CN110308318A - 变电站opgw在线监测系统 - Google Patents

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齐世强
祝贺
邵中华
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Jiaxing Guodian Tongxin Energy Technology Co Ltd
Beijing Guodiantong Network Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种变电站OPGW在线监测系统，其应用于变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻、电流相位等指标的测量。一种变电站OPGW在线监测系统，包括监测器，监测器用于实施监测变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻，采集相关数据；监测器与通信管理单元双向连接，监测器与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；通信管理单元双向连接SDH模块，SDH模块与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；配置的通信管理单元实现数据上传；SDH模块双向连接数据采集展示平台，数据采集展示平台与SDH模块之间通过RS485接口实现双向连接；数据采集展示平台实现数据显示。

Description

变电站OPGW在线监测系统
技术领域
本发明属于变电站配电技术领域，具体地说是涉及一种变电站OPGW在线监测系统。
背景技术
OPGW光缆(光纤复合架空地线，Optical Fiber Composite Overhead GroundWire)把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能；
OPGW光缆在线监测系统主要应用在电网系统内，而监测器主机一般都安装在变电站内部，传统的OPGW监测器一般采用RS485通讯方式传输数据，使用24V/48V电源供电。
在运行中对其电流、电压进行监测尤为重要，在正常运行时OPGW光缆上会感应出一定的电流，在发生不对称短路故障时，OPGW光缆上会流过较大的短路电流。雷击断股和脱缆缺陷故障日渐增多，而目前而言还没有相应的监测系统能够解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种变电站OPGW在线监测系统，其应用于变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻、电流相位等指标的测量。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
一种变电站OPGW在线监测系统，包括监测器，监测器用于实施监测变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻，采集相关数据；监测器与通信管理单元双向连接，监测器与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；通信管理单元双向连接SDH模块，SDH模块与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；配置的通信管理单元实现数据上传；SDH模块双向连接数据采集展示平台，数据采集展示平台与SDH模块之间通过RS485接口实现双向连接；数据采集展示平台实现数据显示。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：通过内置式电阻检测仪对接地电阻进行测量；通过罗氏线圈积分器检测接地电流、系统过压、雷击过压。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：雷击过压或操作过压判断：依次经过数据采集、数据变比、数据处理、波形转换、判断过压类型、数据处理、数据展示；故障电流方向判断：依次经过数据采集、数据变比、数据处理、数据计算和处理、数据展示。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：雷击过压判断：测量OPGW穿心线缆过压是通过罗氏线圈采集脉冲波形，罗氏线圈按照一定的变比和经过积分器处理后将大电流按比例处理成小电压值，电压值为正弦波，将电压值经过LM211芯片处理成方波再输出到CPLD芯片，CPLD芯片根据波形的参数判断是否为过压，若为过压，则发送给单片机一个高电平信号，触发中断，单片机计数+1并输出，在上位机软件件中显示；根据雷击脉冲波形特征判断，当脉冲周期范围在1.2μs～50μs之间，判定为雷击过压。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：操作过压判断：测量OPGW穿心线缆过压是通过罗氏线圈采集脉冲波形，罗氏线圈按照一定的变比和经过积分器处理后将大电流按比例处理成小电压值，电压值为正弦波，将电压值经过LM211芯片处理成方波再输出到CPLD芯片，CPLD芯片根据波形的参数判断是否为过压，若为过压，则发送给单片机一个高电平信号，触发中断，单片机计数+1并输出，在上位机软件件中显示；根据系统操作过压脉冲波形特征判断，当脉冲周期范围在250μs～2500μs之间，判定为操作过压。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：故障电流方向判断：单片机上电延时一段时间，待元器件设备运行稳定后开始采集电流数据；电流数据通过罗氏线圈、积分器采集，将采集到的电流值输入到单片机并按照FFT算法计算出初相，将该初相与单片机内部产生的50HZ的周期信号的初相做差值计算并存储；根据检测相位方法，实时采集数据，当后续采集到的数据计算的差值与第一个差值大于180°时，单片机会输出电流方向改变。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：还包括中继器；中继器与监测器实现无线连接，中继器与通信管理单元双向连接，中继器与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
(1)本发明的变电站OPGW光缆在线监测系统，实时监测变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻、电流相位等；
(2)采集单元能在不影响主设备状态下投运、退出，不影响主设备的正常运行；
(3)分有线和无线两种传输方式，根据现场实际情况，灵活采用有线或者无线。
附图说明
图1是本发明的有线连接结构示意图。
图2是本发明的无线连接结构示意图。
图3是本发明的雷击过压/操作过压判断连接结构示意图。
图4是本发明的故障电流方向判断连接结构示意图。
附图标记：监测器01，通信管理单元02，SDH模块03，数据采集展示平台04，中继器05；
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述；
本实施例给出了一种变电站OPGW在线监测系统，OPGW在线监测系统，主要应用于变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻、电流相位等指标的测量；
通过内置式电阻检测仪对接地电阻进行测量；通过罗氏线圈积分器检测接地电流、系统过压、雷击过压等指标，同时结合现场情况，配置通信管理单元及系统服务器，完成数据的上传及显示，为变电站的安全运行提供有效的数字化监测平台；
包括监测器01，监测器用于实施监测变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻，采集相关数据；监测器与通信管理单元02双向连接，监测器与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；通信管理单元双向连接SDH模块03，SDH模块与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；配置的通信管理单元实现数据上传；SDH模块双向连接数据采集展示平台04，数据采集展示平台与SDH模块之间通过RS485接口实现双向连接；数据采集展示平台实现数据显示；还包括中继器05；中继器与监测器实现无线连接，中继器与通信管理单元双向连接，中继器与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接。
雷击过压或操作过压判断：依次经过数据采集、数据变比、数据处理、波形转换、判断过压类型、数据处理、数据展示；故障电流方向判断：依次经过数据采集、数据变比、数据处理、数据计算和处理、数据展示；
实施例一：雷击过压判断：测量OPGW穿心线缆过压是通过罗氏线圈采集脉冲波形，罗氏线圈按照一定的变比和经过积分器处理后将大电流按比例处理成小电压值，电压值为正弦波，将电压值经过LM211芯片处理成方波再输出到CPLD芯片，CPLD芯片根据波形的参数判断是否为过压，若为过压，则发送给单片机一个高电平信号，触发中断，单片机计数+1并输出，在上位机软件件中显示；根据雷击脉冲波形特征判断，当脉冲周期范围在1.2μs～50μs之间，判定为雷击过压；
实施例一：操作过压判断：测量OPGW穿心线缆过压是通过罗氏线圈采集脉冲波形，罗氏线圈按照一定的变比和经过积分器处理后将大电流按比例处理成小电压值，电压值为正弦波，将电压值经过LM211芯片处理成方波再输出到CPLD芯片，CPLD芯片根据波形的参数判断是否为过压，若为过压，则发送给单片机一个高电平信号，触发中断，单片机计数+1并输出，在上位机软件件中显示；根据系统操作过压脉冲波形特征判断，当脉冲周期范围在250μs～2500μs之间，判定为操作过压；
实施例一：故障电流方向判断：单片机上电延时一段时间，待元器件设备运行稳定后开始采集电流数据；电流数据通过罗氏线圈、积分器采集，将采集到的电流值输入到单片机并按照FFT算法计算出初相，将该初相与单片机内部产生的50HZ的周期信号的初相做差值计算并存储；根据检测相位方法，实时采集数据，当后续采集到的数据计算的差值与第一个差值大于180°时，单片机会输出电流方向改变。
技术参数：
序号 参数项目 参数值
1 适用电压等级 各种电压等级的变电站OPGW终端缆
2 通讯方式 有线/无线
3 接地电流检测范围、精度 0.5～400A。±1.5％
4 杆塔接地电阻测量范围、精度 0.01～1200Ω。±1％
5 系统操作过电压动作电流值 30A(可调)
6 雷电过压动作电流值 50A(可调)
7 防护等级 IP65
8 使用环境 -40℃～+70℃
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种变电站OPGW在线监测系统，其特征在于：包括
监测器，监测器用于实施监测变电站内接地电流、系统过压、雷击过压、接地电阻，采集相关数据；
监测器与通信管理单元双向连接，监测器与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；
通信管理单元双向连接SDH模块，SDH模块与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接；配置的通信管理单元实现数据上传；
SDH模块双向连接数据采集展示平台，数据采集展示平台与SDH模块之间通过RS485接口实现双向连接；数据采集展示平台实现数据显示。
2.根据权利要求1所述的变电站OPGW在线监测系统，其特征在于：通过内置式电阻检测仪对接地电阻进行测量；通过罗氏线圈积分器检测接地电流、系统过压、雷击过压。
3.根据权利要求2所述的变电站OPGW在线监测系统，其特征在于：雷击过压或操作过压判断：依次经过数据采集、数据变比、数据处理、波形转换、判断过压类型、数据处理、数据展示；故障电流方向判断：依次经过数据采集、数据变比、数据处理、数据计算和处理、数据展示。
4.根据权利要求3所述的变电站OPGW在线监测系统，其特征在于：雷击过压判断：测量OPGW穿心线缆过压是通过罗氏线圈采集脉冲波形，罗氏线圈按照一定的变比和经过积分器处理后将大电流按比例处理成小电压值，电压值为正弦波，将电压值经过LM211芯片处理成方波再输出到CPLD芯片，CPLD芯片根据波形的参数判断是否为过压，若为过压，则发送给单片机一个高电平信号，触发中断，单片机计数+1并输出，在上位机软件中显示；根据雷击脉冲波形特征判断，当脉冲周期范围在1.2μs～50μs之间，判定为雷击过压。
5.根据权利要求3所述的变电站OPGW在线监测系统，其特征在于：操作过压判断：测量OPGW穿心线缆过压是通过罗氏线圈采集脉冲波形，罗氏线圈按照一定的变比和经过积分器处理后将大电流按比例处理成小电压值，电压值为正弦波，将电压值经过LM211芯片处理成方波再输出到CPLD芯片，CPLD芯片根据波形的参数判断是否为过压，若为过压，则发送给单片机一个高电平信号，触发中断，单片机计数+1并输出，在上位机软件件中显示；根据系统操作过压脉冲波形特征判断，当脉冲周期范围在250μs～2500μs之间，判定为操作过压。
6.根据权利要求3所述的变电站OPGW在线监测系统，其特征在于：故障电流方向判断：单片机上电延时一段时间，待元器件设备运行稳定后开始采集电流数据；电流数据通过罗氏线圈、积分器采集，将采集到的电流值输入到单片机并按照FFT算法计算出初相，将该初相与单片机内部产生的50HZ的周期信号的初相做差值计算并存储；根据检测相位方法，实时采集数据，当后续采集到的数据计算的差值与第一个差值大于180°时，单片机会输出电流方向改变。
7.根据权利要求1所述的变电站OPGW在线监测系统，其特征在于：还包括中继器；中继器与监测器实现无线连接，中继器与通信管理单元双向连接，中继器与通信管理单元之间通过RS485接口实现双向连接。
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