CN104155523A - 卫星授时远程无线核相仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力系统检测装置，即卫星授时远程无线核相仪。它由甲、乙两套独立使用系统和移动通信电话组成；每套系统包括卫星授时接收主机一个、通用采集器X、Y各一个；环网柜用采集器A、B各一个；中置柜用采集器A1，A2，B1，B2，C1，C2。所述的通用采集器X、Y；环网柜用采集器A、B；中置柜用采集器A1，A2，B1，B2，C1，C2分别由外壳、电路板、发射模块组成，将采集的场强相位信号发射给主机。集多种核相功能于一体，一套核相器可完成环网柜、分接箱、变压器及电线电缆的核相工作，通用性强，避免了设备的重复购买。

Description

卫星授时远程无线核相仪

技术领域　

本发明涉及一种电力系统检测装置，即卫星授时远程无线核相仪。

背景技术

在现有技术中，1、电缆化改造：在电缆改造过程中经常发生部分用户、分支线路改接到其它馈线的现象。由于不同馈线间距离较远，无法事先判断相位、相序，在施工时现行改接，待送电后相序错误再停电改接，造成电缆化工程的送电过程复杂，导致停电时间延长，施工成本提高。多功能超远距离卫星授时无线核相仪能在电缆搭接前先行检测需联网的两个开关站的各自相位，则保证一次联网成功。2、相色标识： 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 内电源点母线找一个基准相色，把覆盖范围内线路的相位统一，做好相色标识，完善线路档案。

3、环网柜核相：由于环网柜生产厂家众多，感应点接线标准和方法不统一，有可能造成环网柜内感应点引线接错，本产品可以判断环网柜内是否接错，10kV电缆是否有接反，正确完成核相，并可实现高压线路和环网柜（二次低压感应核相）跨电压等级之间的远距离核相，还能完成两个开关站环网柜之间的远距

离感应点核相。4、由于城网改造电缆化，针对电缆分接箱密封的电缆终端搭接头可以做感应电压核相。5、采用超高压地面感应式核相方法可以提高核相操作的安全性，缩短供电时间，降低经济成本，也可在雨天及特殊环境下进行核相工作。

目前国内外核相设备主要有线接触式核相仪、无线近距离声光核相仪、无线近距离数显核相仪三种。（1）有线接触式核相仪基本结构及技术：主要由两个绝缘杆串高阻电阻，两杆之间有电流显示核相结果，测量距离小于5米，电压等级为0.6kV-35kV。不足之处：核相距离近，两绝缘杆存在安全隐患。（2）无线声光近距离核相仪基本结构及技术：由两个采集器构成，测量距离小于30米，电压等级为0.38kV-220kV。不足之处:核相距离近，不能测相序。（3）无线数显近距离核相仪基本结构及技术：由两个采集器和接收主机组成，测量距离小于150米，电压等级为0.38kV-220kV。不足之处：测量66kV以上时对绝缘杆的绝缘性要求高，核相距离近。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种远距离、功能全、携带方便的卫星授时远程无线核相仪。

本发明的技术解决方案是：卫星授时远程无线核相仪由甲、乙两套独立使用系统和移动通信电话组成；每套系统包括卫星授时接收主机1个、通用采集器X、Y各1个；环网柜用采集器A、B各1个；中置柜用采集器A1，A2,B1,B2,C1,C2。所述的通用采集器X、Y；环网柜用采集器A、B；中置柜用采集器A1，A2,B1,B2,C1,C2分别由外壳、电路板、发射模块组成, 将采集的场强相位信号发射给主机。所述的主机由外壳、显示屏、电路板、接收模块组成,用于接收采集器无线信号、得出测量结果。即甲乙两端设备分别由卫星授时主机，采集器，移动通信电话组成。

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。

卫星授时接收主机：接收主机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，双方通过手机进行度数校对，如果甲乙两端是同相，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，通过比较甲乙双方的度数差值定性出“同相”；如果甲乙两端不同相，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不相同，通过比较甲乙双方的度数差值定性出“不同相”，顺相序和逆相序。

GPS卫星授时技术：全球定位系统(Global Positioning System，GPS)由一组美国国防部在1978年开始陆续发射的卫星所组成，共有24颗卫星运行在6个地心轨道平面内，根据时间和地点，地球上可见的卫星数量一直在4颗至11颗之间变化。GPS时钟是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。为获得准确的GPS时间，GPS时钟必须先接受到至少4颗GPS卫星的信号，计算出自己所在的三维位置。在已经得出具体位置后，GPS时钟只要接受到1颗GPS卫星信号就能保证时钟的走时准确性。时钟同步误差: 由GPS时钟的精度所决定。对1PPS输出，以脉冲前沿为准时沿，精度一般在几十ns至1μs之间；对IRIG-B码和RS-232串行输出，如以中科院国家授时中心的地钟产品为例，其同步精度以参考码元前沿或起始相对于1PPS前沿的偏差计，分别达0.3μs和0.2ms。

远程卫星授时核相系统：远程卫星授时核相系统，包括甲端设备和乙端设备两部分，两端设备包括卫星授时主机，采集器和移动通信电话。甲端设备和乙端设备分处两地，它们之间的相位信息的传递充分利用了电话网络资源：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，提高了测量精度。远程卫星授时核相系统是由甲端设备和乙端设备组成，实现分处两地的电力线相位差的测量，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（最大误差≤100us）。

技术特性：

1、一套远程核相仪可分为两台近程核相仪单独使用。每套系统可独立实现：定性测量——同相、不同相；定量测量——相位角度显示；测相序——顺相序、逆相序；电压等级显示；验电。

2、具备智能语音系统功能：（1）语音提示主机和采集器各种工作状态；（2）语音自动指导核相器操作全过程（开机后语音自动开启，如关闭语音直接按下“语音”键）。

3、主机显示各采集器所测点的电压等级。

4、主机内部有两种时钟信号（1）卫星时钟（2）本机内部高精时钟。

5、本机时钟40分钟搜不到卫星时钟信号将自动停止。

6、中置柜核相系统组成：主机、中置柜用采集器A1，A2,B1,B2,C1,C2。

7、测试数据两种显示模式：数据智能模式（开机默认状态）、数据实显模式（按住“下翻”键15秒以上，屏幕有*出现即可）。

8、本机三种核相模式：远程核相模式（开机默认状态）、本地核相模式（按一下转换键）、中置柜核相模式（按两下模式键）。

9、匹配开关：按两下主机上的“设置”键转换到“采集器匹配模式”，此时屏幕左上方连续闪动表示系统正常能够进行匹配，然后按住采集器底部匹配开关5秒以上进行匹配（主机屏幕上显示相对应采集器已匹配），匹配完毕后可与主机互相通讯（注：采集器出厂前已匹配完毕，无需重新匹配）。

远程核相模式技术指标：

1、测量精度：≤6°。

2、同相定性：卫星时钟≤20°，本机时钟≤20°。

3、实时显示001°－360°。

4、核相时甲乙主机之间核相距离≥500km。

5、主机和采集器的视距传输距离为≥100m。

6、通用采集器X、Y所测交流电压等级为15V－220kV。

7、环网柜用采集器A、B所测交流电压等级为1V－500V。

8、主机电池电压为6V±1V。

9、采集器X、Y、A、B电池电压为6V±1.5V。

10、工作环境：-35℃---+60℃湿度：≤95％RH。

11、储存环境：-40℃---+60℃湿度：≤95％RH。

本地核相模式技术指标：

1、测量精度：≤6°。

2、同相定性：主机显示度数≤15°。

3、实时显示001°－360°。

4、主机和采集器的视距传输距离为≥100m。

5、通用采集器X、Y所测交流电压等级为15V－220kV。

6、环网柜用采集器A、B所测交流电压等级为1V－500V。

7、主机电池电压为6V±1V。

8、采集器X、Y、A、B电池电压为6V±1.5V。

9、主机工作电流≤80mA。

10、采集器X、Y电流≤5mA。

11、主机工作时间：高能5号电池可连续工作8小时。

12、采集器工作时间：可连续工作4小时。

13、工作环境：-35℃－+60℃湿度：≤95％RH。

14、储存环境：-40℃－+60℃湿度：≤95％RH。

中置柜核相技术指标：

1、          测量精度≤6°。

2、同相定性：主机显示度数≤15°。

3、实时显示001°－360°。

4、主机和采集器的视距传输距离≥5m。

5、所测交流电压等级为6kV－35kV。

6、采集器电池电压为4.5V±1.5V。

7、工作环境：-35℃－+60℃湿度：≤95％RH。

8、储存环境：-40℃－+60℃湿度：≤95％RH。

本发明的优点是：1、实现超远距离核相，将GPS卫星授时技术应用到核相器上，解决了传统无线核相器核相距离短（100米左右）的难题，实际核相距离可达500公里以上，实现了技术突破。2、集多种核相功能于一体，一套核相器可完成环网柜、分接箱、变压器及电线电缆的核相工作，通用性强，避免了设备的重复购买。3、核相时无需打开环网柜，直接通过环网柜上的二次感应点采集相位信号，安全、便捷、易操作。4、判断变压器的接线组别，及高低压端的跨电压相位核对及标识。5、可显示电压等级，具备验电功能。6、区别于目前市场上核相仪器设备的单一使用性，一套设备可用于多种场合，避免了多套核相仪器设备的购买，节约了电力系统的采购成本。7、超远距离无线核相仪的实际操作人数为2人，减少了核相作业现场的操作人员数量。8、避免了线路或电源的停电核相作业带来的损失，提高系统的供电可靠性和经济性。9、减少了电力系统中核相作业中的盲目性和不确定性，提高了核相作业的效率及安全性，大大降低了核相作业工作量及费用。

下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。 

附图说明

图1是远程核相工作方框图。

图2是主机正面示意图。

图3是采集器示意图。

图4是中置柜用采集器示意图。

图5是中置柜用采集器使用示意图。

图6是图5横向示意图。

图7是图6的左视图。

图8是环网柜用采集器示意图。

具体实施方式

参见图1，零部件名称如下：1－卫星授时接收主机甲，2－卫星授时接收主机乙，3－采集器X，4－采集器Y，5－移动通信电话，G－卫星。

卫星授时远程无线核相仪，包括甲、乙两套独立使用系统组成，每套系统包括卫星授时接收主机1个（主机甲或主机乙）、通用采集器X、Y各1个；移动通信电话5。配有220kV绝缘杆两根，供采集器加长使用，长度不限。每套系统可独立实现：定性测量——同相、不同相；定量测量——相位角度显示；测相序——顺相序、逆相序；电压等级显示；验电。

参见图2，为主机正面示意图，上半部为显示屏，下半部有开关键（开/关机）、模式键（模式转换）、查询键（查询存储数据）、左、右翻键、下翻键、确认键等，背面有电池盒。所述的主机由外壳、显示屏、电路板、接收模块（深圳市辰杰电子有限公司商售）组成。用途是接收无线信号、得出测量结果。

参见图3，采集器X、Y上部为挂钩形状，用于与相线连接。底部有绝缘杆连接点和匹配开关（用于采集器与主机之间相互通信）。所述的通用采集器X或Y由外壳、电路板、发射模块组成。用途是将采集的场强相位信号发射给主机。环网柜用采集器A、B与采集器X、 Y结构一致。

参见图4，所述的中置柜用采集器A1，A2,B1,B2,C1,C2分别由外壳、电路板、发射模块组成。用途是将采集的场强相位信号发射给主机。中置柜用采集器A1，A2,B1,B2,C1,C2（图中标号8，或称中置柜用采集器8）带有固定带6，固定带6通过铆钉7与中置柜用采集器8固定，中置柜用采集器8后面为绝缘壁接触面。中置柜用采集器8里面有电池盒，匹配开关，用于采集器与主机之间互相通讯。

参见图8，所述的环网柜用采集器A、B分别由外壳、电路板、发射模块组成。用途是将采集的场强相位信号发射给主机。11-电源地，12－数据输入，13－正电源，14－天线输入。

远程核相模式系统自检：

开机接收卫星时钟信号：将主机拿至室外空旷的位置（离建筑物3m以外，至少两个方向无高大建筑物遮挡，以十字路口最佳，主机垂直朝向无遮挡天空），1至5分钟可以收到卫星时钟信号，如未收到时钟信号则需更换位置重新接收（时钟数据连续变化表示收到时钟信号），为了保证搜星速度，初次搜星时显示卫星颗数大于6颗达时间10分钟以上（平时在颗数4颗以上1分钟后即可核相）。收到时钟信号后，将两台主机放到一处，同相检测将采集器X或采集器Y挂在220V校验线或高压线上(开关箱核相时放在开关箱感应点上)，主机显示屏：定性测量，时钟数字显示应有连续变化（5秒一次）001°－360°，如果两台主机都是卫星时钟时（差值≤20°），则系统工作正常。

远程核相模式使用方法：

将两套系统分成甲方（接听数据、比较数据、判断同相、不同相、顺相序、逆相序）、乙方（通报数据），将甲、乙两套系统分别放到待测电压相位的地点，开机按“七”的方法接收卫星时钟信号，收到卫星时钟信号后，用手机或其他通讯设备通话。

1、高压核相，将采集器X或采集器Y放到待测高压线上（以采集器X为主采集器Y为辅，采集器X抗干扰能力更强），如果两台主机的数值差值卫星时钟≤20°，本机时钟≤20°则为同相（同一变压器出线≤40°为同相），按循环方式计数（001°－360°）差值120°±30°则为顺相序，按循环方式计数，差值240°±30°则为逆相序。实时显示：乙方5秒报一次定量测量的数据（数据5秒变化一次）收到卫星时钟信号后，主机内部高精时钟可保证40分钟内系统正常运行，因此适应室内外不同场所的核相工作。

2、环网柜与高压核相：环网柜一方将接地线一端接触在采集器底部金属点处，另一端接触环网柜接地处或箱体铁皮处（或用一只手按在采集器底部金属点处，另一只手接触环网柜接地处或箱体铁皮处），另一方将采集器挂在高压线上。

3、环网柜与环网柜核相：为保证测量准确，采用以下两种方法进行测量：

方法1：将采集器测试针插入环网柜感应点上，将接地线一端接触在采集器底部金属点处，另一端接触环网柜接地处或箱体铁皮处。

方法2：将采集器测试针插入环网柜感应点上，一只手按在采集器底部金属点处，另一只手接触在环网柜接地处或箱体铁皮处。

4、实时显示状态下本机时钟数据连续变化及翻转时相位相序判定举例：

5、存储键：当主机收到卫星时钟以及X或Y信号数据时，按“存储”键，主机开始存储数据，每组可存储20条，当数据存满20条后自动保存。

6、查询键：按“查询”键主机进入查询状态，按上翻或下翻键可以查询数据。

中置柜核相系统自检：

将中置柜用采集器A1,A2；B1,B2和C1,C2分别放在产品附带的专用测试板上面。主机开机后将测试板插头插入220V电源中，屏幕应显示中置柜用采集器A1,A2同相， 中置柜用采集器B1,B2显示C1,C2同相，相位差应在001°-015。

中置柜核相使用方法：参见图5、6、7。

1、现场使用：

1.1、将中置柜小车拉出，将中置柜用采集器A1,B1,C1分别缠绕在三个上断路器9上；将中置柜用采集器A2,B2,C2，分别缠绕在三个下断路器9上。确认中置柜用采集器A1,A2,B1,B2,C1,C2上下相对应，如图5所示。

1.2、将中置柜小车拉出，将中置柜用采集器A1,,B1,,C1分别缠绕在上排三个动触头壁根部的下端；将中置柜用采集器A2,B2,C2分别缠绕在下排三个动触头壁根部的上端。确认中置柜用采集器A1,A2,B1,B2,C1,C2上下相对应（注：采集器的高压接触面应接触在动触壁上），如图6所示。

2、主机开机后，将小车推进中置柜看主机屏显示。

2.1、相位定性：同相、不同相、角度。

2.2、相序定性：顺相序、逆相序，角度。

（注：为保证测试数据准确性，主机应距小车式中置柜1米以内处测试。当箱子屏蔽较大时，可将主机放在柜体四周缝隙处接收信号，如箱子带有观察窗最好将主机贴近观察窗处。）

3、测试完成后将小车拉出，将中置柜用采集器取下。

远程核相显示实例：

实例（一）：同相定性

甲方　　

远 程 核 相 模 式 甲　　

卫 星 颗 数：  05。

卫 星 时 钟：  09：21：05。

定 性 测 量：  330。

乙方

远 程 核 相 模 式 乙

卫 星 颗 数：  05。

卫 星 时 钟：  09：21：05。

定 性 测 量：  350。

假设甲乙双方收到卫星信号后开始核相工作，乙方屏幕定性测量显示350°，向甲方报数，如甲方定量测量显示330°--010°， 即为同相。

实例（二）：顺相序定性

甲方

远 程 核 相 模 式 甲

卫 星 颗 数：  05。

卫 星 时 钟：  09：21：05。

定 性 测 量：  330。

乙方

远 程 核 相 模 式 乙

卫 星 颗 数：  05。

卫 星 时 钟：  09：21：05。

定 性 测 量：  110。

假设甲乙双方收到卫星信号后开始核相工作，乙方屏幕定性测量显示110°，向甲方报数，如甲方：定量测量显示320°--020°， 为顺相序。

 实例（三）：逆相序定性

甲方

远 程 核 相 模 式 甲

卫 星 颗 数：  05。

卫 星 时 钟：  09：21：10。

定 性 测 量：  330。

乙方

远 程 核 相 模 式 乙

卫 星 颗 数：  05。

卫 星 时 钟：  09：21：10。

定 性 测 量：  230。

假设甲乙双方收到卫星信号后开始核相工作，乙方屏幕定性测量显示230°，向甲方报数，如甲方：定量测量显示320°--020°， 为逆相序。

 本地核相模式系统自检：

把产品附带的专用校验线插头插入交流220V电源中，将两个采集器的挂钩同时挂在校验线另一端的圆环处。主机开机后按模式键进入本地核相模式，屏幕应显示X、Y同相，相位差为001°±5°。系统自检应≥1分钟。

本地核相模式使用方法：

1、在高压线核相时应分别将采集器X和Y按以下方法排列进行核相：AA'同相001°（±15°） AB'不同相120°（±30°）或240°（±30°）、BB'同相001°（±15°）、 BC'不同相120°（±30°）或240°（±30°）、CC'同相001°（±15°）如果要得到精确数值，应将其中一采集器放到高压线一采集点上不动，再将另一采集器围绕高压线另一采集点前后移动，或将X和Y对调，以找出最精确的相位角度。

2、在测量≥10kV时，可以在导线的绝缘皮上进行核相。 

3、在≥66kV核相时，采集器X和Y可以采取接触或非接触方法核相 (如测量110kV和220kV时，将采集器X和Y放在高压导线正下方300mm至1000mm处。测量500kV时，将采集器X和Y放在高压导线正下方1000mm—2000mm处，左右允许偏差300mm)。

4、测量相序：假设某条线为A相，将X放在A相上，Y放在另一相上，如显示

120°，则说明是顺相序，该相应为“B”，如显示240°，则是逆相序，该相应为“C”。

5、验电：将其中一个采集器挂在高压电线上，如主机屏幕显示相应采集器的符号，则说明该高压线有电，相反，如主机屏幕不显示该采集器的符号，则说明该高压线无电(但采集器不能代替验电器)。

上面描述，只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制。

Claims (3)

1. 一种卫星授时远程无线核相仪，其特征在于包括甲、乙两套独立使用系统和移动通信电话组成；每套系统包括卫星授时接收主机1个、通用采集器X、Y各1个；环网柜用采集器A、B各1个；中置柜用采集器A1，A2,B1,B2,C1,C2。

2.按照权利要求1所述的卫星授时远程无线核相仪，其特征在于所述的通用采集器X、Y；环网柜用采集器A、B；中置柜用采集器A1，A2,B1,B2,C1,C2分别由外壳、电路板、发射模块组成, 将采集的场强相位信号发射给主机。

3.按照权利要求1所述的卫星授时远程无线核相仪，其特征在于所述的主机由外壳、显示屏、电路板、接收模块组成,用于接收采集器无线信号、得出测量结果。