电力工程安全在线监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及安全监测技术领域，具体的，涉及电力工程安全在线监测系统。


背景技术：

2.为了保证电力工程安全供电的可靠性，电力工程中各类电气设备应有足够可靠的电气绝缘强度。在正常运行情况下，这些设备的绝缘结构处在系统最高运行电压的作用之下，但是，由于各种各样的原因，电力工程中的局部区域可能会出现超过系统最高运行电压的暂时超压现象。
3.当超压幅值很高时，可能使绝缘发生击穿，若幅值较小也会在多次作用下促使绝缘老化，降低击穿场强，超压是造成电力系统绝缘损坏事故的直接原因，也是选择电气设备绝缘水平的决定性因素。当超压引发系统事故时，由于事故的原因错综复杂，如果没有有效的监测手段以获得有关超压的可靠信息，仅靠假设和推测是很难对引发事故的原因做出正确的分析和判断，因此，在电力系统中，对超压的监测有着极其重要的社会意义及经济效益。


技术实现要素：

4.本实用新型提出电力工程安全在线监测系统，解决了现有技术中当超压引发系统事故时，很难对引发事故的原因做出正确的分析和判断的问题。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.电力工程安全在线监测系统，包括主控单元、采样电路和超压监测电路，所述采样电路的输入端连接电力系统，所述采样电路的输出端连接所述超压监测电路的输入端，所述超压监测电路的输出端连接所述主控单元，所述超压监测电路包括电阻r7、电阻r9、运放u2、运放u3、电容c6、电阻r12、运放u4和电阻r13，所述运放u2的同相输入端通过所述电阻r7连接15v电源，所述运放u2的反相输入端和所述运放u3的同相输入端均连接所述采样电路的输出端，所述运放u2的输出端和所述运放u3的输出端均连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u3的反相输出端通过所述电阻r9连接15v电源，所述电容c6的正极连接所述运放u4的反相输入端，所述电容c6的负极接地，所述运放u4的同相输入端通过所述电阻r12连接15v电源，所述运放u4的输出端连接所述主控单元，所述运放u4的输出端还通过所述电阻r13连接15v电源。
7.进一步，本实用新型中所述采样电路包括电流互感器t1、电阻r2、电阻r3、电阻r4，运放u1和电阻r5，所述电流互感器t1的输入端连接电力系统的输出端，所述电流互感器t1的第一输出端通过所述电阻r3连接所述运放u1的同相输入端，所述电流互感器t1的第二输出端接地，所述电阻r2并联在所述电流互感器t1的第一输出端和第二输出端之间，所述运放u1的反相输入端通过所述电阻r4接地，所述运放u1的输出端通过电阻r6连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端连接所述电阻r5的第一端，所述电阻r5的第二端连接所述超压监测电路的输入端。
8.进一步，本实用新型还包括欠压监测电路，所述欠压监测电路包括电阻r14、电阻r15、电阻r16、运放u5、运放u7、电阻r17、电阻r19、运放u8、电阻r20、电阻r22、运放u9和电阻r24，所述运放u5的同相输入端通过所述电阻r14连接15v电源，所述运放u5的同相输入端通过所述电阻r15连接所述电阻r16的第一端，所述电阻r16的第二端接地，所述运放u5的反相输入端和所述运放u7的同相输入端均连接所述采样电路的输出端，所述运放u5的输出端和所述运放u7的输出端均连接所述运放u8的反相输入端，所述运放u5的输出端通过所述电阻r17连接15v电源，所述运放u7的反相输入端连接所述电阻r16的第一端，所述运放u8的同相输入端通过所述电阻r19连接15v电源，所述运放u8的输出端连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u8的输出端还通过所述电阻r20连接15v电源，所述运放u9的同相输入端通过所述电阻r22连接15v电源，所述运放u9的输出端通过电阻r23连接二极管d1的负极，所述二极管d1的正极连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的输出端连接所述主控单元。
9.进一步，本实用新型还包括报警电路，所述报警电路包括非门u6、发光二极管led1电阻r1和蜂鸣器fm1，所述非门u6的输入端连接所述主控单元，所述非门u6的输出端连接所述发光二极管led1的阳极，所述发光二极管led1的阴极通过所述电阻r1接地，所述非门u6的输出端还连接所述蜂鸣器fm1的第一端，所述蜂鸣器fm1的第二端接地。
10.进一步，本实用新型还包括无线收发模块，所述无线收发模块连接所述主控单元，所述主控单元借助所述无线收发模块与pc端通讯连接。
11.本实用新型的工作原理及有益效果为：
12.本实用新型通过采样电路对电力工程系统的输出电压进行采样，将采样信号发送给超压监测电路，超压监测电路通过采样信号的浮动来判断电力工程系统在运行的过程当中是否存在超压的情况，具体原理为：采样信号送至运放u2的反相输入端和运放u3的同相输入端，将其与运放u2的同相输入端和运放u3的反相输入端的基准电压作比较，设置运放u2的同相输入端基准电压大于运放u3的反相输入端的基准电压，电力工程系统正常工作情况下的采样电压大小设置在运放u2的同相输入端基准电压和运放u3的反相输入端的基准电压之间，若电力工程系统中的电压没有出现超压现象，则采样信号经过由运放u2和由运放u3组成的两个比较器后持续输出高电平信号，通过电阻r25和电容c6组成的积分电路延时一小段时间，将高电平信号送至运放u4的反相输入端，使运放u4的反相输入端电压大于运放u4的同相输入端先前设置的基准电压，所以运放u4输出低电平信号，同时将此信号送至主控单元。若电力工程系统中的电压出现超压现象，则采样电路的输出端的输出电压幅值将大大提高，此时由运放u2和由运放u3组成的两个比较器先前设置的基准电压低于采样电路的输出端的电压，所以输出为低电平至运放u4的反相输入端，运放u4输出高电平，如果电力工程系统中的超压幅值处于两个基准电压之间时，此时运放u2和运放u3会先输出高电平信号，经过一小段延时后再转为低电平信号，但由于电阻r25和电容c6组成的积分电路的时间常数大于高电平信号的延时间隔，因此不足以使运放u4的反相输入端接收到高电平信号，在电力工程系统的超压幅值到达峰值时，运放u2和运放u3输出信号切换到低电平信号，因此运放u4输出高电平，同时将此信号送至主控单元。
13.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
14.图1为本实用新型超压监测电路的电路图；
15.图2为本实用新型采样电路的电路图；
16.图3为本实用新型欠压监测电路的电路图；
17.图4为本实用新型报警电路的电路图。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
19.实施例1
20.如图1所示，本实施例提出了电力工程安全在线监测系统，包括主控单元、采样电路和超压监测电路，采样电路的输入端连接电力系统，采样电路的输出端连接超压监测电路的输入端，超压监测电路的输出端连接主控单元，超压监测电路包括电阻r7、电阻r9、运放u2、运放u3、电容c6、电阻r12、运放u4和电阻r13，运放u2的同相输入端通过电阻r7连接15v电源，运放u2的反相输入端和运放u3的同相输入端均连接采样电路的输出端，运放u2的输出端和运放u3的输出端均连接运放u4的反相输入端，运放u3的反相输出端通过电阻r9连接15v电源，电容c6的正极连接运放u4的反相输入端，电容c6的负极接地，运放u4的同相输入端通过电阻r12连接15v电源，运放u4的输出端连接主控单元，运放u4的输出端还通过电阻r13连接15v电源。
21.采样电路用于对电力工程系统的输出电压进行采样，超压监测电路通过对采样电压的浮动来判断电力工程系统在运行的过程当中是否存在超压的情况，采样信号送至运放u2的反相输入端和运放u3的同相输入端，将其与运放u2的同相输入端和运放u3的反相输入端的基准电压作比较，设置运放u2的同相输入端基准电压大于运放u3的反相输入端的基准电压，电力工程系统正常工作情况下的采样电压大小设置在运放u2的同相输入端基准电压和运放u3的反相输入端的基准电压之间，
22.若电力工程系统中的电压没有出现超压现象，则采样信号经过由运放u2和由运放u3组成的两个比较器后持续输出高电平信号，通过电阻r25和电容c6组成的积分电路延时一小段时间，将高电平信号送至运放u4的反相输入端，使运放u4的反相输入端电压大于运放u4的同相输入端先前设置的基准电压，所以运放u4输出低电平信号，同时将此信号送至主控单元。
23.若电力工程系统中的电压出现超压现象，则采样电路的输出端的输出电压幅值将大大提高，此时由运放u2和由运放u3组成的两个比较器先前设置的基准电压低于采样电路的输出端的电压，所以输出为低电平至运放u4的反相输入端，运放u4输出高电平，
24.如果电力工程系统中的超压幅值处于两个基准电压之间时，此时运放u2和运放u3会先输出高电平信号，经过一小段延时后再转为低电平信号，但由于电阻r25和电容c6组成的积分电路的时间常数大于高电平信号的延时间隔，因此不足以使运放u4的反相输入端接收到高电平信号，在电力工程系统的超压幅值到达峰值时，运放u2和运放u3输出信号切换
到低电平信号，因此运放u4输出高电平，同时将此信号送至主控单元。
25.如图2所示，本实施例中采样电路包括电流互感器t1、电阻r2、电阻r3、电阻r4，运放u1和电阻r5，电流互感器t1的输入端连接电力系统的输出端，电流互感器t1的第一输出端通过电阻r3连接运放u1的同相输入端，电流互感器t1的第二输出端接地，电阻r2并联在电流互感器t1的第一输出端和第二输出端之间，运放u1的反相输入端通过电阻r4接地，运放u1的输出端通过电阻r6连接运放u1的反相输入端，运放u1的输出端连接电阻r5的第一端，电阻r5的第二端连接超压监测电路的输入端。
26.电力工程系统中输出的电流通过电流互感器t1变成大小合适的电流，经电阻r2和电阻r3分压后，由电容c3进行滤波，然后再经过由运放u1组成的反馈放大器对滤波后的信号进行放大，最后再通过由电阻r5和电容c5组成的阻容滤波电路滤波后输出。采样电路通过采集电力工程系统中的电流，最终变成所需要的电压输出，当采集端的电流出现变化时，采集电路输出端的电压幅值也会随之变化。
27.如图3所示，本实施例还包括欠压监测电路，欠压监测电路包括电阻r14、电阻r15、电阻r16、运放u5、运放u7、电阻r17、电阻r19、运放u8、电阻r20、电阻r22、运放u9和电阻r24，运放u5的同相输入端通过电阻r14连接15v电源，运放u5的同相输入端通过电阻r15连接电阻r16的第一端，电阻r16的第二端接地，运放u5的反相输入端和运放u7的同相输入端均连接采样电路的输出端，运放u5的输出端和运放u7的输出端均连接运放u8的反相输入端，运放u5的输出端通过电阻r17连接15v电源，运放u7的反相输入端连接电阻r16的第一端，运放u8的同相输入端通过电阻r19连接15v电源，运放u8的输出端连接运放u9的反相输入端，运放u8的输出端还通过电阻r20连接15v电源，运放u9的同相输入端通过电阻r22连接15v电源，运放u9的输出端通过电阻r23连接二极管d1的负极，二极管d1的正极连接运放u9的同相输入端，运放u9的输出端连接主控单元。
28.得到电力工程系统的采样信号后，将其与运放u5和运放u7的两个基准电压比较，两个基准电压设置大小要接近(如：8v和8.7v)，电力工程系统输出的正弦波形出现在这两个电平之间的时间越短，表示正弦波幅值在过零点处的变化率越大，正弦波的幅值就越大；反之正时间越长，正弦波的幅值在过零点处的变化率越小，表示电力工程系统中交流输入的幅值越小，就有可能欠压甚至出现掉电的情况。
29.由于在运放u5、运放u7比较器的输出电路上存在一个由电阻r17和电容c7组成的积分电路，所以如果电力工程系统的输出幅值没有欠压，则运放u5、运放u7比较器的输出应该是一个尖峰脉冲，但是其峰值小于运放u8同相端的输入基准电压，这样运放u8的输出为高电平，运放u9的基准电压低于运放u8的输出电压，使得运放9输出为低电平，表示市电输入幅值没有欠压。
30.一旦电力工程系统的输出幅值欠压，则正弦波形出现在运放u5和运放u7的两个基准电压间的时间变长，由电阻r17和电容c7组成的积分电路积分时间越长，则运放u5和运放u7比较器输出过尖峰电压的峰值越大，并超过运放u8同相端的输入基准电压，于是电容c8马上放电，使得运放u8输出为低电平。即使是电力工程系统的输出正弦波形幅值经采样后有不在运放u5和运放u7的两个基准电压间的部分，由于由电阻r20和电容c8组成的积分电路的积分时间常数较大，使得运放u8的输出端一直处于一种充放电的状态，而且其输出电压不会超过运放u9比较器的同相端输入基准电压，这样运放u9比较器输出高电平，表示电
力工程系统输出欠压。
31.如图4所示，本实施例还包括报警电路，报警电路包括非门u6、发光二极管led1电阻r1和蜂鸣器fm1，非门u6的输入端连接主控单元，非门u6的输出端连接发光二极管led1的阳极，发光二极管led1的阴极通过电阻r1接地，非门u6的输出端还连接蜂鸣器fm1的第一端，蜂鸣器fm1的第二端接地。
32.电力工程系统正常运行时，主控单元向报警电路输入端发送高电平，此时非门输出端为低电平，所以发光二极管led1截止，蜂鸣器fm1不报警，当电力工程系统出现超压或欠压的情况出现时，主控单元会向报警电路的输入端发送一个低电平信号，此时非门输出端为高电平，所以发光二极管led1导通发光，同时蜂鸣器fm1被驱动发出报警信号，提醒相关工作人员及时做出相应措施，以免造成更大的损失。
33.本实施例还包括无线收发模块，无线收发模块连接主控单元，主控单元借助无线收发模块与pc端通讯连接。
34.无线收发模块采用无线蓝牙收发模块，无线收发模块与主控单元连接，主控单元将监测所得到的数据信息处理后传输给无线收发模块，然后无线收发模块再以无线通信的方式将数据传送至pc机，从而实现信息管理系统对超压、欠压数据接收、显示、处理、存储和查询等功能。
35.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。