CN104007368B - 一种基于can总线的高压电线故障检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，包括传感器、系统从站、控制主站、CAN总线；在每根电线杆及节点处均布置传感器，传感器与控制从站相连，各控制从站之间与CAN总线相连。传感器自动判断线路运行状态，并准确定位故障地点，并通过CAN总线将检测信号传给控制主站；由控制主站监控整个电网的高压电线。本发明的故障检测系统具有很强的错误检测能力，通信距离远，因此适合用于高压电线等干扰较强的场合，且节省时间，方便工作。

Description

一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统及方法
技术领域
本发明属于电力高压线和电子控制领域，是一种新型的电力故障检测系统。
背景技术
随着我国经济的快速发展，用电量大大增加，高压电线遍布各地，高压线的线路路由相对复杂，地理环境相对恶劣，同时存在树害、鸟害、风害等等影响线路安全运行的问题，高压线路一旦发生故障，其下行变压器会停止向用户供电，这种故障会造成相应变压器台区下属用户停电导致工农业生产的损失，对群众的日常生活造成严重影响。传统的解决方法就是，采用一种线路故障指示器安装在线路上。在线路故障发生时，由循线人员以人工巡逻方式目测故障线路寻找故障发生点，人工巡检不能够做到及时的准确的故障定位，同时如果是线路搭地故障，故障点还存在跨步触电的危险。而且如果人工处理，会消耗大量时间及人力，不利于快速及时节省时间处理相关故障。
CAN总线技术采用差分信号传输，有很强的错误检测能力，通信距离远，因此适合用于高压电线等干扰较强的场合。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统。
本发明采用技术方案是：一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，包括传感器、系统从站、控制主站、CAN总线；所述传感器的输出端连接系统从站的输入端；系统从站的输出端连接CAN总线；所述CAN总线连接控制主站；所述传感器设置在每根电线杆及节点处。
所述传感器包括电压传感器、电流传感器、电场传感器、磁场传感器和温度传感器。
所述传感器通过RSS-485协议连接系统从站。
所述系统从站包括微控制器、CAN控制器、光电隔离电路、CAN收发器；所述传感器的输出端连接微控制器的输入端；所述CAN控制器连接微控制器；所述CAN控制器通过光电隔离电路连接CAN收发器；所述CAN收发器连接CAN总线。
所述微控制器是单片机。
所述控制主站装有监控软件，所述监控软件包括系统安全模块、系统通信参数设定模块、数据库模块和输电线路控制模块；所述系统安全模块分别与系统通信参数设定模块和数据库模块相互连接；所述系统通信参数设定模块的输出端连接输电线路控制模块的输入端；所述数据库模块和输电线路控制模块相互连接。
本发明还公开一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的检测方法包括以下步骤：
1）通过传感器测量待测高压电线电流I及两端的电压U1、U2，并将电流及电压信息传入系统从站；
2）系统从站根据待测高压电线的长度计算电线阻值R；
3）系统从站基于输入的电流信息根据公式ΔU=IR计算出应有标准电压；
4）系统从站基于输入的电压信息根据公式ΔU`=U2-U1计算出实际电压；
5）比较步骤2和步骤3得到的电压值ΔU和ΔU`，从而确定电路状态及故障类型；
6）系统从站将电路状态及故障类型信息通过CAN总线传输至控制主站。
本发明采用以上技术方案，在每根电线杆及节点处均布置传感器，传感器与控制从站相连，各控制从站之间与CAN总线相连。传感器自动判断线路运行状态，并准确定位故障地点，并通过CAN总线将检测信号传给控制主站；由控制主站监控整个电网的高压电线。本发明的故障检测系统具有很强的错误检测能力，通信距离远，因此适合用于高压电线等干扰较强的场合，且节省时间，方便工作。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对发明做进一步详细说明；
图1本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的结构示意图；
图2本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的系统从站结构示意图；
图3本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的系统从站的电路图；
图4本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的控制主站监控软件的系统框图；
图5本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，包括传感器1、系统从站2、控制主站3、CAN总线4；所述传感器1的输出端连接系统从站2的输入端；系统从站2的输出端连接CAN总线4；所述CAN总线4连接控制主站3；所述传感器1设置在每根电线杆及节点处。本实施例中，传感器1包括电压传感器、电流传感器、电场传感器、磁场传感器和温度传感器等。传感器1通过RSS-485协议连接系统从站2。
如图2所示，本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的系统从站，包括微控制器20、CAN控制器21、光电隔离电路22、CAN收发器23；本实施例中微控制器20为AT89S52的单片机，CAN控制器21的型号为SJA1000，CAN收发器23的型号为PCA82C250。
如图3所示，本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的系统从站的电路图。作为微控制器20的单片机连接有正常工作必须基本电路，包括晶振电路和复位电路；所述传感器1的输出端连接单片机AT89S52的输入端；单片机AT89S52的输出口连接作为CAN控制器21的SJA1000芯片；SJA1000芯片通过由R3、R4、R5、R6组成的光电隔离电路22连接作为CAN收发器23的PCA82C250芯片；PCA82C250芯片连接CAN总线4；单片机收集传感器1输入的数据信号，并将数据信号传入SJA1000芯片；SJA1000芯片控制PCA82C250芯片将数据信号按CAN总线的传输规范经由CAN总线4传输至控制主站3。
如图4所示，本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的控制主站监控软件的系统框图，所述监控软件包括系统安全模块1、系统通信参数设定模块2、数据库模块3和输电线路控制模块4；所述系统安全模块1分别与系统通信参数设定模块2和数据库模块3相互连接；所述系统通信参数设定模块2的输出端连接输电线路控制模块4的输入端；所述数据库模块3和输电线路控制模块4相互连接。所述系统安全模块1用于监控软件系统故障进行修正或报警；系统通信参数设定模块2用于系统通讯参数的初始化设定；数据库模块3将各系统从站的检测数据收集处理并储存，并将系统通信参数及数据库模块参数显示于显示器，同时输出历史检测数据；输电线路控制模块4对输电线路的各个系统从站进行监控和控制。
本发明的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的理论基础：由于传感器之间距离不变，电线电阻一定。根据欧姆定律U=IR可知对于一定长度的电线，电阻一定，当电流变化时，电压随之变化，因此可以通过传感器测得瞬时电流值并输入控制从站（各从站之间可以通过CAN总线传递信息）。根据各电线电阻计算出瞬时电压，然后再与传感器传输的电压差进行比较。如果比较结果在误差范围之内，则认为电缆正常，如果误差较大，则认为出现故障，再通过信号线将信号传出。
检测方法的具体如图5所示，包括如下步骤：
1）通过传感器测量待测高压电线电流I及两端的电压U1、U2，并将电流及电压信息传入系统从站；
2）系统从站根据待测高压电线的长度计算电线阻值R；
3）系统从站基于输入的电流信息根据公式ΔU=IR计算出应有标准电压；
4）系统从站基于输入的电压信息根据公式ΔU`=U2-U1计算出实际电压；
5）比较步骤2和步骤3得到的电压值ΔU和ΔU`，从而确定电路状态及故障类型；
6）系统从站将电路状态及故障类型信息通过CAN总线传输至控制主站。
综上所述，仅为本发明的实施例的一种而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，其特征在于：其包括传感器、系统从站、控制主站、CAN总线；所述传感器的输出端连接系统从站的输入端；系统从站的输出端连接CAN总线；所述CAN总线连接控制主站；所述传感器设置在每根电线杆及节点处，所述控制主站装有监控软件，所述监控软件包括系统安全模块、系统通信参数设定模块、数据库模块和输电线路控制模块；所述系统安全模块分别与系统通信参数设定模块和数据库模块相互连接；所述系统通信参数设定模块的输出端连接输电线路控制模块的输入端；所述数据库模块和输电线路控制模块相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，其特征在于：所述传感器包括电压传感器、电流传感器、电场传感器、磁场传感器和温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，其特征在于：所述传感器通过RSS-485协议连接系统从站。
4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，其特征在于：所述系统从站包括微控制器、CAN控制器、光电隔离电路、CAN收发器；所述传感器的输出端连接微控制器的输入端；所述CAN控制器连接微控制器；所述CAN控制器通过光电隔离电路连接CAN收发器；所述CAN收发器连接CAN总线。
5.根据权利要求4所述的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统，其特征在于：所述微控制器是单片机。
6.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的高压电线故障检测系统的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：
1）通过传感器测量待测高压电线电流I及两端的电压U1、U2，并将电流及电压信息传入系统从站；
2）系统从站根据待测高压电线的长度计算电线阻值R；
3）系统从站基于输入的电流信息根据公式ΔU=IR计算出应有标准电压；
4）系统从站基于输入的电压信息根据公式ΔU`=U2-U1计算出实际电压；
5）比较步骤2和步骤3得到的电压值ΔU和ΔU`，从而确定电路状态及故障类型；
6）系统从站将电路状态及故障类型信息通过CAN总线传输至控制主站。
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