CN104659912A - 一种配电网线路在线监测及故障定位系统 - Google Patents

一种配电网线路在线监测及故障定位系统 Download PDF

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肖潇
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Abstract

本发明涉及智能感控领域，尤其涉及一种配电网线路在线监测及故障定位系统，本发明设计的一种配电网线路在线监测及故障定位系统，基于无线MESH网络，实现对实时数据的整合和分析，加强对电网实时、动态信息的分析诊断和优化，为管理人员提供更为全面的电网运行状态详情，减轻了工作人员的工作负担，提高了电网维护效率，降低了运行成本，满足了电力系统的综合要求。

Description

一种配电网线路在线监测及故障定位系统
技术领域
本发明涉及智能感控领域，尤其涉及一种配电网线路在线监测及故障定位系统。
背景技术
电网是社会经济发展的重要基础设施，其重要性不言而喻。但由于我国幅员辽阔，配电网数量庞大，分布广泛，运行环境复杂，从而造成输电线路状态无法监控，只能定期巡查，无法实时获取设备及电网运行数据，造成人员工作繁重，电网维护效率低下。
现有电网监测的通信方式大多采用有线的RS-422和RS-485串口传输或CAN等现场总线网和无线的3G/GPRS公共网络。有线通信方式会受到环境的限制，且布线成本高昂；无线的3G/GPRS公共网络提供的服务种类和数据速率有限，通信费用导致运行成本高昂，且可靠性难以满足电力系统的要求。
中国专利(CN202150737U)记载了一种基于无线传感网的高压输电网监测方法以及综合监测系统。目的是提供的系统应能对电网装备的状态信息于自然物理信息进行监控，具有效率高、成本低以及安全的特点。其中，该监测系统包括安装在高压输电网上的多个具有不同监测功能的无线传感器组成的无线传感器节点、以无线接收方式接收各无线传感器节点信息的汇聚节点、通过光缆依次接通网关及各汇聚点的服务器、以及分别于服务器接通的多个远程客户端；每个无线传感器节点中均设有一个传递信息的传感器簇头。
上述专利并没有记载有关基于MESH网络的配电网线路在线监测及故障定位的技术特征。
发明内容
针对上述问题，本发明涉及一种配电网线路在线监测及故障定位系统，包括故障指示器、数据采集器、节点路由器和PC主站：
所述故障指示器安装在所述配电网的电缆上，以获取所述电缆的故障数据，并将所述故障数据发送至所述数据采集器；
所述数据采集器包括RF MESH通信模块，所述数据采集器与所述故障指示器连接，以获取所述故障数据，并通过所述RF MESH通信模块将所述故障数据发送至所述节点路由器；
所述节点路由器与所述数据采集器连接，以接收所述故障数据并对所述故障数据进行整理后，将整理后的数据发送至所述PC主站；
所述PC主站与所述节点路由器连接，以对所述整理后的数据进行处理分析，并管理所述故障指示器和所述数据采集器。
上述的系统，其中，所述故障指示器实时监测所述电缆的运行情况并对所述电缆中进行故障指示。
上述的系统，其中，所述故障指示器通过机械翻转和/或闪光组合方式进行故障指示。
上述的系统，其中，所述数据采集器通过太阳能供电。
上述的系统，其中，所述RF MESH通信模块内置于所述数据采集器中。
上述的系统，其中，所述RF MESH通信模块采用基于IPv6的无线自组网络技术。
上述的系统，其中，所述数据采集器包括433MHz无线通信模块，并通过所述433MHz无线通信模块接收来自所述故障指示器的所述故障数据。
上述的系统，其中，所述数据采集器对所述故障数据进行加密处理后，通过所述RF MESH通信模块将加密后的所述故障数据发送至所述节点路由器。
上述的系统，其中，所述RF MESH通信模块在将加密后的所述故障数据发送至所述节点路由器的过程中再次对所述故障数据进行加密。
上述的系统，其中，所述节点路由器为无线MESH网络的路由器。
综上所述，本发明设计的一种配电网线路在线监测及故障定位系统，基于无线MESH网络，实现对实时数据的整合和分析，加强对电网实时、动态信息的分析诊断和优化，为管理人员提供更为全面的电网运行状态详情，减轻了工作人员的工作负担，提高了电网维护效率，降低了运行成本，满足了电力系统的综合要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明中配电网线路在线监测及故障定位系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
输电线对于电网而言是整个电力系统的命脉，它不仅担负着电能传输的重任，同时也是电力系统中最容易发生故障的元件之一。以前，线路上有故障发生必须通过人工巡线去查找故障点的位置，由于输电线路存在输送距离远，长期暴露在旷野，各种不利环境给工人的巡线查找工作带来极大的困难，所以为了使运行人员能够快速的排除巨大经济损失，非常有必要研究一种高精度、高可靠性的电网线路在线监测及故障定位技术。
如图1所示，本申请针对上述问题设计了一种配电网线路在线监测及故障定位系统，包括故障指示器、数据采集器、节点路由器和PC主站：
故障指示器安装在配电网的电缆上，以获取电缆的故障数据，并将故障数据发送至数据采集器；
数据采集器包括RF MESH通信模块，数据采集器与故障指示器连接，以获取故障数据，并通过RF MESH通信模块将故障数据发送至节点路由器；
节点路由器与数据采集器连接，以接收故障数据并对故障数据进行整理后，将整理后的数据发送至PC主站；
PC主站与节点路由器连接，以对整理后的数据进行处理分析，并管理故障指示器和数据采集器。
在本发明实施例中，故障指示器是一种安装在架空线路或电缆上的用于检测、指示短路和接地故障的数据采集及指示设备，根据类型可以分为电缆型和架空型。它能正确识别接地和短路故障，动作后自动恢复时间可自由设定；该故障指示器可以以机械翻转或闪光灯组合方式就地进行指示，并测量和传送配电线路的电流数据、温度等外部信息采集与通信功能，进行远程报警。其中，接地故障检测原理：采样接地瞬间的电容电流首半波与接地瞬间的电压首半波，比较其相位，当采样节点瞬间的电容电流突变大于一定数值，并且与接地瞬间的电压首半波同相，同时导线对地电压降低，则判断线路接地，否则线路未发生接地。短路检测原理：根据短路现象，在短路瞬间电流正突变、保护动作停电作为动作依据。
在本发明一个优选的实施例中，该故障指示器中还内置有433MHz的无线通信模块，并通过433MHz的无线通信模块传输数据。
本发明中数据采集器是一种数据加密及中继转发的设备，其中设置有433MHz的无线通信模块，通过433MHz无线方式实时采集附近范围内安装的故障指示器运行的数据和故障信息以及数据采集器本身的运行状态，并进行加密处理，然后通过该数据采集器内部设置的RE MESH通信模块上传数据，故障指示器中存储的故障信息包括有线路对地电场、负荷电流、短路报警电流、暂态接地电流、接地报警电流、导线温度、短路故障报警标志、接地故障报警标志、稳态零序电流、暂态零序电流、电缆头对地电场、电缆头温度等。
本发明中的数据采集器是采用太阳能供电，并通过专用的加密芯片对故障数据进行加密，加密芯片是防止客户系统被复制或修改的有效解决方案，故障数据在上传至节点路由器的过程中进行二次加密，二次加密是指无线MESH网络在传输数据过程中，协议层已经实现了一次加密。在数据采集器内部的RE MESH通信模块是采用自主研发的基于Ipv6的无线自组网络技术，该Ipv6的无线自组网络技术是把Ipv6技术融入无线网络，采用分层结构构件开发式的网络体系，不仅能解决无线网络间、无线网络与Internet间的互连互通问题，同时解决了无线网络固有的缺点，如需要数量巨大的地址资源、需要实现有效地址管理机制，缺乏应有的安全机制等问题。
在本发明中，节点路由器为无线MESH网络的路由器，是一种专门负责管理RE MESH自组网络管理的路由器。数据采集器采集到的数据通过RE MESH通信模块发送到节点路由器(无线通信过程中会再次加密)，节点路由器将各个节点的数据整理后，通过Ipv6或Ipv4公网等方式上传到PC主站，以便后台进行处理。数据在RF MESH模块到节点路由器之间进行传输时，数据载体属于无线MESH网络，无线MESH网络会对数据进行加密传输。节点路由器与RF MESH模块可被看做一个数据透明传输的管道，节点路由器只负责转发数据，并不对数据进行处理，数据处理分析由PC主站完成。
在本发明中，PC主站是进行最终数据的处理分析的服务器系统，同时负责管理各个数据采集器和故障指示器节点。
综上所述，本发明设计的一种配电网线路在线监测及故障定位系统，基于无线MESH网络，实现对实时数据的整合和分析，加强对电网实时、动态信息的分析诊断和优化，为管理人员提供更为全面的电网运行状态详情，减轻了工作人员的工作负担，提高了电网维护效率，降低了运行成本，满足了电力系统的综合要求。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种配电网线路在线监测及故障定位系统，其特征在于，包括故障指示器、数据采集器、节点路由器和PC主站：
所述故障指示器安装在所述配电网的电缆上，以获取所述电缆的故障数据，并将所述故障数据发送至所述数据采集器；
所述数据采集器包括RF MESH通信模块，所述数据采集器与所述故障指示器连接，以获取所述故障数据，并通过所述RF MESH通信模块将所述故障数据发送至所述节点路由器；
所述节点路由器与所述数据采集器连接，以接收所述故障数据并对所述故障数据进行整理后，将整理后的数据发送至所述PC主站；
所述PC主站与所述节点路由器连接，以对所述整理后的数据进行处理分析，并管理所述故障指示器和所述数据采集器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障指示器实时监测所述电缆的运行情况并对所述电缆中进行故障指示。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述故障指示器通过机械翻转和/或闪光组合方式进行故障指示。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集器通过太阳能供电。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RF MESH通信模块内置于所述数据采集器中。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RF MESH通信模块采用基于IPv6的无线自组网络技术。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集器包括433MHz无线通信模块，并通过所述433MHz无线通信模块接收来自所述故障指示器的所述故障数据。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集器对所述故障数据进行加密处理后，通过所述RF MESH通信模块将加密后的所述故障数据发送至所述节点路由器。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述RF MESH通信模块在将加密后的所述故障数据发送至所述节点路由器的过程中再次对所述故障数据进行加密。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述节点路由器为无线MESH网络的路由器。
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