CN105182074A - 智能电网网络统一定相系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能电网网络统一定相系统，包括总服务器，若干分支服务器，标准定相基站，若干手持定相终端；手持定相终端和标准定相基站通过网络互传数据，对比数据后，直接确定A/B/C三相，定相以标准定相基站采集到的相角信息作为定相标准，统一相位标识标准。本发明只需一次就能够对开关柜直接得出测量结果，比传统核相方式更加准确、方便、快捷。可对架空线路采取地面感应式核相。避免了接触式初相角核对操作过程中存在的安全隐患，可以实现雷雨天气的初相角核对.提高了初相角核对工作的工作效率。在不打开环网柜高压室的情况下，进行环网柜一、二次的校验及环网柜高压室A/B/C三相相序确认。

Description

智能电网网络统一定相系统

技术领域

本发明涉及电网标识、标色及相序标定的智能电网网络统一定相系统。

背景技术

智能电网网络统一定相系统的发展至今经历了四代，从本地有线定相，到本地无线定相再发展到远程无线定相，及智能电网网络统一定相系统。

1.本地有线定相

第一代：国内高压电力线路定相均采用有线方式，装置多，定相时至少需要4人进行操作，1人担当指挥，2人穿绝缘靴、戴绝缘手套担任定相员，1人仪表记录。

定相工作根据指挥人员的命令进行，高压操作员将高压引线固定在绝缘棒上，长短适宜，用绝缘棒引高压线接触高压电源点时，动作协调，两人相互照应，以免出现差错，造成危险，这种方法存在的问题是对于高压线路，尤其是对高压架空线路的相位检测时，要求两个装置同时与两根导线接触，采用有线方式使用很不方便，且具有一定的危险性。

2.本地无线定相

第二代：无线定相系统进行定相时，对电网无任何特别的干预，电网仍能保持正常工作，而且能使定相工作在几分钟内正确完成。无线定相器是通过无线电信号来通讯，使用范围可以扩展到10米左右，并可以穿过围墙和隔板使用，一个人可以轻松和安全地操作两个仪器，相较于有线定相减少了费时费力的麻烦。

但是无线定相有地域的局限性，定相范围很小，对于离得较远的电力线网络无法完成定相。

3.远程无线定相

第三代：利用GPS卫星授时技术和无线传输技术，使定相距离可以达到500公里以上，包含本地无线定相仪器的所有优点，解决了定相范围小的难题。同时还能针对环网柜、分接箱、变压器等电力设备的特点进行定相。

4.智能电网网络统一定相系统的研究与应用

第四代：以上几种无线定相仪只能完成点对点的定相，随着电力系统的不断发展，为了适应未来电力线网络的复杂化，我们计划研发智能电网网络统一定相系统。云智能电网网络统一定相系统已不再是单独的一款仪器，而是由独立的几部分组成的一套系统，包括针对输电线路的非接触式地面初相角核对技术，高精度测量技术、云同步技术等，在一个区域内设置一个基准定相点，依托互联网将数据进行传输、储存，实现了真正意义上的电网统一标识。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能电网网络统一定相系统。实现无线采集，可对架空线路采取非接触式核相。避免了接触式初相角核对操作过程中存在的安全隐患，可以实现雷雨天气的初相角核对。从根本上解决了电网中的统一初相角核对的难题，确保施工完成后定相的准确性，提高了供电可靠率，提高经济效益。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

智能电网网络统一定相系统，包括总服务器，若干分支服务器，标准定相基站，若干手持定相终端；总服务器通过互联网连接各分支服务器，每台分支服务器设有数据库及用户查询端，分支服务器通过互联网连接标准定相基站，手持定相终端通过移动通讯网与分支服务器连接；手持定相终端和标准定相基站通过网络互传数据，对比数据后，直接确定A/B/C三相，定相以标准定相基站采集到的相角信息作为定相标准，统一相位标识标准；其特征在于，所述手持定相终端的采集系统包括通用采集器X、Y，绝缘杆，环网柜三探头采集器，地面手持感应接收器，环网柜一次感应采集器，地面手持感应接收器接收被测高压相线发出的电磁波，通用采集器X、Y与绝缘杆连接采集工频电场信号,环网柜三探头采集器、环网柜一次感应采集器采集工频电场信号，与手持定相终端无线通讯；

所述环网柜三探头采集器同时采集环网柜L1、L2、L3的相位信号，并将信号传输给手持定相终端，在手持定相终端上直接显示采集环网柜L1、L2、L3的相位、电压波形、电压、定相结果及与标准相位信号的角差；

所述地面手持感应接收器上装有电极和无线传输模块，电极用来感应和接收被测高压相线发出的电磁波，无线传输模块用于手持定相终端和手持感应接收器之间的相互通讯；地面手持感应接收器正常工作后，将采集的相位信号进行处理，经过调制后发送给手持定相终端；手持定相终端将接收到的相位信号解调后，与标准定相基站采集的相位信号进行实时比较，确认相角差，对照核相判定准则进行定相；

所述环网柜一次感应采集器由感应采集探头、滤波电路及无线发送模块组成，在进行一次感应核相时，将环网柜一次感应采集器放在环网柜高压室的外壁上，采集器通过交流电场感应得到信号后，将信号传输给滤波电路并由滤波电路进行滤波，然后将信号通过无线传输模块传递给手持定相终端，手持定相终端将接收到的相位信号解调后，与标准定相基站采集的相位信号进行实时比较，确认相角差，对照核相判定准则进行定相。

所述的标准定相基站，包括标准定相仪，基站采集器，GPS卫星天线，信号采集线，3G天线，网线，高精时钟电路，标准定相仪连接GPS卫星天线、信号采集线、3G天线、网线、高精时钟电路，基站采集器采集本区域范围内电网的标准相位信息与标准定相仪无线通讯。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

智能电网网络统一定相系统，借助于移动通讯网络和互联网这两大通讯平台，能使移动终端用户和初相角核对基站服务器在任一时间内进行数据交流并完成统一初相角核对。从根本上解决了电网中的统一初相角核对的难题，确保施工完成后定相的准确性，提高了供电可靠率，提高经济效益。

总服务器统一了个区域服务器数据，可实时监测各分支服务器的运行情况，及时对出现的异常情况进行处理。

环网柜三探头采集器，只需一次就能够对开关柜直接得出测量结果，比传统核相方式更加准确、方便、快捷。

手持地面感应接收器，可对架空线路采取地面感应式核相。避免了接触式初相角核对操作过程中存在的安全隐患，可以实现雷雨天气的初相角核对.提高了初相角核对工作的工作效率。

环网柜一次感应采集器在不打开环网柜高压室的情况下，进行环网柜一、二次的校验及环网柜高压室A/B/C三相相序确认。

附图说明

图1为本发明组成示意图。

图2标准定相基站组成示意图。

图3环网柜三探头采集器信号处理原理图。

图4为地面手持感应接收器核相示意图。

图5为环网柜一次感应采集器核相示意图。

图6为环网柜一次感应采集器信号处理原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1所示，智能电网网络统一定相系统，包括，总服务器1台，下属分支服务器N台。每台分支服务器连接标准定相基站1个，配手持定相终端N个(N≤50)；总服务通过互联网连接各分支服务器，每台分支服务器设有数据库及用户查询端，分支服务器通过互联网连接标准定相基站，手持定相终端通过移动通讯网与分支服务器连接。所述手持定相终端的采集系统包括通用采集器X、Y，绝缘杆，环网柜三探头采集器，地面手持感应接收器，环网柜一次感应采集器，地面手持感应接收器接收被测高压相线发出的电磁波，通用采集器X、Y与绝缘杆连接采集工频电场信号,环网柜三探头采集器、环网柜一次感应采集器采集工频电场信号，与手持定相终端无线通讯。

如图2所示，标准定相基站，包括标准定相仪，基站采集器，GPS卫星天线，信号采集线，3G天线，网线，高精时钟电路，标准定相仪连接GPS卫星天线、信号采集线、3G天线、网线、高精时钟电路，基站采集器采集本区域范围内电网的标准相位信息与标准定相仪无线通讯。

总服务器实时监控各分支服务器运行情况，对异常数据进行报警，分支服务器通过高速宽带接入Internet，分支服务器提供网络服务器和数据库服务器的功能。在某一电网区域范围内，配备一台标准定相基站，该标准定相基站通过基站采集器可以24小时不间断地采集当地电网的A、B、C三相相角的信息，以及卫星GPS秒时间信息，并将这些信息实时传输到服务器。服务器有了这些信息，就可以确定每一GPS秒时间当地电网A、B、C三相的相角；并将这些信息存储到数据库中，便于用户查询。

分支服务器提供网络连接功能，远程手持定相终端可以通过TCP/IP方式同分支服务器建立连接，并将测量点采集到的相角信息连带采集时刻的GPS秒时间信息发送给分支服务器，分支服务器通过将该信息同标准定相基站采集到的在同一GPS秒时间当地电网的A、B、C三相的相角信息进行比对就可以确定远程测量点线路为A相、B相还是C相。分支服务器再将比对结果发回手持定相终端，显示测量结果。

如图3所示，环网柜三探头采集器同时采集环网柜L1、L2、L3的相位信号，并将信号传输给手持定相终端，在手持定相终端上直接显示采集环网柜L1、L2、L3的相位、电压波形、电压、定相结果及与标准相位信号的角差。

如图4所示，地面手持感应接收器上装有电极和无线传输模块，电极用来感应和接收被测高压相线发出的电磁波，无线传输模块用于手持定相终端和手持感应接收器之间的相互通讯；手持定相终端的接收模块将无线模块的输出信号接收并进行判别，经过高速相位比较回路的多次校核，将距离信号、相位信号以及场强信号进行分组排列，计算出地面手持感应接收器与对应的高压线距离、地面手持感应接收器接收与对应的高压相位信号、地面手持感应接收器与对应的高压场强信号。通过比较所接收的三种信号并计算显示出两高压回线的相位关系。

手持定相终端将接收到的相位信号解调后，与标准定相基站采集的相位信号进行实时比较，确认相角差，对照核相判定准则进行定相。

如图5所示，环网柜一次侧即高压室，三相高压电所产生的工频电场是一种随50Hz频率交变的准静态场，它的一些效应可以用静电场的一般概念来分析。三相工频电场其在空间每一点合成的电场是一个旋转的螺旋场。在三相工频电场中，电场方向周期性地变化，于是引起导体内部正、负电荷的往复运动。这种往复运动本身就是在导体内部流动的交变电流。这个电流的大小仅与导体的形状及外施电场的强弱有关，而在很大范围内与导体的电阻率无关，也就是与导体的性质无关。在这种条件下，高压装置下的大地，甚至一些活的有机体，都可以认为是导体。由此，在电场空间某点使用一个金属导体，便可以采集到电场的相序排列关系。

高压室内三相电缆横向排列：三相高压线所构成平面平行于高压室面板，当三芯电缆分线后，三条单芯电缆距离比较大的位置(单芯电缆间距大于50mm)所构成的平面平行于柜体正面时，在箱体的偏左上或者右上虚线内任意位置为核相范围，即环网柜一次采集器安放的范围。

高压室内三相电缆纵向排列：三相高压线所构成平面垂直于高压室面板，当三芯电缆分线后，三条单芯电缆距离比较大的位置(单芯电缆间距大于50mm)所构成的平面垂直于柜体正面时，即在箱体上部虚线内任意点均为核相范围，即环网柜一次采集器安放的范围。

为确保测量准确，除待测的两个高压室外，还应选择一运行的环网柜作为判断依据，原因是在于，两个已经并网的环网柜，其相序不会发生错误，测得的合成电场的初相角差值会小于20°，以此来证明此测量方案有效。

如图6所示，感应采集探头要放在高压室面板上，高压信号经感应采集探头、大地分布电容形成信号回路。

从感应采集探头输出来看，感应采集探头可等效为一阶RC低通电路，采样信号由电容C两端输出到下一级。由于输入阻抗非常高，低通RC截止频率点相对很低，工频输入信号由RC低通电路产生的附加相移很小，因此可认为感应采集探头输出信号即为原始信号。

感应采集探头检测到的输出信号时候相对很小，必须先经过限幅放大电路进行放大，为了准确测量输入信号强度，限幅放大部分引入了AGC控制。计算信号幅度时，AGC增益参与运算。

放大之后的输入信号除了有用信号外，同时还包含了其它无用的频带外信号，尤其在大电流的供电线上，工频的谐波干扰非常复杂。为了后续处理方便，必须滤除掉无用的带外信号。图中滤波电路中心频点工作在工频上，在它的中心频点上信号可无损通，而频带外信号却具用很强的抑制能力。窄带滤波由数字化的开关电容滤波器实现。

无线模块可以采用2.4G无线传输实现与手持定相终端的实际数据交互。手持定相终端将接收到的相位信号解调后，与标准定相基站采集的相位信号进行实时比较，确认相角差，对照核相判定准则进行定相。

上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (2)

1.智能电网网络统一定相系统，包括总服务器，若干分支服务器，标准定相基站，若干手持定相终端；总服务器通过互联网连接各分支服务器，每台分支服务器设有数据库及用户查询端，分支服务器通过互联网连接标准定相基站，手持定相终端通过移动通讯网与分支服务器连接；手持定相终端和标准定相基站通过网络互传数据，对比数据后，直接确定A/B/C三相，定相以标准定相基站采集到的相角信息作为定相标准，统一相位标识标准；其特征在于，所述手持定相终端的采集系统包括通用采集器X、Y，绝缘杆，环网柜三探头采集器，地面手持感应接收器，环网柜一次感应采集器，地面手持感应接收器接收被测高压相线发出的电磁波，通用采集器X、Y与绝缘杆连接采集工频电场信号,环网柜三探头采集器、环网柜一次感应采集器采集工频电场信号，与手持定相终端无线通讯；

所述环网柜三探头采集器同时采集环网柜L1、L2、L3的相位信号，并将信号传输给手持定相终端，在手持定相终端上直接显示采集环网柜L1、L2、L3的相位、电压波形、电压、定相结果及与标准相位信号的角差；

所述地面手持感应接收器上装有电极和无线传输模块，电极用来感应和接收被测高压相线发出的电磁波，无线传输模块用于手持定相终端和手持感应接收器之间的相互通讯；地面手持感应接收器正常工作后，将采集的相位信号进行处理，经过调制后发送给手持定相终端；手持定相终端将接收到的相位信号解调后，与标准定相基站采集的相位信号进行实时比较，确认相角差，对照核相判定准则进行定相；

所述环网柜一次感应采集器由感应采集探头、滤波电路及无线发送模块组成，在进行一次感应核相时，将环网柜一次感应采集器放在环网柜高压室的外壁上，采集器通过交流电场感应得到信号后，将信号传输给滤波电路并由滤波电路进行滤波，然后将信号通过无线传输模块传递给手持定相终端，手持定相终端将接收到的相位信号解调后，与标准定相基站采集的相位信号进行实时比较，确认相角差，对照核相判定准则进行定相。

2.根据权利要求1所述的智能电网网络统一定相系统，其特征在于，所述的标准定相基站，包括标准定相仪，基站采集器，GPS卫星天线，信号采集线，3G天线，网线，高精时钟电路，标准定相仪连接GPS卫星天线、信号采集线、3G天线、网线、高精时钟电路，基站采集器采集本区域范围内电网的标准相位信息与标准定相仪无线通讯。