CN102243803B - 一种基于gprs网络的故障在线监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于GPRS网络的故障在线监测系统，包括安装在线路上的信号检测终端、设置在信号检测终端附近电杆上的信号传输终端、信号接收终端和与信号接收终端相连接的监控中心；所述信号检测终端包括检测电路和与检测电路输出端相连接的无线通信发射模块；所述信号传输终端包括无线通信接收模块和与无线通信接收模块输出端相连接用于得出故障类型信息的控制器；所述控制器通过GPRS网络将故障类型信息发送给信号接收终端；所述信号接收终端用于将故障类型信息上传到监控中心及相关人员的手机中。本发明能够在线检测故障信息的类型，无需人工沿线查找，从而节约了时间，提高了工作效率，且本发明结构简单，易于推广使用。

Description

一种基于GPRS网络的故障在线监测系统
技术领域
本发明涉及一种故障在线监测系统，具体涉及一种基于GPRS网络的故障在线监测系统。
背景技术
我国10Kv城市及农村配电网架空线路故障比较多，传统的故障指示器具有报警显示功能，却没有实现故障类型信息上传功能，一旦线路出现故障需要人工沿线查找，从而增加了故障查找的难度和时间，无法满足DMS(Distribution Management System)的控制要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种具有故障类型信息上传功能的基于GPRS网络的故障在线监测系统。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明包括安装在线路上的信号检测终端、设置在信号检测终端附近电杆上的信号传输终端、信号接收终端和与信号接收终端相连接的监控中心；信号检测终端包括检测电路和与检测电路输出端相连接的无线通信发射模块；信号传输终端包括与无线通信发射模块进行通信的无线通信接收模块和与无线通信接收模块输出端相连接用于得出故障类型信息的控制器；控制器通过GPRS网络将故障类型信息发送给信号接收终端；信号接收终端用于将故障类型信息上传到监控中心，并且通过GPRS网络将故障类型信息以短信的形式发送到相关人员的手机中；监控中心用于显示故障类型信息并发出报警信号。
上述无线通信发射模块采用的是红外发送模块，无线通信接收模块采用的是红外接收模块。
上述控制器的处理过程包括以下几个步骤：
(A)判断无线通信接收模块输出的电流突变值是否大于电流阈值，如果是，则得出线路存在相间短路故障；如果否，则转向步骤(B)；
(B)判断无线通信接收模块输出的零序电压是否大于零序电压阈值，如果否，则转向步骤(A)；如果是，则转向步骤(C)；
(C)判断出口逻辑是否存在故障，如果否，则转向步骤(A)；如果是，则转向步骤(D)；
(D)判断中性点接地方式，如果中性点不接地，则转向步骤(E)；如果中性点经消弧线圈接地，则转向步骤(F)；
(E)分别进行基波幅值故障判断和基波相位故障判断，得出线路是否存在单相接地故障；
(F)分别进行小波变换暂态量故障判断、有功分量故障判断和首半波故障判断，得出线路是否存在单相接地故障。
本发明能够在线检测故障信息的类型，无需人工沿线查找，从而节约了时间，提高了工作效率，且本发明结构简单，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构原理框图；
图3为本实施例的电源电路模块电路原理图；
图4为本实施例的红外发送模块电路原理图；
图5为本实施例的红外接收模块电路原理图；
图6为本实施例的控制器的处理过程流程图。
(图中各标号：信号检测终端1，检测电路11，无线通信发射模块12，信号传输终端2，无线通信接收模块21，控制器22，信号接收终端3，监控中心41，手机42)
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1和图2，本发明包括安装在线路5上的信号检测终端1、安装在信号检测终端1附近电杆6上的信号传输终端2、信号接收终端3和与信号接收终端3相连接的监控中心41。
信号检测终端1包括电源电路模块、检测电路11和与检测电路11输出端相连接的无线通信发射模块12，电源电路模块给检测电路11和无线通信发射模块12提供电源。
参见图3，电源电路模块的基本工作原理是：利用特制的CT从线路5上感应电压，通过整流、滤波、稳压等后续电路处理后，提供给检测电路11和无线通信发射模块12所必需的电源。由于高压侧的在几安培到几百安培之间，且成余弦变化，利用控制线圈中的电流变化来抵消高压侧电流的大范围的变化。这就要求控制回路的开关具有过零关断和导通的能力。因此采用具有过零关断特点的双向可控硅，有控制简单、可靠的优点。整流电路输出的电压经滤波后，由稳压芯片LM317进行第二次稳压。
信号传输终端2包括与无线通信发射模块12进行无线通信的无线通信接收模块21和与无线通信接收模块21输出端相连接用于得出故障类型信息的控制器22。
本实施例中，无线通信发射模块12采用的是红外发送模块，无线通信接收模块21采用的是红外接收模块。
红外线通信是一种以红外线为传输介质而传送数据信息的通信方式，其传输过程不易受空间电磁波的干扰，并且具有制作简单、易于产生和调制等优点。红外发送模块与红外接收模块的单片机都选用Silabs公司推出的(SOC)C8051F310，它自带AD采样和串行通信功能。
参见图4，红外发送模块的采样AD值通过单片机的P2.2和P2.4输入，单片机处理后将采样值通过串口P0.4输出，此输出信号和由单片机产生的占空比为50％，频率为38K的方波通过“或非门”电路74HC02“或非”后来控制三极管导通或截止，以实现对红发射管是否发射红外光的控制。
参见图5，HS0038B已经对所接收信号封装处理好，它对外有三个管脚，其中“1”为接收信号输出Out，它输出TTL电平，可以直接输出至接收单片机的串口接收端(RX)。接收端单片机再将串口接收的数据处理并显示。
参见图6，控制器22的处理过程包括以下几个步骤：
(A)判断无线通信接收模块21输出的电流突变值是否大于电流阈值，如果是，则得出线路5存在相间短路故障；如果否，则转向步骤(B)；
(B)判断无线通信接收模块21输出的零序电压是否大于零序电压阈值，如果否，则转向步骤(A)；如果是，则转向步骤(C)；
(C)判断出口逻辑是否存在故障，如果否，则转向步骤(A)；如果是，则转向步骤(D)；
(D)判断中性点接地方式，如果中性点不接地，则转向步骤(E)；如果中性点经消弧线圈接地，则转向步骤(F)；
(E)分别进行基波幅值故障判断和基波相位故障判断，得出线路5是否存在单相接地故障；基波幅值故障判断和基波相位故障判断均为现有技术。是判断小电流单相接地故障的判据之一，首先比较零序电流幅值的大小，超过阈值，再判断零序电流的相位，零序电流方向超前零序电压方向90度，也是判断小电流单相接地故障的判据之一。
(F)分别进行小波变换暂态量故障判断、有功分量故障判断和首半波故障判断，得出线路5是否存在单相接地故障。小波变换暂态量故障判断、有功分量故障判断和首半波故障判断，均为现有技术。
线路5相间短路故障情况特征明显，量值很大，出口逻辑的故障状态和正常状态界限明显，而单相接地故障则不同，故障具有多样性，可利用的故障电流很小，相对信噪比很低，再加上测量环节精度的限制等特点，仅凭一种故障判据或仅凭一种故障特征量不能对各种单相接地状况均做出正确判断，因此本发明引入了多种信息融合的算法，综合了稳态算法和暂态算法的利弊，从而更有效地判断故障情况。
控制器22通过GPRS网络将故障类型信息发送给信号接收终端3。信号接收终端3为GPRS模块，即数据收发器，负责把故障类型信息上传到计算机中的监控中心41进行处理，并通过GPRS网络将故障类型信息以短信的形式发送到工作人员的手机42中，通知工作人员线路5发生的故障类型。
监控中心41用于显示故障类型信息并发出报警信号。
本发明的具体工作过程如下：
信号检测终端1检测到电流信号，经过红外线通信传输到信号传输终端2，经过控制器22中的算法分析判断有无故障，如果发生故障，则分析故障类型信息，然后通过GPRS网络通信，将故障类型信息发送到信号接收终端3，然后通过串口上传到监控中心41的计算机上，进行故障类型显示和报警。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种基于GPRS网络的故障在线监测系统，包括安装在线路（5）上的信号检测终端（1）、设置在信号检测终端（1）附近电杆（6）上的信号传输终端(2)、信号接收终端（3）和与信号接收终端（3）相连接的监控中心（41）；所述信号检测终端（1）包括检测电路（11）和与检测电路（11）输出端相连接的无线通信发射模块(12)；所述信号传输终端(2)包括与无线通信发射模块(12)进行通信的无线通信接收模块（21）和与无线通信接收模块（21）输出端相连接用于得出故障类型信息的控制器（22）；所述控制器（22）通过GPRS网络将故障类型信息发送给信号接收终端（3）；所述信号接收终端（3）用于将故障类型信息上传到监控中心（41），并且通过GPRS网络将故障类型信息以短信的形式发送到相关人员的手机（42）中；所述监控中心（41）用于显示故障类型信息并发出报警信号，其特征在于，
所述控制器（22）的处理过程包括以下几个步骤：
（A）判断无线通信接收模块（21）输出的电流突变值是否大于电流阈值，如果是，则得出线路（5）存在相间短路故障；如果否，则转向步骤（B）；
（B）判断无线通信接收模块（21）输出的零序电压是否大于零序电压阈值，如果否，则转向步骤（A）；如果是，则转向步骤（C）；
（C）判断出口逻辑是否存在故障，如果否，则转向步骤（A）；如果是，则转向步骤（D）；
（D）判断中性点接地方式，如果中性点不接地，则转向步骤（E）；如果中性点经消弧线圈接地，则转向步骤（F）；
（E）分别进行基波幅值故障判断和基波相位故障判断，得出线路（5）是否存在单相接地故障；
（F）分别进行小波变换暂态量故障判断、有功分量故障判断和首半波故障判断，得出线路（5）是否存在单相接地故障。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS网络的故障在线监测系统，其特征在于，所述无线通信发射模块(12)采用的是红外发送模块，所述无线通信接收模块（21）采用的是红外接收模块。
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