设备运行状态在线监测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种设备运行状态在线监测装置，包括：单片微型计算机、电流电压测量模块、无线温度测量模块、保护器动作记录模块和告警模块；电流电压测量模块包括：有源电流传感器、电流型电压互感器和电能计量芯片；无线温度测量模块包括：发送单元和接收单元；保护器动作记录模块包括：脉冲信号采集单元和光电耦合器；单片微型计算机包括：电流有效值读取单元、用于计算电流有效值是否大于等于设定值计算单元、电压故障判断单元、温度阈值比较模块。能够在设备出现故障前和故障时及时的做出处理方案，大大提高了试验的真实性与有效性，有助于及时发现电力设备潜在的缺陷和故障。
【专利说明】
设备运行状态在线监测装置
技术领域
[0001]本实用新型属于电数字数据处理错误检测、错误校正以及监控的技术领域，尤其涉及一种设备运行状态在线监测装置。
【背景技术】
[0002]在企业中，电力设备的维护维修已经从最初的“坏了才修”到定期进行预防性试验的基于时间的维修方式，多年来，定期的维修制度在企业设备管理中起到了一定积极的作用，但其局限性也是很明显的:
[0003]1、定期维修制度中断了生产过程，会给企业带来直接或间接的经济损失；
[0004]2、定期维修制度在某些不必要检修的时刻停电检修，会造成人力物力的浪费；
[0005]3、定期维修制度所进行的预防性试验一般都是在停电离线状态下进行的检修试验，设备运行状态所产生的热作用、电磁作用等都是在离线状态下无法再现的。
[0006]更重要的是设备运行的电压一般都高于于预防性试验进行时外加电压，所以，其试验结果只能是参考，不能真实反映设备运行状态下的电气绝缘情况。所以，如果能够实时测量设备的运行状态数据，并通过计算，在设备出现故障之前提供预防性的告警信号，就可以有效的规避上述问题带来的影响和损失。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本实用新型提供一种设备运行状态在线监测装置，以解决由于目前高低压电力设备的定期检修保养制度，不能实时的了解设备的运行状态，从而带来不必要的影响和损失的技术问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0008]本实用新型采用如下技术方案:
[0009]在一些可选的实施例中，提供一种设备运行状态在线监测装置，包括:单片微型计算机，以及连接在所述单片微型计算机输入端的电流电压测量模块、无线温度测量模块和保护器动作记录模块，以及连接在所述单片微型计算机输出端的告警模块；
[0010]所述电流电压测量模块包括:采集高压电力电缆泄漏电流的有源电流传感器、采集高压电压互感器三相电压以及开口三角电压的电流型电压互感器和电能计量芯片，所述有源电流传感器和电流型电压互感器与所述电能计量芯片的输入端连接；
[0011]所述无线温度测量模块包括:发送单元和接收单元，所述发送单元由温度传感器、处理单元和无线发送单元组成，所述温度传感器采集的数据由所述处理单元处理后得到温度值，再经所述无线发送单元发送至接收单元，所述接收单元连接至所述单片微型计算机的输入端;所述处理单元包括:计算子单元和用于控制所述计算子单元每15秒采集一次所述温度传感器阻值的定时子单元；
[0012]所述保护器动作记录模块包括:脉冲信号采集单元和光电耦合器，所述脉冲信号采集单元连接在所述光电耦合器的发光源一侧，所述光电耦合器的受光器与所述单片微型计算机连接；
[0013]所述单片微型计算机包括:电流有效值读取单元、用于计算电流有效值是否大于等于设定值计算单元、电压故障判断单元、温度阈值比较单元。
[0014]在一些可选的实施例中，所述的设备运行状态在线监测装置，还包括:通讯模块，所述通讯模块将设备状态信息发送至后台电脑主机。
[0015]在一些可选的实施例中，所述电能计量芯片为ATT7022E芯片。
[0016]在一些可选的实施例中，所述电压故障判断单元通过高压电压互感器三相电压以及开口三角电压的具体数值判断系统故障情况。
[0017]在一些可选的实施例中，所述温度传感器的型号为NTC10K，用于采集馈线搭接点的温度，所述温度传感器与所述处理单元的输入端连接，所述处理单元的计算子单元提取单片机存储器中预先计算好的温度表进行比较计算得出温度值并发送至所述无线发送单
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[0018]在一些可选的实施例中，所述接收单元包括:用于接收所述温度值的无线接收单
J L ο
[0019]在一些可选的实施例中，所述的设备运行状态在线监测装置，还包括:连接在所述单片微型计算机输出端的显示屏。
[0020]本实用新型所带来的有益效果:通过实时监测设备的绝缘泄漏电流、电压波动情况、馈线搭接点温度变化情况以及过电压保护器动作记录的功能，就可以很方便的的观察到高低压电力设备的实时运行情况，能够在设备出现故障前和故障时及时的做出处理方案，将故障产生的损失和影响降到最小;在线监测是一种非破坏性测量，由于测量是在设备运行过程中进行的，大大提高了试验的真实性与有效性，有助于及时发现电力设备潜在的缺陷和故障;结构简单易操作，降低监测成本。
【附图说明】
[0021 ]图1是本实用新型设备运行状态在线监测装置的结构示意图；
[0022]图2是本实用新型保护器动作记录模块原理图。
【具体实施方式】
[0023]以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
[0024]在一些说明性的实施例中，如图1所示，提供一种设备运行状态在线监测装置，包括:电流电压测量模块1、无线温度测量模块2、保护器动作记录模块3、单片微型计算机4、告警模块5、通讯模块6和连接在单片微型计算机4输出端的显示屏7。
[0025]电流电压测量模块1、无线温度测量模块2和保护器动作记录模块3连接在单片微型计算机4的输入端，将自身采集并进行初步处理的数据发送至单片微型计算机4，单片微型计算机4内置用于数字信号处理的DSPIC33FJ128GP706芯片，单片微型计算机4接收数据并进行处理，将处理结果发送至告警模块5进行预警。
[0026]告警模块5包括:指示灯和蜂鸣器，告警模块5接收到信号后，指示灯和蜂鸣器同时报警且告警继电器动作，以便于设备维护人员及时了解电缆线路绝缘状态，无线测温功能可帮助运行人员及时了解开关接触点温升情况。
[0027]其中，单片微型计算机4包括:电流有效值读取单元41、用于计算电流有效值是否大于等于设定值计算单元42、电压故障判断单元43、温度阈值比较单元44。
[0028]电流电压测量模块I包括:有源电流传感器11、电流型电压互感器12和电能计量芯片13。有源电流传感器11用于采集高压电力电缆的泄漏电流，电流型电压互感器12用于采集高压电压互感器三相电压以及开口三角电压，有源电流传感器11和电压互感器12与电能计量芯片13的输入端连接。
[0029]在一些说明性的实施例中，电能计量芯片13为ATT7022E芯片，工作电压12V，电流输入信号为交流0-20mA，输出为交流0-5V电压，则IuA对应的电压为5V/20mA = 0.25mV，电压信号经电阻分压后在满量程时输入到ATT7022E芯片，ATT7022E芯片内部集成19位ADC，内部参考电压为1.2V，即最小识别电压为1.2V/219 = 0.0022mv，所以完全可以识别IuA电流的0.25mV信号。
[0030]电流有效值读取单元41读取电能计量芯片13的有效值数据，发送至用于计算电流有效值是否大于等于设定值计算单元42，用户可设定多组设定值，一般设定值为某一固定值的30%、60%和90%，例如，若固定值即电流告警阈值为10001^，则在3001^、6001^、9001^时均有相应的告警信号产生，告警模块5输出屏幕告警信号和继电器干接点信号。
[0031]在设备故障时，任一相的电压波动均会导致高压电压互感器开口绕组电压不能完全抵消而产生开口电压输出，电压故障判断单元43通过高压电压互感器三相电压以及开口三角电压的具体数值判断系统故障情况，即以开口电压未启动条件来判断三相电压的变换情况即可判断出设备电压故障情况。例如，当三相电压Ua = 0V，Ub = 57V，Uc = 57V，开口三角电压为30V时，即可判定故障原因是A相断线。又如，当三相电压Ua=90V，Ub<8V，Uc = 90V，开口三角电压为90V时，即可判定故障原因是B相接地。又如，当三相电压Ua=90V，Ub = 90V，Uc多8V，开口三角电压为90V时，即可判定故障原因是C相弧光。除此之外，电压不平衡的判据为开口三角电压为0V，三相电压值相差5V以上。过电压判据为开口三角电压为0V，三相电压均尚于80V以上。
[0032]无线温度测量模块2采用PTR600无线模块，包括发送单元21和接收单元22。
[0033]发送单元21由温度传感器23、处理单元24和无线发送单元25组成。温度传感器23的型号为NTC10K，用于采集馈线搭接点的温度，温度传感器23与处理单元24的输入端连接，处理单元24内置处理数据的PIC16F690单片机。处理单元24包括:计算子单元27和用于控制计算子单元27每15秒采集一次温度传感器23的阻值的定时子单元28。计算子单元27提取单片机存储器中预先计算好的温度表进行比较计算得出温度值并发送至无线发送单元25，无线发送单元25将温度值发送至接收单元22内的无线接收单元26，无线接收单元26再将温度值发送至单片微型计算机4。
[0034]定时子单元28控制计算子单元27定时每15秒采集一次温度传感器23的阻值，由看门狗定时唤醒PIC16F690单片机，并且由处理单元24与预先计算好并存储在单片机存储器上的温度表比较计算出温度值，然后将温度值写进无线发送单元25的寄存器内，然后启动无线发送单元25发送一次温度值数据。之后PIC16F690单片机控制发送单元21进入掉电状态，控制温度传感器23为掉电状态，然后PIC16F690单片机进入睡眠状态，完成一次采集发送过程，如此往复。
[0035]接收单元22实时监测无线数据，当收到无线数据后采用中断方式通知单片微型计算机4及时读取无线温度数据。温度阈值比较单元44将温度值数据与温度超限告警阈值进行比较，在收到超过温度超限告警阈值的温度值数据时提供屏幕告警和继电器干接点告警信号，单片微型计算机4根据收到的数据在显示屏7上显示出编号及温度值。
[0036]过电压保护器动作记录功能运用节点采集的方式实现，由于过压动作信号为短时尖峰脉冲信号，可通过电阻限流后进光耦隔离，再耦合给单片机判断。保护器动作记录模块3包括:脉冲信号采集单元31和光电耦合器UJlOl，脉冲信号采集单元31连接在光电耦合器UJlOl的发光源一侧，光电耦合器UJlOl的受光器与单片微型计算机4连接。如图2所示，脉冲信号经A-N进入桥式整流器DJlOl后信号的负半周提升为正半周，再经电阻RJ102电阻分压，电阻RJlOl限流后供光电耦合器UJlOl的发光管侧，光耦的受光侧感应到信号即可输出给单片微型计算机4采集。
[0037]在一些说明性的实施例中，通讯模块6将设备状态信息发送至后台电脑主机，来实现装置和后台电脑主机之间的数据链接。
[0038]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.设备运行状态在线监测装置，其特征在于，包括:单片微型计算机，以及连接在所述单片微型计算机输入端的电流电压测量模块、无线温度测量模块和保护器动作记录模块，以及连接在所述单片微型计算机输出端的告警模块； 所述电流电压测量模块包括:采集高压电力电缆泄漏电流的有源电流传感器、采集高压电压互感器三相电压以及开口三角电压的电流型电压互感器和电能计量芯片，所述有源电流传感器和电流型电压互感器与所述电能计量芯片的输入端连接； 所述无线温度测量模块包括:发送单元和接收单元，所述发送单元由温度传感器、处理单元和无线发送单元组成，所述温度传感器采集的数据由所述处理单元处理后得到温度值，再经所述无线发送单元发送至接收单元，所述接收单元连接至所述单片微型计算机的输入端;所述处理单元包括:计算子单元和用于控制所述计算子单元每15秒采集一次所述温度传感器阻值的定时子单元； 所述保护器动作记录模块包括:脉冲信号采集单元和光电耦合器，所述脉冲信号采集单元连接在所述光电耦合器的发光源一侧，所述光电耦合器的受光器与所述单片微型计算机连接； 所述单片微型计算机包括:电流有效值读取单元、用于计算电流有效值是否大于等于设定值计算单元、电压故障判断单元、温度阈值比较单元。2.根据权利要求1所述的设备运行状态在线监测装置，其特征在于，还包括:通讯模块，所述通讯模块将设备状态信息发送至后台电脑主机。3.根据权利要求1所述的设备运行状态在线监测装置，其特征在于，所述电能计量芯片为ATT7022E芯片。4.根据权利要求1所述的设备运行状态在线监测装置，其特征在于，所述电压故障判断单元通过高压电压互感器三相电压以及开口三角电压的具体数值判断系统故障情况。5.根据权利要求1所述的设备运行状态在线监测装置，其特征在于，所述温度传感器的型号为NTC10K，用于采集馈线搭接点的温度，所述温度传感器与所述处理单元的输入端连接，所述处理单元的计算子单元提取单片机存储器中预先计算好的温度表进行比较计算得出温度值并发送至所述无线发送单元。6.根据权利要求5所述的设备运行状态在线监测装置，其特征在于，所述接收单元包括:用于接收所述温度值的无线接收单元。7.根据权利要求1所述的设备运行状态在线监测装置，其特征在于，还包括:连接在所述单片微型计算机输出端的显示屏。
【文档编号】G01R31/00GK205581227SQ201620176702
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】方吉坤
【申请人】合肥龙邦电气设备有限公司