一種輸配電網同步採集及在線監測系統的製作方法
2023-05-06 02:25:56 1
專利名稱：一種輸配電網同步採集及在線監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電學技術領域，特別是指一種輸配電網同步採集及在線監測系統。
背景技術：
基於故障指示器技術的輸配電網故障自動定位系統或故障在線監測系統，在一定程度上可以指導巡線人員查找和隔離故障，但是這些故障指示器的技術原理相對簡單，只能檢測電流，電流精度也不高，不能測量電壓，故障檢測不準確，更無法準確判斷故障電流方向以及測量線路上的有功、無功和功率因素等運行參數。而基於饋線終端裝置(FTU)、開閉所終端裝置(DTU)、配電變壓器監測終端裝置(TTU)配電終端技術的配網自動化系統的實施成本太高，掛網運行不穩定，不同的配電終端之間也不能同步採樣電流、電壓、功率等線路運行數據，不能用來做線損和網損分析，不能準確判別中性點不接地或經消弧線圈接地的輸配電網線路的單相接地故障，推廣應用比較困難，不能達到預期效果。
實用新型內容本實用新型提出一種輸配電網同步採集及在線監測系統，解決了現有技術中電流檢測精度低、不能測量電壓、故障檢測不準確、不同的配電終端之間不能同步採樣以及不能準確分析線路運行參數的問題。本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種輸配電網同步採集及在線監測系統，包括:用於檢測電力線路的實時數據，並根據所述實時數據輸出電力線路的狀態信息以及輸出檢測位置信息的同步採集裝置，包括同步電流採集裝置和同步電壓採集器；用於接收所述同步採集裝置發送的狀態信息和檢測位置信息，並根據該狀態信息和檢測位置信息判斷電力線路的故障類型和故障位置的主控裝置，與所述同步採集裝置連接。進一步地，所述同步電流採集裝置包括:用於檢測電力線路的實時電流狀態，並根據該實時電流狀態輸出電力線路的電流信息以及輸出檢測位置信息的同步電流傳感器；用於採集所述同步電流傳感器發送的電流信息和檢測位置信息，並將該電流信息和檢測位置信息製成數據包的同步電流採集器，與所述同步電流傳感器連接。進一步地，所述同步電流傳感器包括:用於檢測電力線路的實時電流狀態，並根據該實時電流狀態輸出電力線路的電流信息的電流採樣裝置；用於對所述電流採樣裝置進行定位，並輸出所述電流採樣裝置的檢測位置信息的第一全球定位裝置，與所述電流採樣裝置連接；用於發送所述電流採樣裝置輸出的電流信息和所述第一全球定位裝置輸出的檢測位置信息的第一無線通信裝置，與所述電流採樣裝置和所述第一全球定位裝置連接；用於使所述電流採樣裝置和所述第一無線通信裝置時間同步的第一全球時鐘同步裝置，與所述電流採樣裝置和所述第一無線通信裝置連接；用於從電力線路感應取電電流的第一自取電裝置；第一太陽能取電裝置。進一步地，所述同步電流採集器包括:用於接收所述第一無線通信裝置發送的電流信息和檢測位置信息的第二無線通信裝置，與所述第一無線通信裝置連接；用於對所述第二無線通信裝置進行定位，並輸出第二無線通信裝置的位置信息的第二全球定位裝置，與所述第二無線通信裝置連接；用於將所述第二無線通信裝置接收的電流信息和檢測位置信息以及所述第二全球定位裝置輸出的位置信息製成數據包並將所述數據包發送給所述主控裝置的第三無線通信裝置，與所述第二無線通信裝置和所述第二全球定位裝置連接；用於使所述第二無線通信裝置和所述第三無線通信裝置時間同步的第二全球時鐘同步裝置，與所述第二無線通信裝置和所述第三無線通信裝置連接；用於從電力線路感應取電電流的第二自取電裝置；第二太陽能取電裝置。進一步地，所述同步電壓採集器包括:用於檢測電力線路的實時電壓狀態，並根據該實時電壓狀態輸出電力線路的電壓信息的電壓採樣裝置；用於對所述電壓採樣裝置進行定位，並輸出所述電壓採樣裝置的檢測位置信息的第三全球定位裝置，與所述電壓採樣裝置連接；用於發送所述電壓採樣裝置輸出的電壓信息和所述第三全球定位裝置輸出的檢測位置信息的第四無線通信裝置，與所述電壓採樣裝置和第三全球定位裝置連接；用於使所述電壓採樣裝置和所述第四無線通信裝置時間同步的第三全球時鐘同步裝置，與所述電壓採樣裝置和所述第四無線通信裝置連接；用於從所述電力線路感應取電電流的第三自取電裝置；第三太陽能取電裝置。優選地，所述第一無線通信裝置、所述第二無線通信裝置均為Zigbee通信裝置；所述第三無線通信裝置、所述第四無線通信裝置均為3G通信裝置。進一步地，所述主控裝置包括:用於輸入控制命令的輸入裝置；用於接收所述同步採集裝置發送的狀態信息和位置信息以及接收所述輸入裝置輸入的控制命令並將該控制命令發送給所述同步採集裝置的通信管理機，與所述同步採集裝置和所述輸入裝置連接；用於將所述通信管理機接收到的狀態信息與預設的電力線路的狀態閾值相比較，得出電力線路的狀態信息的故障分析裝置，與所述通信管理機和所述輸入裝置連接；報警裝置，與所述故障分析裝置連接；存儲裝置，與所述故障分析裝置連接；[0039]顯示裝置，與所述故障分析裝置連接。本實用新型的有益效果為:1、本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，可以通過同步電流採集裝置和同步電壓採集器實現不同的配電終端之間的電流和電壓的同步採樣、測量，檢測精度高，可以準確分析線路運行參數，故障檢測準確。2、本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其同步電流傳感器體積小、功耗低、可帶電裝卸，適用於任何配電線路，可以分線路區間分布安裝，免維護，一般3、只同步電流傳感器附近安裝I只同步電流採集器進行時鐘同步和數據交換，覆蓋全面，成本低。3、本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其同步電流傳感器、同步電流採集器、同步電壓採集器均包括全球定位裝置、無線通信裝置、全球時鐘同步裝置，可以實現精確定位、精確同步、通信暢通，大大提高故障檢測的準確性、故障查找的快速性、輸配電網實時在線監控程度、同步採樣數據云計算能力和高級應用分析水平，並且均包括自取電裝置、太陽能取電裝置，降低了功耗，減少了維護工作。4、本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其主控裝置可計算出線路各相線的負荷電流、零序電流、線電壓、相電壓、零序電壓、有功功率、無功功率、功率因數、諧波等，還可合併正常運行時的電流電壓曲線和波形，通過電壓監測、絕緣監測、負荷監測、功率監測、諧波監測、線損計算、網損計算、開關狀態檢測等，在顯示裝置上顯示輸配電網領域各種高級應用的計算結果，實現輸配電網的安全、可靠、高效和經濟運行。5、本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，主控裝置計算的結果，可以反向通過無線通信裝置到達同步電流採集器，再由無線通信裝置到達同步電流傳感器，同步電流傳感器再結合自身的檢測判據和主控裝置計算的結果對計算進行優化，進一步提高故障檢測和現場指示的準確性和可靠性。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型一種輸配電網同步採集及在線監測系統的結構框圖；圖2為本實用新型一種輸配電網同步採集及在線監測系統的同步電流採集裝置的結構框圖；圖3為本實用新型一種輸配電網同步採集及在線監測系統的同步電流傳感器的結構框圖；圖4為本實用新型一種輸配電網同步採集及在線監測系統的同步電流採集器的結構框圖；圖5為本實用新型一種輸配電網同步採集及在線監測系統的同步電壓採集器的結構框圖；圖6為本實用新型一種輸配電網同步採集及在線監測系統的主控裝置的結構框圖；圖7為本實用新型一種輸配電網同步採集及在線監測系統的電路框圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。如圖1所示，本實用新型所述的一種輸配電網同步採集及在線監測系統，包括:用於檢測電力線路的實時數據，並根據實時數據輸出電力線路的狀態信息以及輸出檢測位置信息的同步採集裝置，包括同步電流採集裝置和同步電壓採集器；用於接收同步採集裝置發送的狀態信息和檢測位置信息，並根據該狀態信息和檢測位置信息判斷電力線路的故障類型和故障位置的主控裝置，與同步採集裝置連接。其中，同步電壓採集器可以安裝在電力線路上或變電站內。本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，可以通過同步電流採集裝置和同步電壓採集器實現不同的配電終端之間的電流和電壓的同步採樣、測量，檢測精度高，可以準確分析線路運行參數，故障檢測準確。如圖2所示,所述同步電流採集裝置包括: 用於檢測電力線路的實時電流狀態，並根據該實時電流狀態輸出電力線路的電流信息以及輸出檢測位置信息 的同步電流傳感器；用於採集同步電流傳感器發送的電流信息和檢測位置信息，並將該電流信息和檢測位置信息製成數據包的同步電流採集器，與同步電流傳感器連接。其中，同步電流傳感器可以安裝在電力線路上，同步電流採集器安裝在電力線路上、電力杆或電力塔上。如圖3所示,所述同步電流傳感器包括:用於檢測電力線路的實時電流狀態，並根據該實時電流狀態輸出電力線路的電流信息的電流採樣裝置；用於對電流採樣裝置進行定位，並輸出電流採樣裝置的檢測位置信息的第一全球定位裝置，與電流採樣裝置連接；用於發送電流採樣裝置輸出的電流信息和第一全球定位裝置輸出的檢測位置信息的第一無線通信裝置，與電流採樣裝置和第一全球定位裝置連接；用於使電流採樣裝置和第一無線通信裝置時間同步的第一全球時鐘同步裝置，與電流採樣裝置和第一無線通信裝置連接；用於從電力線路感應取電電流的第一自取電裝置；第一太陽能取電裝置。其中，第一球定位裝置和第一全球時鐘同步裝置可以為兩個裝置，也可以為同一
>J-U ρ α裝直。如圖4所示，所述同步電流採集器包括:用於接收第一無線通信裝置發送的電流信息和檢測位置信息的第二無線通信裝置，與第一無線通信裝置連接；用於對第二無線通信裝置進行定位，並輸出第二無線通信裝置的位置信息的第二全球定位裝置，與第二無線通信裝置連接；用於將第二無線通信裝置接收的電流信息和檢測位置信息以及第二全球定位裝置輸出的位置信息製成數據包並將數據包發送給主控裝置的第三無線通信裝置，與第二無線通信裝置和第二全球定位裝置連接；用於使第二無線通信裝置和第三無線通信裝置時間同步的第二全球時鐘同步裝置，與第二無線通信裝置和第三無線通信裝置連接；用於從電力線路感應取電電流的第二自取電裝置；第二太陽能取電裝置。
其中，第二全球定位裝置和第二全球時鐘同步裝置可以為兩個裝置，也可以為同
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一裝直。本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其同步電流傳感器體積小、功耗低、可帶電裝卸，適用於任何配電線路，可以分線路區間分布安裝，免維護，一般3、只同步電流傳感器附近安裝I只同步電流採集器進行時鐘同步和數據交換，覆蓋全面，成本低。如圖5所示，所 述同步電壓採集器包括:用於檢測電力線路的實時電壓狀態，並根據該實時電壓狀態輸出電力線路的電壓信息的電壓採樣裝置；用於對電壓採樣裝置進行定位，並輸出電壓採樣裝置的檢測位置信息的第三全球定位裝置，與電壓採樣裝置連接；用於發送電壓採樣裝置輸出的電壓信息和第三全球定位裝置輸出的檢測位置信息的第四無線通信裝置，與電壓採樣裝置和第三全球定位裝置連接；用於使電壓採樣裝置和第四無線通信裝置時間同步的第三全球時鐘同步裝置，與電壓採樣裝置和第四無線通信裝置連接；用於從電力線路感應取電電流的第三自取電裝置；第三太陽能取電裝置。其中，第三全球定位裝置和第三全球時鐘同步裝置可以為兩個裝置，也可以為同
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一裝直。其中，優選地，第一無線通信裝置、第二無線通信裝置均為Zigbee通信裝置；第三無線通信裝置、第四無線通信裝置均為3G通信裝置。當然，第一無線通信裝置、第二無線通信裝置、第三無線通信裝置、第四無線通信裝置還可以為其它類型的無線通信裝置，本實用新型對此不進行限定。本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其同步電流傳感器、同步電流採集器、同步電壓採集器均包括全球定位裝置、無線通信裝置、全球時鐘同步裝置，可以實現精確定位、精確同步、通信暢通，大大提高故障檢測的準確性、故障查找的快速性、輸配電網實時在線監控程度、同步採樣數據云計算能力和高級應用分析水平，並且均包括自取電裝置、太陽能取電裝置，降低了功耗，減少了維護工作。如圖6所示，所述主控裝置包括:[0092]用於輸入控制命令的輸入裝置；用於接收同步採集裝置發送的狀態信息和位置信息以及接收輸入裝置輸入的控制命令並將該控制命令發送給同步採集裝置的通信管理機，與同步採集裝置和輸入裝置連接;用於將通信管理機接收到的狀態信息與預設的電力線路的狀態閾值相比較，得出電力線路的狀態信息的故障分析裝置，與通信管理機和輸入裝置連接；報警裝置，與故障分析裝置連接；存儲裝置，與故障分析裝置連接；顯示裝置，與故障分析裝置連接。本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其主控裝置可計算出線路各相線的負荷電流、零序電流、線電壓、相電壓、零序電壓、有功功率、無功功率、功率因數、諧波等，還可合併正常運行時的電流電壓曲線和波形，通過電壓監測、絕緣監測、負荷監測、功率監測、諧波監測、線損計算、網損計算、開關狀態檢測等，在顯示裝置上顯示輸配電網領域各種高級應用的計算結果，實現輸配電網的安全、可靠、高效和經濟運行。另外，本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，主控裝置計算的結果，可以反向通過無線通信裝置到達同步電流採集器，再由無線通信裝置到達同步電流傳感器，同步電流傳感器再結合自身的檢測判據和主控裝置計算的結果對計算進行優化，進一步提高故障檢測和現場指示的準確性和可靠性。如圖7所示，本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統在具體安裝、使用時，可在電力線路上的某個地點安裝一套同步電流採集裝置(一套同步電流採集裝置包括3、只同步電流傳感器和I只同步電流採集器)，因為電能傳播的速度為光速(30萬公裡/秒)，即每I毫秒傳播300公裡，如果在電力線路上相隔300公裡內的地點再安裝一套同步電流採集裝置，則電流、電壓測量值的相角誤差I毫秒；如果將電力線路的主幹線路進行分段，每隔30公裡(同步圈的半徑)安裝一套同步電壓採集器，電流電壓的相角誤差不到0.1毫秒(54")，因此，本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統使得安裝在不同位置的同步電流採集裝置和同步電壓採集器如同集成在同一裝置內，可以實現不同地點的電流、電壓數據同步採集和集中計算(計算出來的電流值、電壓值都包含時標、虛部分量、矢量分量三部分)，從而可以計算出電流、電壓的相位和夾角，計算出監測點的功率(有功功率、無功功率、功率因數)以及計算出故障處電流的方向，完全滿足用戶對電力線路功率的計算需求。另外，本實用新型所述的輸配電網同步採集及在線監測系統:(I)同步電流傳感器的負荷電流測量範圍為O 1000A，測量精度為0.5級，相角誤差低於30";短路故障電流測量範圍為O 20kA，測量精度為3級，相角誤差低於30";暫態接地電流、零序電流測量範圍為O 100A，測量精度為0.5級，相角誤差低於30"。(2)同步電壓採集器的電壓測量範圍為O 100V，測量精度為0.5級，相角誤差低於 10"。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種輸配電網同步採集及在線監測系統，其特徵在於，包括: 用於檢測電力線路的實時數據，並根據所述實時數據輸出電力線路的狀態信息以及輸出檢測位置信息的同步採集裝置，包括同步電流採集裝置和同步電壓採集器； 用於接收所述同步採集裝置發送的狀態信息和檢測位置信息，並根據該狀態信息和檢測位置信息判斷電力線路的故障類型和故障位置的主控裝置，與所述同步採集裝置連接。
2.根據權利要求1所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其特徵在於，所述同步電流採集裝置包括: 用於檢測電力線路的實時電流狀態，並根據該實時電流狀態輸出電力線路的電流信息以及輸出檢測位置信息的同步電流傳感器； 用於採集所述同步電流傳感器發送的電流信息和檢測位置信息，並將該電流信息和檢測位置信息製成數據包的同步電流採集器，與所述同步電流傳感器連接。
3.根據權利要求2所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其特徵在於，所述同步電流傳感器包括: 用於檢測電力線路的實時電流狀態，並根據該實時電流狀態輸出電力線路的電流信息的電流採樣裝置； 用於對所述電流採樣裝置進行定位，並輸出所述電流採樣裝置的檢測位置信息的第一全球定位裝置，與所述電流採樣裝置連接； 用於發送所述電流採樣裝置輸出的電流信息和所述第一全球定位裝置輸出的檢測位置信息的第一無線通信裝置，與所述電流採樣裝置和所述第一全球定位裝置連接；` 用於使所述電流採樣裝置和所述第一無線通信裝置時間同步的第一全球時鐘同步裝置，與所述電流採樣裝置和所述第一無線通信裝置連接； 用於從電力線路感應取電電流的第一自取電裝置； 第一太陽能取電裝置。
4.根據權利要求2所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其特徵在於，所述同步電流採集器包括: 用於接收所述第一無線通信裝置發送的電流信息和檢測位置信息的第二無線通信裝置，與所述第一無線通信裝置連接； 用於對所述第二無線通信裝置進行定位，並輸出第二無線通信裝置的位置信息的第二全球定位裝置，與所述第二無線通信裝置連接； 用於將所述第二無線通信裝置接收的電流信息和檢測位置信息以及所述第二全球定位裝置輸出的位置信息製成數據包並將所述數據包發送給所述主控裝置的第三無線通信裝置，與所述第二無線通信裝置和所述第二全球定位裝置連接； 用於使所述第二無線通信裝置和所述第三無線通信裝置時間同步的第二全球時鐘同步裝置，與所述第二無線通信裝置和所述第三無線通信裝置連接； 用於從電力線路感應取電電流的第二自取電裝置； 第二太陽能取電裝置。
5.根據權利要求1-4任一項所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其特徵在於，所述同步電壓採集器包括: 用於檢測電力線路的實時電壓狀態，並根據該實時電壓狀態輸出電力線路的電壓信息的電壓採樣裝置； 用於對所述電壓採樣裝置進行定位，並輸出所述電壓採樣裝置的檢測位置信息的第三全球定位裝置，與所述電壓採樣裝置連接； 用於發送所述電壓採樣裝置輸出的電壓信息和所述第三全球定位裝置輸出的檢測位置信息的第四無線通信裝置，與所述電壓採樣裝置和第三全球定位裝置連接； 用於使所述電壓採樣裝置和所述第四無線通信裝置時間同步的第三全球時鐘同步裝置，與所述電壓採樣裝置和所述第四無線通信裝置連接； 用於從所述電力線路感應取電電流的第三自取電裝置； 第三太陽能取電裝置。
6.根據權利要求5所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其特徵在於，所述第一無線通信裝置、所述第二無線通信裝置均為Zigbee通信裝置；所述第三無線通信裝置、所述第四無線通信裝置均為3G通信裝置。
7.根據權利要求1所述的輸配電網同步採集及在線監測系統，其特徵在於，所述主控裝置包括: 用於輸入控制命令的輸入裝置； 用於接收所述同步採集裝置發送的狀態信息和位置信息以及接收所述輸入裝置輸入的控制命令並將該控制命令發送給所述同步採集裝置的通信管理機，與所述同步採集裝置和所述輸入裝置連接； 用於將所述通信管理機接收到的狀態信息與預設的電力線路的狀態閾值相比較，得出電力線路的狀態信息的故障分析裝置，與所述通信管理機和所述輸入裝置連接； 報警裝置，與所述故障分析裝置連接； 存儲裝置，與所述故障分析裝置連接； 顯示裝置，與所述故障分析裝置連接。
專利摘要本實用新型提出一種輸配電網同步採集及在線監測系統，用於解決現有技術電流檢測精度低、不能測量電壓、故障檢測不準確、不同配電終端之間不能同步採樣以及不能準確分析線路運行參數的問題。輸配電網同步採集及在線監測系統包括用於檢測電力線路實時數據並根據實時數據輸出電力線路狀態信息及輸出檢測位置信息的同步採集裝置，包括同步電流採集裝置和同步電壓採集器；用於接收同步採集裝置發送的狀態信息和檢測位置信息並根據該狀態信息和檢測位置信息判斷電力線路故障類型和故障位置的主控裝置，與同步採集裝置連接。本實用新型有益效果可實現不同配電終端之間電流和電壓的同步採樣測量，檢測精度高，可準確分析線路運行參數，故障檢測準確。
文檔編號G01R31/00GK202929139SQ20122059362
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者張忠華 申請人:北京藍派克電力科技有限公司