CN103823111B - 一种远程网络统一相色标识系统 - Google Patents

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卢海权
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国家电网公司
国网浙江省电力公司金华供电公司
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Abstract

本发明公开了一种远程网络统一相色标识系统,包括采集器,数据集中器,服务器,数据中心,用于数据采集测试的手持终端和查询终端;在某一电网或子电网的范围内设立一台数据集中器,该数据集中器连接服务器,服务器提供网络服务器和数据库连接服务器。本发明的有益效果是:1、远程网络统一相色标识系统借助于移动通讯网络和互联网这两大通讯平台,通过网络自动互传数据,实现电力系统的相色标识统一,合环供电准确无误。2、提高供电可靠性及经济效益,减少核相过程中人员投入以及施工过程中不必要的经济损失。3、可以提供历史数据查询,方便操作人员及时、准确的进行核相工作以及施工结果查询。

Description

一种远程网络统一相色标识系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种相色标识系统,更具体说,它涉及一种远程网络统一相色标识系 统。
背景技术
[0002] 国内各大城市,特别是省会城市、特区城市、中心城市等,供电可靠性指标逐渐向 发达国家和地区(如纽约、东京、香港供电可靠率在99.99%以上,平均每年停电在十多分钟 到几十分钟)趋近,面对强大的需求,电网安全稳定运行一定要有保障,电力行业的基础性 地位和电力生产的特殊性,决定了必须确保电网的安全运行。
[0003] 电网安全涉及的环节较多,在电力建设中,大量开关站、环网柜、电力电缆投入了 使用,加上老城区一些年代久远的架空线路,造成供电网络复杂、分支繁多,形成了配网中 许多的"合环点",而这些"合环点"两侧的标识、标色错误,无法清晰的分辨,或由于相序牌 丢失、原始相位不完善,使得难以保证线路的前段和后段的相位相同,造成线路相位的不 符。标识、标色及相序错误将会导致电力系统恶性事故的发生(最直接的就是相间短路),导 致大面积停电事故,造成重大的经济损失和社会不良影响。因此,清晰的标识、标色及正确 定相是电力系统安全运行中的一项十分重要的工作。
[0004] 35kV以上线路标识不统一导致变压器相序一次接反,并使两个二次用电系统会出 现60°角差,造成二次无法完成并网运行,若需解决这种问题,供电线路需要大面积停电,再 重新改接变压器一次相序,将造成人力及财力上的损失。
[0005] 现有技术包括本地有线定相、本地无线定相。
[0006] 本地有线定相:国内高压电力线路定相均采用有线方式,装置多,定相时至少需要 4人进行操作,1人担当指挥,2人穿绝缘靴、戴绝缘手套担任定相员,1人仪表记录。
[0007] 定相工作根据指挥人员的命令进行,高压操作员将高压引线固定在绝缘棒上,长 短适宜,用绝缘棒引高压线接触高压电源点时,动作协调,两人相互照应,以免出现差错,造 成危险,这种方法存在的问题是对于高压线路,尤其是对高压架空线路的相位检测时,要求 两个装置同时与两根导线接触,采用有线方式使用很不方便,且具有一定的危险性。
[0008] 本地无线定相:无线定相系统进行定相时,对电网无任何特别的干预,电网仍能保 持正常工作,而且能使定相工作在几分钟内正确完成。无线定相器是通过无线电信号来通 讯,使用范围可以扩展到10米左右,并可以穿过围墙和隔板使用,一个人可以轻松和安全地 操作两个仪器,相较于有线定相减少了费时费力的麻烦。但是无线定相有地域的局限性,定 相范围很小,对于离得较远的电力线网络无法完成定相。
发明内容
[0009] 本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种可靠性高,操作方便的远程网 络统一相色标识系统。
[0010] 这种远程网络统一相色标识系统,包括采集器、数据集中器、服务器、数据中心以 及用于数据采集测试的手持终端和查询终端;在某一电网或子电网的范围内设立一台数据 集中器,该数据集中器连接服务器,服务器提供网络服务器和数据库连接服务器;每台数据 集中器连接多台采集器,采集器能够24小时不间断地采集当地电网的A、B、C三相相角的信 息,以及GPS秒时间信息,并将这些信息实时传输到服务器;服务器通过这些信息确定每一 GPS秒时间当地电网A、B、C三相的相角;并将这些信息存储到数据库中;同时,服务器提供网 络连接功能,远程定相终端能够通过TCP/IP方式同服务器建立连接,并将测量点采集到的 相角信息连带采集时刻的GPS秒时间信息发送给服务器,服务器通过将该信息同基准定相 仪采集到的在同一 GPS秒时间当地电网的A、B、C三相的相角信息进行比对确定远程测量点 线路为A相、B相还是C相;服务器再将比对结果发回远程定相终端;当GPRS通讯或互联网通 讯不正常,出现远程定相终端和服务器无法连接时,远程定相终端能够记录GPS秒时间信息 和相角信息,将测量结果存储下来,当定相仪同服务器恢复建立TCP连接时,自动进行比对; 当远程定相终端同服务器无法建立TCP连接时,通过任意一台连接互联网的电脑访问服务 器的数据库,人工比对某一 GPS时刻的电网的相角信息。
[0011] 作为优选:所述采集器:采用数字技术对工频电压交流信号初相角过零信号采集, 对信号进行处理、校正、整形后取上升沿信号送到无线发射模块发射;通过无线接收模块将 采集器发射的上升沿信号输出信号进行滤波、整形、数据处理后,与卫星授时秒脉冲上升沿 比较时间差换算成度数;双方通过手机及网络进行相色标识校对,如果两端相色标识同相, 那么两端的工频相位信号上升沿与秒脉冲的上升沿时间差也相同,通过比较基站和手持终 端双方的度数差值定性出同标识或同标识有相位角差30°或60°。
[0012] 作为优选:所述采集器每秒采集一次相位及电压数据,并通过串行数据接口传送 到数据集中器;数据集中器能够同时连接1~5台采集器,并对所有来自于采集的数据进行 冗余判断,当个别采集器出现故障导致数据异常时能及时纠正及发出警告;数据集中器将 收集到的采集数据通过互联网传送到数据服务器,数据集中器还提供一定容量的数据缓存 功能,当数据集中器与数据服务器的连接出现短时故障时,能缓存数据等待网络链接恢复 后在继续上传数据,以防数据丢失。
[0013] 作为优选:所述手持终端包括卫星授时模块,采集器和移动通信模块,无线传输采 用2.4G多址跳频。
[0014] 作为优选:所述服务器收集来自于数据集中器的A,B,C三相相位信息,并与数据中 心连接存储数据,同时负责数据的有效性维护;手持终端与查询终端通过与服务器的连接 访问已存储的采集数据。
[0015] 作为优选:所述数据中心以分布式及集群计算机的方式构建。
[0016] 作为优选:所述手持终端具备G P S及手机通讯模块,采用与采集器相同技术进 行相位数据采集,并通过手机通讯模块连接服务器进行自动数据查询及比对,直接显示被 测线路相序。
[0017] 作为优选:所述手持终端提供大容量的数据存储功能,用于缓存测试数据,以应对 短时的网络连接异常,提供历史数据检索对比功能。
[0018] 作为优选:所述手持终端以标准TCP/IP协议通过互联网连接数据服务器。
[0019] 本发明的有益效果是:配电系统因线路分支多,常有一回线路经过几段电缆和几 段架空线路,或由于相序牌丢失、原始相位图不完善、相色及字迹不清、难以保证线路的前 段和后段的相位相同,也容易造成变电站的A、B、C和线路的A、B、C相位不相符。远程网络统 一相色标识系统,能确定一个基准相色,通过服务器与远程定相终端的连接,使相色标识更 加统一、完善,从而提高了供电的安全性和可靠率,避免了经济损失。在一个电力网络区域 内,只要具有一个手持终端即可在任何场合、任何时间进行相色标识及定相工作。减少了定 相设备的重复购买,从而减少设备采购成本,提高设备使用率。由于基准定相仪已安装在客 户指定的基准定相点,且24小时自动不间断采集相位信号,在另一端定相点只需要一个定 相操作人员即可进行定相,减少了人员配置。由于基准定相点的相位信息是绝对正确的,在 定相过程中可以保证结论的准确性,保证了电力设备的安全,避免了财产的损失。采用互联 网与无线宽带传输技术,理论上可以满足任何距离内的定相要求。
[0020] 1、远程网络统一相色标识系统借助于移动通讯网络和互联网这两大通讯平台,通 过网络自动互传数据,实现电力系统的相色标识统一,合环供电准确无误。2、提高供电可靠 性及经济效益,减少核相过程中人员投入以及施工过程中不必要的经济损失。3、可以提供 历史数据查询,方便操作人员及时、准确的进行核相工作以及施工结果查询。4、提供24小时 不间断数据查询,标准数据的采集可以完全实现自动化,无需人员值守。5、所有核相过程的 数据交换都由系统自动完成,避免了人工操作失误的情况。
附图说明
[0021] 图1是本发明结构示意图;
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进 行描述,但应知道,并不表示本发明限制在所述实施例中。相反,本发明将涵盖可包含在有 附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
[0023] 参见图1所示,
[0024] 1、采集基站:取工频三相电A、B、C作为相色标识基准源,利用系统软件提供多方位 的服务及功能。远程网络统一相色标识系统借助于移动通讯网络和互联网这两大通讯平 台,且相色标色手持终端具有TCP/IP的网络接入功能,这样只要在相色标色手持终端接入 网络的情况下,就可以通过网络自动互传数据。可同时对多用户基准比较相色信息及角度 差,并完成用户端信息地址存储。
[0025] 2、手持终端:远程网络统一相色标识系统,每套设备包括卫星授时模块,采集器和 移动通信模块。它们和服务器之间的相位信息的传递充分利用了移动网络资源:各设备之 间采用无线传输技术,大大提高了系统使用的安全性与灵活性,保证了传输的可靠性。
[0026] 3、数据服务器:收集来自于采集基站的A,B,C三相相位信息,并与数据中心连接存 储采集基站的数据,同时负责数据的有效性维护。手持终端采集器与查询终端通过与服务 器的连接访问已存储的基站采集数据。
[0027] 采集器的工作原理:采用数字技术对工频电压交流信号初相角过零信号采集,对 信号进行处理、校正、整形后取上升沿信号送到无线发射模块发射。通过无线接收模块将采 集器发射的上升沿信号输出信号进行滤波、整形、数据处理后,与卫星授时秒脉冲上升沿比 较时间差换算成度数。双方通过手机及网络进行相色标识校对,如果两端相色标识同相,那 么两端的工频相位信号上升沿与秒脉冲的上升沿时间差也相同,通过比较基站和手持终端 双方的度数差值定性出同标识或同标识有相位角差(30°或60°)。采集器每秒采集一次相位 及电压数据,并通过串行数据接口传送到数据集中器。数据集中器可以同时连接1~5台采 集器,并对所有来自于采集的数据进行冗余判断,当个别采集器出现故障导致数据异常时 能及时纠正及发出警告。数据集中器将收集到的采集数据通过互联网传送到数据服务器, 数据集中器还提供一定容量的数据缓存功能,当数据集中器与数据服务器的连接出现短时 故障时,能缓存数据等待网络链接恢复后在继续上传数据,以防数据丢失。
[0028] 数据服务分为连接服务器与数据库两部分,连接服务器用于处理来自于数据采集 基站的数据录入请求,以及响应来自于查询终端的数据查询请求,同时连接服务器还需要 维护安置于数据中心的数据库。数据库服务通过付费的方式租用大型商业数据中心的数据 空间,数据中心一般以分布式及集群计算机的方式构建,对数据的安全性,及数据访问效率 能提供最大限度的保障。
[0029] 本系统支持手持测试终端及其他智能网络设备(如电脑,手机等)的接入进行数据 查询。手持测试终端具备G P S及手机通讯模块,采用与采集器类似的技术进行相位数据 采集,并通过手机通讯模块连接数据服务器进行自动数据查询及比对,直接显示被测线路 相序。手持测试终端还能提供大容量的数据存储功能,用于缓存测试数据,以应对短时的网 络连接异常,或提供历史数据检索对比功能。
[0030] 手持测试终端以标准TCP/IP协议通过互联网连接数据服务器,因此可以兼容几乎 所有通信网络制式,比如GSM、WCDMA、CDMA2000,甚至通过简单的方式升级即可适用于未来 的4G移动网络制式。
[0031] 采用了全球定位系统GPS的授时技术,系统需要至少三颗GPS卫星的支持为两地提 供统一的时间基准。
[0032] 实施时:在某一电网或子电网的范围内设立一台定相服务器,该服务器通过高速 宽带接入Internet,服务器上运行专业应用软件,提供网络服务器和数据库服务器的功能。 同时为每台服务器配备一台基准定相仪,该定相仪可以24小时不间断地采集当地电网的A、 B、C三相相角的信息,以及GPS秒时间信息,并将这些信息实时传输到服务器。
[0033] 服务器有了这些信息,就可以确定每一GPS秒时间当地电网A、B、C三相的相角;并 将这些信息存储到数据库中,便于用户查询。同时,服务器提供网络连接功能,远程定相终 端可以通过TCP/IP方式同服务器建立连接,并将测量点采集到的相角信息连带采集时刻的 GPS秒时间信息发送给服务器,服务器通过将该信息同基准定相仪采集到的在同一 GPS秒时 间当地电网的A、B、C三相的相角信息进行比对就可以确定远程测量点线路为A相、B相还是C 相。服务器再将比对结果发回远程定相终端,这样测量点的工作人员就可以第一时间知道 测量结果。
[0034] 如果GPRS通讯或互联网通讯不正常,出现远程定相终端和服务器无法连接的情况 也不要紧,由于远程定相终端具有记录功能,可以记录多达上万条的GPS秒时间信息和相角 信息,我们可以将测量结果存储下来,在适当的时候再将定相仪同服务器建立TCP连接,自 动进行比对。万一出现远程定相终端同服务器无法建立TCP连接的情况,工作人员也可以通 过任意一台连接互联网的电脑访问服务器的数据库,人工比对某一 GPS时刻的电网的相角 ig 息
[0035] 性能要求:
[0036] 1、基站网络建设:对标识标色的基本信息采集,确保唯一性、准确性,采集两回线 的标识标色以保证标识标色的准确性。
[0037] 2、手持终端:适用无卫星时钟及无手机网络下的室内、室外、地下室等场合的工 作。
[0038] 3、手持采集器:采集信号过程中确保不受电力谐波干扰,以及相邻线路的相间干 扰。无线传输采用2.4G多址跳频技术,确保遇到同频率设备时能够正常工作。
[0039] 4、主机采用抗外界电磁场干扰屏蔽技术,内部手机模块、GPS、核心芯片等相互之 间充分屏蔽,以避免交叉干扰所造成的数据误差大。主机设计采用可睡眠工作状态,不工作 时候处于低功耗状态,主板采用低工作电流,确保使用普通的电池工作8小时之上。
[0040] 5、电源采用两套方案,利用高储能电池作为内置电池,以保证长时间工作。另配有 外接电池装置以确保内置电池电量不足时设备正常工作。
[0041] 6、相色标识系统软件的研究和开发,将系统硬件和软件有效结合在一起,充分发 挥远程网络统一相色标识系统的优越性能。
[0042] 7、所有数据通讯通过互联网TCP/IP协议进行,可以兼容各种网络接入方式,利用 现有的2G/3G网络,同时也为兼容4G网络做好准备。
[0043] 8、数据库与服务器分离设计,数据库安置于大型高可靠性的商用分布式数据中 心,大大提高数据库的安全性、可靠性,并提供无限量的数据存储。
[0044] 9、支持多路定相仪冗余接入,可以确保数据的准确性、可靠性。
[0045] 功能及应用范围:
[0046] 1、远程网络统一相色标识系统可用于小车式中置柜的无线核相工作;
[0047] 2、可用于环网柜、分接箱的无线核相工作;
[0048] 3、可实现高、低电压的跨电压无线核相工作;
[0049] 4、具有GPS卫星授时技术,远程无线核相距离可覆盖全国;
[0050] 5、可应用于1 V_500kV电压范围内的核相工作;
[0051] 6、能够正确判断环网柜一次、二次是否接错;
[0052] 7、可应用于室内室外、地下室、高原及阴雨天气下的核相工作;
[0053] 8、具备智能语音系统功能,包括语音提示主机和采集器各种工作状态及语音自动 指导无线核相操作全过程;
[0054] 9、显示各采集器所测点的电压等级;
[0055] 10、能使移动终端用户和相色标识基站服务器在任一时间内进行数据交流并完成 统一相色标识;
[0056] 11、基站设备可24小时不间断采集电压相位信号,并可同时与多个手持终端采集 器实现远距离核相工作。
[0057] 12、系统软件可以智能分析对比各组核相数据,并记录存储详细的核相时间地点 以供随时调阅。
[0058] 13、对相位信息实时进行远程监控。
[0059] 14、手持终端适用于三种移动网络运营商(移动、联通、电信)的2G/3G通讯网络,同 时可具备升级4G网络的能力。
[0060] 组件清单:
[0061] 1、项目成果设备清单
[0062]
Figure CN103823111BD00081
[0063] 2、项目实施所需主要软件
[0064]
Figure CN103823111BD00091
[0067]
Figure CN103823111BD00101
[0070]
Figure CN103823111BD00111

Claims (5)

1. 一种远程网络统一相色标识系统,其特征在于:包括采集器、数据集中器、服务器、数 据中心以及用于数据采集测试的手持终端和查询终端;在某一电网或子电网的范围内设立 一台数据集中器,该数据集中器连接服务器,服务器提供网络服务器和数据库连接服务器; 每台数据集中器连接多台采集器,采集器能够24小时不间断地采集当地电网的A、B、C三相 相角的信息,以及GPS秒时间信息,并将这些信息实时传输到服务器;服务器通过这些信息 确定每一GPS秒时间当地电网A、B、C三相的相角;并将这些信息存储到数据库中;同时,服务 器提供网络连接功能,手持终端能够通过TCP/IP方式同服务器建立连接,并将测量点采集 到的相角信息连带采集时刻的GPS秒时间信息发送给服务器,服务器通过将该信息同采集 器采集到的在同一 GPS秒时间当地电网的A、B、C三相的相角信息进行比对确定远程测量点 线路为A相、B相还是C相;服务器再将比对结果发回手持终端;当GPRS通讯或互联网通讯不 正常,出现手持终端和服务器无法连接时,手持终端能够记录GPS秒时间信息和相角信息, 将测量结果存储下来,当采集器同服务器恢复建立TCP连接时,自动进行比对;当手持终端 同服务器无法建立TCP连接时,通过任意一台连接互联网的电脑访问服务器的数据库,人工 比对某一 GPS时刻的电网的相角信息;所述采集器每秒采集一次相位及电压数据,并通过串 行数据接口传送到数据集中器;数据集中器对所有来自于采集的数据进行冗余判断,当个 别采集器出现故障导致数据异常时能及时纠正及发出警告;数据集中器将收集到的采集数 据通过互联网传送到数据库连接服务器,数据集中器还提供一定容量的数据缓存功能,当 数据集中器与数据库连接服务器的连接出现短时故障时,能缓存数据等待网络链接恢复后 再继续上传数据,以防数据丢失。
2. 根据权利要求1所述的远程网络统一相色标识系统,其特征在于:所述服务器收集来 自于数据集中器的A,B,C三相相位信息,并与数据中心连接存储数据,同时负责数据的有效 性维护;手持终端与查询终端通过与服务器的连接访问已存储的采集数据。
3. 根据权利要求1所述的远程网络统一相色标识系统,其特征在于:所述数据中心以分 布式及集群计算机的方式构建。
4. 根据权利要求1所述的远程网络统一相色标识系统,其特征在于:所述手持终端具备 GPS及手机通讯模块,采用与采集器相同技术进行相位数据采集,并通过手机通讯模块连接 服务器进行自动数据查询及比对,直接显示被测线路相序。
5. 根据权利要求1所述的远程网络统一相色标识系统,其特征在于:所述手持终端以标 准TCP/IP协议通过互联网连接数据库连接服务器。
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