CN106768021A - 电力线路现场检测装置 - Google Patents

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王家兴
林雅娟
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State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种电力线路现场检测装置，包括：电流互感器，用于采集电力线路的电流信号，经过信号处理后传输给微控制器单元；电压互感器，用于采集电力线路的电压信号，经过信号处理后传输给微控制器单元；环境参数采集单元，用于采集电力线路现场的环境参数；微控制器单元，用于对采集到的由电流信号和电压信号形成的电力线路运行参数以及电力线路现场的环境参数进行处理，并传送至通信单元；通信单元，连接至微控制器单元，用于在微控制器单元的控制下，将电力线路运行参数和环境参数发送至上位的中心监测系统，以对电力线路进行故障分析。该系统有利于快速、全面地检测电力线路现场相关数据，以为电力线路的故障分析提供数据基础。

Description

电力线路现场检测装置
技术领域
本发明涉及电网监测技术领域，特别涉及一种电力线路现场检测装置。
背景技术
我国配电网具有线路结构复杂、环境多样多变、故障频繁复杂、维护工作量大等特征。配电线路某一段发生故障，需要逐段排查故障发生位置，不但工作强度大，而且还会延误抢修时间，影响供电可靠性。目前，我国电网电压的波动较大，而电网电压对工业自动化设备、家用电器等电网终端设备的正常使用及使用寿命具有很大的影响，过高的电压往往会缩短电网终端设备的使用寿命，有时甚至会使电网终端设备发生烧毁，而过低的电网电压则有可能导致电网终端设备不能正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力线路现场检测装置，该系统有利于快速、全面地检测电力线路现场相关数据，以为电力线路的故障分析提供数据基础。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电力线路现场检测装置，该检测装置包括：
电流互感器，与微控制器单元连接，用于采集电力线路的电流信号，经过信号处理后传输给微控制器单元；
电压互感器，与微控制器单元连接，用于采集电力线路的电压信号，经过信号处理后传输给微控制器单元；
环境参数采集单元，与微控制器单元连接，用于采集电力线路现场的环境参数；
微控制器单元，用于对采集到的由电流信号和电压信号形成的电力线路运行参数以及电力线路现场的环境参数进行处理，并传送至通信单元；
通信单元，连接至所述微控制器单元，用于在所述微控制器单元的控制下，将所述电力线路运行参数和所述环境参数发送至上位的中心监测系统，以对电力线路进行故障分析；
电力线路的电流大小I 1为：
I 1 = K × I 2
其中，K为电流互感器的变比，I 2为电流互感器测得的二次电流；
电力线路的电压大小U 1为：
U 1 = k N × U 2
其中，k N 为电压互感器的额定变比，U 2为电压互感器测得的二次电压。
进一步的，所述电流互感器的二次负荷按如下公式计算：
Z b = ∑K mc Z m + K lc Z l + R c
其中，K mc 为电流互感器的阻抗换算系数，Z m 为电流互感器电流线圈的阻抗，K lc 为连接导线的阻抗换算系数，Z l 为连接导线的单程阻抗，R c 为接触电阻。
进一步的，所述电压互感器接成星型时每相负荷按如下公式计算：
第一相：P u = W u cosφ Q u = W u sinφ
第二相：P v = W v cosφ Q v = W v sinφ
第三相：P w = W w cosφ Q w = W w sinφ
其中，P u 、P v 、P w 分别表示电压互感器各相的有功负荷，Q u 、Q v 、Q w 分别表示电压互感器各相的无功负荷，W u 、W v 、W w 分别表示电压互感器各相的全负荷，φ表示相角差。
进一步的，该检测装置还包括信号调理电路和模数转换电路，所述电流互感器和电压互感器均与所述信号调理电路连接，对采集到的电流信号和电压信号进行包括滤波、整形的信号处理后，经所述模数转换电路传输给所述微控制器单元。
进一步的，所述环境参数采集单元包括至少一个图像采集装置，用于采集电力线路周围的图像数据，并将所述图像数据传送至所述微控制器单元。
进一步的，所述环境参数采集单元包括至少一个温度传感器，用于采集电力线路现场的温度数据，并将所述温度数据传送至所述微控制器单元。
进一步的，所述环境参数采集单元包括至少一个湿度传感器，用于采集电力线路现场的湿度数据，并将所述湿度数据传送至所述微控制器单元。
进一步的，该检测装置还包括：计时器，连接至所述微控制器单元，用于分别计算该检测装置距离上一次采集电力线路运行参数和环境参数的各间隔时间，当各间隔时间分别达到相应的预设值时，所述微控制器单元采集一次数据。
进一步的，该检测装置还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统主要由太阳能电池板、控制器和蓄电池构成，所述太阳能电池板用于将太阳能转换为电能，并送往蓄电池中存储，所述控制器连接至所述太阳能电池板和蓄电池，用于控制太阳能发电系统工作，所述蓄电池用于存储太阳电池板转换的电能，并为该检测装置供电。
本发明的有益效果在于提供了一种电力线路现场检测装置，与现有技术相比，该系统可以快速、准确、全面地检测由电流信号和电压信号形成的电力线路运行参数以及电力线路现场的环境参数，从而为下一步的电力线路故障分析提供重要的数据基础，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的电力线路现场检测装置，如图1所示，包括电流互感器、电压互感器、信号调理电路、模数转换电路、环境参数采集单元、微控制器单元、计时器、通信单元和太阳能供电系统。
所述电流互感器与微控制器单元连接，用于采集电力线路的电流信号，经过信号处理后传输给微控制器单元。所述电压互感器与微控制器单元连接，用于采集电力线路的电压信号，经过信号处理后传输给微控制器单元。所述电流互感器和电压互感器均与电力线路连接，以采集电力线路的电流信号和电压信号。
电力线路的电流大小I 1为：
I 1 = K × I 2
其中，K为电流互感器的变比，I 2为电流互感器测得的二次电流。
电流互感器的二次负荷按如下公式计算：
Z b = ∑K mc Z m + K lc Z l + R c
其中，K mc 为电流互感器的阻抗换算系数，Z m 为电流互感器电流线圈的阻抗，K lc 为连接导线的阻抗换算系数，Z l 为连接导线的单程阻抗，R c 为接触电阻。
电力线路的电压大小U 1为：
U 1 = k N × U 2
其中，k N 为电压互感器的额定变比，U 2为电压互感器测得的二次电压。
电压互感器接成星型时每相负荷按如下公式计算：
第一相：P u = W u cosφ Q u = W u sinφ
第二相：P v = W v cosφ Q v = W v sinφ
第三相：P w = W w cosφ Q w = W w sinφ
其中，P u 、P v 、P w 分别表示电压互感器各相的有功负荷，Q u 、Q v 、Q w 分别表示电压互感器各相的无功负荷，W u 、W v 、W w 分别表示电压互感器各相的全负荷，φ表示相角差。
所述电流互感器和电压互感器均与所述信号调理电路连接，对采集到的电流信号和电压信号进行包括滤波、整形的信号处理后，经所述模数转换电路传输给所述微控制器单元。
所述环境参数采集单元与微控制器单元连接，用于采集电力线路现场的环境参数。所述计时器连接至所述微控制器单元，用于分别计算该检测装置距离上一次采集电力线路运行参数和环境参数的各间隔时间，当各间隔时间分别达到相应的预设值时，所述微控制器单元采集一次数据。
所述微控制器单元用于对采集到的由电流信号和电压信号形成的电力线路运行参数以及电力线路现场的环境参数进行处理，并传送至通信单元。所述通信单元连接至所述微控制器单元，用于在所述微控制器单元的控制下，将所述电力线路运行参数和所述环境参数发送至上位的中心监测系统，以对电力线路进行故障分析。其中，所述通信单元可以为LTE通信装置、WIMAX通信装置、TD-SCDMA通信装置、WCDMA通信装置、GPRS通信装置、CDMA通信装置、EDGE通信装置、CDMA-2000通信装置、GSM通信装置、WIFI通信装置、红外通信装置或蓝牙通信装置。
在本实施例中，该检测装置还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统主要由太阳能电池板、控制器和蓄电池构成，所述太阳能电池板用于将太阳能转换为电能，并送往蓄电池中存储，所述控制器连接至所述太阳能电池板和蓄电池，用于控制太阳能发电系统工作，所述蓄电池用于存储太阳电池板转换的电能，并为该检测装置供电。
在本发明的较佳实施例中，所述环境参数采集单元包括至少一个图像采集装置、至少一个温度传感器和至少一个湿度传感器。所述图像采集装置用于采集电力线路周围的图像数据，并将所述图像数据传送至所述微控制器单元。所述温度传感器用于采集电力线路现场的温度数据，并将所述温度数据传送至所述微控制器单元。所述湿度传感器用于采集电力线路现场的湿度数据，并将所述湿度数据传送至所述微控制器单元。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电力线路现场检测装置，其特征在于，该检测装置包括：
电流互感器，与微控制器单元连接，用于采集电力线路的电流信号，经过信号处理后传输给微控制器单元；
电压互感器，与微控制器单元连接，用于采集电力线路的电压信号，经过信号处理后传输给微控制器单元；
环境参数采集单元，与微控制器单元连接，用于采集电力线路现场的环境参数；
微控制器单元，用于对采集到的由电流信号和电压信号形成的电力线路运行参数以及电力线路现场的环境参数进行处理，并传送至通信单元；
通信单元，连接至所述微控制器单元，用于在所述微控制器单元的控制下，将所述电力线路运行参数和所述环境参数发送至上位的中心监测系统，以对电力线路进行故障分析；
电力线路的电流大小I 1为：
I 1 = K × I 2
其中，K为电流互感器的变比，I 2为电流互感器测得的二次电流；
电力线路的电压大小U 1为：
U 1 = k N × U 2
其中，k N 为电压互感器的额定变比，U 2为电压互感器测得的二次电压。
2.根据权利要求1所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，所述电流互感器的二次负荷按如下公式计算：
Z b = ∑K mc Z m + K lc Z l + R c
其中，K mc 为电流互感器的阻抗换算系数，Z m 为电流互感器电流线圈的阻抗，K lc 为连接导线的阻抗换算系数，Z l 为连接导线的单程阻抗，R c 为接触电阻。
3.根据权利要求1所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，所述电压互感器接成星型时每相负荷按如下公式计算：
第一相：P u = W u cosφ Q u = W u sinφ
第二相：P v = W v cosφ Q v = W v sinφ
第三相：P w = W w cosφ Q w = W w sinφ
其中，P u 、P v 、P w 分别表示电压互感器各相的有功负荷，Q u 、Q v 、Q w 分别表示电压互感器各相的无功负荷，W u 、W v 、W w 分别表示电压互感器各相的全负荷，φ表示相角差。
4.根据权利要求1所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，该检测装置还包括信号调理电路和模数转换电路，所述电流互感器和电压互感器均与所述信号调理电路连接，对采集到的电流信号和电压信号进行包括滤波、整形的信号处理后，经所述模数转换电路传输给所述微控制器单元。
5.根据权利要求1所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，所述环境参数采集单元包括至少一个图像采集装置，用于采集电力线路周围的图像数据，并将所述图像数据传送至所述微控制器单元。
6.根据权利要求1所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，所述环境参数采集单元包括至少一个温度传感器，用于采集电力线路现场的温度数据，并将所述温度数据传送至所述微控制器单元。
7.根据权利要求1所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，所述环境参数采集单元包括至少一个湿度传感器，用于采集电力线路现场的湿度数据，并将所述湿度数据传送至所述微控制器单元。
8.根据权利要求1所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，该检测装置还包括：计时器，连接至所述微控制器单元，用于分别计算该检测装置距离上一次采集电力线路运行参数和环境参数的各间隔时间，当各间隔时间分别达到相应的预设值时，所述微控制器单元采集一次数据。
9.根据权利要求1-6任一项所述的电力线路现场检测装置，其特征在于，该检测装置还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统主要由太阳能电池板、控制器和蓄电池构成，所述太阳能电池板用于将太阳能转换为电能，并送往蓄电池中存储，所述控制器连接至所述太阳能电池板和蓄电池，用于控制太阳能发电系统工作，所述蓄电池用于存储太阳电池板转换的电能，并为该检测装置供电。
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