CN109490708B - 一种智能低压分路监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能低压分路监测装置，包括：用于供电的电源模块、MCU、分别与MCU相连的模拟采集模块和通讯模块，所述模拟采集模块用于采集电流电压信号后发送给MCU，所述MCU用于根据模拟采集模块采样得到的数据计算相应的电能量。本发明通过模拟采集模块采集线路的电流电压数据发送给MCU，MCU根据模拟采集模块采样得到的数据计算相应的电能量，然后通过线路过流判断和有压无压判断来指示线路故障，并将分析结果通过通讯模块将数据发送给主站。本发明可以24小时监测设备线路运行状态，保证了高效可靠的供电。还可以有效的监测到设备线路的故障状态，减少了人工摸排故障的时间成本和经济成本，为低压配电网的安全可靠运行带了极大地便利和保证。

Description

一种智能低压分路监测装置
技术领域
本发明涉及配电网线路运行监测领域，具体的涉及一种智能低压分路监测装置。
背景技术
在电力系统中，低压配电的用电量占着很大的比重，它与工、农业生产和人民生活关系非常密切，因而在“用电”这个环节上几乎都是低压配电网的范畴。
我国低压配电网的特点主要包括负荷大、密集、结构复杂等，而低压配电网从区域的角度进行划分，分为城市低压配电网和农村低压配电网。城市低压配电网有结构复杂、电量大、供电安全等特点，城市人口多而这也就意味着在对电路的建造上要更加注重安全，但是城市还有一些老城区，这些老城区的电网比较弱，存在安全隐患。农村低压配电网的特点有电能呈现季节性负荷，电路的设备使用率比较低；在供电方式上也比较复杂；安全隐患大，供电设备的质量差，设备还呈现陈旧的特点。由于低压配电网的特点，所以它现阶段面临的是供电可靠性和安全供电的问题。
目前的用电客户投诉和现场故障中，80％以上来源于台区低压侧，有效监控低压侧的运行工况，将非常有助于提升客户服务质量，但是目前对于10kv末端数据统计不足，仅通过台区考核表或低压计量表间接反馈，从而无法同步统计变压器线损，专变用户的异常用电不能够有效排查和定位，只能依靠人工方式去测量和摸排，造成了人力资源的极大浪费，并且效果不明显。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种实时监测设备线路运行状态，保证低压配电网的安全供电、高质量供电、减少人工成本的智能低压分路监测装置。
本发明采用的技术方案是：
一种智能低压分路监测装置，包括：用于供电的电源模块、MCU、分别与MCU相连的模拟采集模块和通讯模块，所述模拟采集模块用于采集电流电压信号后发送给MCU，所述MCU用于根据模拟采集模块采样得到的数据计算相应的电能量。
进一步的，所述模拟采集模块包括电流传感器、电压传感器、滤波电路、差分放大电路、升压电路和模数转换电路，所述电流传感器、电压传感器分别通过依次相连的滤波电路、差分放大电路、升压电路和模数转换电路与MCU相连，以用于将采集的模拟电压电流信号转换为数字信号输入MCU。
进一步的，所述通讯模块包括有线通讯模块和无线通讯模块，所述有线通讯模块包括RS485接口、以及连接RS485接口和MCU的电平转换芯片，所述无线通讯模块为GPRS模块。
进一步的，还包括与MCU相连的故障状态指示灯，以用于显示正常/异常运行状态。
优选的，所述MCU的型号为MKL27Z64VLH4。
本发明的有益效果：
本发明通过模拟采集模块采集线路的电流电压数据发送给MCU，MCU根据模拟采集模块采样得到的数据计算相应的电能量，然后通过线路过流判断和有压无压判断来指示线路故障，并将分析结果通过通讯模块将数据发送给主站，实时监测线路运行状态和线路负荷数据，从而得出线路的故障状态。
本发明可以24小时监测设备线路运行状态，每隔一段时间把设备线路的状态参数发送给主站。电力局人员可以利用这些状态参数对线路的损坏情况进行估计，通过分析对低压配电网进行规划，在获得了负荷的预测结果后，可以选择容量比进行比较，利用这种方法计算电能的需求量，使容量比满足电网的实际使用情况，保证了高效可靠的供电。还可以有效的监测到设备线路的故障状态，减少了人工摸排故障的时间成本和经济成本，为低压配电网的安全可靠运行带了极大地便利和保证。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明；
图1为本发明智能低压分路监测装置的原理框图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的一种智能低压分路监测装置，包括：用于供电的电源模块1、MCU2、分别与MCU2相连的模拟采集模块3和通讯模块4，还包括与MCU2相连的故障状态指示灯5，以用于显示正常/异常运行状态。
其中，模拟采集模块3包括电流传感器、电压传感器、滤波电路、差分放大电路、升压电路和模数转换电路，电流传感器、电压传感器分别通过依次相连的滤波电路、差分放大电路、升压电路和模数转换电路与MCU2相连，以用于将采集的模拟电压电流信号转换为数字信号输入MCU2，MCU2用于根据模拟采集模块3采样得到的数据计算相应的电能量，优选的，本实施例中滤波电路为RC电路，差分放大电路、升压电路采用常规的放大和升压电路，模数转换电路采用16位ADC转换器。
模拟采集模块3主要采集低压配电网箱式变电站、小区配电室、柱上变压器等处400V分支线路侧的电流和电压；电流传感器和电压传感器采集电流模拟信号和电压模拟信号，依次进行滤波、比例差分、电压抬升、滤波，再利用16位ADC转换器把模拟信号转换为数字信号，输入MCU2进行计算处理得出电流电压数据。
其中，通讯模块4包括有线通讯模块和无线通讯模块，有线通讯模块包括RS485接口、以及连接RS485接口和MCU的电平转换芯片，电平转换芯片采用常规的转换芯片即可，其原理为当差分电压大于0.2V时，发送逻辑‘1’；当差分电压小于-0.2V时，发送逻辑‘0’，无线通讯模块为GPRS模块，通讯模块4通过modbus通讯规约与配电变压器监测终端(TTU)或其它主控制器进行通讯，把模拟测量量(线路电压、电流、功率等)和状态量(线路故障、停电)进行数据转发。
优选的，本实施例中，MCU2的型号为MKL27Z64VLH4，系统程序存储在其片内64KFLASH中，根据模拟采集模块采样得到的数据计算相应的电能量，通过modbus规约远程传输数据到主站，同时存储在14K SRAM中，等待主站召测，也可以采用其他能够满足类似功能的MCU芯片。
故障指示灯5包括正常运行指示灯和过流故障指示灯，正常运行指示灯在配置状态或运行于默认参数时，以1Hz/s的速率闪烁，在正常运行的时候常亮；自检错误或出现故障时常灭。过流故障指示灯在相故障过流的时候常亮。
MCU2对于有压无压判断原理为：
相电压有压的默认值比例系数是70，可以设定的范围是30～95。计算公式为：(比例系数＝动作电压(V)/额定相交流电压)*100。当计算出的比例系数小于设定值，(Uk<Ukd)即认为相电压无压。
MCU2对于相故障过流判断原理为：
故障指示动作电流默认值比例系数是20，可以设定的范围是10～90。计算公式为：(比例系数＝动作电流(A)/(保护用电流互感器额定电流*10))*100。故障指示动作延迟默认值t＝40ms，可以设定的范围为20～500ms。当计算出的动作电流比例系数大于设定值(Ak>Akd)且延时大于故障指示动作延迟设定值(T>t)，即认为相故障过流。当过流时，过流故障指示灯常亮。
本发明通过模拟采集模块3采集线路的电流电压数据发送给MCU2，MCU2根据模拟采集模块3采样得到的数据计算相应的电能量，然后通过线路过流判断和有压无压判断来指示线路故障，并将分析结果通过通讯模块4将数据发送给主站，实时监测线路运行状态和线路负荷数据，从而得出线路的故障状态。
本发明可以24小时监测设备线路运行状态，每隔一段时间把设备线路的状态参数发送给主站。电力局人员可以利用这些状态参数对线路的损坏情况进行估计，通过分析对低压配电网进行规划，在获得了负荷的预测结果后，可以选择容量比进行比较，利用这种方法计算电能的需求量，使容量比满足电网的实际使用情况，保证了高效可靠的供电。还可以有效的监测到设备线路的故障状态，减少了人工摸排故障的时间成本和经济成本，为低压配电网的安全可靠运行带了极大地便利和保证。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能低压分路监测装置，其特征在于，包括：用于供电的电源模块(1)、MCU(2)、分别与MCU(2)相连的模拟采集模块(3)和通讯模块(4)，所述模拟采集模块(3)用于采集电流电压信号后发送给MCU(2)，所述MCU(2)用于根据模拟采集模块(3)采样得到的数据计算相应的电能量；
所述MCU(2)根据故障判断逻辑对电能故障进行判断，故障包括相电压无压故障、相过流故障，
MCU(2)对于相电压无压故障的判断条件为：
相电压有压的比例系数计算公式为：(比例系数＝动作电压/额定相交流电压)*100，如果计算出的比例系数小于设定值，即认为相电压无压；
MCU(2)对于相过流故障的判断条件为：
故障指示动作电流比例系数计算公式为：(比例系数＝动作电流/(保护用电流互感器额定电流*10))*100，如果计算出的动作电流比例系数大于设定值且延时大于故障指示动作延迟设定值，即认为相过流故障。
2.根据权利要求1所述的智能低压分路监测装置，其特征在于：所述模拟采集模块(3)包括电流传感器、电压传感器、滤波电路、差分放大电路、升压电路和模数转换电路，所述电流传感器、电压传感器分别通过依次相连的滤波电路、差分放大电路、升压电路和模数转换电路与MCU(2)相连，以用于将采集的模拟电压电流信号转换为数字信号输入MCU(2)。
3.根据权利要求1所述的智能低压分路监测装置，其特征在于：所述通讯模块(4)包括有线通讯模块和无线通讯模块，所述有线通讯模块包括RS485接口、以及连接RS485接口和MCU的电平转换芯片，所述无线通讯模块为GPRS模块。
4.根据权利要求1所述的智能低压分路监测装置，其特征在于：还包括与MCU(2)相连的故障状态指示灯(5)，以用于显示正常/异常运行状态。
5.根据权利要求1所述的智能低压分路监测装置，其特征在于：所述MCU(2)的型号为MKL27Z64VLH4。
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