一种交流电网故障电流波形记录装置和记录方法与流程

1.本发明涉及交流电网故障电流波形记录领域，尤其涉及一种交流电网故障电流波形记录装置和记录方法。


背景技术：

2.架设的交流电网中故障电流通过在配电柜内设置故障录波器获得电流波形并进行记录；故障录波器可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用；故障录波器由电压互感器、电流互感器提供的感应电流经a/d转换器，将模拟信号变为数字量，再送入控制器进行存储，由后台分析程序显示出波形曲线图、一次/二次录波值等；为了保障测量的精度，一般故障录波器的型号选择都是按照电路额定电流进行选择，这种模式造成了在故障电流较大时，电流互换器工作处于饱和状态，记录的故障波形不能真实的反应故障的电流，而如果选择一种较大额定电流的故障录波器，成本过高，故障率较高，并且电流互感器的接入需要改变电缆电路，相应增加了故障录波器的使用难度和作业量。
3.因此，针对上述现有技术存在的现状，研发一种交流电网故障电流波形记录装置和记录方法是急需解决的问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种交流电网故障电流波形记录装置和记录方法，能够记录较宽数值范围的故障电流，安装简单，故障率较低，使用经济方便。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种交流电网故障电流波形记录装置，包括主箱体，所述主箱体内设置有电连接的a/d转换器和控制器，所述主箱体外部设置有第一磁性组件，所述第一磁性组件能够在被监测电缆产生故障电流时产生运动，所述第一磁性组件与第二磁性组件连接，所述第一磁性组件能够带动所述第二磁性组件运动，所述第二磁性组件伸入次箱体内部，所述次箱体设在所述主箱体外部，所述次箱体内设置有感应线圈，所述感应线圈能够在所述第二磁性组件运动时产生感应电流，所述感应线圈与所述a/d转换器电连接，所述控制器包括有存储模块。通过第一磁性组件和第二磁性组件的配合，将电能转化为机械能再转化为电能进行记录，具有较宽的故障电流记录范围，并且整体结构简单，使用时将本装置直接安装在被监测电缆下方即可，不需要改变电缆电路，使用方便。
6.进一步的，所述第一磁性组件包括第一永磁体，所述第一永磁体下端设置有弹性件，所述弹性件的下端设置在所述主箱体上，所述第一永磁体能够在被监测电缆产生故障电流时产生上下方向的运动，所述弹性件能够随所述第一永磁体运动。将故障电流产生的能量转换为机械能，并通过弹性件的作用进行机械能的进一步传递，增加对故障电流检测
的灵敏性。
7.进一步的，所述第二磁性组件包括连杆，所述连杆的一端与所述弹性件连接，所述连杆的另一端伸入到所述次箱体内且设置有第二永磁体，所述第二永磁体能够随所述弹性件运动，所述感应线圈能够在所述第二永磁体运动时产生感应电流，所述次箱体设置电磁屏蔽层。能够将第一永磁体产生的机械能转换为电能，同时减少外部环境对能量转换的影响，并且能够交流电网环境自由进行布置。
8.进一步的，还包括光伏电池组件，所述光伏电池组件与所述控制器电连接。能够通过太阳能进行供电，省去人工巡视和更换电池的工作量，更加适合交流电网这种野外作业环境。
9.进一步的，所述控制器包括数值比较模块，当所述数值比较模块判断感应电流大于设定数值时，所述控制器控制所述存储模块进行存储。能够只记录故障电流波形，对于监测电缆正常电流产生感应电流不予记载，减少整个装置的能耗，减少在太阳能供电情况下的能耗，适应野外环境，并节约存储空间、缩短数据传输及分析的时间。
10.进一步的，所述感应线圈为可变电感器，所述控制器具有休眠状态，所述主箱体内设置有电连接的整流器和电容，所述整流器与所述感应线圈电连接，所述电容与所述控制器电连接，当所述电容满电后，所述电容向所述控制器发出相应信号，所述控制器不再处于休眠状态，所述控制器控制所述存储模块进行存储。能够通过调整可变电感器设定安全电流，当故障电流大于安装电流时，感应线圈才产生较大的感应电流并使电容瞬间满电，控制器才进行记录，避免控制器存储正常电流波形，并且整流器和电容并不消耗能量，进一步减少能耗，更加适应野外环境。
11.进一步的，所述控制器还包括通讯模块，所述通讯模块能够向后台远程发送数字信息。便于后台进行数据转换和波形显示，并减少控制器的工作量，降低能耗，使本装置更加适合野外使用。
12.进一步的，所述次箱体和所述主箱体外部均设置绝缘材料。增加本装置使用的安全性。
13.进一步的，所述主箱体设置有安装架。方便安装本装置。
14.本发明还提供了一种交流电网故障电流波形记录方法，采用上述的交流电网故障电流波形记录装置，包括以下步骤：s01：将所述箱体安装在配电柜内相应位置；s02：根据记录作业要求的设定电流，调整所述感应线圈的电感量；s03：当被监测电缆的电流超过设定电流时，所述电容向所述控制器发出相应信号，所述控制器不再处于休眠状态，所述控制器控制所述存储模块记录数字信息；s04：所述通讯模块向后台终端发送数字信息；s05：后台终端将数字信息转换为相应的电流波形。
15.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本方案提供了一种故障电流波形记录装置和记录方法，通过第一磁性组件和第二磁性组件的配合，将电能转化为机械能再转化为电能进行记录，具有较宽的故障电流记录范围，并且整体结构简单，故障率低，成本低；通过整流器和电容的配合，减少本装置的能耗，并且仅在电容满电后进行记录，避免记录正常电流数值占据存储空件且增加能耗；通过
采用弹性件更好实现机械能传递，提高记录的精度和灵敏度。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明具体实施方式一的结构示意图。
18.图2为本发明具体实施方式二的结构示意图。
19.图中，1、主箱体，2、a/d转换器，3、控制器，301、存储模块，302、数值比较模块，303、通讯模块，4、光伏电池组件，5、被监测电缆，6、第一磁性组件，601、第一永磁体，602、弹性件，7、第二磁性组件，701、连杆，702、第二永磁体，8、次箱体，9、感应线圈，10、整流器，12、电容。
具体实施方式
20.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
21.具体实施方式一如图1所示，本具体实施方式提供了一种故障电流波形记录装置，包括主箱体1、控制器3、a/d转换器2、光伏电池组件4、次箱体8、第一磁性组件6、第二磁性组件7和感应线圈9；主箱体1内设置有电连接的a/d转换器2和控制器3，控制器3包括有存储模块301和数值比较模块302，光伏电池组件4包括光伏板和蓄电池，蓄电池设置在主箱体1内并与控制器3电连接，光伏板设置在配电柜外部；主箱体1的上端通过绝缘支架设置有次箱体8，次箱体8的一侧设置有直槽孔；主箱体1顶部还设置有第一磁性组件6，第一磁性组件6能够在被监测电缆5产生故障电流时产生运动，第一磁性组件6包括第一永磁体601，第一永磁体601采用磁钢材质，第一永磁体601的n极在其上端s极在其下端，能够增大电流产生的磁场对第一永磁体601的力的作用，使第一永磁体601反应更加灵敏，第一永磁体601下端设置有弹性件602，弹性件602可以选择弹片或者弹簧，一方面对第一永磁体601具有支撑作用，另一方面能够更好的传递机械能，为了减少弹性件602在其他外力作用下产生振动导致第二磁性组件7误动作，本具体实施方式选用弹片，弹性件602的下端设置在主箱体1上，第一永磁体601能够在被监测电缆5产生故障电流时产生运动，弹性件602能够随第一永磁体601运动；弹性件602与第二磁性组件7连接，第二磁性组件7包括连杆701，连杆701的一端与弹性件602连接，连杆701的另一端通过直槽孔伸入到次箱体8内且设置有第二永磁体702，连杆701的伸入端能够在次箱体8内带动第二永磁体702运动，第二永磁体702采用磁钢材质，第二永磁体702能够在弹性件602的带动下运动，次箱体8内设置有感应线圈9，感应线圈9与第二永磁体702相对设置，当第二永磁体702运动时，感应线圈9能够发生电磁感应产生感应电流，为了减少故障电流产生的电磁场对感应线圈9的影响，次箱体8设置电磁屏蔽层，电磁屏蔽层的材料为导电海绵；感应线圈9与a/d转换器2电连接，感应电流经过a/d转换器2，将电信号转换为
数字信号并通过存储模块301进行存储，存储模块301采用rma模块；主箱体1上还设置有光伏电池组件4，光伏电池组件4与控制器3电连接；次箱体8和主箱体1外部均设置绝缘材料提高本装置使用的安全性；主箱体1设置有安装架，为了便于检修，主箱体1还设置有箱门；控制器3还设置有通讯模块303，通讯模块303采用5g通讯模块，通讯模块303能够向后台远程发送故障电流的数字信息，通过后台的相关软件或者程序将故障电流的数字信号转化成相应的波形，省去控制器分析转化数字信息的工作，减少能耗；控制器3包括数值比较模块302，数值比较模块302内存储有设定数值，当数值比较模块302判断感应电流大于设定数值时，控制器3控制存储模块301进行存储；能够避免控制器存储被监测电缆5正常电流相关数据占据存储空间，并增加数据传输时长，不利于后台快速进行分析准确响应，并且减少控制器和存储装置的工作量有利于减低能耗。
22.该故障电流波形记录装置的工作原理为：当交流电网产生故障时，被监测电缆5产生较大故障电流，在周围产生交变磁场，第一永磁体601在交变磁场作用力内产生上下的活动，当第一永磁体601与被监测电缆5产生的磁场磁力线方向相同时，会产生一个顺磁力线方向的推力，当被监测电缆5交变磁场方向发生反转后，第一永磁体601与被监测电缆5产生的磁场磁力线方向相反，会产生反方向推力，在交变磁场作用力下，第一永磁体601带动弹性件602上下活动，使第二永磁体702与感应线圈9产生相对运动，使感应线圈9产生切割磁感线的运动，根据电磁效应，感应线圈9产生感应电流并传输给a/d转换器2；a/d转换器2将感应电流转换为数字信号，实现了将故障电流转化为数字信息的过程，并通过存储模块301存储、通讯模块303发送，最终又通过后台的相应软件或者程序进行数据分析获得故障电流的波形。
23.具体实施方式二如图2所示，本具体实施方式与具体实施方式一的结构基本相同，区别在于：控制器3采用stm32型号的单片机，stm32型号的单片机具有休眠状态，箱内还设置有电连接的整流器10和电容12，整流器10与感应线圈9电连接，电容12与控制器3电连接，当感应电流较小时即被监测电缆电流未达到设定电流大小，无法使电容12满电，无法向控制器3发信号，控制器3处于休眠状态不进行数据存储，当被监测电缆电流较大超过设定电流则感应电流较大，电容12满电后，电容12向控制器3发出相应信号，控制器3处于非休眠状态控制存储模块301进行存储a/d转换器2发送来的数据信息，感应线圈9采用可变电感器，感应线圈9的型号为ift-s3-(sp），能够通过改变接入电路的圈数改变电感量，从而改变在被监测电缆同样电流数值下产生的感应电流大小，能够实现设定不同电流数值，满足不同记录要求；本具体实施方式一方面能够避免控制器3存储被监测电缆5正常电流相关数据，另一方面，与具体实施方式一相比能耗更低，原因在于本具体实施方式省去了通过控制器3判断电流大小的工作，通过整流器10和电容12的配合，当电流达到设定电流才给控制器3发出信号进行存储数据，并且整流器10、电容12不消耗能量，更加适合采用太阳能供电的工况，更加适合野外使用。
24.本具体实施方式还提供了一种交流电网故障电流波形记录方法，采用上述的交流电网故障电流波形记录装置，包括以下步骤：s01：通过安装架将箱体安装在配电柜内相应位置，光伏板安装在配电柜外部；s02：根据记录作业要求的设定电流，调整感应线圈的电感量，保证当被监测电缆
电流超过设定电流时，电容能够迅速满电；s03：当被监测电缆的电流超过设定电流时，电容向控制器发出相应信号，控制器不再处于休眠状态，控制器控制存储模块记录数字信息；s04：通讯模块向后台终端发送数字信息；s05：后台终端通过相应的程序或者软件将数字信息转换为相应的电流波形。
25.从以上具体实施方式中可以看出本发明具有以下有益效果：通过第一磁性组件6和第二磁性组件7的配合，将电能转化为机械能再转化为电能进行记录，具有较宽的故障电流记录范围，并且整体结构简单，故障率低，成本低；通过整流器10和电容12的配合，减少本装置的能耗，并且仅在超过安全电流数值进行记录，避免记录正常电流数值占据存储空间并且增加能耗；通过采用弹性件602能够更好地进行机械能的传递，提高记录的灵敏性。
26.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等（如果存在）是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
27.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。