CN108879967A - 一种配电台区出线支线开关跳闸告警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种配电台区出线支线开关跳闸告警系统，包括配电台区出线的开关柜、数个监测装置、配电台区后台和人机交互单元，数个监测装置分布式安装于每个配电台区出线的开关柜的各个支线，且分别与配电台区后台通信连接，配电台区后台还与人机交互单元通信连接，人机交互单元与配电台区出线的开关柜通信连接。本发明技术方案实时监测配变台区出线开关各分支线负荷状况，在分支负荷超过设定阈值时提供告警信号，方便运维人员对分支负荷进行合理分配。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种配电台区出线支线开关跳闸告警系统。
背景技术
我国的低压配电网大多是通过10kV/0.4kV变压器以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。由于我国低压配电网覆盖面积广阔，运行环境各不相同，电力用户众多且较分散，存在大量的时空分布不平衡的单相负荷。居民的用电习惯差异以及负荷的随机性强，同样会引起支路负荷超标以及三相负荷不平衡。用电负荷不能均匀分配到各相上，是三相不平衡问题产生的主要原因。目前配电网负荷监控存在以下问题：
1、三相负荷调整一般在分支负荷超标导致停电后，配电运维人员赶赴配电台区人工测量，然后根据测量结果再人工调整负荷分配。整个过程费工费时，时效性极低，导致负荷调整滞后，针对性差；
2、目前大部分配电台区只配置配变低压侧负荷监测装置，对于配变台区出线支线开关各分支线负荷状况，因现场运行情况复杂，且前期重视程度不高，目前尚无有效的分支线负荷监测手段，导致无法实时掌握分支负荷运行情况；
3、当前配网监测数据多以纸质或电子文档形式存在，没有形成有效数据库，大量原始数据和基础数据分散在基层单位，没有进行统计和分析，人工统计数据处理速度太慢。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种配电台区出线支线开关跳闸告警系统，旨在克服以上问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种配电台区出线支线开关跳闸告警系统，包括配电台区出线的开关柜、数个监测装置、配电台区后台和人机交互单元，其中：
数个监测装置分布式安装于每个配电台区出线的开关柜的各个支线，且分别与配电台区后台通信连接，配电台区后台还与人机交互单元通信连接，人机交互单元与配电台区出线的开关柜通信连接。
优选地，所述监测装置包括电压互感器、电流互感器、运放电路、A/D转换模块、电源、开出控制模块、支线开关、通信模块和微处理器，支线开关分支连接电压互感器的一次侧和电流互感器的一次侧，电压互感器的二次侧及电流互感器的二次侧分别连接运放电路的输入端，运放电路的输出端通过A/D转换模块连接微处理器，微处理器通过通信模块与配电台区后台连接，微处理器与电源双向连接，微处理器还与开出控制模块的输入端连接，开出控制模块的输出端与支线开关连接，微处理器还与人机交互单元通信连接。
优选地，所述微处理器用于执行如下程序步骤：
实时接收A/D转换模块所转换的当前配电台区出线分支的电压及电流运
行数据；
对所接收的电压及电流运行数据通过通信模块传送至配电台区后台，以
进行配电台区三相负荷平衡的模拟分析；
若配电台区后台分析当前配电台区出线分支的负荷超过分支负荷阈值，则
接收报警信息；
根据报警信息校对当前配电台区出线分支的越限相别；
根据校对结果向开出控制模块下达告警命令，以控制相应支线开关跳闸。
优选地，所述运放电路包括电压运放电路，所述电压运放电路包括电阻R1和R2、运放芯片U1、电容C1、滤波电容C2、电容C3、C4和C5、滤波电阻R3、电阻R4、R5、R6、R7，电压互感器二次侧的Vpt端连接电阻R2的输入端，R2的输出端连接运放芯片U1的2脚，电压互感器二次侧的AGND端连接电阻R4的输入端，R4的输出端连接运放芯片U1的3脚，电阻R1的输入端与电容C1的一端连接并连接运放芯片U1的2脚，电阻R1的输出端与电容C1的另一端连接并连接运放芯片U1的1脚，滤波电阻R3的输入端与运放芯片U1的1脚连接，滤波电阻R3的输出端和滤波电容C2的一端相接并作为整个电路的输出Vs，滤波电容C2的另一端连接电压互感器二次侧的AGND端，电阻R4的输入端接地，其输出端与电阻R5的输入端、电容C3的一端、运放芯片U1的3脚连接，电阻R5的输出端接运放芯片U1的6脚和7脚，电容C3的另一端接电压互感器二次侧的AGND端，电阻R6的输入端连接3.3V的基准电压，电阻R6的输出端接R7的输入端、运放芯片U1的5脚，电阻R7的输出端连接电压互感器二次侧的AGND端，运放芯片U1的8脚接正电源，运放芯片U1的4脚接负电源。
优选地，所述电压运放电路还包括抗干扰电压电路，所述抗干扰电压电路包括电容C4、C5、C6和C7，C4与C5的两端分别相接，且一端接正电源，其另一端接电压互感器二次侧的AGND端，C7和C6的两端分别相接，且一端接负电源，其另一端接电压互感器二次侧的AGND端。
优选地，所述运放电路还包括电流运放电路，所述电流运放电路包括电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14和R15，运放芯片U2，电容C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，电流互感器二次侧的Vpt端连接电阻R11及R9的输入端，电阻R9的输出端连接电阻R8的输入端、电容C8的一端及运放芯片U2的2脚，电阻R8的输出端连接电容C8的另一端及运放芯片U2的1脚，运放芯片U2的1脚还连接电阻R10的输入端，电阻R10的输出端与电容C9的一端相接并作为整个电路的输出Is，电容C9的另一端连接电流互感器二次侧的AGND端，电流互感器二次侧的AGND端连接电阻R11的输出端及R12的输入端，电阻R12的输出端连接电阻R13的输入端、电容C10的一端及运放芯片U2的3脚，电阻R13的输出端连接运放芯片U2的6脚、7脚，电阻R14的输入端接3.3V基准电压，电阻R14的输出端连接电阻R15的输入端、运放芯片U2的5脚，运放芯片的4脚接负电源，其8脚接正电源。
优选地，所述电流运放电路还包括抗干扰电流电路，所述抗干扰电流电路包括电容C11、C12、C13和C14，电容C11与C12的两端分别相接，且一端接正电源，另一端接电流互感器二次侧的AGND端，电容C14与C13的两端分别相接，且一端接负电源，另一端接电流互感器二次侧的AGND端。
优选地，所述监测装置与配电台区后台的通信连接采用4G通信模块做为通信接口。
优选地，所述人机交互单元设有SIM卡，所述配电台区后台设有软件单机版CS结构和/或网络共享版BS结构的短信平台，所述配电台区后台的短信平台通过GSM网络与SIM卡通信连接。
优选地，所述人机交互单元设有SIM卡和WIFI模块，所述配电台区后台通过无线网络与SIM卡通信连接。
本发明通过监测装置分布式安装于每个配电台区出线的开关柜的各个支线，采集配电台区出线支线的电流及电压运行数据，传送至配电台区后台，以供配电台区后台判断配电台区三相负荷平衡情况，通过配电台区后台与人机交互单元的远程控制将跳闸支线开关跳闸的被动跳闸转变为主动控制，降低了一线工作人员的工作压力，同时，实时监测配变台区出线开关各分支线负荷状况，在分支负荷超过设定阈值时提供告警信号，方便运维人员对分支负荷进行合理分配，提升了配电网运行稳定性，提高供电可靠性，提高用户满意度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明配电台区出线支线开关跳闸告警系统的电路原理框图；
图2为所述监测装置的电路原理框图；
图3为所述电压运放电路的电路结构示意图；
图4为所述电流运放电路的电路结构示意图，
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1-4所示，本发明提出的一种配电台区出线支线开关跳闸告警系统，包括配电台区出线的开关柜、数个监测装置、配电台区后台和人机交互单元，其中：
数个监测装置分布式安装于每个配电台区出线的开关柜的各个支线，且分别与配电台区后台通信连接，配电台区后台还与人机交互单元通信连接，人机交互单元与配电台区出线的开关柜通信连接。
在本发明实施例中，本发明通过监测装置分布式安装于每个配电台区出线的开关柜的各个支线，采集配电台区出线支线的电流及电压运行数据，传送至配电台区后台，以供配电台区后台判断配电台区三相负荷平衡情况，通过配电台区后台与人机交互单元的远程控制将跳闸支线开关跳闸的被动跳闸转变为主动控制，降低了一线工作人员的工作压力，同时，实时监测配变台区出线开关各分支线负荷状况，在分支负荷超过设定阈值时提供告警信号，方便运维人员对分支负荷进行合理分配，提升了配电网运行稳定性，提高供电可靠性，提高用户满意度。
优选地，所述监测装置包括电压互感器、电流互感器、运放电路、A/D转换模块、电源、开出控制模块、支线开关、通信模块和微处理器，支线开关分支连接电压互感器的一次侧和电流互感器的一次侧，电压互感器的二次侧及电流互感器的二次侧分别连接运放电路的输入端，运放电路的输出端通过A/D转换模块连接微处理器，微处理器通过通信模块与配电台区后台连接，微处理器与电源双向连接，微处理器还与开出控制模块的输入端连接，开出控制模块的输出端与支线开关连接，微处理器还与人机交互单元通信连接
在本实施例中，本发明安装在稳中有各个配电台区出线支路上，将电力系统一次侧的电压及电流。通过电压互感器和电流互感器采集配电台区出线支线开关分支的电流/电压运行数据，接着通过运放电路对所采集的电流/电压运行数据进行隔离降压、降流，转换成数字处理系统能够接受的范围后，考虑到互感器阻抗匹配及误差控制，在A/D转换器之前采用运放电路实现信号变换和抗混叠滤波，再通过A/D转换模块进行数模转换，转换成数字处理系统能够接受的电流及电压的数字信号，传送至微处理器；微处理器与开入控制模块连接，将配变台区出线支线开关上报的通信信号上传至微处理器，通过开出控制模块连接微处理器与跳闸支线开关，将微处理器的控制命令下发到跳闸支线开关。这样，有效杜绝台区出线开关自行跳闸，提升了工作的时效性，实现了将跳闸支线开关跳闸的被动跳闸转变为主动控制，降低了一线工作人员的工作压力，同时提升了配电网运行稳定性，提高供电可靠性，提高用户满意度。
优选地，所述微处理器用于执行如下程序步骤：
实时接收A/D转换模块所转换的当前配电台区出线分支的电压及电流运
行数据；
对所接收的电压及电流运行数据通过通信模块传送至配电台区后台，以
进行配电台区三相负荷平衡的模拟分析；
若配电台区后台分析当前配电台区出线分支的负荷超过分支负荷阈值，则
接收报警信息；
根据报警信息校对当前配电台区出线分支的越限相别；
根据校对结果向开出控制模块下达告警命令，以控制相应支线开关跳闸。
在本发明实施例中，微处理器通过执行计算机程序，实现分立元器件误差校正。
优选地，所述运放电路包括电压运放电路，所述电压运放电路包括电阻R1和R2、运放芯片U1、电容C1、滤波电容C2、电容C3、C4和C5、滤波电阻R3、电阻R4、R5、R6、R7，电压互感器二次侧的Vpt端连接电阻R2的输入端，R2的输出端连接运放芯片U1的2脚，电压互感器二次侧的AGND端连接电阻R4的输入端，R4的输出端连接运放芯片U1的3脚，电阻R1的输入端与电容C1的一端连接并连接运放芯片U1的2脚，电阻R1的输出端与电容C1的另一端连接并连接运放芯片U1的1脚，滤波电阻R3的输入端与运放芯片U1的1脚连接，滤波电阻R3的输出端和滤波电容C2的一端相接并作为整个电路的输出Vs，滤波电容C2的另一端连接电压互感器二次侧的AGND端，电阻R4的输入端接地，其输出端与电阻R5的输入端、电容C3的一端、运放芯片U1的3脚连接，电阻R5的输出端接运放芯片U1的6脚和7脚，电容C3的另一端接电压互感器二次侧的AGND端，电阻R6的输入端连接3.3V的基准电压，电阻R6的输出端接R7的输入端、运放芯片U1的5脚，电阻R7的输出端连接电压互感器二次侧的AGND端，运放芯片U1的8脚接正电源，运放芯片U1的4脚接负电源。
优选地，所述电压运放电路还包括抗干扰电压电路，所述抗干扰电压电路包括电容C4、C5、C6和C7，C4与C5的两端分别相接，且一端接正电源，其另一端接电压互感器二次侧的AGND端，C7和C6的两端分别相接，且一端接负电源，其另一端接电压互感器二次侧的AGND端。
在本发明实施例中，电压运放电路将电压互感器输出电压Vpt放大以提高信号分辨率，并加入直流偏置信号1.65V供AD采样，同时滤除其中的高频噪声信号，提高抗扰度。
优选地，所述运放电路还包括电流运放电路，所述电流运放电路包括电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14和R15，运放芯片U2，电容C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，电流互感器二次侧的Vpt端连接电阻R11及R9的输入端，电阻R9的输出端连接电阻R8的输入端、电容C8的一端及运放芯片U2的2脚，电阻R8的输出端连接电容C8的另一端及运放芯片U2的1脚，运放芯片U2的1脚还连接电阻R10的输入端，电阻R10的输出端与电容C9的一端相接并作为整个电路的输出Is，电容C9的另一端连接电流互感器二次侧的AGND端，电流互感器二次侧的AGND端连接电阻R11的输出端及R12的输入端，电阻R12的输出端连接电阻R13的输入端、电容C10的一端及运放芯片U2的3脚，电阻R13的输出端连接运放芯片U2的6脚、7脚，电阻R14的输入端接3.3V基准电压，电阻R14的输出端连接电阻R15的输入端、运放芯片U2的5脚，运放芯片的4脚接负电源，其8脚接正电源。
优选地，所述电流运放电路还包括抗干扰电流电路，所述抗干扰电流电路包括电容C11、C12、C13和C14，电容C11与C12的两端分别相接，且一端接正电源，另一端接电流互感器二次侧的AGND端，电容C14与C13的两端分别相接，且一端接负电源，另一端接电流互感器二次侧的AGND端。
在本实施例中，本发明的电流运放电路将电流互感器输出电流转换为电压信号Vct，并将信号放大以提高信号分辨率，同时加入直流偏置信号1.65V供AD采样，滤除其中的高频噪声信号，提高抗扰度。
优选地，所述监测装置与配电台区后台的通信连接采用4G通信模块做为通信接口。
优选地，所述人机交互单元设有SIM卡，所述配电台区后台设有软件单机版CS结构和/或网络共享版BS结构的短信平台，所述配电台区后台的短信平台通过GSM网络与SIM卡通信连接。
优选地，所述人机交互单元设有SIM卡和WIFI模块，所述配电台区后台通过无线网络与SIM卡通信连接。
在本发明实施例中，本发明的人机交互单元用于设置分支负荷阈值，有两种方式：1、运维人员按实际配线容量根据工作经验判断设置；2、运维人员根据配电台区后台的运维建议方案（简称运维方案）设置。人机交互单元安装于现场或本机，通过与微处理器连接，包括比如液晶显示屏和输入键之类组合器件即可，人机交互单元也可不安装于现场，采用APP应用移动终端，通过SIM卡和WIFI模块，与微处理器和配电台区后台连接，通过接收配电台区后台的运维方案设置分支负荷阈值，传送至监测装置。
在本发明实施例中，本发明通过实时采集各分支负荷的电流及电压运行数据，再通过通信模块上传数据至配电台区后台，通过APP应用终端，便捷查询各支路负荷情况，并按需设置报警阈值，超过的报警阈值时可通过短信、APP等方式发送预警信息，短信的发送是配电台区后台通过短信平台向人机交互单元内的SIM卡发送；APP设置是人机交互单元内嵌入的APP应用程序，配电台区后台基于专家系统数据分析，事前针对性的介入，对可能导致配变台区出线开关跳闸的某路分支线进行负荷调整或负荷割接，有效杜绝台区出线开关跳闸，提升了工作的时效性，从被动工作转变为主动工作，降低了一线工作人员的工作压力；同时提升配电网运行稳定性，提高供电可靠性，提高用户满意度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，包括配电台区出线的开关柜、数个监测装置、配电台区后台和人机交互单元，其中：
数个监测装置分布式安装于每个配电台区出线的开关柜的各个支线，且分别与配电台区后台通信连接，配电台区后台还与人机交互单元通信连接，人机交互单元与配电台区出线的开关柜通信连接。
2.如权利要求1所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述监测装置包括电压互感器、电流互感器、运放电路、A/D转换模块、电源、开出控制模块、支线开关、通信模块和微处理器，支线开关分支连接电压互感器的一次侧和电流互感器的一次侧，电压互感器的二次侧及电流互感器的二次侧分别连接运放电路的输入端，运放电路的输出端通过A/D转换模块连接微处理器，微处理器通过通信模块与配电台区后台连接，微处理器与电源双向连接，微处理器还与开出控制模块的输入端连接，开出控制模块的输出端与支线开关连接，微处理器还与人机交互单元通信连接。
3.如权利要求2所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述微处理器用于执行如下程序步骤：
实时接收A/D转换模块所转换的当前配电台区出线分支的电压及电流运
行数据；
对所接收的电压及电流运行数据通过通信模块传送至配电台区后台，以
进行配电台区三相负荷平衡的模拟分析；
若配电台区后台分析当前配电台区出线分支的负荷超过分支负荷阈值，则
接收报警信息；
根据报警信息校对当前配电台区出线分支的越限相别；
根据校对结果向开出控制模块下达告警命令，以控制相应支线开关跳闸。
4.如权利要求2所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述运放电路包括电压运放电路，所述电压运放电路包括电阻R1和R2、运放芯片U1、电容C1、滤波电容C2、电容C3、C4和C5、滤波电阻R3、电阻R4、R5、R6、R7，电压互感器二次侧的Vpt端连接电阻R2的输入端，R2的输出端连接运放芯片U1的2脚，电压互感器二次侧的AGND端连接电阻R4的输入端，R4的输出端连接运放芯片U1的3脚，电阻R1的输入端与电容C1的一端连接并连接运放芯片U1的2脚，电阻R1的输出端与电容C1的另一端连接并连接运放芯片U1的1脚，滤波电阻R3的输入端与运放芯片U1的1脚连接，滤波电阻R3的输出端和滤波电容C2的一端相接并作为整个电路的输出Vs，滤波电容C2的另一端连接电压互感器二次侧的AGND端，电阻R4的输入端接地，其输出端与电阻R5的输入端、电容C3的一端、运放芯片U1的3脚连接，电阻R5的输出端接运放芯片U1的6脚和7脚，电容C3的另一端接电压互感器二次侧的AGND端，电阻R6的输入端连接3.3V的基准电压，电阻R6的输出端接R7的输入端、运放芯片U1的5脚，电阻R7的输出端连接电压互感器二次侧的AGND端，运放芯片U1的8脚接正电源，运放芯片U1的4脚接负电源。
5.如权利要求4所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述电压运放电路还包括抗干扰电压电路，所述抗干扰电压电路包括电容C4、C5、C6和C7，C4与C5的两端分别相接，且一端接正电源，其另一端接电压互感器二次侧的AGND端，C7和C6的两端分别相接，且一端接负电源，其另一端接电压互感器二次侧的AGND端。
6.如权利要求2所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述运放电路还包括电流运放电路，所述电流运放电路包括电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14和R15，运放芯片U2，电容C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，电流互感器二次侧的Vpt端连接电阻R11及R9的输入端，电阻R9的输出端连接电阻R8的输入端、电容C8的一端及运放芯片U2的2脚，电阻R8的输出端连接电容C8的另一端及运放芯片U2的1脚，运放芯片U2的1脚还连接电阻R10的输入端，电阻R10的输出端与电容C9的一端相接并作为整个电路的输出Is，电容C9的另一端连接电流互感器二次侧的AGND端，电流互感器二次侧的AGND端连接电阻R11的输出端及R12的输入端，电阻R12的输出端连接电阻R13的输入端、电容C10的一端及运放芯片U2的3脚，电阻R13的输出端连接运放芯片U2的6脚、7脚，电阻R14的输入端接3.3V基准电压，电阻R14的输出端连接电阻R15的输入端、运放芯片U2的5脚，运放芯片的4脚接负电源，其8脚接正电源。
7.如权利要求6所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述电流运放电路还包括抗干扰电流电路，所述抗干扰电流电路包括电容C11、C12、C13和C14，电容C11与C12的两端分别相接，且一端接正电源，另一端接电流互感器二次侧的AGND端，电容C14与C13的两端分别相接，且一端接负电源，另一端接电流互感器二次侧的AGND端。
8.如权利要求1所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述监测装置与配电台区后台的通信连接采用4G通信模块做为通信接口。
9.如权利要求1所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述人机交互单元设有SIM卡，所述配电台区后台设有软件单机版CS结构和/或网络共享版BS结构的短信平台，所述配电台区后台的短信平台通过GSM网络与SIM卡通信连接。
10.如权利要求1所述的配电台区出线支线开关跳闸告警系统，其特征在于，所述人机交互单元设有SIM卡和WIFI模块，所述配电台区后台通过无线网络与SIM卡通信连接。
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