一种低功耗环流采集装置

专利摘要:
本实用新型公开了一种低功耗环流采集装置，包括：本体、信号采集板、天线、多对罗氏线圈、可充电电池组；所述信号采集板设置在所述本体内，所述信号采集板包括低功耗微处理器单元、NB‑IoT无线通信单元，所述NB‑IoT无线通信单元与所述低功耗微处理器单元电性连接；所述天线设置在所述本体外，所述天线与所述NB‑IoT无线通信单元电性连接；各所述罗氏线圈设置在所述本体外且均与所述低功耗微处理器单元电性连接；所述可充电电池组可拆卸地设置在所述本体内，用于提供工作电源。本实用新型具有结构简单、运行功耗低、维护成本低的优势。
公开号:CN214333868U
申请号:CN202120187980.6U
申请日:2021-01-22
公开日:2021-10-01
发明作者:李旭；刘昕昊；蒋威
申请人:Changlan Cable Accessories Co ltd；
IPC主号:G01D21-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及高压电缆监测技术领域，特别涉及一种低功耗环流采集装置。
[n0002] 伴随着城市电网的升级改造，由电力电缆取代架空线路是电网未来发展的必然趋势，由于电力电缆自身的构造和所处的复杂环境，各种因素对电力电缆的绝缘造成影响，导致电力电缆绝缘性能降低，甚至破损。通过研究发现，电力电缆在绝缘性性能变化时会反映出某些如温度、电流、热度、磁场等物理和化学因素的微小变化，通过有效手段针对这些变化量的实时测量能够达到监测电力电缆绝缘和运行状况的目的。电力电缆一般由线芯导体、绝缘层、填充层、金属护层和外保护层构成，当其线芯流经电流，会在一定空间内产生电磁场，这种现象会影响到电力电缆的金属护层，在金属护层上产生感应电动势，称为感应电压；当流经的线芯电流增大，其周围磁场相应的增强，在金属护层上所引起的感应电压也就相应的增大，当电力电缆线路发生故障或金属护层裸露造成金属护层短接时，金属护层就会与大地之间构成一个有效的电流通路，在其感应电压的条件下产生回路电流，即电力电缆的接地环流。接地环流的存在会对电力电缆造成巨大影响，首要影响就是降低了电力电缆线芯的载流量，影响其运行效果；其次由于接地环流的存在，会造成金属护层温度不断上升，造成电力电缆绝缘性能的减弱，缩短电力电缆的运行寿命。
[n0003] 现有的智能接地箱虽然能够自动检测接地环流以代替传统人工巡检，提高电力电缆状态检修和运行维护的工作效率，但其整体功耗较大，使用成本较大。此外现有的智能接地箱整体结构复杂，整体制造成本和后期维护成本也较大。
[n0004] 本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种低功耗环流采集装置，具有结构简单、运行功耗低、维护成本低的优势。
[n0005] 根据本实用新型提供的一种低功耗环流采集装置，包括：本体、信号采集板、天线、多对罗氏线圈、可充电电池组；所述信号采集板设置在所述本体内，所述信号采集板包括低功耗微处理器单元、NB-IoT无线通信单元，所述NB-IoT无线通信单元与所述低功耗微处理器单元电性连接；所述天线设置在所述本体外，所述天线与所述NB-IoT无线通信单元电性连接；各所述罗氏线圈设置在所述本体外且均与所述低功耗微处理器单元电性连接；所述可充电电池组可拆卸地设置在所述本体内，用于提供工作电源。
[n0006] 根据本实用新型上述实施例的低功耗环流采集装置，至少具有如下有益效果：采用低功耗微处理器单元和NB-IoT无线通信单元，可以有效降低整个装置的功耗；另外通过罗氏线圈采集的接地环流数据可以通过NB-IoT无线通信单元和天线主动发送至综合监控平台，实现远程监测；由于罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁材料的空心线圈，所以具有不易饱和的特点，同时低电感的特点使罗氏线圈能够适应瞬息万变的电流，从几安培到几千安培，罗氏线圈还具有反应速度快、实时效率高、能够测量大电流等一系列优点，同时体积小，结构简单，易于拆卸，能够直接套在被测电力电缆上；可充电电池组可拆卸更换，可应对特殊情况造成的电池损坏，维护的时候可方便对可充电电池组进行充电，以延长其使用周期。
[n0007] 根据本实用新型的一些实施例，所述本体上设置有六组与所述信号采集板连接的航空接口，其中五组所述航空接口用于连接所述罗氏线圈，剩余一组所述航空接口用于连接所述天线。
[n0008] 根据本实用新型的一些实施例，所述罗氏线圈中有三对用于检测接地环流、一对用于检测主接地电流以及一对用于检测运行电流。
[n0009] 根据本实用新型的一些实施例，所述罗氏线圈为哈夫结构。
[n0010] 根据本实用新型的一些实施例，所述本体上还设有太阳能充电板，所述太阳能充电板与所述可充电电池组电性连接。
[n0011] 根据本实用新型的一些实施例，所述本体上还设有盖板，所述盖板上设有用于检测其开闭的开关传感器，所述开关传感器与所述低功耗微处理器单元电性连接。
[n0012] 根据本实用新型的一些实施例，所述NB-IoT无线通信单元的型号为移远 BC-28。
[n0013] 根据本实用新型的一些实施例，所述天线为全频段吸盘天线。
[n0014] 根据本实用新型的一些实施例，所述低功耗环流采集装置还包括用于采集所述信号采集板温度的温度采集单元，所述温度采集单元与所述低功耗微处理器单元电性连接。
[n0015] 根据本实用新型的一些实施例，所述低功耗环流采集装置还包括用于采集所述可充电电池组电量的电量采集单元，所述电量采集单元与所述低功耗微处理器单元电性连接。
[n0016] 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
[n0017] 本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[n0018] 图1为本实用新型实施例的结构图；
[n0019] 图2为本实用新型实施例的本体的剖面图；
[n0020] 图3为本实用新型实施例的原理框架图。
[n0021] 附图标记：
[n0022] 本体100、航空接口101、太阳能充电板102、盖板103、信号采集板200、低功耗微处理器单元201、NB-IoT无线通信单元202、天线300、罗氏线圈400、可充电电池组500、温度采集单元600、电量采集单元700。
[n0023] 下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[n0024] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[n0025] 在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
[n0026] 参考图1至图3，为本实用新型实施例的一种低功耗环流采集装置，包括：本体100、信号采集板200、天线300、5对罗氏线圈400、可充电电池组500。
[n0027] 本实施例中本体100为中空的长方形本体，该长方形本体体积小巧，安装方便，适用于绝大多数应用场合。此外，该长方形本体采用防水设计，以保证装置可以长期在室外环境中工作。
[n0028] 信号采集板200安装在长方形本体内，信号采集板200包括低功耗微处理器单元201、NB-IoT无线通信单元202，NB-IoT无线通信单元202与低功耗微处理器单元201电性连接。具体的，低功耗微处理器单元201可以采用低功耗单片机作为主控芯片，主控芯片的最大工作电流控制在微安级且具有低功耗休眠模式，这样就可以大大降低整个装置的功耗。
[n0029] 天线300设置在本体100外，天线300与NB-IoT无线通信单元202电性连接，NB-IoT无线通信单元202通过天线300向综合监控平台发送和接收相关信息。
[n0030] 罗氏线圈400设置在本体100外且均与低功耗微处理器单元201电性连接，罗氏线圈400实时采集接地线上的接地环流数据，低功耗微处理器单元201实时接收接地环流数据并进行处理。罗氏线圈400是空心结构，不同于传统的铁磁线圈，其空心线圈实缠绕在特制的环形轮廓上，并且由漆包裹，环形的轮廓材质一般采用陶瓷或者塑料等非铁磁材料，但是其相对磁导率和空气中相对磁导率一样，和传统带铁芯的交流电流互感器不同；当将罗氏线圈400套在被测接地线上时，其流过的电流会在四周形成一个磁场，在电磁感应原理下，罗氏线圈400 能够感应出四周磁场的转变，电流的变化导致磁场的变化，进而影响通过罗氏线圈400的磁通量的不同，此时便会在罗氏线圈400的两侧产生感应电动势，根据感应电动势的大小和一系列的计算方法，就能推算出被测接地线中流经电流的数值。
[n0031] 可充电电池组500可拆卸地设置在本体100内，可充电电池组500的输出端用于为本装置的用电负载提供工作电源，可充电电池组500采用低自放电率、大容量、长寿命的电池。此外，可以在维护的时候给可充电电池组500进行充电以延长其使用周期。
[n0032] 在本实用新型的一些实施例中，本体100上设置有六组与信号采集板200 连接的航空接口101，其中一组航空接口101用于连接天线300，五组航空接口 101用于连接罗氏线圈400。航空接口101具有快速连接和分离、耐环境好、可靠性高的优点。
[n0033] 在本实用新型的一些实施例中，罗氏线圈400中有三对用于检测A、B、C 相电缆的接地环流、一对用于检测主接地电流以及一对用于检测运行电流。
[n0034] 在本实用新型的一些实施例中，罗氏线圈400为哈夫结构的线圈，这种结构无需断开原接地线即可完成安装。
[n0035] 在本实用新型的一些实施例中，本体100上还设有太阳能充电板102，太阳能充电板102的输出端与可充电电池组500的输入端电性连接，太阳能充电板 102将太阳能转换为稳定的直流电源，以为可充电电池组500进行充电。
[n0036] 在本实用新型的一些实施例中，本体100上还设有盖板103，盖板103上设有用于检测其自身开闭的开关传感器，开关传感器与低功耗微处理器单元201 电性连接。当有无关人员打开盖板103时，开关传感器会产生一个触发信号给低功耗微处理器单元201，低功耗微处理器单元201接收处理后主动发送报文预警至综合监控平台，以提醒后台监控人员。
[n0037] 在本实用新型的一些实施例中，NB-IoT无线通信单元202的型号为移远 BC-28。移远BC-28为超紧凑、高性能、低功耗的多频段NB-IoT无线通信模块，具有体积小、灵敏度高的优点，有利于缩小本体100的体积。
[n0038] 在本实用新型的一些实施例中，天线300为全频段吸盘天线，可以有效增强无线传输信号的强度以及方便固定。
[n0039] 在本实用新型的一些实施例中，多电源供电的低功耗环流采集装置还包括用于采集信号采集板200温度的温度采集单元600，温度采集单元600与低功耗微处理器单元201电性连接。在本装置的运行过程中，当采集到的信号采集板200 的工作温度超过设置的阈值时主动上报到综合监控平台。
[n0040] 在本实用新型的一些实施例中，多电源供电的低功耗环流采集装置还包括用于采集可充电电池组500电量的电量采集单元700，电量采集单元700与低功耗微处理器单元201电性连接。在本装置的运行过程中，当采集到的可充电电池组剩余电量小于百分之十时，低功耗微处理器单元201主动发送报文预警至综合监控平台。
[n0041] 本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[n0042] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种低功耗环流采集装置，其特征在于，包括：
本体(100)；
信号采集板(200)，其设置在所述本体(100)内，所述信号采集板(200)包括低功耗微处理器单元(201)、NB-IoT无线通信单元(202)，所述NB-IoT无线通信单元(202)与所述低功耗微处理器单元(201)电性连接；
天线(300)，其设置在所述本体(100)外，所述天线(300)与所述NB-IoT无线通信单元(202)电性连接；
多对罗氏线圈(400)，各所述罗氏线圈(400)设置在所述本体(100)外且均与所述低功耗微处理器单元(201)电性连接；
可充电电池组(500)，其可拆卸地设置在所述本体(100)内，用于提供工作电源。
[0002] 2.根据权利要求1所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，所述本体(100)上设置有六组与所述信号采集板(200)连接的航空接口(101)，其中五组所述航空接口(101)用于连接所述罗氏线圈(400)，剩余一组所述航空接口(101)用于连接所述天线(300)。
[0003] 3.根据权利要求2所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，所述罗氏线圈(400)中有三对用于检测接地环流、一对用于检测主接地电流以及一对用于检测运行电流。
[0004] 4.根据权利要求1至3任一所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，所述罗氏线圈(400)为哈夫结构。
[0005] 5.根据权利要求1所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，所述本体(100)上还设有太阳能充电板(102)，所述太阳能充电板(102)与所述可充电电池组(500)电性连接。
[0006] 6.根据权利要求1所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，所述本体(100)上还设有盖板(103)，所述盖板(103)上设有用于检测其开闭的开关传感器，所述开关传感器与所述低功耗微处理器单元(201)电性连接。
[0007] 7.根据权利要求1所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，所述NB-IoT无线通信单元(202)的型号为移远BC-28。
[0008] 8.根据权利要求1所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，所述天线(300)为全频段吸盘天线。
[0009] 9.根据权利要求1所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，还包括用于采集所述信号采集板(200)温度的温度采集单元(600)，所述温度采集单元(600)与所述低功耗微处理器单元(201)电性连接。
[0010] 10.根据权利要求1所述的低功耗环流采集装置，其特征在于，还包括用于用于采集可充电电池组(500)电量的电量采集单元(700)，所述电量采集单元(700)与所述低功耗微处理器单元(201)电性连接。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120187980.6U|CN214333868U|2021-01-22|2021-01-22|一种低功耗环流采集装置|CN202120187980.6U| CN214333868U|2021-01-22|2021-01-22|一种低功耗环流采集装置|