CN103698643A

CN103698643A - 一种低压台区识别方法及台区识别仪

Info

Publication number: CN103698643A
Application number: CN201410014575.9A
Authority: CN
Inventors: 吴成才; 何少林; 张世元
Original assignee: ZHEJIANG TUWEI POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG TUWEI POWER TECHNOLOGY Co Ltd; Zhejiang Tuwei Electricity Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2014-04-02

Abstract

一种低压台区识别方法，包括：向电网注入强供电电压脉冲序列的发射端；通过检测电压脉冲序列识别电网的台区和相位的接收端。本发明还提供一种低压台区识别仪，包括，向电网注入强供电电压脉冲序列的发射仪；通过检测电压脉冲序列识别电网的台区和相位的接收仪。

Description

一种低压台区识别方法及台区识别仪

技术领域

本发明属于电力电子技术领域与数字信号编码领域。涉及一种低压电网台区的检测装置,尤其涉及一种低压台区识别方法及台区识别仪。

背景技术

目前,供电公司对于电力用户的用电性质的确认和管理，多通过电力用户的用电申请单上的信息,而对于电力用户的用电性质的改变和真实的用电性质都缺乏有效的监督和管理,而用电检查环节也对此类情况缺乏有效的检测手段；现有的低压台区集抄系统采集居民电能量信息，再对采集的数据进行统计处理，无法实现对低压台区电力用户的用电性质进行分析,从而导致供电公司处于非常被动的状态；此外,现有的低压电能信息系统还由于低压台区用户多,结构复杂,导致其系统在检查时,存在人力、物力投入巨大、对电力监测依赖性较大和难以取得预期效果的情况。

申请号为200820234129.9的实用新型专利，提供了一种台区用户识别仪，包括安装在待测变压器的低压出线端子上的主机，及并接在动力线路的用户端变压器的低压出线端上存在脉冲电流后，向检测出存在脉冲电流的母线注入载波信号；手持终端用于在产生脉冲电流后，接收载波信号，并根据接收到的载波信号确定并接终端单元的用户的台区信息及相别。本实用新型台区识别仪采用脉冲电流法和FSK电力载波信号法相结合的方法进行台区识别，保证了在相邻台变共高压、共地、共电缆沟的情况下可以准确进行台区识别，对于距离长干扰严重的线路，电力载波信号可能无法传输，即使这种情况脉冲电流也可识别。但其脉冲电流信号的缺点是只能在末端发射信号，变压器端检测，操作复杂，另外可控制性差，容易损坏设备。而且电流表对载波信号衰减很大，信号到电流表后端损失严重。变压器不能隔离掉载波信号，信号可以通过变压器高压侧耦合到另外一个变压器。使得台区识别不准确。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低压台区方识别方法即识别仪，以解决现有技术中存在的系统体积较大、结构复杂、便携性差、信号抗干扰能力较差和容易造成误识别等问题，以满足低压台区电力用户的用电性质信息采集和监督管理的实际需要。

具体技术方案如下。

一种低压台区识别方法，包括：向电网注入强供电电压脉冲序列的发射端；通过检测电压脉冲序列识别电网的台区和相位的接收端。

接收端产生电流脉冲，发射端通过检测所述电流脉冲实现双向通讯，以识别发射端与接收端是否处在同一电流回路。

优选的是，所述发射端将包括起始码、地址码、相位码、地址反码和相位反码信息的二进制编码以电压脉冲序列形式注入到电网中。

优选的是，在电网单相交流电每次过零点时，所述发射端向单相交流电注入一个电压脉冲，形成一系列的电压脉冲序列。

优选的是，所述单个电压脉冲的脉宽范围为20us~500us，幅值范围为5V~50V。

优选的是，所述单个电压脉冲的典型脉宽为100us，典型幅值为20V。

优选的是，所述发射端注入电压脉冲信号的注入典型起始时间为，电压零点前后的500us内。

优选的是，所述发射端根据交流电的ABC相分别发射不同的相位码。

优选的是，所述发射端的地址反码和相位反码用于校验验证。

优选的是，所述发射端的地址编码用于区分不同的发射端。

优选的是，所述接收端解码发射端发送的电压脉冲序列，识别出发射所述信号的发射端和电网相位，从而识别到所属电网的台区。

本发明还提供一种低压台区识别仪，包括，向电网注入强供电电压脉冲序列的发射仪；通过检测电压脉冲序列识别电网的台区和相位的接收仪。

接收仪产生电流脉冲，发射仪通过检测所述电流脉冲实现双向通讯，以识别发射仪与接收仪是否处在同一电流回路。

优选的是，所述发射仪的将包括起始码、地址码、相位码、地址反码和相位反码信息的二进制编码以电压脉冲序列形式注入到电网中。

优选的是，在电网单相交流电每次过零点时，所述发射仪向单相交流电注入一个电压脉冲，形成一系列的电压脉冲序列。

优选的是，所述发射仪注入电压脉冲信号的注入典型起始时间为，电压零点前后的500us内。

优选的是，所述发射仪根据交流电的ABC相分别发射不同的相位码。

优选的是，所述发射仪的地址反码和相位反码用于校验验证。

优选的是，所述发射仪的地址编码用于区分不同的发射仪。

优选的是，所述接收仪解码发射仪发送的电压脉冲序列，识别出发射所述信号的发射仪和电网相位，从而识别到所属电网的台区。

优选的是，所述发射仪包括用于检测电网交流电零点位置的过零点检测单元、用于控制电压脉冲信号的起始发送时间和发送的时长的发射控制器、用于发送加载A相二进制编码的电压脉冲的A相脉冲发射单元、用于发送加载B相二进制编码的电压脉冲的B相脉冲发射单元、用于发送加载C相二进制编码的电压脉冲的C相脉冲发射单元。

优选的是，过零点检测单元、A相脉冲发射单元、B相脉冲发射单元、以及C相脉冲发射单元分别与发射控制器202相连。

优选的是，所述接收仪包括用于接收电网信号波形的接收波形单元、用于波形数据处理和信息显示的接收控制器、用于显示发射仪地址信息的发射仪地址指示单元、用于显示交流电相位信息的相位指示单元。

优选的是，接收波形单元、发射仪地址指示单元、相位指示单元分别与接收控制器相连。

优选的是，发射仪带有4个夹钳，分别夹在ABCN相的4根电缆上，向AN、BN、CN电缆分别注入电压脉冲序列信号；接收仪带有2个夹钳，夹在AN、BN、CN电缆的任何一组。

优选的是，台区识别仪工作时，电网不断电完成识别工作。

优选的是，所述台区识别仪使用被测电网的供电。

优选的是，所述发射仪和所述接收仪具有防错接保护提醒功能，保证使用者的安全。

优选的是，该台区识别仪，具有防止错接保护功能，避免损坏设备。

本发明使用脉冲信号，相对载波通讯的高频交流信号，冲信号的优点是，不会穿过变压器，不会通过变压器高压侧耦合到另外一个变压器，使得台区识别准确。本发明的脉冲信号是电压脉冲信号，电压信号的优点是，产生信号以后，全网段都有信号。耗电最低，对电压信号的吸收也最小，使得电压脉冲信号的检测稳定性大大的提高。本发明的发射端的二进制编码，包括起始码、地址码、相位码、地址反码和相位反码，能够在接收端识别是哪个发射端发送的信号，并能识别电网的相位，使同一小区多台变压器下能够同时展开检测工作。

附图说明

图1是本发明的低压台区识别的发送接收原理框图。

图2是本发明台区识别仪的发射仪的结构图。

图3是本发明发射仪的过零点检测单元的电路原理图

图4是本发明发射仪的IGBT驱动单元的电路原理图。

图5是本发明发射仪的IGBT发射单元的电路原理图。

图6是本发明台区识别仪的接收仪的结构图。

图7是本发明台区识别仪应用在电压的逻辑判断图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明的低压台区识别方法的发送接收原理框图，图2是本发明台区识别仪的发射仪的结构图。图3、图4、图5分别是本发明发射仪的过零点检测单元、IGBT驱动单元和IGBT发射单元的电路原理图。图6是本发明台区识别仪的接收仪的结构图。图7是本发明台区识别仪应用在电压的逻辑判断图。

本发明提供一种低压台区识别方法，包括电网过零点时向电网注入强供电电压脉冲序列的发射端、以及通过检测电压脉冲序列识别电网台区和电网相位的接收端。所述电压脉冲在交流过零点位置注入，发射端注入电压脉冲信号的典型起始时间为，电压零点前后的500us内。

如图1所示，给出发送接收原理框图。某一电网的通路，依次为变压器10、配电柜40、输电线50、以及终端用户60。进行台区识别时，本发明的发射端20设置在配电柜40上，接收端设置在用户60上。

为了使接收端能够识别出电网的相位，且同一小区多台变压器下能够同时展开检测工作，本发明发射端使用了数字编码技术进行发送，根据ABC相分别发送不同的二进制编码。就可以识别出不同的相位来，另外本发明的每一个发射端设置了可编地址，这样就可以实现一个小区多变压器下的同时检测工作。相互不会干扰，大大的提高了检测工作效率。

所述发射端的二进制编码包括一个起始码位、两个地址码位、两个相位码为、两个地址反码位以及两个相位反码位。发射端的二进制编码的地址编码给发射端分配了发射端地址，用于区分不同的发射端。发射端根据ABC相分别发送不同的相位码，接收端通过识别相位码，判断出所属相位。发射端发送的二进制编码的地址反码和相位反码用于校验验证，提高了通讯的准确率。

例如相位码可设置成：

A相为“00”；

B相为“01”；

C相为“10”。

发射端20负责在电网电压过零点处发射一个电压脉冲，例如发射时间长度为100us幅值为20V的电压脉冲。

将脉冲电压信号选择在了电网中功耗最小的过零点发送，但是电网的耗电功耗依然不可小视。按照一个变压器的配电功率为60KW，计算出电压脉冲幅值为20V时候的功耗。首先假设电网负载为阻性负载。

由U²／R=W 得 R= U²/W

现取电网电压U=220V，电网功率W=6KW。可以计算出 R=0.8Ω

由W = U²／R

现取发送电压为　Ｕ＝２０Ｖ，电阻为计算出　R=0.8Ω

可计算出发送功率为　Ｗ＝500W

由I = U/R

现取发送电压为　Ｕ＝２０Ｖ，电阻为计算出　R=0.8Ω

则发送电流为 I = 25A

为了发送如此大的功率和电流，使用IGBT（Insulated Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管的缩写）功率管为电网发送电压脉冲。IGBT最大瞬间电流为400A。使用大容量电解电容为脉冲电压供电。容量为20mF。

接收端接收到被测电网波形。如果发射仪电路发送成功过零点处注入了电压脉冲。接收端将接收到的正弦波进行变换处理，处理成同频率的方波。控制器检测方波低电平时间，检测出在过零点是否有脉冲电压发送过来，通过检测连续的过零点。解析出二进制编码，判断出被测电网的台区和相位。

本发明又提供一种低压台区识别仪，包括注入强供电电压脉冲的发射仪、以及通过检测电压脉冲识别电网台区和电网相位的接收仪。

具体而言，发射仪带有4个夹钳，分别夹在ABCN相的4根电缆上注入电压脉冲信号；接收仪带有2个夹钳，夹在AN、BN、CN电缆的任何一组，通过检测发射仪注入信号，识别出所属台区，同时识别出所属相位。

发射仪原理框图如图2所示，包括用于检测电网交流电零点位置的过零点检测单元201、用于控制电压脉冲信号的起始发送时间和发送的时长的发射控制器202、用于发送加载A相二进制编码的电压脉冲的A相脉冲发射单元203、用于发送加载B相二进制编码的电压脉冲的B相脉冲发射单元204、用于发送加载C相二进制编码的电压脉冲的C相脉冲发射单元205。

过零点检测单元201、A相脉冲发射单元203、B相脉冲发射单元204、以及C相脉冲发射单元205分别与发射控制器202相连。

其中，过零点检测单元201使用比较器LM339，比较220V交流电AN（A代表A箱火线，N代表零线是NEUTRAL WIRE的缩写）两根线，分辨出过零点。再用发射控制器202对LM339输出的方波电路进行检测。就可以准确的控制脉冲发射电路在过零点处，发送一个20V的电压脉冲信号。过零点检测电路原理图如图3所示。

脉冲发射单元包括IGBT驱动电路和IGBT发射电路。

如图4所示，给出A相的IGBT驱动电路，其中T4 为IGBT驱动隔离变压器，R111为驱动时消除干扰用电阻。

如图5所示，给出ABC相的IGBT发射电路。其中，

20V供电，由ACDC开关电源得来

C23、C24 为储能电容；

D13、L2 组成供电电路；

PA、PB、PC 为IGBT 模块；

D18、D19、D20 为二极管，组织电流方向流通，避免烧毁IGBT；

D16、D17 为TVS（Transient Voltage Supressor瞬态抑制二极管的缩写）管，保护电路不受电磁干扰；

R53 为工作结束后，放掉储能电容C23、C24的电量的电阻。

图6给出接收仪的结构图，包括用于接收电网信号波形的接收波形单元301、用于波形数据处理和信息显示的接收控制器302、用于显示发射仪地址信息的发射仪地址指示单元303、用于显示交流电相位信息的相位指示单元304。

接收波形单元301、发射仪地址指示单元303、相位指示单元304分别与接收控制器302相连。

下面给出一台区识别仪的实施例。

一台低压台区识别仪，包括发射仪和接收仪，所述发射仪设有地址选择按钮和发射停止切换按钮、运行指示灯、状态指示灯和地址灯；所述发射仪还设有A、B、C、N四个接口端子，所述连接线的黄色、绿色、红色、黑色四根导线分别对应发射仪的A、B、C、N四个接口端子，且将插到N接口端子上的黑色导线连接在零线上，并将插入到A、B、C三个接口端子上的黄色、绿色和红色三根导线分别连接在变压器或电缆分支箱或分接箱出线间隔上的A、B、C三根火线上。

地址选择按钮在发射之前选择，按下有效，每按一下，地址增加1，增加到4后，变为1，依次循环。地址有4档，在两台变压器同时用两个发射仪选择不同的地址发射，若接收仪选择的用户是这两台变压器的任意一台，接收仪上则显示发射仪所在的地址，然后判断出是哪台变压器供电的台区。

运行指示灯在上电以后一直亮，在检测到ABC相位连接正确后会正常闪烁。运行指示灯在接入不正确或则自检不通过时不亮，将禁止所有按键操作。

所述接收仪设有2个夹钳、地址指示灯、相位指示灯和电源灯，使用时，接收仪黑线夹到零线，另外一根线夹到其中任意一根火线，若接收仪上的ABC三相中任意一相灯亮，说明用户端是发射仪所在的变压器（或电缆分支箱、分接箱等）供电，面板1、2、3、4四个地址灯表示发射仪的地址，例如面板上的1号灯闪烁，则说明此用户是1号发射仪所在的变压器（或电缆分支箱、分接箱等）供电。若是接收仪上的灯都不亮，说明找错用户端了。

台区识别仪在电网上的使用逻辑判断图如图7所示。在图7中，电网包括变压器、ABC三相的电缆分支箱和各分接箱，每个分接箱又带有表箱。

为了说明的便利，假设图7中变压器为1级，电缆分支箱为2级，电缆分支箱下设3级分接箱和4级分接箱。图中发射仪设置在变压器的主线上，接收仪设置在4级分接箱下设的表箱端。

台区识别仪使用时，发射仪可以安装在整个台区网络的任何位置，接收仪在整个台区内任何位置收到信号。并识别出发射仪地址码和相位码。但其它台区下则检测不到电压脉冲信号。

Claims

1.一种低压台区识别方法，包括：向电网注入强供电电压脉冲序列的发射端；通过检测电压脉冲序列识别电网的台区和相位的接收端。

2.根据权利要求1所述的低压台区识别方法，其特征在于，所述发射端将包括起始码、地址码、相位码、地址反码和相位反码信息的二进制编码以电压脉冲序列形式注入到电网中。

3.根据权利要求1所述的低压台区识别方法，其特征在于，在电网单相交流电每次过零点时，所述发射端向单相交流电注入一个电压脉冲，形成一系列的电压脉冲序列。

4.根据权利要求1所述的低压台区识别方法，其特征在于，所述单个电压脉冲的脉宽范围为20us~500us，幅值范围为5V~50V。

5.根据权利要求4所述的低压台区识别方法，其特征在于，所述单个电压脉冲的典型脉宽为100us，典型幅值为20V。

6.根据权利要求1所述的低压台区识别方法，其特征在于，所述发射端注入单个电压脉冲信号的注入起始时间在电压零点前后的500us内。

7.一种低压台区识别仪，包括，向电网注入强供电电压脉冲序列的发射仪；通过检测电压脉冲序列识别电网的台区和相位的接收仪。

8.根据权利要求7的低压台区识别仪，其特征在于，所述发射仪的将包括起始码、地址码、相位码、地址反码和相位反码信息的二进制编码以电压脉冲序列形式注入到电网中。

9.根据权利要求7的低压台区识别仪，其特征在于，在电网单相交流电每次过零点时，所述发射仪向单相交流电注入一个电压脉冲，形成一系列的电压脉冲序列。

10.根据权利要求7的低压台区识别仪，其特征在于，所述单个电压脉冲的脉宽范围为20us~500us，幅值范围为5V~50V。