CN109920237A - 一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置及方法，该装置包括带微控制器的主控模块、分支识别模块、电力宽带载波通信模块、计量模块、存储模块、人机交互模块及电源模块；分支识别模块用于将特征电流信号耦合到电力线上，并将接收到电力线上的特征电流信号解析出来；计量模块用于获取输入其中的三相电压、电流信号，并将电流、电压数据传送给该主控模块；电力宽带载波通信模块用于与远程终端通信连接，实现远程终端与主控模块之间的数据交互；通过在台区供电网的各级分支开关节点处加装分支识别和开关监测装置及方法实现台区供电网络拓扑连接关系的自动识别，以及分支开关运行状态在线监测，满足台区供电网的实时监测需求。

Description

一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置及分支识别和开关状态监测方法。

背景技术

低压台区供电网是电网的末端，由于其设备众多、自动化水平低等原因造成管理的盲点多；特别是台区到低压用户之间的供电设备一直处于设备监测盲区。因为缺乏有效的在线监控手段，对于用户的停电总是后知后觉，造成抢修工作的被动和无序。发生停电时，由于缺乏台区供电网络拓扑关系及当前台区供电网运行状态，无法快速精准地定位故障点、计算停电范围，造成重复和无效出勤，影响抢修效率，也很难从根本上提高用户的用电满意度。

目前市场上的台区分支识别仪为离线手持设备，不能在线挂网运行，需要工作人员到达现场操控设备，来完成台区供电网络拓扑识别。由于不能在线实时监测，当台区供电网络发生变化时，无法获知。

目前台区供电网的各级分支开关大部分为非智能开关，且缺乏有效监测手段，无法获知开关状态及电压、电流、功率、电量等测量数据。

发明内容

本发明提供了一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置及方法，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，它包括带微控制器的主控模块，与该主控模块相连接的分支识别模块、电力宽带载波通信模块、计量模块、存储模块、人机交互模块及电源模块，该电源模块为各个模块提供电能；

该分支识别模块用于将特征电流信号耦合到电力线上，以及将接收到的电力线上的特征电流信号解析出来，并将结果传给主控模块进行处理；

该计量模块用于获取输入其中的三相电压、电流信号，并将电流、电压数据传送给该主控模块；

该电力宽带载波通信模块用于与远程终端通信连接，实现远程终端与主控模块之间的数据交互；

该主控模块为数据处理中心和控制中心，通过各通信接口与其他终端设备进行数据交换，接收各功能模块的数据，控制各功能模块的运行，并对数据进行处理、分析和存储。

一实施例之中：该分支识别模块包括用于将特征电流信号耦合到电力线上的发送电路、用于接收特征电流信号的接收电路，通过接收电路中的滤波电路、AD采样电路、信号解析电路，将特征电流信号解析出来，传给主控模块进行处理。

一实施例之中：该计量模块包括一分支识别用的第一电流互感器、可挂接在A、B、C相上的用于计量电量用第二电流互感器及可挂接在分支开关进线及出线处的用于获取进线及出线电压的电压互感器。

一实施例之中：该人机交互模块包括LED显示模块，用于显示设备的各种工作状态。

一种分支识别方法，它包括如下步骤：

步骤1，在各级分支开关处安装上述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置；

步骤2，通过步骤1所述装置发出与台区供电电流方向相反的特征电流信号；

步骤3，安装在各分支开关处的装置进行高速电流采样，并对采样到的电流信号进行解析；

步骤4，若该级装置解析得到该特征电流信号，则判断为该级装置位于发送特征电流信号的装置的上级；

依次类推，可识别出该台区内各分支开关处装置的拓扑连接关系，即分支关系。

一实施例之中：该特征电流信号为脉冲电流信号。

一种开关状态监测方法，它通过上述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，采集分支开关进线及出线的电压，当进线、出线的电压差大于临界值时，则认为该分支开关处于分闸状态，反之处于合闸状态。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、通过在台区供电网的各级分支开关节点处加装分支识别和开关监测装置，实现台区供电网络拓扑连接关系的自动识别，以及分支开关运行状态在线监测，满足台区供电网的实时监测需求。

2、本发明所述的分支识别和开关监测装置结构简单、新颖、造价低、实用性强。

3、本发明所述的分支识别和开关监测装置采用电力宽带载波通信模块与远程终端进行数据交互，无需布线即可完成远程通信，大大降低了现场通讯布线施工难度。同时，通信速率远远大于传统的RS485、微功率无线、窄带载波，满足台区供电网实时监测数据的高速采集需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为实施例一所述的分支识别和开关状态监测装置的结构框图。

图2为实施例一所述的分支识别和开关状态监测装置的接线示意图。

具体实施方式

实施例一，查阅图1和图2：

一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，它包括带微控制器的主控模块10，与该主控模块相连接的分支识别模块20、电力宽带载波通信模块30、计量模块40、存储模块50、人机交互模块60及电源模块70，该电源模块70为各个模块提供电能；

该分支识别模块20用于将特征电流信号耦合到电力线上，以及将接收到的电力线上的特征电流信号解析出来，并将结果传给主控模块进行处理；具体应用中，台区下级的分支识别模块20将特征电流信号耦合到电力线上，台区内上级分支识别模块20接收到电力线上的特征电流信号后，将特征电流信号解析出来，传给主控模块进行处理；

该计量模块40用于获取输入其中的三相电压、电流信号，并将电流、电压数据传送给该主控模块10；

该电力宽带载波通信模块30用于与远程终端通信连接，实现远程终端与主控模块10之间的数据交互；

该主控模块10为数据处理中心和控制中心，通过各通信接口(如RS-485通信模块80)与其他终端设备进行数据交换，接收各功能模块的数据，控制各功能模块的运行，并对数据进行处理、分析和存储。

该分支识别模块20包括用于将特征电流信号耦合到电力线上的发送电路、用于接收特征电流信号的接收电路，通过接收电路中的滤波电路、AD采样电路、信号解析电路，将特征电流信号解析出来，传给主控模块10进行处理。

该计量模块40包括一分支识别用的第一电流互感器41、可挂接在各分支A、B、C相上的用于计量电量用第二电流互感器42及可挂接在分支开关进线及出线处的用于获取进线及出线电压的电压互感器(图中未示出)。计量模块40能将获取的电流、电压、功率因数等数据传送给主控模块10，再由主控模块10计量有功电能、无功电能等电量数据。该第一电流互感器41可挂接在各分支电路的零线上。

该人机交互模块60包括LED显示模块，用于显示设备的各种工作状态。

实施例二：

一种分支识别方法，它包括如下步骤：

步骤1，在各级分支开关处安装实施例一所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置；

步骤2，通过步骤1所述装置发出与台区供电电流方向相反的特征电流信号；

步骤3，安装在各分支开关处的装置进行高速电流采样，并对采样到的电流信号进行解析；

步骤4，若该级装置解析得到该特征电流信号，则判断为该级装置位于发送特征电流信号的装置的上级；

依次类推，可识别出该台区内各分支开关处装置的拓扑连接关系，即分支关系。

本实施例中，该特征电流信号为脉冲电流信号，也可以是其他类型的特征信号。

实施例三：

一种开关状态监测方法，它通过实施例一所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，采集分支开关进线及出线的电压，当进线、出线的电压差大于临界值时，则认为该分支开关处于分闸状态，反之处于合闸状态。

本发明通过在台区供电网的各级分支开关节点处加装分支识别和开关监测装置，实现台区供电网络拓扑连接关系的自动识别，以及分支开关运行状态在线监测，满足台区供电网的实时监测需求。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，其特征在于：包括带微控制器的主控模块，与该主控模块相连接的分支识别模块、电力宽带载波通信模块、计量模块、存储模块、人机交互模块及电源模块，该电源模块为各个模块提供电能；

该分支识别模块用于将特征电流信号耦合到电力线上，以及将接收到的电力线上的特征电流信号解析出来，并将结果传给主控模块进行处理；

该计量模块用于获取输入其中的三相电压、电流信号，并将电流、电压数据传送给该主控模块；

该电力宽带载波通信模块用于与远程终端通信连接，实现远程终端与主控模块之间的数据交互；

该主控模块为数据处理中心和控制中心，通过各通信接口与其他终端设备进行数据交换，接收各功能模块的数据，控制各功能模块的运行，并对数据进行处理、分析和存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，其特征在于：该分支识别模块包括用于将特征电流信号耦合到电力线上的发送电路、用于接收特征电流信号的接收电路，通过接收电路中的滤波电路、AD采样电路、信号解析电路，将特征电流信号解析出来，传给主控模块进行处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，其特征在于：该计量模块包括一分支识别用的第一电流互感器、可挂接在

A、B、C相上的用于计量电量用第二电流互感器及可挂接在分支开关进线及出线处的用于获取进线及出线电压的电压互感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，其特征在于：该人机交互模块包括LED显示模块，用于显示设备的各种工作状态。

5.一种分支识别方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，在各级分支开关处安装如权利要求1至4中任一项所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置；

步骤2，通过步骤1所述装置发出与台区供电电流方向相反的特征电流信号；

步骤3，安装在各分支开关处的装置进行高速电流采样，并对采样到的电流信号进行解析；

步骤4，若该级装置解析得到该特征电流信号，则判断为该级装置位于发送特征电流信号的装置的上级；

依次类推，可识别出该台区内各分支开关处装置的拓扑连接关系，即分支关系。

6.根据权利要求5所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，其特征在于：该特征电流信号为脉冲电流信号。

7.一种开关状态监测方法，其特征在于：通过如权利要求1至4中任一项所述的一种基于宽带载波的分支识别和开关状态监测装置，采集分支开关进线及出线的电压，当进线、出线的电压差大于临界值时，则认为该分支开关处于分闸状态，反之处于合闸状态。