CN105242144A - 输电线路电流状态在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路电流状态在线监测系统，该系统包括控制中心、数据传输端和监控终端，所述数据传输端分别与控制中心、监控终端进行无线通信；所述监控终端包括依次连接的电流数据采集单元、全波精密整流单元、二阶低通滤波单元、采样保持单元、差分放大检测单元、MCU处理单元和无线射频通信单元。本发明提出的输电线路状态在线监测系统通过电流的测量数据直观地监测导线的运行状态，提高了在线监测的准确性和实时性。

Description

输电线路电流状态在线监测系统及方法

技术领域

本发明属于供电系统控制领域，具体涉及一种输电线路电流状态在线监测系统。

背景技术

随着电力系统自动化与现代化管理的应用越来越多，输电线路在线监测技术成为现实。近几年，环境、人为等因素造成电网故障等问题时有发生，使得人们加深了对输电线路在线监测技术的重视和投入。现有的在线监测技术基本是通过在线电路电压监测，这些技术存在监测实时性不高，漏检等情况。本文提出的输电线路状态在线监测系统通过电流的测量数据直观地监测导线的运行状态，提高了在线监测的准确性和实时性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种输电线路电流状态在线监测的方法，通过监测感应线圈采集交流电的电势信号实现对输电线路电流状态的在线监测，具有性价比高的优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种输电线路电流状态在线监测系统，该系统包括控制中心、数据传输端和监控终端，所述数据传输端分别与控制中心、监控终端进行无线通信；所述监控终端包括依次连接的电流数据采集单元105、全波精密整流单元106、二阶低通滤波单元107、采样保持单元108、差分放大检测单元109、MCU处理单元110和无线射频通信单元104。所述控制中心包括主机101、GPRS无线通信单元102，并通过GPRS无线通信单元102与数据传输端进行相互连接通信；所述数据传输端包括GPRS无线通信模块111、微处理器103、无线射频通信模块112，并通过无线射频通信模块112与监控终端进行相互连接通信，通过GPRS无线通信模块111与控制中心进行相互连接通信。所述电流数据采集单元105包括感应线圈、压敏电阻和肖特基二极管，所述压敏电阻和肖特基二极管串联后与感应线圈并联。所述二阶低通滤波单元107包括两个RC环节和放大电路。所述无线射频通信单元104包括外部晶振、天线和与MCU处理单元110联系的通信接口。所述全波精密整流单元106包括两个运放和二极管。

一种输电线路电流状态在线监测方法，该方法包括以下步骤：步骤一、控制中心主机通过GPRS无线通信单元发送查询指令获取电流信号；步骤二、由数据传输端响应接收主机发送的指令并经过微处理器处理后通过无线射频通信单元发送给监控终端；步骤三、监测终端接收到指令后将采集到的电流经处理后回传至数据传输端，经数据传输端转发后回传至控制中心；步骤四、控制中心依据采集的电流信号对输电线路的电流状态进行监控，如果出现异常进行报警。

由上述技术方案可知，本发明通过悬挂在架空线路上的感应线圈装置采集架空线路上的交流电，当被测交流电流通过感应线圈时，判断相应的电势信号实现对输电线路电流状态的在线监测，具有测量精度高，灵敏度高，性价比高，抗干扰能力强等优点，并且可在强磁场，强电压等恶劣环境下稳定工作。

附图说明

图1是本发明的电路结构图；

图2是本发明中的电流数据采集单元电路图；

图1中所示，101、主机；102、GPRS无线通信单元；103、微处理器；104、无线射频通信单元；105、电流数据采集单元；106、全波精密整流单元；107、二阶低通滤波单元；108、采样保持单元；109、差分放大检测单元；110、MCU处理单元；111、GPRS无线通信模块；112、无线射频通信模块。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一种输电线路电流状态在线监测方法，该方法包括以下顺序的步骤：高压输电线路处于正常工作状态的时候，监测终端的感应线圈能够采集导线电流。当控制中心主机客户端软件通过GPRS无线通信单元发送查询指令获取电流信号时，由数据传输端响应并经过微处理器处理后通过无线射频通信单元发送给监控终端。监测终端接收到该指令后将采集到的电流经处理后回传至数据传输端，经数据传输端转发后再回传至控制中心。

如图1所示，感应线圈采集得到的交流电作为全波精密整流单元的输入。由于普通的二极管整流电路失真较大，传输效率低，灵敏度和精度都不高，于是设计出一种全波精密整流单元，由两个运放组成的高线性全波精密整流电路，可同时检测得到交流信号的正负向信号，实时性更好，采用双±12V电源供电，并分别进行退耦。二阶低通滤波单元由两个RC环节和由运放组成的同相比例放大电路构成，采用双±12V电源供电。差分放大检测单元，采集的交流信号经以上电路处理后，已经转化为直流的电压信号。将直流电压信号送至差分运算电路的同相输入端，与反相输入端经过减法运算后得到输出电压。无线射频通信单元包括外部晶振、与MCU的通信接口以及天线三部分组成。

数据传输端包括无线射频通信模块、MCU处理控制单元、GPRS无线通信模块和电源供电单元，无线射频通信模块与监测终端的无线射频通信单元结构相同。电源供电单元为7～24V，这里使用12V电压作为GPRS模块的供电电源。

控制中心一般由主机和GPRS无线通信单元两部分组成，主机可以为基于Windows平台的工控机或计算机，GPRS无线通信模块与数据传输端的GPRS无线通信单元结构相同。主机与无线通信模块之间通过串口实现异步串行通信。控制中心硬件单元设在供电公司或各变电所，根据实际需要通过无线通信网络向监测终端发送控制指令，并根据接收的数据信息，结合相关理论与数据处理程序，分析输电线路的运行状态信息，从而实现输电线路电路状态的在线监测。

如图2所示，在感应线圈上并联接入一个压敏电阻和肖特基二极管，限制了线圈两端的电压，当线圈由导通状态切断时，其电磁能释放所产生的高压能被二极管所吸收，开关的电弧也就被消除了，避免了电能的浪费。

综上所述，本发明通过悬挂在架空线路上的感应线圈装置采集架空线路上的交流电，当被测交流电流通过感应线圈时，判断相应的电势信号实现对输电线路电流状态的在线监测，具有测量精度高，灵敏度高，性价比高，抗干扰能力强等优点，并且可在强磁场，强电压等恶劣环境下稳定工作。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，该系统包括控制中心、数据传输端和监控终端，所述数据传输端分别与控制中心、监控终端进行无线通信；所述监控终端包括依次连接的电流数据采集单元105、全波精密整流单元106、二阶低通滤波单元107、采样保持单元108、差分放大检测单元109、MCU处理单元110和无线射频通信单元104。

2.根据权利要求1所述的输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，所述控制中心包括主机101、GPRS无线通信单元102，并通过GPRS无线通信单元102与数据传输端进行相互连接通信。

3.根据权利要求1所述的输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，所述数据传输端包括GPRS无线通信模块111、微处理器103、无线射频通信模块112，并通过无线射频通信模块112与监控终端进行相互连接通信，通过GPRS无线通信模块111与控制中心进行相互连接通信。

4.根据权利要求1所述的输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，所述电流数据采集单元105包括感应线圈、压敏电阻和肖特基二极管，所述压敏电阻和肖特基二极管串联后与感应线圈并联。

5.根据权利要求4所述的输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，通过感应线圈上并联接入一个压敏电阻和肖特基二极管，限制线圈两端的电压，当线圈由导通状态切断时，二极管吸收电磁能释放所产生的高压，消除开关的电弧。

6.根据权利要求1所述的输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，所述二阶低通滤波单元107包括两个RC环节和放大电路。

7.根据权利要求1所述的输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，所述无线射频通信单元104包括外部晶振、天线和与MCU处理单元110联系的通信接口。

8.根据权利要求1所述的输电线路电流状态在线监测系统，其特征在于，所述全波精密整流单元106包括两个运放和二极管。

9.一种输电线路电流状态在线监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、控制中心主机通过GPRS无线通信单元发送查询指令获取电流信号；

步骤二、由数据传输端响应接收主机发送的指令并经过微处理器处理后通过无线射频通信单元发送给监控终端；

步骤三、监测终端接收到指令后将采集到的电流经处理后回传至数据传输端，经数据传输端转发后回传至控制中心；

步骤四、控制中心依据采集的电流信号对输电线路的电流状态进行监控，如果出现异常进行报警。