CN104901420B - 一种基于中压载波通信的远变压器监控系统及监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于中压载波通信的远变压器监控系统及监控方法，该监控系统包括控制中心和中高压侧监控模块，并且针对每一条中压支线设置一个中压支线监测装置，中压支线的其中一相设置一个中压支线侧中继模块，中压支线的另外两相分别设置一个中压支线侧检测模块，变压器的低压三相分别设置一个变压器低压侧检测模块；中压支线为中高压电缆线的支线，变压器接在中压支线上。本发明可以对电网内的各个中压变压器进行远距离监测，并且监测数据可以自动上传，节省了大量人工；且通过高压互感取电设备解决了监控设备供电和耦合高压线上信号的问题，MCU控制单元的无线通信方式也解决了高压环境下操作监控设备的安全性问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于中压载波通信的远变压器监控系统及监控方法，通过PLC载波通信方式实现中高压电力网络信号的采集与传输，属于电力系统控制技术。
背景技术
传统电力网络的控制及信息采集还主要依靠大量人工操作；现有的PLC电力载波技术虽然已经有了一定的应用，但受到固有技术的限制，传输距离有限；且中高压设备一般采用电池供电，使用寿命有限；以及对于中高压设备的接触式设置存在安全问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于中压载波通信的远变压器监控系统及监控方法，采用PLC载波通信及无线技术，实现中高压电力线上信号的传输，同时能够实现电力网络信号的自动上传及监控，以便对电网设备进行实时监控，是一种用于整个电力网络从中高压至电压的信号采集传输、及各支路具体位置故障的总体解决方案，能够实现远距离传输，解决无线控制中高压设备的高安全及互感取电模块的永久供电问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于中压载波通信的远变压器监控系统，包括控制中心和中高压侧监控模块，并且针对每一条中压支线设置一个中压支线监测装置，每个中压支线监测装置包括一个中压支线侧中继模块、两个中压支线侧检测模块和三个变压器低压侧检测模块，中压支线的其中一相设置一个中压支线侧中继模块，中压支线的另外两相分别设置一个中压支线侧检测模块，变压器的低压三相分别设置一个变压器低压侧检测模块；中压支线为中高压电缆线的支线，变压器接在中压支线上；
所述变压器低压侧检测模块包括低压侧微弱感应取电单元、低压侧蓄电池、变压器低压侧控制单元MCU和低压侧传感器单元，低压侧微弱感应取电单元从变压器的低压三相端取电并对低压侧蓄电池进行充电，低压侧蓄电池为变压器低压侧检测模块供电，低压侧传感器单元对变压器低压侧的监测信号进行采集，变压器低压侧控制单元MCU与低压侧传感器单元进行交互；变压器低压侧控制单元MCU通过无线方式与中压支线侧中继模块通信；
所述中压支线侧检测模块包括中压侧微弱感应取电单元、中压侧蓄电池、中压支线侧控制单元MCU和中压侧传感器单元，中压侧微弱感应取电单元从中压支线上感应取电并对蓄电池进行充电，蓄电池为中压支线侧检测模块供电，中压侧传感器单元对中压支线上的监测信号进行采集，中压侧控制单元MCU与中压侧传感器单元进行交互；变压器中压支线侧控制单元MCU通过无线方式与中压支线侧中继模块通信；
所述中压支线侧中继模块包括中压支线侧互感取电单元、中压支线侧中继控制单元MCU、中压侧传感器单元和中压支线侧PLC载波通信单元，中压支线侧互感取电单元箍接在中压支线上通过互感取电为中压支线侧中继模块供电，中压侧传感器单元对中压支线上的监测信号进行采集，中压侧中继控制单元MCU与中压侧传感器单元进行交互，中压支线侧PLC载波通信单元与中压支线侧中继控制单元MCU进行交互；中压支线侧PLC载波单元通过感应方式将通信载波信号耦合到中压支线上，同时通过感应方式将中压支线上对端的载波信号提取出来，中压支线侧PLC载波通信单元将获取的采集数据加载到中压支线，同时从中压支线上接收中高压侧监控模块的控制信息；
所述中高压侧监控模块包括中高压侧互感取电单元、中高压侧控制单元MCU和中高压侧PLC载波通信单元，中高压侧互感取电单元箍接在中高压电缆线上，通过互感取电为中高压侧监控模块供电，中高压侧PLC载波通信单元与中高压侧控制单元MCU进行交互；中高压侧PLC载波通信单元通过感应方式将通信载波信号耦合到中高压电缆线上，同时通过感应方式将中高压电缆线上对端的载波信号提取出来；中高压侧控制单元MCU通过无线方式与控制中心通信；
优选的，所述低压侧传感器单元包括电流传感器和温度传感器，其中电流传感器对变压器的低压三相电流进行检测，温度传感器对变压器的低压三相电缆的接线柱温度进行检测；所述中压侧传感器单元包括电流传感器，该电流传感器对中压支线三相电流进行检测。
优选的，所述无线方式为WiFi方式、Zigbee方式或蓝牙方式。
上述基于中压载波通信的远变压器监控系统的监控方法，包括如下步骤：
(1)将中高压侧互感取电单元箍接在中高压电缆线上，通过互感取电为中高压侧监控模块供电；将中压支线侧互感取电单元箍接在中压支线上，通过互感取电为中压支线侧中继模块供电；中压支线侧检测模块的供电由各支线的中压侧微弱感应取电单元和中压侧蓄电池供电；变压器低压侧检测模块的供电由低压侧微弱感应取电单元和低压侧蓄电池供电；
(2)在控制中心完成相关参数的设置，通过无线网络发送给中高压侧监控模块，再通过中高压电缆线和中压支线发送给中压支线侧中继模块，最后通过无线网络发送给中压支线侧检测模块和变压器低压侧检测模块，以：通过变压器低压侧控制单元MCU完成对对应低压侧传感器单元的设置，通过中压支线侧控制单元MCU完成对对应中压侧传感器单元的设置，通过中压支线侧中继控制单元MCU完成对中压侧传感器单元和中压支线侧PLC载波通信单元的设置，通过中高压侧控制单元MCU完成对中高压侧PLC载波通信单元的设置；
(3)为各中高压侧PLC载波通信单元和各中压支线侧PLC载波通信单元分配一个唯一对应的设备地址号，控制中心和中高压侧监控模块根据设备地址号确认反馈信息的来源，变压器低压侧检测模块包根据设备地址号确认控制指令是否针对自己；
(4)控制中心将控制指令依次通过无线网络、中高压侧控制单元MCU、中高压侧PLC载波通信单元、中高压电缆线、中压支线和中压支线侧PLC载波通信单元发送到中压支线侧中继控制单元MCU，中压支线侧中继控制单元MCU确认控制指令中是否包含本中压支线侧PLC载波通信单元的设备地址号：若不包含，则继续等待；若包含，则通过无线网络、中压支线侧控制单元MCU和变压器低压侧控制单元MCU向对应的传感器单元传递控制指令，各传感器单元根据控制指令完成数据采集后，再依次通过对应的变压器低压侧控制单元MCU/中压支线侧控制单元MCU、无线网络、中压支线侧中继控制单元MCU、中压支线侧PLC载波通信单元、中压支线、中高压电缆线、中高压侧PLC载波通信单元、中高压侧控制单元MCU和无线网络向控制中心反馈信息，完成一次数据采集过程；
(5)控制中心通过轮询、随机、概率或指定的方法对所有传感器单元进行调控；
(6)控制中心设置有反馈信息的时限，若传感器单元在规定的时限内没有反馈信息，则判断对应通信线路存在通信设备故障，结合其他通信线路状况，判断故障位置；
(7)控制中心设置有告警判断单元，控制中心根据反馈信息和告警判断单元判断对应通信线路上是否存在电网设备故障，结合其他通信线路状况，判断故障位置。
有益效果：本发明提供的一种基于中压载波通信的远变压器监控系统及监控方法，可以对电网内的各个变压器进行远距离监测，并且监测数据可以自动上传，节省了大量人工；且通过高压互感取电设备解决了监控设备供电的问题，MCU控制单元的无线通信方式也解决了高压环境下操作监控设备的安全性问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2所示为一种基于中压载波通信的远变压器监控系统，包括控制中心和中高压侧监控模块，并且针对每一条中压支线设置一个中压支线监测装置，每个中压支线监测装置包括一个中压支线侧中继模块、两个中压支线侧检测模块和三个变压器低压侧检测模块，中压支线的其中一相设置一个中压支线侧中继模块，中压支线的另外两相分别设置一个中压支线侧检测模块，变压器的低压三相分别设置一个变压器低压侧检测模块；中压支线为中高压电缆线的支线，变压器接在中压支线上；
所述变压器低压侧检测模块包括低压侧微弱感应取电单元、低压侧蓄电池、变压器低压侧控制单元MCU和低压侧传感器单元，低压侧微弱感应取电单元从变压器的低压三相端取电并对低压侧蓄电池进行充电，低压侧蓄电池为变压器低压侧检测模块供电，低压侧传感器单元对变压器低压侧的监测信号进行采集，变压器低压侧控制单元MCU与低压侧传感器单元进行交互；变压器低压侧控制单元MCU通过无线方式与中压支线侧中继模块通信；
所述中压支线侧检测模块包括中压侧微弱感应取电单元、中压侧蓄电池、中压支线侧控制单元MCU和中压侧传感器单元，中压侧微弱感应取电单元从中压支线上感应取电并对蓄电池进行充电，蓄电池为中压支线侧检测模块供电，中压侧传感器单元对中压支线上的监测信号进行采集，中压侧控制单元MCU与中压侧传感器单元进行交互；变压器中压支线侧控制单元MCU通过无线方式与中压支线侧中继模块通信；
所述中压支线侧中继模块包括中压支线侧互感取电单元、中压支线侧中继控制单元MCU、中压侧传感器单元和中压支线侧PLC载波通信单元，中压支线侧互感取电单元箍接在中压支线上通过互感取电为中压支线侧中继模块供电，中压侧传感器单元对中压支线上的监测信号进行采集，中压侧中继控制单元MCU与中压侧传感器单元进行交互，中压支线侧PLC载波通信单元与中压支线侧中继控制单元MCU进行交互；中压支线侧PLC载波单元通过感应方式将通信载波信号耦合到中压支线上，同时通过感应方式将中压支线上对端的载波信号提取出来，中压支线侧PLC载波通信单元将获取的采集数据加载到中压支线，同时从中压支线上接收中高压侧监控模块的控制信息；
所述中高压侧监控模块包括中高压侧互感取电单元、中高压侧控制单元MCU和中高压侧PLC载波通信单元，中高压侧互感取电单元箍接在中高压电缆线上，通过互感取电为中高压侧监控模块供电，中高压侧PLC载波通信单元与中高压侧控制单元MCU进行交互；中高压侧PLC载波通信单元通过感应方式将通信载波信号耦合到中高压电缆线上，同时通过感应方式将中高压电缆线上对端的载波信号提取出来；中高压侧控制单元MCU通过无线方式与控制中心通信；
所述低压侧传感器单元包括电流传感器和温度传感器，其中电流传感器对变压器的低压三相电流进行检测，温度传感器对变压器的低压三相电缆的接线柱温度进行检测；所述中压侧传感器单元包括电流传感器，该电流传感器对中压支线三相电流进行检测。
所述无线方式为WiFi方式、Zigbee方式或蓝牙方式。
上述基于中压载波通信的远变压器监控系统的监控方法，包括如下步骤：
(1)将中高压侧互感取电单元箍接在中高压电缆线上，通过互感取电为中高压侧监控模块供电；将中压支线侧互感取电单元箍接在中压支线上，通过互感取电为中压支线侧中继模块供电；中压支线侧检测模块的供电由各支线的中压侧微弱感应取电单元和中压侧蓄电池供电；变压器低压侧检测模块的供电由低压侧微弱感应取电单元和低压侧蓄电池供电；
(2)在控制中心完成相关参数的设置，通过无线网络发送给中高压侧监控模块，再通过中高压电缆线和中压支线发送给中压支线侧中继模块，最后通过无线网络发送给中压支线侧检测模块和变压器低压侧检测模块，以：通过变压器低压侧控制单元MCU完成对对应低压侧传感器单元的设置，通过中压支线侧控制单元MCU完成对对应中压侧传感器单元的设置，通过中压支线侧中继控制单元MCU完成对中压侧传感器单元和中压支线侧PLC载波通信单元的设置，通过中高压侧控制单元MCU完成对中高压侧PLC载波通信单元的设置；
(3)为各中高压侧PLC载波通信单元和各中压支线侧PLC载波通信单元分配一个唯一对应的设备地址号，控制中心和中高压侧监控模块根据设备地址号确认反馈信息的来源，变压器低压侧检测模块包根据设备地址号确认控制指令是否针对自己；
(4)控制中心将控制指令依次通过无线网络、中高压侧控制单元MCU、中高压侧PLC载波通信单元、中高压电缆线、中压支线和中压支线侧PLC载波通信单元发送到中压支线侧中继控制单元MCU，中压支线侧中继控制单元MCU确认控制指令中是否包含本中压支线侧PLC载波通信单元的设备地址号：若不包含，则继续等待；若包含，则通过无线网络、中压支线侧控制单元MCU和变压器低压侧控制单元MCU向对应的传感器单元传递控制指令，各传感器单元根据控制指令完成数据采集后，再依次通过对应的变压器低压侧控制单元MCU/中压支线侧控制单元MCU、无线网络、中压支线侧中继控制单元MCU、中压支线侧PLC载波通信单元、中压支线、中高压电缆线、中高压侧PLC载波通信单元、中高压侧控制单元MCU和无线网络向控制中心反馈信息，完成一次数据采集过程；
(5)控制中心通过轮询、随机、概率或指定的方法对所有传感器单元进行调控；
(6)控制中心设置有反馈信息的时限，若传感器单元在规定的时限内没有反馈信息，则判断对应通信线路存在通信设备故障，结合其他通信线路状况，判断故障位置；
(7)控制中心设置有告警判断单元，控制中心根据反馈信息和告警判断单元判断对应通信线路上是否存在电网设备故障，结合其他通信线路状况，判断故障位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于中压载波通信的远变压器监控系统，其特征在于：包括控制中心和中高压侧监控模块，并且针对每一条中压支线设置一个中压支线监测装置，每个中压支线监测装置包括一个中压支线侧中继模块、两个中压支线侧检测模块和三个变压器低压侧检测模块，中压支线的其中一相设置一个中压支线侧中继模块，中压支线的另外两相分别设置一个中压支线侧检测模块，变压器的低压三相分别设置一个变压器低压侧检测模块；中压支线为中高压电缆线的支线，变压器接在中压支线上；
所述变压器低压侧检测模块包括低压侧微弱感应取电单元、低压侧蓄电池、变压器低压侧控制单元MCU和低压侧传感器单元，低压侧微弱感应取电单元从变压器的低压三相端取电并对低压侧蓄电池进行充电，低压侧蓄电池为变压器低压侧检测模块供电，低压侧传感器单元对变压器低压侧的监测信号进行采集，变压器低压侧控制单元MCU与低压侧传感器单元进行交互；变压器低压侧控制单元MCU通过无线方式与中压支线侧中继模块通信；
所述中压支线侧检测模块包括中压侧微弱感应取电单元、中压侧蓄电池、中压支线侧控制单元MCU和中压侧传感器单元，中压侧微弱感应取电单元从中压支线上感应取电并对蓄电池进行充电，蓄电池为中压支线侧检测模块供电，中压侧传感器单元对中压支线上的监测信号进行采集，中压支线侧控制单元MCU与中压侧传感器单元进行交互；中压支线侧控制单元MCU通过无线方式与中压支线侧中继模块通信；
所述中压支线侧中继模块包括中压支线侧互感取电单元、中压支线侧中继控制单元MCU、中压侧传感器单元和中压支线侧PLC载波通信单元，中压支线侧互感取电单元箍接在中压支线上通过互感取电为中压支线侧中继模块供电，中压侧传感器单元对中压支线上的监测信号进行采集，中压支线侧中继控制单元MCU与中压侧传感器单元进行交互，中压支线侧PLC载波通信单元与中压支线侧中继控制单元MCU进行交互；中压支线侧PLC载波单元通过感应方式将通信载波信号耦合到中压支线上，同时通过感应方式将中压支线上对端的载波信号提取出来，中压支线侧PLC载波通信单元将获取的采集数据加载到中压支线，同时从中压支线上接收中高压侧监控模块的控制信息；
所述中高压侧监控模块包括中高压侧互感取电单元、中高压侧控制单元MCU和中高压侧PLC载波通信单元，中高压侧互感取电单元箍接在中高压电缆线上，通过互感取电为中高压侧监控模块供电，中高压侧PLC载波通信单元与中高压侧控制单元MCU进行交互；中高压侧PLC载波通信单元通过感应方式将通信载波信号耦合到中高压电 缆线上，同时通过感应方式将中高压电缆线上对端的载波信号提取出来；中高压侧控制单元MCU通过无线方式与控制中心通信。
2.根据权利要求1所述的基于中压载波通信的远变压器监控系统，其特征在于：所述低压侧传感器单元包括电流传感器和温度传感器，其中电流传感器对变压器的低压三相电流进行检测，温度传感器对变压器的低压三相电缆的接线柱温度进行检测；所述中压侧传感器单元包括电流传感器，该电流传感器对中压支线三相电流进行检测。
3.根据权利要求1所述的基于中压载波通信的远变压器监控系统，其特征在于：所述无线方式为WiFi方式、Zigbee方式或蓝牙方式。
4.根据权利要求1所述的基于中压载波通信的远变压器监控系统的监控方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将中高压侧互感取电单元箍接在中高压电缆线上，通过互感取电为中高压侧监控模块供电；将中压支线侧互感取电单元箍接在中压支线上，通过互感取电为中压支线侧中继模块供电；中压支线侧检测模块的供电由各支线的中压侧微弱感应取电单元和中压侧蓄电池供电；变压器低压侧检测模块的供电由低压侧微弱感应取电单元和低压侧蓄电池供电；
(2)在控制中心完成相关参数的设置，通过无线网络发送给中高压侧监控模块，再通过中高压电缆线和中压支线发送给中压支线侧中继模块，最后通过无线网络发送给中压支线侧检测模块和变压器低压侧检测模块，以通过变压器低压侧控制单元MCU完成对对应低压侧传感器单元的设置，通过中压支线侧控制单元MCU完成对对应中压侧传感器单元的设置，通过中压支线侧中继控制单元MCU完成对中压侧传感器单元和中压支线侧PLC载波通信单元的设置，通过中高压侧控制单元MCU完成对中高压侧PLC载波通信单元的设置；
(3)为各中高压侧PLC载波通信单元和各中压支线侧PLC载波通信单元分配一个唯一对应的设备地址号，控制中心和中高压侧监控模块根据设备地址号确认反馈信息的来源，变压器低压侧检测模块包根据设备地址号确认控制指令是否针对自己；
(4)控制中心将控制指令依次通过无线网络、中高压侧控制单元MCU、中高压侧PLC载波通信单元、中高压电缆线、中压支线和中压支线侧PLC载波通信单元发送到中压支线侧中继控制单元MCU，中压支线侧中继控制单元MCU确认控制指令中是否包含本中压支线侧PLC载波通信单元的设备地址号：若不包含，则继续等待；若包含， 则通过无线网络、中压支线侧控制单元MCU和变压器低压侧控制单元MCU向对应的传感器单元传递控制指令，各传感器单元根据控制指令完成数据采集后，再依次通过对应的变压器低压侧控制单元MCU/中压支线侧控制单元MCU、无线网络、中压支线侧中继控制单元MCU、中压支线侧PLC载波通信单元、中压支线、中高压电缆线、中高压侧PLC载波通信单元、中高压侧控制单元MCU和无线网络向控制中心反馈信息，完成一次数据采集过程；
(5)控制中心通过轮询、随机、概率或指定的方法对所有传感器单元进行调控；
(6)控制中心设置有反馈信息的时限，若传感器单元在规定的时限内没有反馈信息，则判断对应通信线路存在通信设备故障，结合其他通信线路状况，判断故障位置；
(7)控制中心设置有告警判断单元，控制中心根据反馈信息和告警判断单元判断对应通信线路上是否存在电网设备故障，结合其他通信线路状况，判断故障位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170222 Termination date: 20180205 |