CN104237744A - 一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法 - Google Patents

一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104237744A
CN104237744A CN201410548255.1A CN201410548255A CN104237744A CN 104237744 A CN104237744 A CN 104237744A CN 201410548255 A CN201410548255 A CN 201410548255A CN 104237744 A CN104237744 A CN 104237744A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
cpu
power consumption
cycle
conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410548255.1A
Other languages
English (en)
Inventor
姚建凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201410548255.1A priority Critical patent/CN104237744A/zh
Publication of CN104237744A publication Critical patent/CN104237744A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明公开了一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，包括以下步骤：设置指示器的CPU处于休眠模式，并设置为延时3000ms激活CPU；休眠延时时间结束，CPU从休眠模式切换到激活模式；进行采样和AD转换；一个周波采集20个AD数值，每个间隔1ms；检查是否完成了一个周波的数据采集，如果没有，延时1ms再进行一次采样、保持、AD转换、存储数值；采用全周积分算法，计算出所需电流数值。本发明中，CPU激活时间占整个运行周期的时间不到1％，运行功耗几乎相当于CPU的休眠功耗；电流采集精度高，采用运算量少的全周积分算法，可以在极低的功耗条件下，实现高精度的电流计算。

Description

一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法
技术领域
本发明涉及对电力线进行电流监测的故障指示器技术领域，具体涉及一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法。
背景技术
随着我国经济的发展，配电网也越来越受到重视，对配电网安全运行的要求也越来越高。10kV配电网的特点是地域宽，面积广，线路分支多。一直以来，10kV配电网的运行管理水平、监控手段比较低，如果大面积安装FTU或DTU用于监控配电网，虽然能够提高配电网的监控手段和运行管理水平，但是成本将是难以承受的，在C类、D类、E类负荷区域也是没有必要的。在广阔的C类、D类、E类负荷区域，应用带电流监测功能的故障指示器，不仅能够快速定位线路故障区段，指示巡检人员快速找到故障点，还能够远程监测线路电流，使管理人员能够及时监测线路运行状态，防止出现线路过载等异常状态，提高了配电网的运行管理水平。为了准确的监测线路电流，根据远程监测的相关规定，指示器的电流采集精度要求在±3％之内，目前很多指示器的电流采集精度不高，在±5％之内。同时，由于线路负荷情况复杂多变，指示器又属于在线取电设备，以不可更换的电池作为后备电源，为保障不低于8年的运行寿命，必须要以低功耗的方式运行。那么如何在低功耗的运行方式下，实现所要求的电流采集精度，在低功耗条件下，实现高精度的电流计算，是目前迫切需要解决的一个问题。
以下是部分相关现有专利(申请)技术：
1、一种电网电流中的无功电流检测计算方法，申请号为201310349756.2。
2、环形船舶电网的短路电流计算方法，申请号为201210202509.5。
3、小电流接地系统单相接地全故障电流计算方法，申请号为201310421643.9。
4、一种MMC-MTDC直流侧短路电流的计算方法，申请号为201410081588.8。
5、一种直流系统注入交流系统电流计算方法，申请号为201010244142.4。
6、一种双相或者单相输电线路中短路电流的计算方法，申请号为201210299498.7。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种精度高、计算量少、功耗低的用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，其能在低功耗的条件下，实现高精度的电流计算，为利用指示器实现电力线的远程监测提供了基础。
本发明采用的技术方案是：一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，包括以下步骤：
(1)CPU休眠：设置指示器的CPU处于休眠模式，并设置为延时3000ms激活CPU；
(2)延时激活CPU：休眠延时时间结束，CPU从休眠模式切换到激活模式；
(3)采样、AD转换：由电流互感器感应交流采样电压，通过整流电路，将交流电压转换为直流采样电压，通过AD转换，将数值保存至存储区；
(4)采集一个周波的数据：一个周波采集20个AD数值，每个间隔1ms；检查是否完成了一个周波的数据采集，如果没有，延时1ms再进行一次采样、保持、AD转换、存储数值，直到完成一个周波数据的采集；
(5)计算电流值：根据采样数据，采用全周积分算法，计算出所需电流数值；
(6)本次电流计算完成后，CPU再次进入休眠，重复以上步骤(1)至(5)。
在步骤(5)中，电流数值的计算公式为：
CPU每次的激活持续时间为20ms，即1个工频周期，在这个周期内，完成采样、AD转换、电流计算操作。
不采集电流数据时CPU进入休眠模式，休眠期间不进行AD采样。
指示器采用比较器激活CPU的方式，监测电流突变量，当发生电流突变时，激活CPU，进行线路故障电流的检测和计算，以识别线路故障。
本发明提供了一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，合理利用CPU的休眠机制以及指示器遥测量的远传机制，采用运算量少的全周积分算法，可以在极低的功耗条件下，实现高精度的电流计算。
本发明具有以下优点：指示器的运行功耗非常低，CPU激活的时间仅为20ms，设定休眠的时间为3000ms，激活时间占整个运行周期的时间不到1％，运行功耗几乎相当于CPU的休眠功耗；电流采集精度高，采集精度取决于每个周波采集的点数和算法。本发明的技术方案，每个周波采集20点，采用全周积分算法，电流采集精度在±3％之内。指示器采用了比较器激活CPU的方式，来进行线路故障电流的检测和计算，以识别线路故障，在实现低功耗运行时，不会遗漏对线路故障的检测。
附图说明
图1为本发明中的CPU激活-休眠机制的示意图；
图2为本发明的低功耗的电流计算流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1和图2所示，一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，由电流互感器、整流电流、AD转换、具备休眠模式的CPU相互协同运行来实现；CPU在休眠模式下，在设定的延时时间后能够自动激活；指示器安装于电力线上，采集电力线上的负荷电流，实时性要求不高，若干秒采集1次即可；指示器通过电流互感器、整流电路、AD转换电路组成的采样回路采集电力线上的电流，CPU通过一定的算法对AD值进行计算，计算出电流值；以预定的时间间隔激活，通过采样回路采集电流并进行AD转换，采集完一个完整的工频周波；对一个完整周波的所有采样点进行计算，为降低功耗，减小计算量，采用全周积分算法，再处理变比系数、运放系数，可以计算出电力线上的电流值；计算完一个周波的电流值，CPU便进入休眠模式，重复以上步骤。
具体实施包括以下步骤：
步骤S1，设置指示器的CPU处于休眠模式，休眠期间不进行AD采样，并设置为延时3000ms激活CPU。休眠方式下的延时，延时时间为3000ms，此时不进行电流数据的采样、保持、转换，也不进行数据的运算，在休眠模式下，指示器的整机功耗非常低。
步骤S2，休眠延时时间结束，CPU从休眠模式切换到激活模式。
步骤S3，CPU经延时激活后，进行一个工频周波即20ms的采样，每个周波采样20点。进行一系列的操作，由电流互感器感应交流采样电压，通过整流电路，将交流电压转换为直流采样电压，通过AD转换，将数值保存至存储区。
步骤S4，根据方案设计，一个周波采集20个AD数值，每个间隔1ms(即每隔1ms采集一个AD数值)。检查是否完成了一个周波的数据采集，如果没有，延时1ms再进行一次采样、保持、AD转换、存储数值，直到完成一个周波数据的采集。
步骤S5，一个周波采样结束后，对采样值进行全周积分计算，计算出指示器所监测的电力线负荷电流的幅值。为降低功耗，在保证精度的基础上，采用计算量小的算法，即进行全周积分算法的计算，计算出电流数值IS，计算公式为：每周波的采样点数为20，全周积分算法的理论精度应在±1％之内，符合设计要求。本次电流计算完成后，CPU再次进入休眠，重复步骤S1～S5。电流的计算方法采用全周积分的方法，减少了CPU的计算量，以降低功耗。本发明在保障电流采集精度的基础上，大幅降低了指示器的运行功耗。
CPU激活-休眠机制如图1所示。相对于激活持续的时间20ms，CPU的休眠时间3000ms比较长，由于指示器对电力线负荷电流的监测实时性要求并不高，因此不采集电流时CPU可进入休眠模式。
根据以上步骤，指示器实现了所要求精度的低功耗的电流计算。由于指示器的电流监测功能，实时性要求并不高，因此指示器的休眠时间设为3000ms是较为合理的。同时指示器采用了比较器激活CPU的方式，监测电流突变量，当发生一定量的电流突变时，激活CPU，进行线路故障电流的检测和计算，以识别线路故障，在实现低功耗运行时，不会遗漏对线路故障的检测。
本发明利用指示器监测电流实时性要求不高的特性，巧妙地利用CPU的休眠机制，每休眠3000ms进行一次CPU的激活，完成一个完整周波的采样、保持、AD，采用全周积分算法完成电流的计算，然后进行下一次休眠、激活计算的轮询。指示器采用了比较器检测线路电流突变量的办法，不会影响正常的线路故障检测的功能。实现了低功耗的电流计算，电流的精度能达到设计的要求，对其他功能没有影响，指示器的监测功能得到有效的提高。

Claims (5)

1.一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)CPU休眠：设置指示器的CPU处于休眠模式，并设置为延时3000ms激活CPU；
(2)延时激活CPU：休眠延时时间结束，CPU从休眠模式切换到激活模式；
(3)采样、AD转换：由电流互感器感应交流采样电压，通过整流电路，将交流电压转换为直流采样电压，通过AD转换，将数值保存至存储区；
(4)采集一个周波的数据：一个周波采集20个AD数值，每个间隔1ms；检查是否完成了一个周波的数据采集，如果没有，延时1ms再进行一次采样、保持、AD转换、存储数值，直到完成一个周波数据的采集；
(5)计算电流值：根据采样数据，采用全周积分算法，计算出所需电流数值；
(6)本次电流计算完成后，CPU再次进入休眠，重复以上步骤(1)至(5)。
2.根据权利要求1所述的用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，其特征是，在步骤(5)中，电流数值的计算公式为：
3.根据权利要求1所述的用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，其特征是，CPU每次的激活持续时间为20ms，即1个工频周期，在这个周期内，完成采样、AD转换、电流计算操作。
4.根据权利要求1所述的用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，其特征是，不采集电流数据时CPU进入休眠模式，休眠期间不进行AD采样。
5.根据权利要求1所述的用于故障指示器的低功耗的电流计算方法，其特征是，指示器采用比较器激活CPU的方式，监测电流突变量，当发生电流突变时，激活CPU，进行线路故障电流的检测和计算，以识别线路故障。
CN201410548255.1A 2014-10-16 2014-10-16 一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法 Pending CN104237744A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410548255.1A CN104237744A (zh) 2014-10-16 2014-10-16 一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410548255.1A CN104237744A (zh) 2014-10-16 2014-10-16 一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104237744A true CN104237744A (zh) 2014-12-24

Family

ID=52226216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410548255.1A Pending CN104237744A (zh) 2014-10-16 2014-10-16 一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104237744A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105182188A (zh) * 2015-09-30 2015-12-23 福建奥通迈胜电力科技有限公司 一种基于故障指示器的低功耗ad数据采样方法
CN106291232A (zh) * 2016-07-22 2017-01-04 国电南瑞科技股份有限公司 一种低功耗架空线型故障指示器及控制方法
CN109975651A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 航天科工深圳（集团）有限公司 一种故障指示器降低能耗的方法及故障指示器
CN113064103A (zh) * 2021-04-15 2021-07-02 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 一种基于非对称相位信号的二次电缆识别方法及其装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008215897A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Yokogawa Electric Corp 平均電流測定回路
CN101975911A (zh) * 2010-10-12 2011-02-16 思源电气股份有限公司 用于架空线路故障指示器的接地故障判定方法
CN202102074U (zh) * 2011-06-03 2012-01-04 北京恒源利通电力技术有限公司 Ekl故障指示器
CN102338842A (zh) * 2010-07-19 2012-02-01 上海资和通信科技有限公司 用于10kv架空线的故障指示器
CN102707193A (zh) * 2012-04-28 2012-10-03 深圳市科陆电子科技股份有限公司 一种故障指示器超低功耗的实现方法
CN202886531U (zh) * 2012-10-16 2013-04-17 航天科工深圳（集团）有限公司 一种架空型故障指示器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008215897A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Yokogawa Electric Corp 平均電流測定回路
CN102338842A (zh) * 2010-07-19 2012-02-01 上海资和通信科技有限公司 用于10kv架空线的故障指示器
CN101975911A (zh) * 2010-10-12 2011-02-16 思源电气股份有限公司 用于架空线路故障指示器的接地故障判定方法
CN202102074U (zh) * 2011-06-03 2012-01-04 北京恒源利通电力技术有限公司 Ekl故障指示器
CN102707193A (zh) * 2012-04-28 2012-10-03 深圳市科陆电子科技股份有限公司 一种故障指示器超低功耗的实现方法
CN202886531U (zh) * 2012-10-16 2013-04-17 航天科工深圳（集团）有限公司 一种架空型故障指示器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105182188A (zh) * 2015-09-30 2015-12-23 福建奥通迈胜电力科技有限公司 一种基于故障指示器的低功耗ad数据采样方法
CN106291232A (zh) * 2016-07-22 2017-01-04 国电南瑞科技股份有限公司 一种低功耗架空线型故障指示器及控制方法
CN109975651A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 航天科工深圳（集团）有限公司 一种故障指示器降低能耗的方法及故障指示器
CN109975651B (zh) * 2017-12-28 2021-07-27 航天科工深圳（集团）有限公司 一种故障指示器降低能耗的方法及故障指示器
CN113064103A (zh) * 2021-04-15 2021-07-02 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 一种基于非对称相位信号的二次电缆识别方法及其装置
CN113064103B (zh) * 2021-04-15 2022-05-17 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 一种基于非对称相位信号的二次电缆识别方法及其装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103064027B (zh) 一种750kv无线智能蓄电池在线监测及维护系统
CN203414520U (zh) 一种输电线路避雷器泄漏电流在线监测系统
CN104731044A (zh) 一种锂电池堆动态监测管理系统
CN104730359B (zh) 基站供电判别处理方法及其装置
CN103676817A (zh) 一种通信基站光电互补电源系统及其运作方法
CN104237744A (zh) 一种用于故障指示器的低功耗的电流计算方法
CN207764339U (zh) 一种基于nb-iot通信的架空型故障定位装置
CN206070005U (zh) 一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置
CN202041593U (zh) 一种新能源并网发电站运行状态评估装置
CN202166714U (zh) 一种架空式智能故障指示器装置
CN203337722U (zh) 电网架空输电线路的电压和电流采集装置
CN201945871U (zh) 远距离输电线路避雷器阻性电流在线监测装置
CN204925314U (zh) 一种故障定位用的配电网检查系统
CN104467198A (zh) 一种基于在线分布式的电能储能系统
CN204761158U (zh) 一种支持光伏电源的电能质量在线监测的箱变测控装置
CN203433076U (zh) 线路故障告警指示器系统
CN107911408A (zh) 一种基于云服务的电池生产设备管理方法及系统
CN205229709U (zh) 一种基站应急发电管理装置
Sheng et al. Ultra-low power wireless-online-monitoring platform for transmission line in smart grid
CN202033052U (zh) 电缆运行工况智能在线监测预警装置
CN203071651U (zh) 用于对剩余电流进行远程数据采集及运行监控的系统
CN202471837U (zh) 一种电池内阻测量电路
CN205721286U (zh) 防窃电电力计量用智能采集终端系统
CN204595120U (zh) 一种自取电配电线路在线录波系统
CN203965059U (zh) Opgw线在线监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141224

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication