CN105004945A - 配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法与系统 - Google Patents
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Abstract
配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法与系统，所述配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法，包括如下步骤：1）采用监测装置同步精确测量配电网架空线路上各监测点各相的负荷电流，并将测量结果上传到作为配电网架空线路精确负荷分布在线监测主站的监测平台；2）监测平台收集多个监测点负荷电流的精确测量结果，实现配电网架空线路精确负荷分布的在线监测。在配电网架空线路上各重要位置设置监测点，采用本发明方法或系统可以精确测量配电网架空线路上各重要位置任意时刻的负荷电流，并自动将这些电流数据发送到监控平台，实现对配电网架空线路精确负荷分布的在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法与系统。
背景技术
在配电网中，如果能够精确掌握架空线路中各重要位置的负荷分布，如线路重要分支、重要分段处的负荷分布，可对电网负荷规划、负荷转供、拓扑调整起重要指导作用。配合计量系统还可定位偷电、漏电区段。
在每个监测点测量线路的精确电流值，这个精确电流值反映了该监测点后面线路的负荷情况，若控制这些精确电流值的测量时间同步，这样就得到了某个时间点上各个监测点的精确电流值，这样就获得了该线路的精确负荷分布情况。例如，变电站输出100A电流，监测点1测得电流值为100A，监测点2测得电流值为80A，监测点3测得电流值为40A，监测点4测得电流值为10A，若4个监测点在一条线路上，那么就知道监测点1~2负荷20A，2~3负荷40A，3~4负荷30A，4负荷10A，可以看到大部分负荷分布在监测点2~4之间。
目前尚没有一种简易可行的架空线路精确负荷分布在线监测方法。
带通信功能的架空线路故障指示器，采用一个简易的开口CT（CT，Current transformer的简称，即电流互感器）来测量线路负荷电流，可以上传线路负荷电流，实现线路负荷分布在线监测。但故障指示器使用的简易开口CT精度低，不能精确测量线路负荷电流，也无法实现测量的同步，所以不能实现对配电网架空线路精确负荷分布在线监测。
开口CT是一种电磁式电流互感器，由于其使用了铁心，不可避免地存在磁饱和、铁磁共振和磁滞效应等问题，所以误差大，无法成为高精度电流互感器。
配电网架空线路FTU即馈线终端装置，通过与架空线路柱上开关相连，通过柱上开关内的测量CT，实现对线路负荷电流的精确测量，且可以通过上传线路负荷电流，实现对线路负荷分布的在线监测。
但配网架空线路FTU是一种数据采集装置，本身没有传感器，不能独立工作，必须和架空线路柱上开关一起设置才能实现对线路负荷电流的精确测量。而配网架空线路FTU和柱上开关不但本身造价高，而且施工成本高，安装过程需要停电，破线施工。配网架空线路FTU和柱上开关功能强大，应用在仅需测量线路负荷电流的线路上，不但投入太也造成浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法和一种配电网架空线路精确负荷分布在线监测系统。
本发明通过如下技术方案解决其技术问题：一种配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法，包括如下步骤：
1）采用监测装置同步精确测量配电网架空线路上各监测点各相的负荷电流，并将测量结果上传到作为配电网架空线路精确负荷分布在线监测主站的监测平台；
2）监测平台收集多个监测点负荷电流的精确测量结果，实现配电网架空线路精确负荷分布的在线监测。
所述监测装置包括监测球和通信终端，步骤1）具体实现方式如下：
在配电网架空线路监测点的每一相上安装能精确测量线路负荷电流的所述监测球，并在各监测点附近安装与所述监测球相连的所述通信终端，通信终端通过GPS授时模块获取精确时标，并授时给各监测球，让各监测球的时间和通信终端时间同步，同时，通信终端收集监测点各监测球的测量结果并上传到监测平台。
步骤2）中监测平台通过如下方式实现配电网架空线路精确负荷分布的在线监测：
2-1）在监测平台上录入配电网架空线路图，并在配电网架空线路图上标注出各监测点的位置；
2-2）收集各监测点各相线路的负荷电流，结合配电网架空线路图在线监测配电网架空线路的精确负荷分布。
所述步骤1）中监测装置将测量结果上传到监测平台的操作由监测平台触发，监测平台触发监测装置上传测量结果的方式包括定期上传数据和即时上传数据。
本发明另一个技术问题通过如下技术方案解决：一种用于实施所述在线监测方法的配电网架空线路精确负荷分布在线监测系统，所述在线监测系统包括作为配电网架空线路精确负荷分布在线监测主站的监测平台和若干个监测装置，所述监测装置通过移动网络与所述监测平台相连，每个所述监测装置包括三个监测球和一个通信终端，各监测装置的监测球与各监测装置的通信终端通过短距离无线通信网络相连；
所述监测球包括用于精确测量线路负荷电流的电子式电流互感器，还包括电源模块、处理模块和短距无线通信模块，所述电源模块与所述电子式电流互感器、处理模块、短距无线通信模块分别相连，为各模块提供电压稳定的电源，所述处理模块连于电子式电流互感器和短距无线通信模块之间，处理模块采集电子式电流互感器的输出电流，并通过短距无线通信模块发送到所述通信终端，处理模块还通过所述短距无线通信模块接收所述通信终端的无线授时，获取同步时钟；
所述通信终端包括电源单元模块、GPS授时模块、处理单元模块、短距无线通信单元模块、移动网络通信模块，所述电源单元模块与所述GPS授时模块、处理单元模块、短距无线通信单元模块、移动网络通信模块分别相连，为各模块提供电压稳定的电源，所述GPS授时模块与所述处理单元模块相连，处理单元模块通过GPS授时模块获得精确时标，所述处理单元模块还与所述短距无线通信单元模块和移动网络通信模块分别相连，处理单元模块通过短距无线通信单元模块收集监测球测量的负荷电流或向监测球无线授时，通过移动网络通信模块将测量的负荷电流发送到所述监控平台或接收监控平台的控制信号。
所述电源单元模块包括太阳能电池板、电池和电源管理模块，所述太阳能电池板、电池分别与所述电源管理模块相连，太阳能电池板将光能转换成电能，通过所述电源管理模块为通信终端的各用电模块提供电压稳定的电源和为所述电池充电，所述电池作为后备电源用于补充所述太阳能电池板供电的不足。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
在配电网架空线路上各重要位置设置监测点，采用本发明方法或系统可以精确测量配电网架空线路上各重要位置任意时刻的负荷电流，并自动将这些电流数据发送到监控平台，实现对配电网架空线路精确负荷分布的在线监测，以便指导电网负荷规划、负荷转供、线路拓扑调整，掌握配网架空线路精确负荷分布，配合计量系统还可以定位偷电、漏电区段。
附图说明
图1为本发明配电网架空线路精确负荷分布在线监测系统的原理框图；
图2为本发明监测装置的原理框图；
图3为本发明监测平台上配电网架空线路图的展示图。
具体实施方式
本发明公开了一种配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法，包括如下步骤：
1）采用监测装置同步精确测量配电网架空线路上各监测点各相的负荷电流，并将测量结果上传到作为配电网架空线路精确负荷分布在线监测主站的监测平台；
2）监测平台收集多个监测点负荷电流的精确测量结果，实现配电网架空线路精确负荷分布的在线监测。
上述步骤1）强调测量的精确、同步，如图1所示，对线路负荷电流的精确测量主要是通过在配电网架空线路监测点的每一相上安装能精确测量线路负荷电流的所述监测球实现的，对线路负荷电流的同步测量通过如下方式实现：在各监测点附近安装与监测球通信的通信终端，通信终端通过GPS授时模块获取精确时标，并授时给各监测球，让各监测球的时间和通信终端时间同步。各监测点各相上的监测球和该监测点附近的通信终端组成一个监测装置，本发明监测球是直接挂装在配电线路上的，通信终端可安装在监测点附近的杆塔上。
步骤2）中监测平台通过如下方式实现配电网架空线路精确负荷分布的在线监测：
2-1）在监测平台上录入配电网架空线路图，并在配电网架空线路图上标注出各监测点的位置；
2-2）收集各监测点各相线路的负荷电流，结合配电网架空线路图在线监测配电网架空线路的精确负荷分布。
配电网架空线路图如图3所示，由GIS（地理信息）图和线路分布图组成，即在GIS图上展示出配电网架空线路具体线路的布置，并在线路上标示出各监测点的位置。
所述步骤1）中监测装置将测量结果上传到监测平台的操作由监测平台触发，监测平台触发监测装置上传测量结果的方式包括定期上传数据和即时上传数据。
本发明的配电网架空线路精确负荷分布在线监测系统，如图1所示，包括作为配电网架空线路精确负荷分布在线监测主站的监测平台和若干个监测装置，监测装置通过移动网络如GPRS、3G网络等与监测平台相连，每个监测装置包括分别对应于架空线路A、B、C三相的三个监测球和一个通信终端，各监测装置的监测球与各监测装置的通信终端通过短距离无线通信网络相连。
如图2所示，监测球包括电子式电流互感器，电子式电流互感器用于精确测量配电网架空线路上各监测点各相的负荷电流，还包括电源模块、处理模块和短距无线通信模块，电源模块与电子式电流互感器、处理模块、短距无线通信模块分别相连，为各模块提供电压稳定的电源，处理模块连于电子式电流互感器和短距无线通信模块之间，处理模块采集电子式电流互感器的输出电流，并通过短距无线通信模块发送到通信终端，处理模块还通过短距无线通信模块接收通信终端的无线授时，获取同步时钟。
同样如图2所示，通信终端包括电源单元模块、GPS授时模块、处理单元模块、短距无线通信单元模块、移动网络通信模块。
电源单元模块与GPS授时模块、处理单元模块、短距无线通信单元模块、移动网络通信模块分别相连，为各模块提供电压稳定的电源，GPS授时模块与处理单元模块相连，处理单元模块通过GPS授时模块获得精确时标，处理单元模块还与短距无线通信单元模块和移动网络通信模块分别相连，处理单元模块通过短距无线通信单元模块收集监测球测量的负荷电流或向监测球无线授时，通过移动网络通信模块将测量的负荷电流发送到监控平台或接收监控平台的控制信号。
电源单元模块包括太阳能电池板、电池和电源管理模块，太阳能电池板、电池分别与电源管理模块相连。
在日照充足时，太阳能电池板将光能转换成电能，电源管理模块从太阳能电池板获取能源，给处理单元模块、GPS授时模块、短距无线通信单元模块、移动网络通信模块提供电压稳定的电源，富余功率用于给电池充电；在日照不充足的情况下，电源管理模块还可以从电池中获取能源，电池作为后备电源补充太阳能电池板供电的不足。
Claims (6)
1.一种配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）采用监测装置同步精确测量配电网架空线路上各监测点各相的负荷电流，并将测量结果上传到作为配电网架空线路精确负荷分布在线监测主站的监测平台；
2）监测平台收集多个监测点负荷电流的精确测量结果，实现配电网架空线路精确负荷分布的在线监测。
2.根据权利要求1所述的配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法，其特征在于，所述监测装置包括监测球和通信终端，步骤1）具体实现方式如下：
在配电网架空线路监测点的每一相上安装能精确测量线路负荷电流的所述监测球，并在各监测点附近安装与所述监测球相连的所述通信终端，通信终端通过GPS授时模块获取精确时标，并授时给各监测球，让各监测球的时间和通信终端时间同步，同时，通信终端收集监测点各监测球的测量结果并上传到监测平台。
3.根据权利要求1或2所述的配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法，其特征在于，步骤2）中监测平台通过如下方式实现配电网架空线路精确负荷分布的在线监测：
2-1）在监测平台上录入配电网架空线路图，并在配电网架空线路图上标注出各监测点的位置；
2-2）收集各监测点各相线路的负荷电流，结合配电网架空线路图在线监测配电网架空线路的精确负荷分布。
4.根据权利要求3所述的配电网架空线路精确负荷分布在线监测方法，所述步骤1）中监测装置将测量结果上传到监测平台的操作由监测平台触发，监测平台触发监测装置上传测量结果的方式包括定期上传数据和即时上传数据。
5.一种用于实施权利要求1~4中所述在线监测方法的配电网架空线路精确负荷分布在线监测系统，其特征在于，所述在线监测系统包括作为配电网架空线路精确负荷分布在线监测主站的监测平台和若干个监测装置，所述监测装置通过移动网络与所述监测平台相连，每个所述监测装置包括三个监测球和一个通信终端，各监测装置的监测球与各监测装置的通信终端通过短距离无线通信网络相连；
所述监测球包括用于精确测量线路负荷电流的电子式电流互感器，还包括电源模块、处理模块和短距无线通信模块，所述电源模块与所述电子式电流互感器、处理模块、短距无线通信模块分别相连，为各模块提供电压稳定的电源，所述处理模块连于电子式电流互感器和短距无线通信模块之间，处理模块采集电子式电流互感器的输出电流，并通过短距无线通信模块发送到所述通信终端，处理模块还通过所述短距无线通信模块接收所述通信终端的无线授时，获取同步时钟；
所述通信终端包括电源单元模块、GPS授时模块、处理单元模块、短距无线通信单元模块、移动网络通信模块，所述电源单元模块与所述GPS授时模块、处理单元模块、短距无线通信单元模块、移动网络通信模块分别相连，为各模块提供电压稳定的电源，所述GPS授时模块与所述处理单元模块相连，处理单元模块通过GPS授时模块获得精确时标，所述处理单元模块还与所述短距无线通信单元模块和移动网络通信模块分别相连，处理单元模块通过短距无线通信单元模块收集监测球测量的负荷电流或向监测球无线授时，通过移动网络通信模块将测量的负荷电流发送到所述监控平台或接收监控平台的控制信号。
6.根据权利要求5所述的配电网架空线路精确负荷分布在线监测系统，其特征在于，所述电源单元模块包括太阳能电池板、电池和电源管理模块，所述太阳能电池板、电池分别与所述电源管理模块相连，太阳能电池板将光能转换成电能，通过所述电源管理模块为通信终端的各用电模块提供电压稳定的电源和为所述电池充电，所述电池作为后备电源用于补充所述太阳能电池板供电的不足。
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