城市电缆线路接地环流在线监测装置

专利主权项内容

1.城市电缆线路接地环流在线监测装置，包括电流采集模块、信号分析处理模块、无线通信模块和电源模块，其特征在于电缆接地电流信号与电流采集模块连接；电流采集模块与信号分析处理模块连接；信号分析处理模块与无线通信模块连接；电源模块为电流采集模块、信号分析处理模块、无线通信模块供电；所述电流采集模块包括A相电流采集电路、B相电流采集电路、C相电流采集电路、N相电流采集电路和模数转换器，A相电流采集电路的输出端口、B相电流采集电路的输出端口、C相电流采集电路的输出端口、N相电流采集电路的输出端口分别与所述模数转换器的输入端口相连，A相电流采集电路、B相电流采集电路、C相电流采集电路、N相电流采集电路均包括电流互感器、保护电路和运算放大器，电流互感器与保护电路连接；保护电路与运算放大器连接；所述信号分析处理模块包括存储电路、看门狗电路、实时时钟电路、处理器，存储电路、看门狗电路、实时时钟电路分别与处理器连接；所述无线通信模块包括无线通信控制器、编码器、缓冲器、调制器和天线；无线通信控制器与编码器连接；编码器与缓冲器连接；缓冲器与调制器连接；调制器与天线连接；所述电源模块包括取能互感器、前置电路、整流滤波电路、电源管理电路、直流电压转换器、充电管理电路和蓄电池；取能互感器与前置电路连接；前置电路与整流滤波电路连接；整流滤波电路与电源管理电路连接；电源管理电路分别与直流电压转换器和充电管理电路连接；充电管理电路与蓄电池连接；蓄电池与直流电压转换器连接；所述电流采集模块负责对A、B、C、N四相接地电流信号进行同步采集，采集后的结果传递给信号分析处理模块；信号分析处理模块负责对数据进行分析和计算，得到A、B、C、N四相接地电流的幅值以及采集时刻的初始相位，并将计算结果传递到无线通信模块；无线通信模块将收到的数据无线发送到后台；所述电流互感器为KHCT-200A/100MA开口电流互感器，所述运算放大器为OP07DP可编程运算放大器，所述模数转换器为AD7606模数转换器，所述处理器选用Cortex-M3内核处理器；所述无线通信模块采用433MHz无线通信；所述电流互感器负责获取电缆接地电流信号，并将信号传递给保护电路；保护电路负责消除过电压和过电流，并将信号传递给运算放大器，运算放大器对信号进行滤波和放大，并将调理好的信号传递给模数转换器，模数转换器将多路模拟信号同步转成数字信号，并传递给信号分析计算模块；所述存储电路用于保存装置的配置参数和装置监测到的数据；看门狗电路负责监测处理器的运行状态，当处理器没有响应时，看门狗电路给处理器复位；实时时钟电路提供时间；处理器通过对数据分析和计算得到四相接地电流的幅值和相位；所述无线通信控制器完成对数据的封包、寻址、流量控制以及校验；编码器用于对数据编码加密；缓冲器用于驱动信号；调制器用于调制信号；天线用于增强信号强度；所述取能互感器从一次侧获取电能，在二次侧产生感应电压；前置电路抑制过电压；整流滤波电路对感应电压进行整流和滤波，之后交给电源管理电路；电源管理电路对电源进行电压幅度调节、输出电流控制、以及纹波处理，充电管理电路对蓄电池充电；直流电压转换器将电源管理电路输出的直流电压或者蓄电池的直流电压转换成所需要的电压；所述分析和计算包括以下步骤：步骤一：判断接收到的数据是否完整，如果数据完整则进入步骤二；如果不完整，则舍弃本次采集的全部数据，并等待接收新的数据；步骤二：对数据进行快速傅里叶变换，得到四路电流的幅值和相位，之后进入步骤三；步骤三：对电流幅值进行判断，如果超过警告阈值，则进入步骤四；如果超过报警阈值则进入五；否则进入步骤六；步骤四：发出警告通知，同时保存此刻的异常电流幅值，之后进入步骤六；步骤五：发出报警通知，同时保存此刻的异常电流幅值，之后进入步骤六；步骤六：定期向后台发送监测数据，定期在本地保存监测数据，之后进入步骤一；所述保护电路和运算放大器包括双二极管BAT54S V1，V1的1脚与-5V相连，V1的2脚与5V相连，V1的3脚分别与电流互感器输出端、TVS二极管T2一端、5欧电阻R20一端、1K欧电阻R15一端相连，T2另一端分别与地线、R20另一端、1.5K欧电阻R22一端相连，R22另一端分别与双二极管BAT54S V5的2脚、V 5的1脚、运放OP07DP U11的3脚相连，U11的2脚分别与V5的3脚、R15另一端、4.02欧电阻R1一端相连，R1另一端分别与U11的6脚、模数转换器的输入端口相连；所述处理器采用LPC1768芯片U4，U4的22脚分别与12M晶振Y1的2脚、22pF电容C15一端相连，C15另一端分别与地线、22pF电容C16一端相连，C16另一端分别与Y1的1脚、U4的23脚相连。