[发明专利]一种无线数字供电线路故障报警装置及方法

权利要求书

1.一种无线数字供电线路故障报警器，包括信号拾取单元、处理单元、指示单元，其特征在于，所述信号拾取单元包括导电橡胶块，导磁材料和线圈，导电橡胶块和导磁材料组成扣式夹持结构，线圈绕在导磁材料上构成拾取电流、电压信号的电流互感器；所述处理单元分别包括停电检测单元、送电检测单元、短路检测单元、接地检测单元；所述指示单元分别包括翻牌单元、指示灯单元、射频信号单元；

所述信号拾取单元、处理单元、指示单元的具体电路结构叙述如下：

所述信号拾取单元中，线圈1-L1一端分别与电容1-C1的一端、电阻1-R1的一端连接，电阻1-R1的另一端与电阻1-R2的一端连接，线圈1-L1另一端分别与电容1-C1的另一端、电阻1-R2的另一端连接，线圈1-L1另一端与电容1-C9的一端相连，电容1-C9的另一端与电阻1-R14的一端相连，电阻1-R14的另一端与三极管1-T2的基极相连，三极管1-T2集电极上设有拾取点A，拾取点A连接到U6的1脚，二极管1-D1阴极和1-D4阳极串联、二极管1-D2阴极和1-D5阳极串联，二极管1-D1阳极与二极管1-D2阳极连接，二极管1-D4阴极与二极管1-D5阴极连接构成桥式滤波，二极管1-D1阴极和二极管1-D4阳极的公共引出端分别与线圈1-L1一端和二极管1-D3阳极相连，二极管1-D2阴极和二极管1-D5阳极的公共引出端分别与线圈1-L1另一端和二极管1-D6阳极相连，二极管1-D3阴极分别与电阻1-R6一端、电容1-C3一端相连，二极管1-D6阴极分别与电阻1-R9一端、电容1-C4一端相连，电阻1-R6的另一端分别与电阻1-R7一端、电容1-C5一端、电阻1-R12一端相连，电阻1-R9的另一端分别与电阻1-R8一端、电容1-C6一端相连，电阻1-R7的另一端分别与电容1-C3的另一端、电容1-C4的另一端、电阻1-R3另一端、电阻1-R8的另一端相连，电容1-C6的另一端与电容1-C5的另一端之间设有公共端与光耦U9的2脚相连并接地，电阻1-R12另一端串联1-C7后连接三极管的1-T1基极；

二极管1-D4阴极连接至电容1-C2一端，电容1-C2另一端串联电阻1-R4后连至光耦U9的1脚，U9的2脚接地，U9的3脚为拾取点C，U9的4脚接二极管1-D1阳极，拾取点C串联电阻2-R9后接至U6的13脚，拾取点C还与电阻1-R3一端相连，电阻1-R3另一端分别与二极管1-D7阴极、极性电容1-C7负极、稳压二极管1-D6阴极相连，二极管1-D7阳极与电池负极相连，电池正极为VCC引出点，电池正极分别与极性电容1-C7正极、稳压二极管1-D6阳极相连，电池正极与电阻1-R5的另一端相连，电阻1-R5的一端分别与电 阻1-R10的一端、三极管1-T3集电极、三极管1-T2集电极、电阻1-R13一端相连接，电阻1-R13另一端串联电容1-C11后接地组成振荡电路，电阻1-R10的另一端与三极管1-T1集电极相连，三极管1-T1集电极串联电阻2-R8后接U6的9脚，三极管1-T1集电极上设有拾取点B，三极管1-T1基极与发射极之间串联电阻1-R11；

三极管1-T3集电极上设有拾取点D，三极管1-T3集电极与电容2-C8一端相连，电容2-C8另一端接地，拾取点D还与电阻2-R10一端相连，电阻2-R10另一端与U6的5脚相连，同时，拾取点D与电阻1-R5一端相连；

三极管1-T2的基极还分别与二极管1-D9阳极、二极管1-D10阴极、稳压二极管1-D8阴极、电阻1-R15一端相连，稳压二极管1-D8阳极、电阻1-R15的另一端、二极管1-D10阳极、二极管1-D11阳极共同接地，二极管1-D10阳极分别与三极管1-T1发射极、三极管1-T2的发射极相连并接地，二极管1-D9阴极与电阻1-R17一端相连，电阻1-R17的另一端分别与电容1-C11一端、电容1-C8一端、电阻1-R16的一端相连，电容1-C8的另一端与电容1-C10一端相连，电容1-C10的另一端分别与电容1-C11另一端、电阻1-R16的另一端相连并接至三极管1-T3的发射极，三极管1-T3的发射极与二极管1-D11阳极相连，三极管1-T3的基极与电容1-C8另一端和电容1-C10一端的中间接点相连接，二极管1-D11阴极串联电阻1-R18后与三极管1-T3的基极相连；

所述处理单元中，U1的1脚与电阻2-R1一端相连，电阻2-R1的另一端与U1的2脚之间串联电容2-C1，电阻2-R1的另一端与U1的3脚之间串联电阻2-R2，U1的5脚与U1的12脚、U1的13脚、14脚相连至VCC，U1的7脚接地GND，U1的14脚与地之间串联有电容2-C2，U1的9脚、10脚与GND相连，U1的6脚与U3的2脚之间串联电阻2-R3，U1的6脚与地GND之间串联电容2-C4，U1的8脚与U3的4脚之间串联电阻2-R5，U1的8脚还与二极管2-D1阳极相连；

U2的2脚与U5的8脚相连，U2的2脚与信号点G之间串联电阻3-R7，U2的3脚与U6的4脚、U4的11脚相连，U2的4脚与U3的1脚、U2的10脚、U5的5脚、电阻3-R3的一端相连，U2的5脚与U6的12脚相连，U2的6脚、7脚、8脚相连接地，U2的9脚与U5的11脚相连，U2的11脚与U6的6脚相连，U2的12脚与U5的12脚、9脚相连，U2的12脚与信号点H之间串联电阻3-R8，U2的14脚与芯片U3的14脚、9脚、5脚短接后与电源VCC相连；

U3的1脚与U3的11脚相连，U3的3脚与U5的10脚相连，U3的4脚与U3的10脚相连并与地之间串联电容2-C3，U3的5脚、9脚、14脚与VCC相连，U3的6脚、7脚、8 脚相连并接地，U3的13脚与三极管3-T2的集电极之间串联电阻3-R2；

U4的1脚与U4的4脚之间串联电阻2-R4，U4的3脚连接至U5的2脚、U6的2脚、3脚，U4的4脚与地之间串联电容2-C7，U4的2脚与信号点E之间串联电阻3-R5，U4的6脚、7脚与8脚短接共地，U4的14脚分别与5脚、9脚短接并与电源VCC相连，U4的13脚与10脚之间串联电阻2-R6，U4的10脚串联电容2-C5后接地，U4的12脚串联电阻3-R6后与信号点F相连；

U5的1脚与U6的8脚相连，U5的3脚与U5的13脚相连，U5的4脚与U5的6脚之间串联电阻2-R7，U5的7脚接地，U5的14脚接VCC；

U6的7脚接地，U6的12脚与U2的5脚相连，U6的14脚接VCC；

所述指示单元回路中，翻牌单元电路结构为：二极管2-D1阴极串联电阻3-R1后与三极管3-T1的基极相连，三极管3-T1的集电极接翻转线圈3-L5的X端，三极管3-T1的发射极与三极管3-T2的发射极共地，三极管3-T2的基极与翻转线圈3-L5的Y端相连，翻转线圈3-L5的中间抽头与VCC相连，三极管3-T2的集电极与U3的13脚之间串联电阻3-R2；

指示灯单元电路结构为：电阻3-R3的另一端与三极管3-T3基极相连，三极管3-T3发射极接地，三极管3-T3集电极串联电阻3-R4后与发光二极管3-D1阴极相连，发光二极管3-D1阳极与VCC相连；

射频信号单元电路结构为：信号点E、信号点F、信号点G、信号点H分别接至U8的16脚、17脚、27脚、26脚，U8的脚7和脚8分别并联连接在晶振3-J1的两端，U8的脚7串联电容3-C2后接地，U8的脚8串联电容3-C1后接地，U8的3脚、5脚、21脚接地，U8的4脚与6脚、18脚合并接VDD，U8的11脚、12脚、13脚、23脚、24脚、25脚分别对应与U7的7脚、6脚、3脚、2脚、1脚、20脚相连，U7的8脚、10脚分别并联连接晶振3-J2的两端，U7的8脚串联电容3-C4后接地，U7的10脚串联电容3-C5后接地，U7的5脚与地之间串联电容3-C3，U7的13脚分别与电容3-C7一端、电感3-L1的一端相连，电容3-C7另一端接地，U7的12脚分别电容3-C8一端、电感3-L2一端相连接，电容3-C8另一端分别与3-L1的另一端、电容3-C11一端、电感3-L4一端相连，电容3-C11另一端接地，电感3-L4另一端分别连接电感3-L3一端和电容3-C10一端，电感3-L3另一端串联电容3-C9后连至天线端子，电容3-C10另一端与电容3-C11另一端共同接地，电感3-L2另一端串联电容3-C6后接地，U7的4脚、11脚、9脚、14脚、15脚、18脚合并接VCC，U7的19脚、16脚合并接地，U7的19脚和17脚之间串接电阻3-R9；

所述U1为芯片CD4541，U2为芯片HEF4013，U3为芯片HEF4013，U4为芯片HEF4013， U5为芯片HEF4093，U6为芯片HEF40106，U7为芯片CC1100，U8为单片机芯片ATMEGA88PA，U9为光耦P521。

2.权利要求1所述的一种无线数字供电线路故障报警器的报警方法，其特征在于，在供电线路干线ABC三相上分别依次多点设置若干报警装置，在发生故障的瞬间，信号拾取单元拾取到异常电流、电压值，处理单元分析后判断故障类型，触发指示单元同时发出灯光、翻牌旋转、无线射频信号报警，所述无线射频信号携带有故障类型和故障区编码信息，并通过SMARTRF技术传送至控制中心；

该装置接地故障动作条件是：

1)接地瞬间电容电流≥3A；

2)接地相对地电压变化率＞40％；

3)导线未断电；

该装置短路故障动作条件是：

1)检测电流的正突变值≥200A；

2)线路电压为零，U＝0。