CN102841293B - 一种用于10kV配电网线路故障定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于10kV配电网线路故障定位系统，包括主站、集中器、故障指示器，所述的主站通过GPRS通信方式与集中器连接，所述的集中器通过射频通信方式与故障指示器连接。与现有技术相比，本发明具有组网灵活、经济实用、解决了10kV配电线路故障定位系统目前由于组网方式不合理造成的通信费用过高、数据冗塞、故障指示器安装过于密集、通信可靠性差的问题等优点。

Description

一种用于10kV配电网线路故障定位系统

技术领域

本发明涉及一种配电网线路故障定位系统，尤其是涉及一种用于10kV配电网线路故障定位系统。

背景技术

随着智能电网建设的推进，电网公司将中低压配电线路纳入监控范围的需求越来越强烈，10kV配电网直接面对用电用户，所以线路结构复杂，接头多容易出现短路、接地等故障，影响正常供电。故障指示器作为一种故障检测和定位装置，已在配网中广泛应用，目前故障指示器主要分为机械式和电子式两种。机械式故障指示器，其功能简单，只能应对短路故障，对于接地故障无能为力，且须配合人工巡线才能确定故障位置。目前，国内开始采用基于电子式故障指示器的线路故障定位系统，但由于配电网一般节点多、分支多、运行方式复杂，所以故障定位系统如何通信组网、如何保证通信的及时性和数据的准确性、如何有效降低系统投入费用，成为了故障定位系统价值体现的关键。故障定位系统的组网方式主要有两种：一是利用故障指示器进行接力式的级联通信将数据传送至主站；二是每组(3只)故障指示器配合一个GPRS转发装置与主站通讯。前者存在的主要问题是通信实时性差，尤其在线路较长，需要多级接力的情况下，末端数据传送至主站需要很长的时间，且由于前端的故障指示器需要转发后端的数据，通信频率过高，电能损耗很快；后者存在的问题是，每组故障指示器配变一个GPRS转发装置，后期的通信费用太高，且遇到GPRS盲区情况，无法实现可靠通信。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种组网灵活、经济实用的用于10kV配电网线路故障定位系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，包括主站、集中器、故障指示器，所述的主站通过GPRS通信方式与集中器连接，所述的集中器通过射频通信方式与故障指示器连接。

所述的集中器与多组故障指示器进行通信。

所述的多组故障指示器为1～4组故障指示器。

所述的集中器包括主芯片、射频通信模块、GPRS通信模块、外围电路、电源模块，所述的主芯片分别与射频通信模块、GPRS通信模块、外围电路、电源模块连接，所述的集中器通过射频通信模块与故障指示器连接，所述的集中器通过GPRS通信模块与主站连接。

所述的外围电路包括flash存储器、铁电存储器、液晶显示屏、键盘。

所述的集中器的工作流程如下：

1)主芯片判断GPRS模块中是否有指令数据，若为是，执行步骤2)，若为否，执行步骤4)；

2)主芯片对GPRS模块接收的指令数据进行解析，并判断该数据是否正常，若为是，执行步骤3)，若为否，执行步骤4)；

3)集中器根据解析后的指令数据进行相应操作，并执行步骤4)；

4)主芯片判断射频通信模块是否有指令数据，若为是，执行步骤5)，若为否，执行步骤7)；

5)主芯片对射频通信模块中的指令数据进行解析，并判断该数据是否正常，若为是，执行步骤6)，若为否，执行步骤7)；

6)集中器根据解析后的指令数据进行相应操作，并执行步骤7)；

7)主芯片判断是否满足定时收取数据的条件，若为是，执行步骤8)，若为否，返回步骤1)；

8)集中器向故障指示器发送收取数据命令，并等待接收数据。

所述的故障指示器设有与集中器相同的射频通信模块，该射频通信模块发射功率为7～16dbm，通信距离在7dbm发射功率下可达到500米，在16dbm发射功率下可达到1000米。

与现有技术相比，本发明具有灵活、经济、实用，基于射频通信和GPRS远距通信相结合的方式，解决了10kV配电线路故障定位系统目前由于组网方式不合理造成的通信费用过高、数据冗塞、故障指示器安装过于密集、通信可靠性差等问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的集中器的结构示意图；

图3为本发明的集中器的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明的集中器具有射频通信和GPRS通信功能，在集中器的前后，根据实际可分别安装1～4组故障指示器。各级故障指示器之间通过射频进行级联通信，集中器通过射频通信模块接收故障指示器的数据，再通过GPRS模块发送至主站，完成整个系统的通信。该系统的主要优点在于：按照实际需要灵活的对系统进行组网，不需要对每组故障指示器配套集中器，且故障指示器不需都进行级联通信，是在经济性和实时性综合考虑情况下的合理解决方法。

如图1所示，一种用于10kV配电网线路故障定位系统，包括主站1、集中器2、故障指示器3，所述的主站1通过GPRS通信方式与集中器2连接，所述的集中器2通过射频通信方式与故障指示器3连接。

主站安装有GPRS通信模块，负责采集和分析整个故障定位系统的数据，控制集中器和故障指示器的工作状态。主要功能包括：

1)系统组态，主要完成增加、修改、删除线路信息，包括配置线路名、线路编码、线路类型；增加、修改、删除故障指示器信息，包括分组名、杆号、安装地点、故障仪名、故障仪通信地址、界面坐标值、告警阀值；

2)用户配置，主要完成增加、修改、删除用户信息，包括配置用户名、用户类型；

3)修改密码，登录用户可以修改自己的密码；

4)事件查询，可按照时间段、事件类型查询系统所发生的各种日志信息；

5)统计数据，按照时间段统计各条线路的具体故障次数，包括短路故障、接地故障。统计结果以表格和棒图形式展示；

6)历史数据，按照时间段查询各条线路下的故障指示器的负荷电流和的具体故障发生时间；

7)实时数据，可查询特定组的故障指示器上的当前电流值；

8)告警提示，故障指示器通信故障，系统已黄色图标显示并在右下方的托盘上闪烁提醒，故障告警系统已红色图标显示，如有故障告警，则直接弹出故障线路和提示框；

9)通信查询，可查询所有故障指示器当前的通信状态；

10)故障定位，有故障的线路段之间用红色闪烁提醒，同时报告故障数据的指示器也用红色显示；

11)主界面，主界面是变电站的一次接线图，安装故障指示器的线路正常用绿色图标显示，点击该绿色图标，可查询相应线路下故障指示器的通信信息和故障信息。

如图2所示，所述的集中器2包括主芯片21、射频通信模块22、GPRS通信模块23、外围电路24、电源模块25，所述的主芯片21分别与射频通信模块22、GPRS通信模块23、外围电路24、电源模块25连接，所述的集中器2通过射频通信模块22与故障指示器3连接，所述的集中器2通过GPRS通信模块23与主站1连接。主芯片选取ARM7，ARM芯片采用性价比较高的Lpc2138，可以完全满足本实用新型的各种要求，且留有一定的设计裕量，方便功能的扩展。所述的外围电路包括采用16M的flash存储器对各类统计数据进行存储，采用32K的铁电对读取频繁的数据进行存储，采用IIC接口的液晶显示屏作为人机界面。利用ARM的扩展功能，还可以选配键盘等外接设备，方便操作。集中器GPRS模块选取工业级MC52i，该模块可靠性高，应用方便。电源模块采用高可靠性的低压变压器配合外围电路组成，直接从配变低压侧取电，三相可同时供电，如果有某相或某两相停电，其余相皆可单独供电，保证了电源的冗余度，具有很高的可靠性。

如图3所示，所述的集中器的工作流程如下：

1)主芯片判断GPRS模块中是否有指令数据，若为是，执行步骤2)，若为否，执行步骤4)；

2)主芯片对GPRS模块接收的指令数据进行解析，并判断该数据是否正常，若为是，执行步骤3)，若为否，执行步骤4)；

3)集中器根据解析后的指令数据进行相应操作，并执行步骤4)；

4)主芯片判断射频通信模块是否有指令数据，若为是，执行步骤5)，若为否，执行步骤7)；

5)主芯片对射频通信模块中的指令数据进行解析，并判断该数据是否正常，若为是，执行步骤6)，若为否，执行步骤7)；

6)集中器根据解析后的指令数据进行相应操作，并执行步骤7)；

7)主芯片判断是否满足定时收取数据的条件，若为是，执行步骤8)，若为否，返回步骤1)；

8)集中器向故障指示器发送收取数据命令，并等待接收数据。

集中器的功能和特点包括：

1故障主动上报功能。极大的提高了故障检测的实时性。

2大容量的故障数据存储功能。最高可记录30天内的故障数据。

3准确的故障判断功能。集中器自身带有简单的故障分析功能，减少了主站的运算量。

4通信距离拓宽。GPRS通讯功能解决了无线通信对线路检测距离的要求，并实现了线路的分区段故障监测，无需对整条线路安装故障指示器，减少了设备投入。

5通信延时减少。集中器覆盖周围若干组故障指示器的通信链路方式，极大的减少了通信中继级数，缩短通信延迟时间，系统对故障检测更具实时性。

故障指示器的射频通信模块在制作时，除天线和外接串口接口外，其余器件均布置于电路板的同一面，且用金属屏蔽罩封闭，避免外来电磁干扰对通信模块的干扰，尤其适合用于工作于强电磁干扰环境中的故障指示器。同时该射频通信模块具有低功耗设计。其发射电流不大于60mA；休眠电流7uA且可立即进行数据收发；射频关闭电流60nA，唤醒时间120uS。在仅有电池供电情况下5年以上的工作寿命；在配合感应取电情况下，具有超过10年的使用寿命；发射功率7～16dbm可调，通信距离在7dbm发射功率下可达到500米，在16dbm发射功率下可达到1000米。

故障指示器负责检测配电线路的电流信息，对短路、接地故障进行报警，配合故障诊断系统进行故障定位。故障指示器3只一组，通过自组网和自动路由的方式，将数据通过射频接力地传输至集中器，并由集中器将数据进行转发。

Claims (5)

1.一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，包括主站、集中器、故障指示器，所述的主站通过GPRS通信方式与集中器连接，所述的集中器通过射频通信方式与故障指示器连接；

所述的集中器包括主芯片、射频通信模块、GPRS通信模块、外围电路、电源模块，所述的主芯片分别与射频通信模块、GPRS通信模块、外围电路、电源模块连接，所述的集中器通过射频通信模块与故障指示器连接，所述的集中器通过GPRS通信模块与主站连接；

所述的集中器的工作流程如下：

1)主芯片判断GPRS模块中是否有指令数据，若为是，执行步骤2)，若为否，执行步骤4)；

2)主芯片对GPRS模块接收的指令数据进行解析，并判断该数据是否正常，若为是，执行步骤3)，若为否，执行步骤4)；

3)集中器根据解析后的指令数据进行相应操作，并执行步骤4)；

4)主芯片判断射频通信模块是否有指令数据，若为是，执行步骤5)，若为否，执行步骤7)；

5)主芯片对射频通信模块中的指令数据进行解析，并判断该数据是否正常，若为是，执行步骤6)，若为否，执行步骤7)；

6)集中器根据解析后的指令数据进行相应操作，并执行步骤7)；

7)主芯片判断是否满足定时收取数据的条件，若为是，执行步骤8)，若为否，返回步骤1)；

8)集中器向故障指示器发送收取数据命令，并等待接收数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述的集中器与多组故障指示器进行通信。

3.根据权利要求2所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述的多组故障指示器为1～4组故障指示器。

4.根据权利要求1所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述的外围电路包括flash存储器、铁电存储器、液晶显示屏、键盘。

5.根据权利要求1所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述的故障指示器设有与集中器相同的射频通信模块，该射频通信模块发射功率为7～16dbm，通信距离在7dbm发射功率下可达到500米，在16dbm发射功率下可达到1000米。