CN103278687A - 一种基于gprs的配电网相位识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网相位识别装置，他包括1-数据采集设备、2-DTU设备、3-后台监控系统。通过1-数据采集设备采集配电网中的相位数据，并通过2-DTU设备将数据传输到后台监控中心，最终相位数据将在3-后台监控中心显示，从而实现配电网的相位识别。

Description

一种基于gprs的配电网相位识别装置

技术领域：本发明涉及一种配电网相位识别装置，尤其能及时、准确地提供电力线路的相位信息，为电网运行维护人员提供直观的核相信息。 

背景技术：相位与频率是工频交流信号的两个重要参数。同频正弦信号间相位差的测量在电力系统、工业自动化、智能控制及通信、电子、地球物理勘探等许多领域都有着广泛的应用，如网络模型辨识、特性测试、故障诊断、电网的功率因数测量和电机功角测试，介质材料损耗角的确定等。 

电力系统中三相供电系统相间具有固定的120°相位差。当两个或两个以上电网并列运行时，其电网相位必须相同，否则无法并列运行，甚至会损坏发电、供电设备。在某些特殊情况下，高、低压电力线路则更需要进行相位和相位差的检测。比如，测量三相电的不平衡度的检测需要测量三相线路电压的相位差，避雷器阻性电流的检测需要测量电压和总电流的相位差。尤其是在高压电力系统中新发电站并网，新变电站投产前，输变电工程扩建、改造或主设备大修后，竣工投运现场经常要做核相试验，即所谓的定相，包括核对相序和核对相位。而电网中设备或线路的相位大多无法用直接观察的方法得到，只能采用仪器进行判断，因此就产生了核相工作。 

这项工作必须在设备线路投入运行，连接两个系统或电器设备前完成，以确保线路两端连接的电气设备相位相同，符合电气设备的相位排列要求。在电力系统中，发动机、变压器等相序及相位是否一致，直接关系到能否并列运行，同时正、负相序的电源直接影响电动机的转动方向。所以在三相电力系统中，常常需要测量设备的相序和相位，以确定其运行方式。因此，核相是施工或维 护检修人员的重要工作之一。 

配电网核相仪在系统传输通道的选择上，目前比较适合于配变实时监控通讯要求的和特点的通讯方案有以下四种： 

(1)公用电话交换网方案； 

(2)无线数传电台方案； 

(3)GSM方案； 

(4)GPRS方案； 

通过对各方案的比较，我们采用gprs方案： 

GPRS是GSMPHASE2.1规范实现的内容之一，是由第二代的GSM系统过渡到第三代的CDMA系统的必经之路，属于2.5G技术，是对目前GSM网络的补充，不会取代GSM网络目前所支持的电路交换。 

GPRS采用高速分组数据技术，主要特点是基于分组交换方式，理论上的最大传输速率可达到5171.2kB/S，发展到EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution)阶段数据速率可达到384kB/S。 

基于GPRS系统组成如图2所示。 

图2基于GPRS数据业务传输通道 

系统性能分析 

GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量 计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS通信方式更适合于数据采集业务，同时GPRS资费便宜，计费合理，GPRS可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。 

移动GPRS方案具有以下优点： 

1.采用透明双向数据传输，链路自动维护； 

2.只需要向电信公司开户SIM卡，费用可以采用包月方式使用，运行成本低； 

3.永远在线，只要激活GPRS后，将永远保持在线，不存在掉线问题，只有在产生流量时才计费； 

4.快速登录，全新的分组服务，无需长时间的拨号连接过程； 

5.高速传输，GPRS最高理论传输速度171.2kbps，平均带宽40kbps； 

6.可靠性高，一般数据包传输的成功率在99.9％以上。 

GPRS目前已经发展非常完善，电信运营商都提供了很好的技术支持，而且GPRS覆盖面很广，对于电力线测量完全可以保证网络的可实施性。从成本，可实施性等多方面仔细权衡上面的两种方案选择，选择GPRS网络作为系统数据传输通道。 

发明内容：为为了克服现有核相仪器无法及时准确提供相位信息，不能长时间工作，便携性较差的不足，本发明旨在提供一种，基于GPRS-DTU的配电网核相系统，为电网工作人员提供准确，及时的相位信息，同时确保设备可以长时间工作，方便携带，维护。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种配电网核相设备，其特 征在于硬件部分，控制电路采用MSP430F149单片机作为主控芯片，并与无线信号接收模块，DTU模块，DS1302万年历时钟芯片，电源控制电路，键盘及由CA3140运算放大器构成的相位采集比较模块组成定量的相位测试，存储和管理的综合系统。软件部分基于过量检测法，检测时钟信号，在规定的时间对电力线信号进行连续采样并转换成二进制数据，将其余时间数据编码打包，配合DTU模块的配套软件，通过串口发送至GPRS设备。主要技术特点如下： 

1.所述硬件部分主控芯片美国德州仪器(TI)公司的MSP430系列的MSP430F149单片机，具有超低功耗，系统工作稳定，开发环境简单方便的特点。 

2.所述硬件部分DTU设备选用H7710GPRS DTU，支持双频GSM/GPRS，支持RS-232/422/485接口 

3.所述电源部分从锂电池取电分别经过LM78M05和LM1117，将12V直流转换成5V和3.3V，供给电路板个部分使用 

4.所述AD采样转换模块采用CA3140集成运算放大器，并辅助电位器以消除温漂，将互感器采集的信号转换成过零信号，输入至单片机 

5.所述硬件部分通过串口与DTU设备相连，将相位信息发送至远端主机。 

6.所述时钟模块采用DS1302，其特点是主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力，配合电池保证系统实现长时，不间断运行。 

7.主机电路板长120mm，宽77mm。 

8.DTU软件采用宏电H7710DTU模块的配套软件。将主机通过串口发送来的时间和相位信息打包，然后通过GPRS信道发送至远方的监控端。 

9.软件部分对于相角的测量采用过零检测法，两个同频率的正弦信号差可以用它们相应的过零电的时间差来表征，此相位差的值可以结合单片机计数得到。计算量小，减轻软件的负担，提高了系统的测量精度。 

10.主机与GPRS模块之间通过串行接口以十六进制发送数据，每组数据共74个字节，前两个字节为时间数据，时间数据第一字节表示分，第二字节表示秒，。后边72个字节表示三相电力线路的相位信息，每相发送24个字节 

11.AD采样处理程序采用延时环节为AD中断提供时间保证，在延时环节单片机及AD模块完成对电力线三相的采样及数据转换，延时选择800us，经测试在此时间下可以保证 

12.所述系统采用GPRS网络作为系统数据传输通道，具有高速传输，高可靠性，覆盖面广的特点。 

13.所述系统配有监控端软件，为电网运行管理人员提供直观，快捷的第一手相位信息。本发明的优点和有益效果：①可实现开关柜的在线监测，保证电网的稳定运行；②采用显示装置直接对结果进行显示，具有较好的直观性；③采用真有效值转换芯片实现交流电流到直流电流的转换，精度高，转换速度快，从而保证监控数据真实有效。 

附图说明：

图1相位识别仪的原理示意图 

图2DTU通信原理示意图 

图3DTU与主机连接示意图 

图4测量端主程序流程图 

图5核相仪监控端界面 

具体实施方式：本发明的主要目的在于利用基于DTU的配电网核相仪，有效地实时测量配电网的相位，并将比较结果发送至远端监控主机，为核相提供准确的数据。本发明的目的可以通过以下措施来达到，配电网核相装置，其主要包括，DTU模块，主机电路板，探头，远端监控主机。通过探头从电力三相线路的互感器采集电压信号，经过主机的AD转换模块成为过零比较信号，通过单片机程序，将相位比较信息通过串口发送至DTU设备，然后经过GPRS无线通讯网络将信息发送至远端监控设备，从而实现对电力线路相位的测量比较。 

具体测量步骤如下： 

1.将电力三相线路的电流互感器二次侧分别接入主机对应端口 

2.将DTU模块通过串口与主机连接 

3.远端监控主机开机，初始化客户端系统 

4.启动测量端主机电路板，主机通过测量电流互感器二次侧的电压，并处理得到相位信息，将相位信息发送至监控端 

5.监控端通过监控系统得到相应的相位信息，进行比较后，进行核相操作。 

通过本发明提供的相位测量装置和配套测量系统，能够及时准确的测量电 力三相线路的相位信息，为核相提供准确、及时的第一手数据。 

Claims (1)

1.本发明专利涉及一种配电网相位识别装置，他包括1-数据采集设备、2-DTU设备、3-后台监控系统。通过本装置可以实现配电网中线路的相位识别。

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