和四運放集成電路LM324的第一運放的同相端的旁路依次與第一 電容、大地相接，四運放集成電路LM324的第一運放的反相端和四運放集 成電路LM324的第一運放的輸出端相接；第九電阻依次與第十電阻、第十 一電阻，以及四運放集成電路LM324的第二運放的同相端相接，第十電阻 和第十一電阻的旁路依次與第四電容、四運放集成電路LM324的第二運放 的輸出端相接，第十一電阻和四運放集成電路LM324的第二運放的同相端 的旁路依次與第三電容、大地相接，四運放集成電路LM324的第二運放的 反相端和四運放集成電路LM324的第二運放的輸出端相接；反向放大電路 中的第五電阻與四運放集成電路LM324的第三運放的反相端相接，第五電 阻與四運放集成電路LM324的第三運放的反相端的旁路分別與第六電阻、 第七電阻、四運放集成電路LM324的第三運放的輸出端相接，四運放集成 電路LM324的第三運放的輸出端與數(shù)據(jù)處理板A/D轉(zhuǎn)換芯片相接，四運放 集成電路LM324的第三運放的同相端依次與第八電阻、大地相接；第十二
電阻與四運放集成電路LM324的第四運放的反相端相接，第十二電阻與四 運放集成電路LM324的第四運放的反相端的旁路分別與第十三電阻、第十 四電阻、四運放集成電路LM324的第四運放的輸出端相接，四運放集成電 路LM324的第四運放的輸出端與數(shù)據(jù)處理板A/D轉(zhuǎn)換芯片相接，四運放集 成電路LM324的第四運放的同相端依次與第十五電阻、大地相接。
作為上述技術方案的更進一步描述，避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板中 的+ 5V電源依次與第十六電阻、第十七電阻以及大地相接，第十六電阻與 第十七電阻的旁路依次與第十九電阻、LM139比較器相接，第十八電阻與 LM139比較器相接，LM139比較器輸出的一路與數(shù)據(jù)處理板的DSP捕獲口 相接，另一路依次與非門74LS00、由兩塊54LS148編碼器組成的16-4編碼 系統(tǒng)以及DSP的DI輸入口相接。
本實用新型同現(xiàn)有的在線監(jiān)測裝置相比較有如下特點
1. 監(jiān)測效率高，能同時對多條線路多組避雷器運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測， 能有效降低避雷器監(jiān)測系統(tǒng)的總體造價；
2. 采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，電纜敷設量小，系統(tǒng)安裝方便；并可安裝 在野外架空輸電線路上，對野外架空線路避雷器進行遠程在線監(jiān)測；系統(tǒng) 支持遠程參數(shù)配置，f利于操作人員安全，減輕工作人員勞動強度，降低 系統(tǒng)設備成本。


圖1是避雷器泄漏電流信號采集原理圖2是本實用新型的無線多通道避雷器在線監(jiān)測裝置結構示意圖； 圖3是本實用新型的采樣信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路結構示意圖； 圖4是本實用新型的避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板結構示意圖。 圖中，1、金屬氧化物型避雷器MOA， 2、 一匝穿芯式無源交流泄漏電 流傳感器，3、采樣電阻，4、信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路，5、數(shù)據(jù)處理 板，6、無線數(shù)傳模塊，7、避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。
避雷器泄漏電流信號采集原理為利用一匝穿芯式無源交流泄漏電流傳 感器2套在金屬氧化物型避雷器MOAl的末屏接地線上，并通過采樣電阻3 獲取泄漏電流對應的模擬信號，如圖1所示。
本實用新型的無線多通道避雷器在線監(jiān)測裝置的結構如圖2所示，包括 數(shù)據(jù)處理板5，數(shù)據(jù)處理板5分別與信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路4、無線 數(shù)傳模塊6和避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板7相接，信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換 開關電路4的另一端與避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板7的另一端相接。
多路避雷器泄漏電流信號經(jīng)由采樣電阻3取入后，與電壓互感器二次側(cè) 信號一起進入信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路4，對多路泄漏電流和線路電壓 輸入信號進行通道選擇，并將輸入信號幅值調(diào)理到數(shù)據(jù)處理板5可以接受的 范圍之內(nèi)后，將泄漏電流模擬采樣信號分別送入數(shù)據(jù)處理板5和避雷器動作 次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板7。送入數(shù)據(jù)處理板5的泄漏電流和線路電壓模擬采樣 信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集后，進行數(shù)字諧波分析，分析出對應避雷器的泄 漏電流的阻性基波電流和阻性三次諧波電流的幅值，以及介質(zhì)損耗角實時 值。送入避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板7的采樣信號，若幅值超過雷擊整 定閾值，則避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板7將產(chǎn)生階躍脈沖信號和通道編 碼電平信號送入數(shù)據(jù)處理板5的數(shù)字I/O接口，通過數(shù)據(jù)處理板5的軟件進 行信號捕獲和地址譯碼，實現(xiàn)該通道避雷器動作次數(shù)的累計。數(shù)據(jù)處理板5
計算并保存的避雷器泄漏電流、介質(zhì)損耗角實時值以及動作次數(shù)等參數(shù)按照
一定的通信協(xié)議，經(jīng)無線數(shù)傳模塊6將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，從而實現(xiàn)多條線 路多個避雷器的無線遠程在線監(jiān)測。
本實用新型的采樣信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路的工作原理如圖3所 示，多路轉(zhuǎn)換開關電路包括DSP， DSP的四路DO輸出與對應的開關轉(zhuǎn)換芯 片CD4067的地址位相接，DSP的另外兩路DO輸出與譯碼器LS139的地址 位相接。
開關轉(zhuǎn)換芯片CD4067具有通道高速選通能力，利用此特性對多條線路 避雷器進行高速分時監(jiān)測，從而達到一臺儀器對多組避雷器進行監(jiān)測的目 的。開關轉(zhuǎn)換達片CD4067的選通控制主要由DSP完成，DSP的四路DO輸 出接入開關轉(zhuǎn)換芯片CD4067的地址位，兩路DO輸出接入譯碼器LS139的 地址位，由譯碼器LS139的輸出高低電平來控制4塊開關轉(zhuǎn)換芯片CD4067 其中一塊的使能，當選通芯片被使能后，再通過DSP的四路DO輸出來控制 選通芯片的信號輸出通道，被選通的信號經(jīng)信號調(diào)理電路進入AD采樣。
信號調(diào)理電路主要由巴特沃茲濾波電路和反向放大電路兩部分組成，其 中，巴特沃茲濾波電路中的第一電阻Rl和第二電阻R2的旁路依次與第三 電阻R3、第四電阻R4，以及四運放集成電路LM324的第一運放的同相端 相接，第三電阻R3和第四電阻R4的旁路依次與第二電容C2、四運放集成 電路LM324'的第一運放的輸出端相接，第四電阻R4和四運放集成電路 LM324的第一運放的同相端的旁路依次與第一電容C1、大地相接，四運放 集成電路LM324的第一運放的反相端和四運放集成電路LM324的第一運放 的輸出端相接；第九電阻R9依次與第十電阻R10、第十一電阻Rll，以及 四運放集成電路LM324的第二運放的同相端相接，第十電阻R10和第十一
電阻Rll的旁路依次與第四電容C4、四運放集成電路LM324的第二運放的 輸出端相接，第H^—電阻Rll和四運放集成電路LM324的第二運放的同相 端的旁路依次與第三電容C3、大地相接，四運放集成電路LM324的第二運 放的反相端和四運放集成電路LM324的第二運放的輸出端相接。用于濾去 采樣信號中的5次及5次以上的諧波信號。
反向放大電路中的第五電阻R5與四運放集成電路LM324的第三運放的 反相端相接，第五電阻R5與四運放集成電路LM324的第三運放的反相端的 旁路分別與第六電阻R6、第七電阻R7、四運放集成電路LM324的第三運 放的輸出端相接，四運放集成電路LM324的第三運放的輸出端與數(shù)據(jù)處理 板A/D轉(zhuǎn)換芯片相接，四運放集成電路LM324的第三運放的同相端依次與 第八電阻R8、大地相接；第十二電阻R12與四運放集成電路LM324的第四 運放的反相端相接，第十二電阻R12與四運放集成電路LM324的第四運放 的反相端的旁路分別與第十三電阻R13、第十四電阻R14、四運放集成電路 LM324的第四運放的輸出端相接，四運放集成電路LM324的第四運放的輸 出端與數(shù)據(jù)處理板A/D轉(zhuǎn)換芯片相接，四運放集成電路LM324的第四運放 的同相端依次與第十五電阻R15、大地相接。用于將信號調(diào)理到數(shù)據(jù)處理板 A/D轉(zhuǎn)換芯片可以接受的幅值范圍內(nèi)。
本實用新型的避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板的結構如圖4所示，中的 + 5V電源依次與第十六電姐R16、第十七電阻R17以及大地相接，第十六 電阻R16與第十七電阻R17的旁路依次與第十九電阻R19、 LM139比較器 相接，第十八電阻R18與LM139比較器相接，LM139比較器輸出的一路與 數(shù)據(jù)處理板的DSP捕獲口相接，另一路依次與非門74LS00、由兩塊54LS148 編碼器組成的16-4編碼系統(tǒng)以及DSP的DI輸入口相接。
由第十八電阻R18和第十九電阻R19調(diào)理出LM139比較器的閾值電壓， 此閾值設定為多次雷擊情況下流經(jīng)避雷器的泄漏電流最小統(tǒng)計值。LM139 比較器的輸出一路進數(shù)據(jù)處理板的DSP捕獲口，另一路經(jīng)與非門74LS00后 進入54LS148編碼器進行編碼。由兩塊54LS148編碼器組成的16-4編碼系 統(tǒng)最終輸出4位編碼A、 B、 C、 D進入DSP的DI輸入口。這樣，當未發(fā)生 雷擊，即泄漏電流采樣信號幅值小于LM139比較器的閾值電壓時，LM139 比較器輸出為低電平，經(jīng)過與非門后變?yōu)楦唠娖剑?4LS148編碼器的所有輸 入都是高電平，4位編碼輸出為HHHH，且由于LM139比較器的輸出一直 為低電平，DSP的捕獲口捕捉不到信號的上升沿或下降沿，不會觸發(fā)捕獲中 斷。當某一路避雷器發(fā)生雷擊，即泄漏電流采樣信號幅值大于LM139比較 器的閾值電壓時，LM139比較器將輸出一高電平，經(jīng)過與非門后^為低電平 輸入54LS148編碼器，并得到對應避雷器編號的唯一4位編碼。而由于LM139 比較器的輸出有電平上的反轉(zhuǎn)，DSP的捕獲口將捕獲到信號的上升沿或下降 沿并觸發(fā)捕獲中斷，在捕獲中斷服務程序中讀取相應的DI輸入值，也就是 避雷器編號4位編碼值，從而判斷出是哪一個避雷器發(fā)生雷擊，并記錄該避 雷器的雷擊累計次數(shù)。
權利要求1.一種無線多通道避雷器在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)處理板(5)，數(shù)據(jù)處理板(5)分別與信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路(4)、無線數(shù)傳模塊(6)和避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板(7)相接，信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路(4)還與避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板(7)相接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的信號調(diào)理及多 路轉(zhuǎn)換開關電路(4)由多路轉(zhuǎn)換開關電路和信號調(diào)理電路組成。
3、 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的多路轉(zhuǎn)換開關 電路包括DSP， DSP的四路DO輸出與對應的開關轉(zhuǎn)換芯片CD4067的地 址位相接，DSP的另外兩路DO輸出與譯碼器LS139的地址位相接。
4、 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的信號調(diào)理電路 包括巴特沃茲濾波電路和反向放大電路，所述的巴特沃茲濾波電路中的第 一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的旁路依次與第三電阻(R3)、第四電阻(R4)，以及四運放集成電路LM324的第一運放的同相端相接，第三電阻 (R3)和第四電阻(R4)的旁路依次與第二電容(C2)、四運放集成電路 LM324的第一運放的輸出端相接，第四電阻(R4)和四運放集成電路LM324 的第一運放的同相端的旁路依次與第一電容(Cl)、大地相接，四運放集 成電路LM324的第一運放的反相端和四運放集成電路LM324的第一運放 的輸出端相接；第九電阻(R9)依次與第十電阻(RIO)、第十一電阻(Rll)， 以及四運放集成電路LM324的第二運放的同相端相接，第十電阻(R10) 和第十一電阻(R11)的旁路依次與第四電容(C4)、四運放集成電路LM324 的第二運放的輸出端相接，第十一電阻(R11)和四運放集成電路LM324的 第二運放的同相端的旁路依次與第三電容(C3)、大地相接，四運放集成電路LM324的第二運放的反相端和四運放集成電路LM324的第二運放的輸 出端相接；所述的反向放大電路中的第五電阻(R5)與四運放集成電路 LM324的第三運放的反相端相接，第五電阻(R5)與四運放集成電路LM324 的第三運放的反相端的旁路分別與第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、四運放 集成電路LM324的第三運放的輸出端相接，四運放集成電路LM324的第 三運放的輸出端與數(shù)據(jù)處理板A/D轉(zhuǎn)換芯片相接，四運放集成電路LM324 的第三運放的同相端依次與第八電阻(R8)、大地相接；第十二電阻(R12)與 四運放集成電路LM324的第四運放的反相端相接，第十二電阻(R12)與四 運放集成電路LM324的第四運放的反相端的旁路分別與第十三電阻 (R13)、第十四電阻(R14)、四運放集成電路LM324的第四運放的輸出端相 接，四運放集成電路LM324的第四運放的輸出端與數(shù)據(jù)處理板A/D轉(zhuǎn)換 芯片相接，四運放集成電路LM324的第四運放的同相端依次與第十五電阻 (R15)、大地相接。
5、根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述避雷器動作次數(shù) 監(jiān)測信號調(diào)理板(7)、中的+ 5V電源依次與第十六電阻(R16)、第十七電阻 (R17)以及大地相接，第十六電阻(R16)與第十七電阻(R17)的旁路依次與第 十九電阻(R19)、 LM139比較器相接，第十八電阻(R18)與LM139比較器相 接，LM139比較器輸出的一路與數(shù)據(jù)處理板的DSP捕獲口相接，另一路 依次與非門74LS00、由兩塊54LS148編碼器組成的16-4編碼系統(tǒng)以及DSP 的DI輸入口相接。
專利摘要本實用新型公開的無線多通道避雷器在線監(jiān)測裝置，包括數(shù)據(jù)處理板，數(shù)據(jù)處理板分別與信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路、無線數(shù)傳模塊和避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板相接，信號調(diào)理及多路轉(zhuǎn)換開關電路還與避雷器動作次數(shù)監(jiān)測信號調(diào)理板相接。本實用新型不僅能同時進行多個避雷器的實測數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)記錄和報警，并且采用無線方式傳輸數(shù)據(jù)，無需敷設通信電纜，系統(tǒng)安裝調(diào)試方便，可用于野外架空線路避雷器的遠程在線監(jiān)測。
文檔編號G08C17/00GK201199252SQ200820028088
公開日2009年2月25日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權日2008年1月11日
發(fā)明者崗 劉, 朱玓瓅, 楊國清, 王德意 申請人:西安理工大學