CN104459472A - 一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，包括若干个故障检测器，集中处理器，通信交换机和监控系统服务器，所述故障检测器内部设有2.4G无线通信模块，单片机控制单元，电流传感器，以及灯光报警模块，集中处理器通过光伏电池组件供电，并通过通信交换机与监控系统服务器相连，接收ABC3相故障检测器的采样数据并进行故障信息初步计算，并将处理分析后的数据发送给通信交换机，通信交换机将故障信息解码后上传给监控系统服务器，本发明所述的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统能全面监测线路上的短路、接地、过负荷、断线、停电、三相不平衡、盗割等故障情况，并快速准确作出故障判断。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，属于线路检测技术领域。
背景技术
在电力配电线路中，因为线路长、分支长、结构复杂等原因，当出线路短路、断线、停电、三相不平衡、过负荷等故障时，无法及时检测到故障点及故障原因，进而延长检修时间，造成大范围的停电，造成较大的经济损失。目前，虽然也会在电缆线路中安装故障检测器，但仍存在以下几个缺陷：
1、故障检测器采用微分、积分模拟电路，对小电流信号不敏感；
2、故障检测器与集中处理器之间为单相通信，监控中心无法远程修改故障检测器的检测参数，不能杜绝重合闸非故障分支涌流和反馈送电引起的误动，只要会误动（拒动）则永远误动下去；
3、故障检测器只能采集和发送电流信息，无法发出报警信号；
4、连接故障检测器的集中处理器一般采用蓄电池供电，需要定期更换。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，能全面监测线路上的短路、接地、过负荷、断线、停电、三相不平衡、盗割等故障情况，并快速准确作出故障判断，并发出相应的报警信息。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，包括若干个故障检测器，集中处理器，通信交换机和监控系统服务器，所述故障检测器分别安装在电缆线路的三相导线上，形成A相故障检测器，B相故障检测器和C相故障检测器，同一电缆线路上每隔1.5-2km安装一组故障检测器，所述故障检测器内设有2.4G无线通信模块，集中处理器也设有对应的2.4G无线通信模块，故障检测器和集中处理器之间通过2.4G无线通信模块进行无线双向射频短距离通信，具有抗干扰能力强，数据传输速率块等特点；所述故障检测器设有单片机控制单元，以及与单片机控制单元相连的电流传感器和灯光报警模块，实时采集每个周波 12 点做傅里叶电流计算，准确得到当前线路的实时在线电流值，并且能实时捕获小于一个周波（20ms）的电流突变信息；所述集中处理器通过通信交换机与监控系统服务器相连，集中处理器安装在电缆塔杆上，内部蓄电池并与光伏电池组件相连，通过光伏电池组件为集中处理器持续供电，集中处理器接收ABC3相故障检测器的采样数据并进行故障信息初步计算，并将处理分析后的数据发送给通信交换机，通信交换机将故障信息解码后上传给监控系统服务器，监控系统服务器将各安装节点的线路故障综合分析后，一方面显示出故障的具体线路和具体的故障点，另一方面控制对应故障点的故障检测器的灯光报警模块发出报警信号。
作为优选，所述集中处理器通过GSM移动通信模块与通信交换机进行通信。
作为优选，所述故障检测器的电流传感器采用高导磁电磁感应电流传感器。
作为优选，所述故障检测器的单片机控制单元采用AT89系列的单片芯片。
作为优选，所述故障检测器和集中处理器的2.4G无线通信模块采用型号为nRF24L01芯片。
作为优选，所述故障检测器的灯光报警模块为红色的LED灯，当发生线路故障时，监控系统服务器控制对应故障点的故障检测器的灯光报警模块发出报警信号，及时提醒维修人员进行故障处理。
上述一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统工作原理：三个故障检测器实时采集三相电流信息，并将采集到的电流信息通过 2.4G 无线通信模块传给集中处理器，集中处理器根据三个故障检测器传来的电流信息，从而判断出具体的故障，通过 GSM 移动通信模块将故障信息传回通信交换机，通信交换机将故障信息解码后上传给监控系统服务器，监控系统服务器将各安装节点的线路故障综合分析后，显示出故障的具体线路和具体的故障点，并将线路故障点和故障类型通过 GSM 短信方式发送给相关责任人手机，由相关责任人进行故障排除，同时，监控系统服务器还通过通信交换机和集中处理器控制对应故障点的故障检测器的灯光报警模块发出报警信号，及时提醒维修人员进行故障处理。
与现有技术相比，上述一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统具有如下几个优点：
1）突破传统的普通故障检测器技术原理和传统的 FTU 标准，无需 PT 和 CT，无需开关或开关改造，等电位和不停电安装，适用范围广，投入产出比高，运行可靠，能全面监测线路上的短路、接地、过负荷、断线、停电、三相不平衡、盗割等故障情况，帮助运行人员迅速查找故障点，避免事故进一步扩大；
2）集中处理器通过光伏电池组件持续供电，一方面保证供电的可靠性，另一方面采用太阳能，清洁环保；
3）通过故障检测器实时采集在线电流方式对线路故障进行全面监控，故障判断更加及时、准确；
4）本地通讯采用双向短距离无线调频通讯，远程通讯采用 GSM 网络通讯，本地和远程维护方便，并可在线调整短路、接地、开路等故障检测参数，大大提高短路故障检测的准确性；
5）在故障检测器上直接设置灯光报警模块，当发生故障时，能及时提示工作人员，缩短维修时间。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实施例的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统的模块框图；
图2为本实施例的故障检测器单片机控制单元电路原理图；
图3为本实施例的2.4G无线通信模块电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，包括若干个故障检测器1，集中处理器2，通信交换机3和监控系统服务器4，所述故障检测器1分别安装在电缆线路的三相导线上，形成A相故障检测器，B相故障检测器和C相故障检测器，同一电缆线路上每隔1.5-2km安装一组故障检测器，所述故障检测器内设有依次相连的电流传感器11、单片机控制单元12、2.4G无线通信模块13和灯光报警模块14，其中，所述电流传感器11采用高导磁材料电磁感应电流传感器，故障检测器1实时采集每个周波 12 点做傅里叶电流计算，准确得到当前线路的实时在线电流值，并且能实时捕获小于一个周波（20ms）的电流突变信息。所述集中处理器2也设有对应的2.4G无线通信模块，故障检测器1和集中处理器2之间通过2.4G无线通信模块进行无线双向射频短距离通信，具有抗干扰能力强，数据传输速率块等特点。所述故障检测器1的灯光报警模块14为红色的LED灯。
所述集中处理器2通过通信交换机3与监控系统服务器4相连，集中处理器2安装在电缆塔杆上，内部蓄电池并与光伏电池组件21相连，通过光伏电池组件21为集中处理器2持续供电，集中处理器2通过GSM移动通信模块与通信交换机3进行通信，接收ABC3相故障检测器1的采样数据并进行故障信息初步计算，并将处理分析后的数据发送给通信交换机3，通信交换机3将故障信息解码后上传给监控系统服务器。
如图2所示，所述故障检测器1的单片机控制单元12采用AT89系列的单片芯片，本实施例采用型号为AT89LS5X的单片机。单片机控制单元12用于处理电流传感器11采集到的数据计算，同时驱动灯光报警模块14发出报警信息。
如图3所示，所述故障检测器1的2.4G无线通信模块13采用型号为nRF24L01芯片，nRF24L01是一款工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。可直接与单片机相连，相关接口信号说明如下：
CSN：SPI片选信号；
MOSI：从SPI数据输入；
MISO：从SPI数据输出；
SCK：SPI时钟信号；
IRQ：中断请求信号；
CE：接收(RX)/发送(TX)模式选择。
本发明所述的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统工作原理：三个故障检测器1实时采集三相电流信息，并将采集到的电流信息通过 2.4G 无线通信模块13传给集中处理器2，集中处理器2根据三个故障检测器1传来的电流信息，从而判断出具体的故障，通过 GSM 移动通信模块将故障信息传回通信交换机3，通信交换机3将故障信息解码后上传给监控系统服务器4，监控系统服务器4将各安装节点的线路故障综合分析后，显示出故障的具体线路和具体的故障点，并将线路故障点和故障类型通过 GSM 短信方式发送给相关责任人手机5，由相关责任人进行故障排除。同时，监控系统服务器4还通过通信交换机3和集中处理器2控制对应故障点的故障检测器1的灯光报警模块14发出报警信号，及时提醒维修人员进行故障处理。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (6)
1.一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，其特征在于：包括若干个故障检测器，集中处理器，通信交换机和监控系统服务器，所述故障检测器分别安装在电缆线路的三相导线上，形成A相故障检测器，B相故障检测器和C相故障检测器，同一电缆线路上每隔1.5-2km安装一组故障检测器，所述故障检测器内设有2.4G无线通信模块，集中处理器也设有对应的2.4G无线通信模块，故障检测器和集中处理器之间通过2.4G无线通信模块进行无线双向射频短距离通信；所述故障检测器进一步设有单片机控制单元，以及与单片机控制单元相连的电流传感器和灯光报警模块；所述集中处理器通过通信交换机与监控系统服务器相连，集中处理器安装在电缆塔杆上，内部蓄电池与光伏电池组件相连，通过光伏电池组件为集中处理器供电，集中处理器接收ABC3相故障检测器的采样数据并进行故障信息初步计算，并将处理分析后的数据发送给通信交换机，通信交换机将故障信息解码后上传给监控系统服务器。
2.如权利要求1所述的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，其特征在于：所述集中处理器通过GSM移动通信模块与通信交换机进行通信。
3.如权利要求1所述的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，其特征在于：所述故障检测器的电流传感器采用高导磁电磁感应电流传感器。
4.如权利要求1所述的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，其特征在于：所述故障检测器的单片机控制单元采用AT89系列的单片芯片。
5.如权利要求1所述的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，其特征在于：所述故障检测器和集中处理器的2.4G无线通信模块采用型号为nRF24L01芯片。
6.如权利要求1所述的一种采用太阳能供电的电缆线路故障智能在线监测系统，其特征在于：所述故障检测器的灯光报警模块采用红色LED灯。
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