一种架空型故障指示器系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低功耗、低成本、高采集精度的架空型故障指示器系统，包括故障指示器模块、故障采集器模块和主站，故障指示器模块由若干故障指示器均布安装在输电线路上，其发送故障信号由故障采集器模块采集后，通过GPRS网络发送给主站；故障指示器选用无线连接单芯片ATSAMR21G18A为故障指示器提供32的微控制器、zigbee无线收发模块AT86RF233和AD采集模块，有效实现了故障指示器系统的超低功耗设计；多级电源供电系统，保证了指示器系统用电的稳定性，并通过CT在输电系统中取电，提高了用电的可靠性，降低了系统成本；故障指示器选用高导磁性材料硅钢片来代替现有技术中的铁片，有效避免了漏磁现象的发生，保证了故障采集精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于配电网
，涉及一种故障指示器，具体指一种架空型故障指示器系统。
技术介绍
随着我国经济发展和人民生活水平的提高，人们对供电可靠性提出了更高要求。配电系统分支线多、线路结构复杂，在发生故障时一般仅出口断路器跳闸，即使在主干线上使用开关分段，也只能隔离有限的几段，要找出具体故障位置往往需耗费大量人力、物力和时间。故障指示器通过检测配电线路的故障电流从而指示故障所在的出线、分支和区段，为配电网系统寻找故障提供了极大的方便，因而得到了广泛的应用。但是，目前市场所售的故障指示器大多在CT取电、故障采集精度以及低功耗设计等方面仍然存在一定的缺陷；因此，现有产品需在上述几个方面进行改进，以完善配电网的各项性能。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供了一种低功耗、低成本、高采集精度的架空型故障指示器系统。本技术通过以下技术方案实现上述目的:—种架空型故障指示器系统，包括故障指示器模块、故障采集器模块和主站，所述故障指示器模块由若干故障指示器均布安装在输电线路上，发送故障信号由故障采集器模块采集后，通过GPRS网络发送给主站，所述故障指示器包括CPU模块、电源模块、采集模块、无线通讯模块和翻牌点灯模块;选用无线连接单芯片ATSAMR21G18A为故障指示器提供32位微控制器、zigbee无线收发模块AT86RF233和AD采集模块，分别用于完成CPU模块、无线通讯模块和采集模块的相应功能；电源模块采用三级供电系统为CHJ模块供电；翻牌点灯模块用于检测定位短路、接地故障点。作为本案的优化方案，所述电源模块的三级供电系统包括CT取电、超级电容、干电池供电。作为本案的优化方案，所述故障采集器模块包括CPU模块、电源模块、遥信回路和GPRS模块，电源模块采用太阳能、磷酸铁锂电池二级供电系统为CPU模块供电:故障采集器模块通过遥信回路采集故障指示器模块发送的信号，并通过GPRS模块将信号发送给主站。作为本案的优化方案，所述遥信回路采用光耦隔离回路将开关量转为信号量输入CHJ模块。作为本案的优化方案，所述故障采集器模块还扩展有485通讯回路，与CPU模块连接，用于维护故障采集器模块和故障指示器模块的内部参数。作为本案的优化方案，所述故障指示器采用高导磁性材料，以及开口的铁芯结构。作为本案的优化方案，所述高导磁性材料为硅钢片。作为本案的优化方案，所述故障指示器的壳体采用灌胶工艺使故障指示器达到IP67的防护等级。作为本案的优化方案，所述故障指示器模块与故障采集器模块之间采用无线透传模式进行通讯，故障采集器模块与主站之间采用101规约进行通讯。本技术的有益效果是:1、采用无线连接单芯片ATSAMR21G18A，集成了Cortex-MO+的32位微控制器、zigbee无线收发模块AT86RF233和AD采集模块，有效实现了故障指示器系统的超低功耗设计；2、多级电源供电系统，保证了指示器系统用电的稳定性，并通过CT在输电系统中取电，提高了用电的可靠性，降低了系统成本；3、故障指示器选用高导磁性材料硅钢片来代替现有技术中的铁片，有效避免了漏磁现象的发生，保证了故障采集精度。【附图说明】图1为本技术的系统结构不意图；图2为故障指示器的结构示意框图；图3为故障采集器模块的结构示意框图；图中:1-故障指示器，2-故障采集器模块，3-主站，4-输电线路。【具体实施方式】下面将结合附图及实施例对本技术及其效果作进一步阐述。如图1、2所示，一种架空型故障指示器系统，包括故障指示器模块、故障采集器模块2和主站3，故障指示器模块由若干故障指示器I均布安装在输电线路4上，其发送故障信号并由故障采集器模块2采集后，通过GPRS网络发送给主站3，所述故障指示器I包括CPU模块、电源模块、采集模块、无线通讯模块和翻牌点灯模块;选用ATMEL公司无线连接单芯片ATSAMR21G18A为故障指示器提供32位微控制器、zigbee无线收发模块AT86RF233和AD采集模块，分别用于完成CPU模块、无线通讯模块和采集模块的相应功能；无线连接单芯片ATSAMR21G18A，可以实现低功耗和低成本的最佳配合，可以在最高48MHz下运行，实现2.14 CoreMark/MHz;极低的功耗延长了电池寿命，实现了节约电池和收集能量的目标。具体地，电源模块:采用三级供电系统，S卩CT取电、超级电容、干电池为CPU模块供电；CT取电采用电磁感应原理，从输电线路中直接取电，取电之后采用整流桥进行半波整流，之后采用RC滤波，最后采用DCDC升压芯片将电压稳定在3.6V。3.6V首先给超级电容充电，当线路负荷电流减小CT无法取电时，通过超级电容为系统供电，当超级电容放电电压降低到无法给系统供电时，再由干电池给系统供电，从而达到三级供电的目标。采集模块ADC可以采用差分模式，较与市面单端模式的采集方案，精度更为准确，误差更小；以采样电流最大值600A，漏磁率25%，匹配电阻10欧姆为基准。假设实际匝数为N，实际最大采样电流二次值=60(^/陋75%=450/^。1?216184-]\11]参考电压为IV，则450/N*10得小于IV，得出N得大于4500匝，可以保证能采用600A的电流值。为了保证采样的精度和减少线圈匝数，我们由外部引入参考电压3V，这样450/N*10〈3即可，N>1500匝就可以，减少线圈匝数限制，并且拓宽了采样范围。外部3V参考电压由TL431芯片通过分压将得到稳定的3V电压。翻牌点灯模块用于检测定位短路、接地故障点。其对应引脚低电平时，系统电源给电解电容充电，充电时间t=RCXLn，其中R为RC电路中的阻值，C为电容值，Vl为可以充电达到的电压最大值，VO为放电后的电压值，Vt为t时间后的电压值。保证充电时间t在10秒以内，现在选择R=2K欧姆，C=2200uF，Vl=3.3V，VO经测试为0.66V，为了保证每次翻牌的能量，必须保证Vt>3V，则充电时间t=2*2.2*Ln 当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种架空型故障指示器系统，包括故障指示器模块、故障采集器模块和主站，所述故障指示器模块由若干故障指示器均布安装在输电线路上，发送故障信号由故障采集器模块采集后，通过GPRS网络发送给主站，其特征在于：所述故障指示器包括CPU模块、电源模块、采集模块、无线通讯模块和翻牌点灯模块；选用无线连接单芯片ATSAMR21G18A为故障指示器提供32位微控制器、zigbee无线收发模块AT86RF233和AD采集模块，分别用于完成CPU模块、无线通讯模块和采集模块的相应功能；电源模块采用三级供电系统为CPU模块供电；翻牌点灯模块用于检测定位短路、接地故障点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙侃，万庭辉，卜权，王二王，唐飞，班业兴，
申请(专利权)人：特变电工南京智能电气有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32