CN104319895B - 一种智能型配电线路监测终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能型配电线路监测终端，包括智能采集终端与汇聚器，两者通过无线网络连接；智能采集终端包括相互连接的数据采集模块和无线传感通信模块，智能采集终端通过CT取电模块箍在各相电缆上；汇聚器包括无线传感通信模块、数字处理模块及通信接口模块，汇聚器的各模块均由PT取电模块供源，PT取电模块包括无源感应取能器件以及与其连接的整流降压电路，PT取电模块连接后备电源模块，后备电源模块连接外置蓄电池，无线网络为zigbee无线传感网络，本发明根据无线传感器网络的成本和技术优势，结合现场配电设备的实际工况，能通过较低的成本和便捷的安装，实现对配电设备电气状态的适时监测问题。

Description

一种智能型配电线路监测终端
技术领域
本发明涉及电力系统配电线路在线监测技术领域，尤其涉及一种智能型配电线路监测终端。
背景技术
在配电系统中，由于配电自动化覆盖程度较低，大部分地区的配网状态处于“不可知、不可测、不可控”的程度，线路出现停电故障时只能依靠运行人员徒步开展故障巡视，增加了非故障区域的不必要停电时间，严重制约供电可靠性指标的提升。同时，目前配电网中大量的配电设备，如环网柜、电缆分接箱尚未配置PT、CT等二次设备，也没有足够的空间安装配电自动化监测终端，这对配电自动化建设增添了不少障碍和投资。因此在配电网运行管理上亟需简单可行的技术来解决以上矛盾。
申请号为201020692055.0的实用新型公开了配电线路故障定位技术领域中的一种配电线路故障定位及在线监测系统。技术方案是,该系统包括数字采集器、数字式线路终端和故障定位及监测系统;数字式线路终端和数字采集器连接,数字采集器和故障定位及监测系统连接。本发明能够在很短时间内将故障点确定在一定区段,从而缩短故障点排查时间,提高供电可靠性。
申请号为201320628580.X的实用新型涉及一种配电设备在线监测预警终端，包括电参数采集电路，信号预处理电路，单片机系统电路，通讯电路，报警电路，所述电参数采集电路包括有变压器温度检测电路、漏电信号检测电路、谐波信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器；所述信号预处理电路包括谐波检测分析单元电路和电参数检测分析单元电路；各电参数采集电路输出信号直接或经过信号预处理电路分别接入所述单片机系统电路；所述单片机系统电路连接通讯电路和报警电路。本发明能够及时了解配电线路及设备的工作状况，为配电系统末端用户提供高可靠、高质量的用电环境。
申请号为201420044829.7的实用新型实施例公开了一种配电架空线路监测终端，包括：箱体、塑料螺栓和天线，其中，天线的尾部设置有外螺纹；箱体顶壁上设置有安装孔；塑料螺栓的螺杆穿入在安装孔中，并且塑料螺栓的螺栓头位于箱体外侧，位于箱体内的塑料螺栓的螺杆端部设置有塑料紧固螺母，塑料紧固螺母与塑料螺栓通过螺纹连接，将塑料螺栓与箱体相固定；箱体与塑料螺栓的接触面上涂覆有密封胶；塑料螺栓内设置有将所述螺杆两端贯穿的通孔，通孔内壁上设置有内螺纹；天线尾部通过螺纹连接方式安装在塑料螺栓的通孔中。该终端在保证防水的同时，提高了天线的通信性能，并且可以避免雷击导致内部电气部件造成损坏的问题。
传统的配电设备监测终端DTU需要对环网柜、电缆分接箱进行改造，同时设备本身由于体积较大需要占据配电设备内部较大的空间。当配电设备无安装空间时就需要将DTU放置在柜外，单独的DTU设备在没有足够的防护措施下将成为一个安全隐患，所以亟需一种线缆数量少、节省空间、安全可靠性高、通信便捷的智能监测终端。
发明内容
本发明目的在于提供一种智能型配电线路监测终端，根据无线传感器网络的成本和技术优势，结合现场配电设备的实际工况，能通过较低的成本和便捷的安装，实现对配电设备电气状态的适时监测问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种智能型配电线路监测终端，包括智能采集终端与汇聚器，两者通过无线网络连接；所述智能采集终端包括相互连接的数据采集模块和无线传感通信模块，所述智能采集终端通过CT取电模块箍在各相电缆上；所述汇聚器包括无线传感通信模块、数字处理模块及通信接口模块，所述汇聚器的各模块均由PT取电模块供源。
所述PT取电模块包括无源感应取能器件以及与其连接的整流降压电路。
所述数字处理模块包括DSP微处理器、模数转换单元与数据存储器。
所述PT取电模块连接后备电源模块，所述后备电源模块连接外置蓄电池。
所述无线网络为zigbee无线传感网络。
所述通信接口模块包括无线通信接口和以太网通信接口。
本发明根据无线传感器网络的成本和技术优势，结合现场配电设备的实际测试，通过较低的成本和便捷的安装实现对配电设备电气状态的适时监测问题，主要实现以下几个目的：解决配网线路节点设备（环网柜、电缆分接箱、配电变压器等）在安装配电自动化设备存在空间不足的问题；简化配网设备中的二次线缆数量，提高配网设备运行可靠性；支撑无线传感网络在配电自动化中混合通信组网的推广和应用。
本发明终端的组成包括智能采集终端和汇聚器，智能采集终端通过其中的CT模块箍在各相电缆上，采集配电设备进出线的电流量并输出数字测量信号，通过Zigbee无线传感网络发送给汇聚器，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗无线局域网协议。汇聚器可采集配电设备母线PT上的电压量，并收集各个进出线的三相电流数字量，通过数据处理形成配电设备各个进出线的电气量测量值和开关状态，经同步处理后将各个进出线数据进行合并。或者通过无线通信模块按指定协议将测量量上传给配电自动化主站，或者通过以太网口将测量量通过光纤网络、电力线载波通信上传给配电自动化主站。
进一步，智能采集终端包括CT取电模块、数据采集模块、无线传感通信模块。CT取电模块兼顾采集线路电流和取电的功能，为数据采集模块和无线传感通信模块提供电源供应。数据采集模块和无线传感通信模块连接，对测量线圈输出的二次电流信号进行模数转换形成数字信号。无线传感通信模块采用Zigbee无线自组织网络通信方式，将采集到的电流数字信号通过Zigbee组网传输给汇聚器，同时还可以作为中继通信模块转发来自其他智能采集终端的测量量。
汇聚器包括无线传感通信模块、PT取电模块、后备电源模块、数字处理模块、通信接口模块。PT取电模块包括无源感应取能器件以及与其连接的整流器、降压转换器，其中，无源感应取能器件主要包括电压互感器，直接安装于配电设备母线PT柜上，将高压电场转换为电气信号发送，并通过集成一个低损耗整流器和一个高效率降压型转换器，以收集环境中产生的高压线路耦合能量，然后将这种能量转换成良好调节的输出，为后续组件提供电源支持与信息采集支持。整流器直接对电压波形整流，无源感应取能器件还连接一个外部存储电容器，便于采集信号的稳定输出与自保持，可以在宽迟滞性的超低静态电流欠压时，使电荷能够在存储电容器上积累，直至降压型转换器可以高效率地将一部分存储的电荷传送给输出为止，在无负载休眠状态时，可调节输出电压，同时连续给存储电容充电。
PT取电模块兼顾采集线路电压和取电的功能，为汇聚器的其它模块提供电源供应。无线传感通信模块接收来自智能采集终端的电流信号，并传输给数字处理模块。数字处理模块将PT取电模块得到的二次电压信号和无线传感通信模块接收的电流信号进行汇聚和数值计量，形成当前线路的电压、电流、有功、无功信号等电气量和开关状态。通信接口模块包括无线、以太网两种通信接口，可通过无线、光纤网络、电力线载波等通信方式将电气量上传至配电自动化主站。后备电源模块可连接外置蓄电池，作为线路停电时短时后备电源使用，平时为浮充电状态，由PT取电模块供电。
本发明智能采集终端体积较小，分散安装在配电设备，如环网柜、电缆分接箱等的各个进出线处，只需较小的空间即可。另外由于智能采集终端和汇聚器之间传输使用了Zigbee无线自组织网络，只需为汇聚器安装提供空间和少量线缆即可，故总体监测终端并不占据环网柜或者电缆分接箱内太多的空间。在汇聚器中还可以加入后备电池，这样就具有了PT取电后备电源支持功能，保证了设备工作的可持续性，避免了设备欠电情况的发生。
附图说明
图1是本发明终端模块组成结构图。
图2是本发明终端汇聚器各主要模块组成结构图。
图3是本发明终端在实施例一中的安装示意图。
图4是本发明PT取电模块的整流降压电路示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1至图4所示，一种智能型配电线路监测终端，包括智能采集终端1与汇聚器2，两者通过无线网络3连接；智能采集终端1包括相互连接的数据采集模块5和无线传感通信模块6，智能采集终端1通过CT取电模块4箍在各相电缆上；汇聚器2包括无线传感通信模块7、数字处理模块8及通信接口模块9，汇聚器2的各模块均由PT取电模块10供源；PT取电模块10包括无源感应取能器件11以及与其连接的整流降压电路12；数字处理模块8包括DSP微处理器13、模数转换单元14与数据存储器15；PT取电模块连接后备电源模块11，无线网络3为zigbee无线传感网络；通信接口模块9包括无线通信接口16和以太网通信接口17。
本实施例公开了新型智能配电监测终端，以高可靠、低成本、较低的安装条件下的数据传输支撑配电自动化终端覆盖的开展，如图2所示为本终端在环网柜上的安装使用实施图，方框标识的设备即为本发明中的智能采集终端和汇聚器。图中配电设备选取的是两进四出的环网柜，需要在两条进线和四个出线安装所述的智能采集终端，分别为A、B、C、D、E、F共6个智能采集终端，利用终端上的CT模块箍在各相电缆上即可。在PT柜内的空间中安置汇聚器，通过控制电缆与PT引出线相连接。其中，智能采集终端通过CT取得所在线路的电流值，通过无线传感通信方式将测量值传送到汇聚器；汇聚器在收集到所有进出线的电流量，以及从PT上取得电压值后进行数据整合和数值计量，最后通过无线、光纤或者电力线载波等通信方式将本环网柜的各个进出线的电气量和开关状态上传给配电自动化主站。
实施例二
一种智能型配电线路监测终端，包括智能采集终端1与汇聚器2，两者通过无线网络3连接；智能采集终端1包括相互连接的数据采集模块5和无线传感通信模块6，智能采集终端1通过CT取电模块4箍在各相电缆上；汇聚器2包括无线传感通信模块7、数字处理模块8及通信接口模块9，汇聚器2的各模块均由PT取电模块10供源；PT取电模块10包括无源感应取能器件11以及与其连接的整流降压电路12；数字处理模块8包括DSP微处理器13、模数转换单元14与数据存储器15；PT取电模块连接后备电源模块11，无线网络3为zigbee无线传感网络；通信接口模块9包括无线通信接口16和以太网通信接口17。
在实施例一的基础上，PT取电模块连接后备电源模块，后备电源模块连接外置蓄电池，作为线路停电时短时后备电源使用，平时为浮充电状态，由PT取电模块供电，这样就具有了PT取电后备电源支持功能，保证了设备工作的可持续性，避免了设备欠电情况的发生。

Claims (3)

1.一种智能型配电线路监测终端，其特征在于：包括智能采集终端与汇聚器，两者通过无线网络连接；所述智能采集终端包括相互连接的数据采集模块和无线传感通信模块，所述智能采集终端通过CT 取电模块箍在各相电缆上；所述汇聚器包括无线传感通信模块、数字处理模块及通信接口模块，所述汇聚器的各模块均由PT 取电模块供源，所述PT 取电模块包括无源感应取能器件以及与其连接的整流降压电路；所述数字处理模块包括DSP 微处理器、模数转换单元与数据存储器；所述PT 取电模块连接后备电源模块，后备电源模块连接外置蓄电池，作为线路停电时短时后备电源使用，平时为浮充电状态，由PT取电模块供电。
2.如权利要求1所述的一种智能型配电线路监测终端，其特征在于：所述通信接口模块包括无线通信接口和以太网通信接口。
3.如权利要求1所述的一种智能型配电线路监测终端，其特征在于：所述无线网络为zigbee 无线传感网络。
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