CN105676068A - 一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法与装置 - Google Patents

Abstract

<b>一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法与装置</b>，该装置包括核查主机和核查副机。该方法将核查主机和核查副机分别放在被核查电缆回路的两端。核查时，核查副机在电网电压波形过零点附近时发出一个形变脉动电流信号，形变脉动信号通过低频过零载波通讯技术沿电缆传输，如果被检测的电缆接线是正确的，主机就能收到副机发出的形变脉动信号；否则，被检测的电缆接线不正确，主机就不能收到副机发出的形变脉动信号。主机在收到形变脉动信号后，立即发出无线信号回应手持终端；手持终端若收到该无线信号，说明该被检电缆连线正确，否则该被核查电缆两端不通，接线错误。本发明在不断电情况下，能快速核查配电网络从线路到台区配变电缆接线是否正确。

Description

一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法与装置

技术领域

本发明涉及一种配电网络从10kV线路到配电台区变压器、再到表箱、最终到客户电缆连接线的一致性的不停电检验技术，属用电管理技术领域。

背景技术

配电网络从10kV线路到台区配电台区变压器、再到表箱、最终到客户，每一层的电力传输电缆连接都有可能存在线路连接错误，特别是在城郊结合部的配电网络及用电场所，受建筑物的排布密集拥挤、高矮、朝向、错落都比较凌乱的影响，造成配电线路电缆、通讯电缆、有线电视电缆相互交叉层叠、交织缠绕的情况，这样很容易出现电缆连线错误，比如本该连接到A家电表的A家电缆却接到B家了，这样将会造成以下影响：

如果台区配电变压器与高压线路的对应关系错误，就会导致10kV线路线损统计错误；如果表箱与配变的对应关系有问题，会导致台区线损统计错误；若某栋楼道单元的电表箱电缆本应连接到甲台区配电变压器，结果却错误地连接到乙台区配电变压器，这样甲、乙2个台区的线路损耗就都无法计算准确；如果电表与用户的对应关系错，会产生电费纠纷，降低营销服务水平；最不能容忍的接线错误是从电表到用户家中的接线错误，即表箱内注明的A家电表所接的用电用户是B家，而B家的电表所接的用电用户是A家或其他人家。造成电表与用户的对应关系错乱；还有利用用电场所接线混乱，跨表接线进行窃电的事情也时有发生。所有这些电缆都预埋在建筑墙内，采用常规的检查方法很难发现，迫切需要能有专门的技术、方法来解决这一问题。

传统的配电网错误接线排查手段为通过关闭、打开被检测部分的电源来判断，判断方法可以通过一般通过检测用电端有无电压来检测接线连接是否正确；还有的也采用一些简单的检测方法，比如要检测从A家电表到A用户家中的接线是否正确，即首先让A用户打开家中的一盏照明灯，第二步断开A家电表的表后开关，再观察A家的照明灯是否还亮着，若灯灭了说明接线正确，否则可以定接线存在不对应的错误。这样只是知道了A家电表接的用电负荷不是A家，具体是哪一家还是不知道，还必须按上述方法再找到另一家存在接线错误的B家，这样才能算可能找出了一对错误。即电表箱内注明的A家电表所接的用电用户是B家，而B家的电表所接的用电用户是A家或其他人家。但上述方法只能是可能排除了接线错误，当存在多家(2家以上接线错误)时，上述方法是难以顺利地完成诊断，并且这种传统方法最致命的缺点就是需要停电才能进行，停电将会给电力用户造成损失和不良影响，有可能造成用户的投诉。

因此急需开发一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法和装置。能在不断电的情况下，将从线路到台区配变、从台区配变到表箱、从表箱到电力用户以及从用户表计到建筑物中预埋电缆接线是否正确一致，是否存在接线错位等错误，实现快速核查。研究出从配电网首端到末端(即从10kV线路侧到用户用电负荷侧)间对应拓扑关系的整套核查方法。

发明内容

本发明的目的是，根据现有配电网络连接线一致性的不停电检验中存在的问题，本发明采用低频过零载波通讯技术和微功率无线收发技术，开发一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法和装置。在不断电的情况下，能快速核查配电网络从线路到台区配变、从台区配变到表箱、从表箱到电力用户以及从用户表计到建筑物中预埋电缆的接线是否正确一致，是否存在接线错位等错误。

实现本发明的技术方案包括，一种配电网络连接线一致性的不停电检验装置由一台核查主机和一台手持终端组成。

所述核查主机包括第一智能充电模块、第一智能分析及显示模块、低压电流钳和高压电流钳；所述低压电流钳和高压电流钳分别连接第一智能分析及显示模块的低压电流口和高压电流口；第一智能充电模块连接第一智能分析及显示模块；高压电流钳用于夹持高压电缆，负责接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号和高压数据；低压电流钳用于夹持低压端，负责接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号和低压数据。

所述核查副机包括第二智能充电模块、第二智能分析及显示模块和接线夹；所述接线夹连接第二智能分析及显示模块；第二智能充电模块连接第二智能分析及显示模块；所述接线夹测试时夹在测试点的金属带电部位，负责将移动副机产生的形变脉动信号通过低频过零载波发送到测试的电缆上，同时负责数据的采集工作。

所述第一智能分析及显示模块，具有载波通讯功能，可接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号；具有微功率无线通讯功能，在收到形变脉动信号后可向副机发送微功率无线信号；具有计算分析功能，可对低压电流钳或高压电流钳采集的数据进行分析计算，控制各通讯功能正常按逻辑工作；同时还具有数据监视、参数维护功能。

所述第二智能分析及显示模块，具有脉动电参量测试信号发生电路和载波通讯功能，可通过低频过零载波发送形变脉动信号；具有微功率无线通讯功能，在收到主机发送的微功率无线信号；具有计算分析功能，可对低压电流钳或高压电流钳采集的数据进行分析计算，同时还具有数据监视、参数维护功能。

所述第一智能充电模块负责核查主机的电源转换及在线充电；所述第二智能充电模块负责核查副机的电源转换及在线充电。

一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法，所述方法将核查主机和核查副机分别放置在被核查电缆回路的两端，核查主机在被检测电缆回路的源端，核查副机在被检测电缆回路的末端；核查时，首先由核查副机在电网电压波形过零点附近时发出一个形变脉动电流信号，形变脉动信号通过低频过零载波通讯技术沿电缆传输，如果被检测的电缆接线是正确的，那副机、电缆和主机就能形成闭环回路，主机就能收到副机发出的形变脉动信号；否则，如果被检测的电缆接线不正确，那副机、电缆和主机就无法形成闭环回路，主机就不能收到副机发出的形变脉动信号。主机在收到形变脉动信号后，立即发出微功率无线信号回应手持终端。手持终端若收到该微功率无线，说明该被检电缆连线正确，否则该被核查电缆两端不通，接线错误。

本发明一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法的检测原理为：主机放置在被检测回路的源端，即台区变压器侧。将主站侧的钳形接线夹，接在变压器低压侧输出端和连接表箱电缆的接头处；副机手持终端在被检测回路的末端即电能表表箱侧，将手持终端的接线夹夹在表箱内的接线端子上。检验时终端将在电网电压波形过零点附近时发出一个形变脉动电流信号，形变脉动信号采用低频过零载波通讯技术沿被测电缆回路传输，当主机的低频过零脉动检测器检测到形变脉动信号后，即可显示出该信号的相别(据此可判断出该用户属于此变压器的某相)。主机在收到形变脉动电流信号后，立即发出微功率无线信号回应手持终端。手持终端若收到该微功率无线，说明该表箱是连线到此变压器；若手持终端没有收到此微功率无线信号，则说明此表箱没有连接到该变压器。同理可完成从线路到台区配变、从表箱到电力用户、从用户表计到建筑物中预埋电缆接线是否正确一致等其它环节的检验。

形变脉动信号为电流信号，需要在闭环回路中才能完成传输，在闭环回路之外无法检测到该信号。因此采用形变脉动电流信号解决了传统方法采用电压信号判断无法解决的同相错接无法判断的问题；也解决了同相多户错接采用电压信号判断难以解决的问题。

本发明一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法采用低频过零载波通讯技术实现。低频过零载波就是利用工频电压过零附近的形变，形变定义表示为“0”和“1”2种状态，用“0”表示无变化，“1”表示有变化。在电压过零附近通过可控硅的控制，使其波形产生形变，不同的形变代表数字“0”和“1”，这样就实现了数字通讯。下行信号是利用电压形变，2个周期代表一个数字位；上行信号是由电流形变，2个周期代表一个数字位。具体见图1(a)和图1(b)的形变脉动信号传输示意图，该图为任意定义的一种数字方法。

检测10kV线路与台区配变的对应关系时，需用感应式测量技术加无线数据传输技术结合才能很好的完成检测工作。测量参数包含电压、电流及相角等。采样可以采用全波傅里叶算法，基波分量的正弦和余弦分量的系数分别为：

$X_{1S}=\frac{2}{T}\underset{0}{\overset{T}{\&Integral;}}X\left(t\right)sin\mathrm{\&omega;}tdt,X_{1C}=\frac{2}{T}\underset{0}{\overset{T}{\&Integral;}}X\left(t\right)cos\mathrm{\&omega;}tdt$

求积分可以采用梯形法和矩形法，在实际开发产品做数字化处理时，需要把这个算法做离散化处理，设每周期采样N点，则一周内各点采样点分别为0，1，…，N-1，对应的采样值就是这些点上的x(t)函数值x(0)，x(1)，…，x(N-1)；将积分式中的sinωt及cosωt离散化为：

sinωkT(k＝0，1，…，N-1)、cosωkT(k＝0，1，…，N-1)

于是根据矩形法有：

$X_{1S}=\frac{2}{T}{T}_S\underset{k=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}x\left(k\right)sin\left({\mathrm{\&omega;kT}}_s\right)=\frac{2}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}x\left(k\right)sin\left({\mathrm{\&omega;kT}}_s\right)$

$X_{1C}=\frac{2}{T}{T}_S\underset{k=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}x\left(k\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;kT}}_s\right)=\frac{2}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}x\left(k\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;kT}}_s\right)$

其中T_S——采样间隔，与采样频率f_S的关系为：

ωT_S——一个采样间隔对应的相角

N——一个周波采样的点数也可写为另一种形式，即：

$X_{1S}=\frac{2}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}x\left(k\right)\sin k\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N},X_{1C}=\frac{2}{N}\&lsqb;\frac{x\left(0\right)+x\left(N\right)}{2}+\underset{k=1}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}x\left(k\right)\cos k\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}\&rsqb;$

利用上述方法求出基波的正弦系数后，则可求出幅值和相角:

$X_1=\frac{1}{\sqrt{2}}\sqrt{X_{1S}^2+X_{1C}^2},\mathrm{\&theta;}=\arctan \frac{X_{1C}}{X_{1S}}$

根据奈奎斯特采样定理，进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍。在本发明中，为了确保交流采样与真实信号更加接近和谐波分析，我们确定每周波采样32点，根据采样点计算出电压、电流、相角等电参量，同时进行谐波分析，然后利用微功率无线收发技术可以安全方便的把信息传输到人机交互终端，分析判断后给出要求的结论信息。

本发明的有益效果是，本发明能广泛用于在不断电的情况下，快速核查配电网络从线路到台区配变、从台区配变到表箱、从表箱到电力用户以及从用户表计到建筑物中预埋电缆接线是否正确一致，是否存在接线错位等错误。

附图说明

图1(a)为形变脉动信号有变化的传输示意图；

图1(b)为形变脉动信号无变化的传输示意图；

图2为核查装置工作原理示意图；

图3为核查检测接线示意图。

具体实施方式

本发明一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法的硬件具体实施由核查主机(主控装置)、核查副机(移动装置)2部分组成。核查主机和核查副机分别放置在被核查电缆回路的2端，核查主机在被检测电缆回路的源端，核查副机在被检测电缆回路的末端。核查时，首先由核查副机(手持终端)在电网电压波形过零点附近时发出一个形变脉动电流信号，形变脉动信号通过低频过零载波通讯技术沿电缆传输，如果被检测的电缆(火线、零线)接线是正确的，那副机、电缆和主机就能形成闭环回路，主机就能收到副机发出的形变脉动信号；否则，如果被检测的电缆(火线、零线)接线不正确，那副机、电缆和主机就无法形成闭环回路，主机就不能收到副机发出的形变脉动信号。主机在收到形变脉动信号后，立即发出微功率无线信号回应手持终端。手持终端若收到该微功率无线，说明该被检电缆连线正确，否则该被核查电缆两端不通，接线错误。具体工作原理详见图2：核查装置工作原理示意图。

其中核查主机(主控装置)由以下4部分组成：

1)智能充电模块：负责电源转换及在线充电。

2)低压电流钳：与主机配合，在电压低于400V的工况下使用，负责接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号和低压数据的采集工作。

3)高压电流钳：与主机配合，在电压为10kV的工况下使用，具有加长操作杆，使用人员能站在地面操作高压电流钳夹住架设在空中的10kV电缆。高压电流钳负责接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号和高压数据的采集。

4)智能分析及显示模块：具有载波通讯功能，可接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号；具有微功率无线通讯功能，在收到形变脉动信号后可向副机发送微功率无线信号；具有计算分析功能，可对低压电流钳或高压电流钳采集的数据进行分析计算，控制各通讯功能正常按逻辑工作。同时还具有数据监视、参数维护等功能。系统采用安卓开发环境。

核查副机(移动装置)的组成如下：

1)智能充电模块：负责电源转换及在线充电。

2)接线夹：与副机配合，在电压低于400V的工况下使用，测试时夹在测试点的金属带电部位，负责将移动副机产生的形变脉动信号通过低频过零载波发送到测试的电缆上，同时负责数据的采集工作。

3)智能分析及显示模块：具有脉动电参量测试信号发生电路和载波通讯功能，可通过低频过零载波发送形变脉动信号；具有微功率无线通讯功能，在收到主机发送的微功率无线信号；具有计算分析功能，可对低压电流钳或高压电流钳采集的数据进行分析计算，同时还具有数据监视、参数维护等功能。

由于配电网的拓扑结构基本都按树枝状部署，电源端为树干，受电端或负荷端为树枝、树叶。检测时主机应放在电源端，副机应在受电端，这样主机就可以位置固定不动，通过移动副机就可以更方便地对各分支线逐一分别进行检测。具体检测接线详见图3：核查检测接线示意图。

核查主机与核查副机的软件系统均采用安卓开发环境。从判断判据和实现功能上主要分以下5部分：

1)快速核查10kV线路与配变的对应关系功能模块。

2)快速核查配变与表箱的对应关系功能模块。

3)快速核查配变分支与表箱的对应关系功能模块

4)快速核查表箱与用户的对应关系功能模块。

5)快速核查用户计量表计与建筑内部预埋的隐蔽性电缆的对应关系功能模块。

Claims (7)

1.一种配电网络连接线一致性的不停电检验装置，其特征在于，所述装置包括核查主机和核查副机；

所述核查主机包括第一智能充电模块、第一智能分析及显示模块、低压电流钳和高压电流钳；所述低压电流钳和高压电流钳分别连接第一智能分析及显示模块的低压电流口和高压电流口；第一智能充电模块连接第一智能分析及显示模块；高压电流钳用于夹持高压电缆，负责接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号和高压数据；低压电流钳用于夹持低压端，负责接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号和低压数据；

所述核查副机包括第二智能充电模块、第二智能分析及显示模块和接线夹；所述接线夹连接第二智能分析及显示模块；第二智能充电模块连接第二智能分析及显示模块；所述接线夹测试时夹在测试点的金属带电部位，负责将移动副机产生的形变脉动信号通过低频过零载波发送到测试的电缆上，同时负责数据的采集工作。

2.一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法，其特征在于，所述方法将核查主机和核查副机分别放置在被核查电缆回路的两端，核查主机在被检测电缆回路的源端，核查副机在被检测电缆回路的末端；核查时，首先由核查副机在电网电压波形过零点附近时发出一个形变脉动电流信号，形变脉动信号通过低频过零载波通讯技术沿电缆传输，如果被检测的电缆接线是正确的，那副机、电缆和主机就能形成闭环回路，主机就能收到副机发出的形变脉动信号；否则，如果被检测的电缆接线不正确，那副机、电缆和主机就无法形成闭环回路，主机就不能收到副机发出的形变脉动信号；

主机在收到形变脉动信号后，立即发出微功率无线信号回应手持终端；手持终端若收到该微功率无线，说明该被检电缆连线正确，否则该被核查电缆两端不通，接线错误。

3.根据权利要求１所述一种配电网络连接线一致性的不停电检验装置，其特征在于，所述第一智能分析及显示模块，具有载波通讯功能，可接收移动副机通过低频过零载波发送过来形变脉动信号；具有微功率无线通讯功能，在收到形变脉动信号后可向副机发送微功率无线信号；具有计算分析功能，可对低压电流钳或高压电流钳采集的数据进行分析计算，控制各通讯功能正常按逻辑工作；同时还具有数据监视、参数维护功能。

4.根据权利要求１所述一种配电网络连接线一致性的不停电检验装置，其特征在于，所述第二智能分析及显示模块，具有脉动电参量测试信号发生电路和载波通讯功能，可通过低频过零载波发送形变脉动信号；具有微功率无线通讯功能，在收到主机发送的微功率无线信号；具有计算分析功能，可对低压电流钳或高压电流钳采集的数据进行分析计算，同时还具有数据监视、参数维护功能。

5.根据权利要求１所述一种配电网络连接线一致性的不停电检验装置，其特征在于，所述第一智能充电模块负责核查主机的电源转换及在线充电；所述第二智能充电模块负责核查副机的电源转换及在线充电。

6.根据权利要求２所述一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法，其特征在于，所述形变脉动电流信号，需要在闭环回路中才能完成传输，在闭环回路之外无法检测到该信号；形变脉动电流信号判断，解决了传统载波法存在耦合、衰减易造成误判，电压信号判断无法抗干扰问题。

7.根据权利要求２所述一种配电网络连接线一致性的不停电检验方法，其特征在于，所述主机在收到所述形变脉动信号后，立即发出微功率无线信号回应手持终端；解决了传统采用载波通讯可能带来误判断的问题。