CN103457358B - 配电设备工况在线监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种配电设备工况在线监测系统。一种配电设备工况在线监测预警系统，对于一个供电所及其所辖的配电站，供电所配置预警计算机，并建立无线网络通信基站，每一个配电变压器配备一个配电设备检测预警终端，所述配电设备检测预警终端设有无线发射接收通信模块，所述配电设备检测预警终端通过所述无线发射接收通信模块和无线网络通信基站无线连接；所述供电所预警计算机通过一具有双向通信模块的接收器和无线网络通信基站连接；由所述供电所预警计算机、配电设备检测预警终端及所述无线网络通信基站构成配电设备工况在线监测预警系统。本发明的实施有助于为配电系统末端用户提供高可靠、高质量的用电环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电线路及设备在线监测系统，特别是涉及一种配电设备工况在线监测预警系统。
背景技术
配电系统属于供用电的末端，在传统的运行管理过程中，往往因缺乏科学的运行管理，导致用电事故频发，如：因高压保险跌落或熔丝烧断及低压熔丝烧断造成的缺相运行，会导致三相动力设备及家用电器烧毁；三相电流不平衡，会使零线回路电流增大，使低压线损增高，甚至烧断零线，从而导致异常过电压烧毁家用电器；配电变压器超负载运行以及谐波电压的影响，会使变压器温升增高，甚至烧毁；高压避雷器击穿接地，会造成10KV线路跳闸停电等。这些，都直接影响到配电系统的供电可靠性。
因此，及时了解配电线路及设备的工作状况，实现智能配电网自动化检测预警，对电力系统实现智能化监控意义重大，有助于提高配电系统的管理水平，做到防患于未然，并能够在第一时间获取设备信息并准确、快捷的赶赴现场进行事故处理，提高供电的可靠性。尤其是在当前国内供电高峰时段电力供应不足的情况下，更是需要智能化供用电管理，对末端用户直接分配负荷，并能够进行远程遥测、遥信、遥控，达到自动调控负荷之目的。配电系统智能化、自动化控制技术的提高，必将对电力系统配电设备安全运行起到极大改善。
目前在运行的配电变压器、10KV负荷开关、分段开关，由于不能实时监控，基本上是出了故障，由用户通知检修；这样的电网运行状态，势必会造成供电质量低，设备损坏率高。因此，如能全面推广并适应配电系统智能化、自动化的改造需要，将能对配电系统技术进步起到积极的推动作用。而这正是当前本领域技术人员一直在思考并不断探讨的课题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出一种配电设备工况在线监测预警系统，其目的是为配电系统末端用户提供高可靠、高质量的用电环境。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种配电设备工况在线监测预警系统，对于一个供电所及其所辖的配电站，供电所配置预警计算机，并建立无线网络通信基站，每一个配电变压器配备一个配电设备检测预警终端，所述配电设备检测预警终端设有无线发射接收通信模块，所述配电设备检测预警终端通过所述无线发射接收通信模块和无线网络通信基站无线连接；所述供电所预警计算机通过一具有双向通信模块的接收器和无线网络通信基站连接；由所述供电所预警计算机、配电设备检测预警终端及所述无线网络通信基站构成配电设备工况在线监测预警系统。
所述的配电设备工况在线监测预警系统，还包括移动终端，每一个供电所电工或者值班电工配备一台具有双向无线通讯功能的移动终端，所述移动终端通过无线通讯基站接入系统；所述供电所预警计算机连接有预警显示屏和报警装置，并通过具有双向通信模块的接收器和无线网络通信基站与各配电设备检测预警终端和移动终端双向交互通讯。
所述的配电设备工况在线监测预警系统，所述配电设备检测预警终端包括有变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、谐波信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器以及单片机系统电路；
所述变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器输出信号分别接入所述单片机系统电路；
所述谐波信号采集电路通过谐波检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；
所述电压信号采集电路、电流信号采集电路通过电参数检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；
所述单片机系统电路的输出端连接有输出控制端口电路，单片机系统电路通过所述输出控制端口电路输出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令；单片机系统电路通过通讯端口连接无线发射接收通信模块。
所述的配电设备工况在线监测预警系统，与所述单片机系统电路连接设有光纤数据通信模块，所述单片机系统电路通过所述光纤数据通信模块实现与外围设备的通信；所述配电设备检测预警终端还包括辅助工作电源电路；辅助工作电源电路用于将交流电源经三只变压器降压、整流，为本终端提供直流稳压工作电源。
所述的配电设备工况在线监测预警系统，变压器温度信号传感器设置于配电系统变压器壳体或油枕内，温度信号传感器输出端连接单片机系统电路输入端。
漏电信号检测电路输入端连接漏电检测装置零序电流互感器，输出端连接单片机系统电路的输入端；当漏电信号超过设定值（200-500mA）时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行漏电信号预警。
避雷器泄漏检测传感器一端连接于漏电检测装置零序电流互感器，另一端连接单片机系统电路输入端。当避雷器泄漏电流超过设定值(≧20mA)时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行避雷器泄漏电流预警。
所述的配电设备工况在线监测预警系统，谐波信号采集电路经互感器耦合、电阻分压、电容滤波后输出谐波信号；所述谐波检测分析单元电路用于将采样到的谐波信号进行分压、整形后接入单片机系统电路；所述电参数检测分析单元电路采用A/D转换模块将采样到的电压信号、电流信号、三相不平衡电流信号进行处理，然后接入单片机系统电路。
所述单片机系统电路输入端与电参数检测分析单元电路的输出端连接，并与所述电压信号采集电路的输出端连接，以读取三相电压信号；当三相电压信号超过设定值(420-450V)时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行异常电压预警。
所述单片机系统电路输入端与电参数检测分析单元电路的输出端连接，并与所述电流信号采集电路连接，以读取三相电流信号及三相不平衡电流信号；当三相电流或三相不平衡电流信号超过设定值(不平衡度≧50％)时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行三相电流过电流或三相不平衡电流预警。
所述单片机系统电路输入端与电参数检测分析单元电路的输出端连接，并与所述谐波检测分析单元电路与所述谐波信号采集电路电连接以获取谐波分析信号。当谐波分析信号超过设定值（失真度≧30％）时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行谐波分析信号预警。
发明的有益积极效果：
1、本发明配电设备工况在线检测预警系统，是利用计算机技术、单片机技术、自动化控制技术与无线网络通信技术而开发的，能够较为经济、理想的实现配电系统自动化控制，其设计技术具有经济性价比高的特点，配电设备工作状态在线监测预警系统技术的应用，将会提高配电网末端用电的供电可靠性，更加快捷的进行现场事故处理，提高了供电质量。
2、本发明从一种用于配电设备的远程控制保护、实时状态和数据检测功能的数字化、智能化的在线检测监控预警装置。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明配电设备工况在线监测预警系统，对于一个供电所及其所辖的配电站，供电所配置预警计算机，并建立无线网络通信基站，每一个配电变压器配备一个配电设备检测预警终端，所述配电设备检测预警终端设有无线发射接收通信模块，所述配电设备检测预警终端通过所述无线发射接收通信模块和无线网络通信基站无线连接；所述供电所预警计算机通过一具有双向通信模块的接收器和无线网络通信基站连接；由所述供电所预警计算机、配电设备检测预警终端及所述无线网络通信基站构成配电设备工况在线监测预警系统。
所述双向通讯接收器，可采用手机通讯模块，用于发射和接收信号。
实施例2
参见图1，图2。本实施例所述的配电设备工况在线监测预警系统，与实施例1不同之处在于：具体公开了一种配电设备检测预警终端结构。
如图2所示，所述配电设备检测预警终端包括有变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、谐波信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器以及单片机系统电路；所述变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器输出信号分别接入所述单片机系统电路；
所述谐波信号采集电路通过谐波检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；所述电压信号采集电路、电流信号采集电路通过电参数检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；所述单片机系统电路的输出端连接有输出控制端口电路，单片机系统电路通过所述输出控制端口电路输出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令；单片机系统电路通过通讯端口连接无线发射接收通信模块。开关信号检测端口电路用于10KV断路开关或400V断路器或交流接触器的开关状态检测。
变压器温度信号采集电路用于配电系统变压器温度信号采集。当变压器温度超过设定温度值（80-85℃）时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机和乡镇供电所电工手机，进行变压器温升预警；
漏电信号检测电路采用零序电流互感器，用于配电系统漏电检测；
避雷器泄漏检测传感器，用于配电系统避雷器泄漏电流的检测；
电压信号采集电路是将A、B、C三相交流电经电阻降压后输出电压信号；述电流信号采集电路是将A、B、C三相电流经电流互感器、负载电阻后输出电流信号。
谐波信号采集电路是经互感器耦合、电阻分压、电容滤波后输出谐波信号的电路；所述谐波检测分析单元电路采用模数转换器将采样到的谐波信号进行分压、整形；集成电参数检测单元电路是用于将采样到的电压信号、电流信号、三相不平衡电流信号进行分析、计算。
实施例3
参见图1，图2。本实施例配电设备工况在线检测预警系统，包括有温度信号传感器、漏电信号检测电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测端口电路、输出控制端口电路、避雷器泄漏检测传感器、电参数检测分析单元电路、谐波信号采集电路、谐波检测分析单元电路、单片机系统电路、无线发射接收通信模块电路、光纤数据通信模块电路、辅助工作电源电路、备用电池充电电源电路、连接有双向通信模块的接收器，乡镇供电所预警计算机（连接有预警显示屏和音响报警设备）、乡镇供电所电工手机和无线网络通信基站；
其中，单片机系统电路113分别与温度信号采集电路102、漏电保护检测电路103、开关信号检测端口电路107、电参数检测单元电路110、谐波检测分析单元电路109连接以读取电力参数；
单片机系统电路113与输出控制端口电路115连接以完成异常报警和输出控制，所述输出控制端口电路115是单片机系统电路113发出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令的输出端口，可由单片机系统电路113自动生成中文短信（如：合闸成功或分闸成功）上传至乡镇供电所计算机显示屏和乡镇供电所电工手机预警；
单片机系统电路113与开关状态检测端口电路107连接以完成开关分、合状态的确认，以便通过输出控制信号端口电路115发出相应的执行指令；同时由单片机系统电路113自动生成中文短信（如：接通或断开状态）上传至乡镇供电所计算机显示屏和乡镇供电所电工手机预警，告知开关的分、合闸状态；
单片机系统电路113与漏电信号检测电路103连接，以完成检测漏电信号的预警；所述漏电信号检测电路103是用于配电系统漏电信号检测的剩余电流互感器；当漏电信号超过设定值（200-500mA）时，由单片机自动生成中文短信（如：线路漏电或接地），上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行漏电信号预警。
电参数检测分析电路110与电压信号采集电路105连接以读取三相电压信号；当三相电压信号超过设定值(420-450V)时，由单片机自动生成中文短信（如：出现异常过电压），上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行异常电压预警。
所述电参数检测分析电路110与所述电流信号采集电路106连接以读取三相电流信号及三相不平衡电流信号；当三相电流或三相不平衡电流信号超过设定值(不平衡度≧50％)时，由单片机自动生成中文短信（如：故障现象：三相负荷极度不平衡。排除方法：观察三相电流表的指示数据或依据每根相线的用电量，进行负荷调整，使之三相负荷趋于平衡”。上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行三相电流过电流或三相不平衡电流预警。
所述谐波检测分析单元电路109与所述谐波信号采集电路104电连接以获取谐波分析信号，完成谐波量的检测与分析；当三相电流或三相不平衡电流信号超过设定值(不平衡度≧50％)时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行三相电流过电流或三相不平衡电流预警。
所述单片机系统电路113与所述温度信号采集电路传感器102连接，温度信号采集电路传感器102一端连接于配电系统变压器壳体或油枕内，另一端连接单片机系统电路113的输入端。当变压器温度超过设定温度值（80-85℃）时，由单片机自动生成中文短信（如：故障现象：变压器过温。排除方法：观察变压器油位是否缺油；观察电流表是否超负荷。予以增加变压器油至油位线，或调整关断部分负荷）上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行变压器温升预警。
所述单片机系统电路113，与避雷器泄漏检测传感器电路108连接，避雷器泄漏检测传感器108，另一端连接单片机系统电路113输入端。当避雷器泄漏电流超过设定值(≧20mA)时，由单片机自动生成中文短信，上传到乡镇供电所预警计算机显示屏和乡镇供电所电工手机，进行避雷器泄漏电流预警。
单片机系统电路113与数据通信接口电路114电连接以完成与外围设备的通信；所述无线发射接收通信模块电路116与所述单片机系统电路113连接，用于发射和接受信息；工作电源整流电路111和所述备用电池充电电源电路112，为本终端提供电源；
备用电池充电电源电路112包括备用电池，其与所述工作电源整流电路111与稳压输出+5V端连接；可在电源侧发生停电或因故障执行切断电源时，保证整个装置在24小时内正常运行。
双向通讯接收器通过无线网络通讯基站分别与乡镇供电所预警计算机、乡镇供电所电工手机无线通信。双向通讯接收器采用手机模块；光纤通讯模块117，是采用光纤信号传输技术的光电转换的模块；
所述备用电池充电电源电路包括备用电池和备用电池的充电保护电路。工作电源整流电路111和备用电池充电电源电路112，为本终端提供电源；所述备用电池充电电源电路112包括备用电池，其与所述工作电源整流电路111与稳压输出+5V端连接；可在电源侧发生停电或因故障执行切断电源时，保证整个装置在24小时内正常运行。
Claims (5)
1.一种配电设备工况在线监测预警系统，对于一个供电所及其所辖的配电站，供电所配置预警计算机，并建立无线网络通信基站，其特征是：每一个配电变压器配备一个配电设备检测预警终端，所述配电设备检测预警终端设有无线发射接收通信模块，所述配电设备检测预警终端通过所述无线发射接收通信模块和无线网络通信基站无线连接；所述供电所预警计算机通过一具有双向通信模块的接收器和无线网络通信基站连接；由所述供电所预警计算机、配电设备检测预警终端及所述无线网络通信基站构成配电设备工况在线监测预警系统；还包括移动终端，每一个供电所电工或者值班电工配备一台具有双向无线通讯功能的移动终端，所述移动终端通过无线通讯基站接入系统；所述供电所预警计算机连接有预警显示屏和报警装置，并通过具有双向通信模块的接收器和无线网络通信基站与各配电设备检测预警终端和移动终端双向交互通讯。
2.根据权利要求1所述的配电设备工况在线监测预警系统，其特征在于：所述配电设备检测预警终端包括有变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、谐波信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器以及单片机系统电路；
所述变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器输出信号分别接入所述单片机系统电路；
所述谐波信号采集电路通过谐波检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；
所述电压信号采集电路、电流信号采集电路通过电参数检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；
所述单片机系统电路的输出端连接有输出控制端口电路，单片机系统电路通过所述输出控制端口电路输出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令；单片机系统电路通过通讯端口连接无线发射接收通信模块。
3.根据权利要求2所述的配电设备工况在线监测预警系统，其特征在于：与所述单片机系统电路连接设有光纤数据通信模块，所述单片机系统电路通过所述光纤数据通信模块实现与外围设备的通信；所述配电设备检测预警终端还包括辅助工作电源电路；辅助工作电源电路用于将交流电源经三只变压器降压、整流，为本终端提供直流稳压工作电源。
4.根据权利要求2所述的配电设备工况在线监测预警系统，其特征在于：变压器温度信号传感器设置于配电系统变压器壳体或油枕内，温度信号传感器输出端连接单片机系统电路输入端；
漏电信号检测电路输入端连接漏电检测装置零序电流互感器，输出端连接单片机系统电路的输入端；
避雷器泄漏检测传感器一端连接于漏电检测装置零序电流互感器，另一端连接单片机系统电路输入端。
5.根据权利要求2所述的配电设备工况在线监测预警系统，其特征在于：所述谐波信号采集电路经互感器耦合、电阻分压、电容滤波后输出谐波信号；所述谐波检测分析单元电路用于将采样到的谐波信号进行分压、整形后接入单片机系统电路；所述电参数检测分析单元电路采用A/D转换模块将采样到的电压信号、电流信号、三相不平衡电流信号进行处理，然后接入单片机系统电路。
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Effective date of registration: 20180523 Address after: 454950 eastern section of Chuang Road, Wuzhi industrial agglomeration area, Jiaozuo, Henan Patentee after: Cable Polytron Technologies Inc. Address before: 451162 electric power company on the west side of Xingang road in Zhengzhou, Henan. Patentee before: HENAN KAIQI POWER INDUSTRY Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20160706 Termination date: 20210930 |