(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 206610126 U(45)授权公告日 2017.11.03
(21)申请号 201720174834.3(22)申请日 2017.02.24
(73)专利权人 国家电网公司
地址 100031 北京市西城区西长安街86号专利权人 国网山东省电力公司济宁市任城
区供电公司(72)发明人 张体领 衷新平 李楠 边宁
夏崇震 王安宁 随力瑞 顾群 陈雷 付超 邢启廷 翟恩腾 (74)专利代理机构 济南诚智商标专利事务所有
限公司 37105
代理人 李修杰(51)Int.Cl.
G05B 19/042(2006.01)G01D 21/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
G08C 17/02(2006.01)
CN 206610126 U(54)实用新型名称
一种应用于配电台区的信息采集终端(57)摘要
本实用新型公开了一种应用于配电台区的信息采集终端，它包括控制器、数据远传装置、电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器、线路故障指示器和电气接点无线温度传感器，所述的电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器、线路故障指示器和电气接点无线温度传感器分别与控制器相连，所述控制器通过数据远传装置将采集的数据输出。本实用新型能够实现对配电台区的科学、有效、智能化的管理，能够实时获取低压线路电压、电流、剩余电流等基础数据；获取的台区运行状态数据更加准确可靠，使得供电公司在线损管理、电压管理和供电可靠性管理等工作中拥有了科学、准确的有效数据。
CN 206610126 U
权 利 要 求 书
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1.一种应用于配电台区的信息采集终端，其特征是，包括设置在台区配电柜中的控制器、数据远传装置和电气设备运行环境数据采集装置，设置在台区配电柜中低压出线上的计量电能表和剩余电流保护器，以及设置在台区电气设备上的线路故障指示器和电气接点无线温度传感器，所述的电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器、线路故障指示器和电气接点无线温度传感器分别与控制器相连，所述控制器通过数据远传装置将采集的数据输出；所述电气设备运行环境数据采集装置包括温湿度传感器、水浸传感器、点型感烟器和信号处理装置，所述温湿度传感器、水浸传感器和点型感烟器的输出端分别连接至所述信号处理装置的输入端；所述信号处理装置的输出端连接至所述控制器的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种应用于配电台区的信息采集终端，其特征是，所述信号处理装置包括低通滤波器、信号放大器、光电隔离器和驱动缓冲电路，所述低通滤波器的输入端分别与温度传感器、湿度传感器、水浸传感器和点型感烟器的输出端连接，低通滤波器的输出端与信号放大器的输入端连接、所述信号放大器的输出端与光电隔离器的输入端连接，所述光电隔离器的输出端与驱动缓冲电路的输入端连接，所述驱动缓冲电路的输出端与控制器模块的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于配电台区的信息采集终端，其特征是，所述电气接点无线温度传感器包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路和2.4G无线收发电路，所述温度传感器的输出端与测量电路的输入端连接，所述测量电路的输出端与逻辑控制电路的输入端连接，所述逻辑控制电路的输出端与2.4G无线收发电路连接。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种应用于配电台区的信息采集终端，其特征是，所述控制器包括ARM微处理器以及分别与ARM微处理器连接的存储器、RS485接口、RS232接口、NRF905无线收发芯片、LCD显示屏和声光报警器，所述ARM微处理器通过RS485接口分别与电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器和线路故障指示器连接，ARM微处理器通过NRF905无线收发芯片与电气接点无线温度传感器无线连接，ARM微处理器通过RS232接口与数据远传装置连接。
5.根据权利要求4所述的一种应用于配电台区的信息采集终端，其特征是，所述数据远传装置包括GPRS通信模块或CDMA通信模块。
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说 明 书
一种应用于配电台区的信息采集终端
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技术领域
[0001]本实用新型涉及一种信息采集装置，具体地说是一种应用于配电台区的信息采集终端，属于配电数据采集技术领域。背景技术
[0002]随着社会经济和电力领域的日益发展，配电设备得到了越来越广泛的应用，其数量也不断增多，而配电设备的安全稳定直接关系到配电网的可靠运行，为了保证电气设备的正常运行，预防电力事故，故而及时获取配电设备的环境参数及运行参数便至关重要。[0003]目前，在配电台区的管理工作中还缺乏科学、有效的手段来实时获取低压线路电压、电流、剩余电流等基础数据，只能依靠测量人员。凭借万用表、钳形电流表等测量工具到配电台区进行实地测量，既造成了人力、物力等资源的浪费，在一定程度上存在安全隐患。[0004]与此同时，由于配电设备的地理位置越来越分散，尤其是很多配电设备的位置又非常偏僻，因此，这无疑给配电设备的定期巡检带来了很大的困难，若由工作人员逐个测量并检查配电设备，这不仅费时费力，而且也不能及时全面地反映配电设备真实的运行情况和故障情况，从而非常不便于对配电设备的维护和维修，从而也降低了配电设备的工作性能和安全性能。
实用新型内容
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种应用于配电台区的信息采集终端，其能够有效获取配电台区的相关数据，便于对配电设备的维护和维修。[0006]本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是：一种应用于配电台区的信息采集终端，其特征是，包括设置在台区配电柜中的控制器、数据远传装置和电气设备运行环境数据采集装置，设置在台区配电柜中低压出线上的计量电能表和剩余电流保护器，以及设置在台区电气设备上的线路故障指示器和电气接点无线温度传感器，所述的电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器、线路故障指示器和电气接点无线温度传感器分别与控制器相连，所述控制器通过数据远传装置将采集的数据输出；所述电气设备运行环境数据采集装置包括温湿度传感器、水浸传感器、点型感烟器和信号处理装置，所述温湿度传感器、水浸传感器和点型感烟器的输出端分别连接至所述信号处理装置的输入端；所述信号处理装置的输出端连接至所述控制器的输入端。[0007]优选地，所述信号处理装置包括低通滤波器、信号放大器、光电隔离器和驱动缓冲电路，所述低通滤波器的输入端分别与温度传感器、湿度传感器、水浸传感器和点型感烟器的输出端连接，低通滤波器的输出端与信号放大器的输入端连接、所述信号放大器的输出端与光电隔离器的输入端连接，所述光电隔离器的输出端与驱动缓冲电路的输入端连接，所述驱动缓冲电路的输出端与控制器模块的输入端连接。[0008]优选地，所述电气接点无线温度传感器包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路和2.4G无线收发电路，所述温度传感器的输出端与测量电路的输入端连接，所述测量电路
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的输出端与逻辑控制电路的输入端连接，所述逻辑控制电路的输出端与2.4G无线收发电路连接。
[0009]优选地，所述控制器包括ARM微处理器以及分别与ARM微处理器连接的存储器、RS485接口、RS232接口、NRF905无线收发芯片、LCD显示屏和声光报警器，所述ARM微处理器通过RS485接口分别与电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器和线路故障指示器连接，ARM微处理器通过NRF905无线收发芯片与电气接点无线温度传感器无线连接，ARM微处理器通过RS232接口与数据远传装置连接。[0010]优选地，所述数据远传装置包括GPRS通信模块或CDMA通信模块。[0011]本实用新型的有益效果如下：[0012]采用上述结构后，本实用新型能够实现对配电台区的科学、有效、智能化的管理，能够实时获取低压线路电压、电流、剩余电流等基础数据；获取的台区运行状态数据更加准确可靠，使得供电公司在线损管理、电压管理和供电可靠性管理等工作中拥有了科学、准确的有效数据。同时本实用新型实时的监控减少了台区故障发现和处理的时间，提高了电网运行的可靠性。
[0013]本实用新型采用灵活的系统架构，根据现场需求，可进行不同的配置来实现不同的功能；采用跳频自动组网的微功率无线通信方式，配电台区监控装置更能适应低压配电网的变动情况。本实用新型适用于配电网配电台区的监控。附图说明
[0014]图1为本实用新型的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型所述电气设备运行环境数据采集装置的结构示意图；[0016]图3为本实用新型所述电气接点无线温度传感器的结构示意图；[0017]图4为本实用新型所述控制器的结构示意图。
具体实施方式
[0018]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。[0019]如图1和图2所示，本实用新型的一种应用于配电台区的信息采集终端，它包括设置在台区配电柜中的控制器、数据远传装置和电气设备运行环境数据采集装置，设置在台区配电柜中低压出线上的计量电能表和剩余电流保护器，以及设置在台区电气设备上的线路故障指示器和电气接点无线温度传感器，所述的电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器、线路故障指示器和电气接点无线温度传感器分别与控制器相连，所述控制器通过数据远传装置将采集的数据输出；所述电气设备运行环境数据采集装置包括温湿度传感器、水浸传感器、点型感烟器和信号处理装置，所述温湿度传感器、水浸传感
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器和点型感烟器的输出端分别连接至所述信号处理装置的输入端；所述信号处理装置的输出端连接至所述控制器的输入端。[0020]如图2所示，所述信号处理装置包括低通滤波器、信号放大器、光电隔离器和驱动缓冲电路，所述低通滤波器的输入端分别与温度传感器、湿度传感器、水浸传感器和点型感烟器的输出端连接，低通滤波器的输出端与信号放大器的输入端连接、所述信号放大器的输出端与光电隔离器的输入端连接，所述光电隔离器的输出端与驱动缓冲电路的输入端连接，所述驱动缓冲电路的输出端与控制器模块的输入端连接。[0021]如图3所示，所述电气接点无线温度传感器包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路和2.4G无线收发电路，所述温度传感器的输出端与测量电路的输入端连接，所述测量电路的输出端与逻辑控制电路的输入端连接，所述逻辑控制电路的输出端与2.4G无线收发电路连接。其中，温度测量范围：-55～+125，精度：±0.5℃(-20～+80℃)，分辨率：0.0625℃，温度测量周期：约75s，户外型传输距离：小于300米，射频标准：IEEE802.15.4，同时无线温度传感器可采用一体化外壳结构内(外壳尺寸长为50mm，宽为30mm，高为16mm)，其防水防尘，无外置天线，防止在高压环境下产生尖端放电现象，且有引出测温探头，适合测温范围低于125℃的环境，另一方面体积小巧，适用于开关柜温度热接点测量，测量开关柜内的动触头、引出线电缆接头和母线连接点的运行温度，及监测外高压设备接头温度。温度传感器采用AD7814数字温度传感器，采用SOT-23或8引脚μSOIC封装，内置一个带隙温度传感器和一个10位ADC，用来监控温度读数并进行数字转换，分辨率为0.25℃，温度测量范围为-40℃至+125℃，温度精度为±2℃，还具有待机模式，此模式下功耗可降至1μA。[0022]如图4所示，所述控制器包括ARM微处理器以及分别与ARM微处理器连接的存储器、RS485接口、RS232接口、NRF905无线收发芯片、LCD显示屏和声光报警器，所述ARM微处理器通过RS485接口分别与电气设备运行环境数据采集装置、计量电能表、剩余电流保护器和线路故障指示器连接，ARM微处理器通过NRF905无线收发芯片与电气接点无线温度传感器无线连接，ARM微处理器通过RS232接口与数据远传装置连接。
[0023]NRF905无线收发芯片采用NORDIC公司的nRF905型号芯片，工作于915M频段，通信稳定、抗干扰性强，同时还具有以下优点：(1)工作于915MHZ(该频段目前为国家的免费频段)，(2)接收发送功能合一，收发完成中断标志，(3)170个频道，可满足多点通讯和跳频通讯需求，实现组网通讯，TDMA-CDMA-FDMA，(4)内置硬件8/16位CRC校验，开发更简单，数据传输可靠稳定，(5)工作电压1.9-3.6V，低功耗，待机模式仅2.5uA，(6)接收灵敏度达-100dBm，(7)收发模式切换时间<650us，(8)每次最多可发送接收32字节，并可软件设置发送/接收缓冲区大小2/4/8/16/32字节，(9)模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便，(10)最大发射功率10毫瓦，发射模式：最大电流<30mA；接收模式：电流12.2mA，(11)内置SPI接口，也可通过I/O口模拟SPI实现，最高SPI时钟可达10M，(12)标准DIP间距接口，便于嵌入式应用，(13)尺寸小巧，不含天线30mm*19mm；标配短柱状天线，可选配其他，(14)发射速率50Kbps，外置天线，空旷地可视通讯距离200米，室内通信3-6层可实现可靠通信，抗干扰性能强。优选地，所述数据远传装置包括GPRS通信模块或CDMA通信模块。
[0024]所述剩余电流保护器安装在台区配电柜中低压出线上，代替过去采用的“剩余电流脉冲继电器+交流接触器”保护模式。其具有485通信接口，适用于三相四线中性点直接接
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地的低压电网，具备过载、短路、欠压、过压、剩余电流、断中性线、缺相、相序等保护功能；还需具备400V电网主要参数测量、故障记录等功能，并带有远程分/合控制、分/合信号输出和通信接口，达到低压电网升级智能化管理。
[0025]本实用新型能够实现对配电台区的科学、有效、智能化的管理，能够实时获取低压线路电压、电流、剩余电流等基础数据；获取的台区运行状态数据更加准确可靠，使得供电公司在线损管理、电压管理和供电可靠性管理等工作中拥有了科学、准确的有效数据。同时本实用新型实时的监控减少了台区故障发现和处理的时间，提高了电网运行的可靠性。本实用新型其能够有效获取配电台区的相关数据，便于对配电设备的维护和维修，适用于配电网配电台区的监控。
[0026]以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。
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