CN110568298B - 一种在线监测直流线路损耗的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监测直流线路损耗的装置及方法，包括5G信号检测单元：用于通过电压传感器和电流传感器检测直流电网输电线路输入端和直流电网输电线路输出端的实时电压及电流；供电单元：用于为5G信号检测单元检测数据、控制单元控制运行和5G信号发送单元将数据发送到5G线损云数据平台提供所需能量；5G信号发送单元：用于发送5G信号检测单元检测的实时数据到5G线损云数据平台；控制单元用于控制5G信号检测单元的实时检测，并控制5G信号发送单元将检测的数据实时的发送到5G线损云数据平台，并控制供电单元实时为5G信号检测单元、5G信号发送单元和控制单元提供所需的能量。本发明能快速实时反应出线路的损耗，有利于工作人员对能量的实时管理。

Description

一种在线监测直流线路损耗的装置及方法

技术领域

本发明涉及直流配电技术领域，具体涉及一种在线监测直流线路损耗的装置及方法。

背景技术

随着直流电的使用的越来越成熟，对直流线路的线路损耗监测和管理也有了更高的要求，现有配电网线路损耗方法多为离线式，不具备实时性，不能精确的对电能进行分配管理，不能及时进行电力运行维护和故障排查，给电力管理人员带来诸多不便。以前由于互联网的发展限制，使得数据的传输存在延时性。因此，难以实现对线路的线损实时监测与管理。但随着移动互联网5G技术的发展。使得数据的传输速度得到极大的提高。为线路实时监测以及数据的传输提供了可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线监测直流线路损耗的装置及方法，以克服现有技术的缺陷，本发明通过5G技术实现实时监测线路数据，传输数据，实时计算出线路损耗，来提高直流线路损耗的在线快速，实时的监测，以便于管理人员能够实时的掌握传输线路的损耗情况，从而对直流线路能量进行实时的管理和分配。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在线监测直流线路损耗的装置，包括5G信号检测单元、供电单元、5G信号发送单元和控制单元；

所述的5G信号检测单元，用于通过电压传感器和电流传感器，检测直流电网输电线路输入端和直流电网输电线路输出端的实时电压及电流；

所述的供电单元，用于为5G信号检测单元检测数据、控制单元控制运行和5G信号发送单元将数据发送到5G线损云数据平台提供所需的能量；

所述的5G信号发送单元，用于发送5G信号检测单元检测的实时数据到5G线损云数据平台；

所述的控制单元，用于控制5G信号检测单元的实时检测，并控制5G信号发送单元将检测的数据实时的发送到5G线损云数据平台，并控制供电单元实时为5G信号检测单元、5G信号发送单元和控制单元提供所需的能量。

进一步地，所述的5G线损云数据平台是与5G技术相结合的服务器，所述的5G线损云数据平台，用于实时快速的将信息接收并计算处理，从而实时快速得到线路的损耗，同时对实时监测的数据进行记录保存。

一种在线监测直流线路损耗的方法，当为单支线路时，包括以下步骤：

步骤1：将t时刻从5G信号检测单元检测到的直流电网输电线路输入端电压值Us和电流值Is以及直流电网输电线路输出端的电压值Ul和电流值Il发送到5G线损云数据平台，整理待用；

步骤2：将待用值通过公式P＝UI得到：Ps＝Us·Is，Pl＝Ul·Il，即得到t时刻的直流电网输电线路输入端的输入功率Ps和直流电网输电线路输出端的输出功率Pl；

步骤3：由步骤2计算出的直流电网输电线路输入端的输入功率Ps与直流电网输电线路输出端功率Pl相减得到该段线路在t时刻的线损Pll，即Pll＝Ps-Pl；

当多支线路接到同一母线时，包括以下步骤：

步骤1：t时刻通过5G信号检测单元检测直流母线线路输入端S处的电压Us和电流Is，同时在分支线路BL₁通过检测装置检测分支线路BL₁输入端S1电压Us₁和电流Is₁，分支线路BL₁输出端L1电压Ul₁和电流Il₁，在分支线路BL₂，BL₃……BL_n通过5G信号检测单元检测分支线路BL₂，BL₃……BL_n输入端S2，S3……Sn电压Us₂，Us₃……Us_n和电流Is₂，Is₃……Is_n，和分支线路BL₂，BL₃……BL_n输出端L2，L3……Ln电压Ul₂，Ul₃……Ul_n和电流Il₂，Il₃……Il_n，将其检测的信息量实时发送到5G线损云数据平台整理待用；

步骤2：将待用值通过公式P＝UI得到：直流母线线路输入端S处输入功率Ps＝Us·Is，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率分别是Ps₁＝Us₁·Is₁，Ps₂＝Us₂·Is₂……Ps_n＝Us_n·Is_n；分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率分别是Pl₁＝Ul₁·Il₁，Pl₂＝Ul₂·Il₂……Pl_n＝Ul_n·Il_n；即得到t时刻的直流母线线路输入端S的输入功率Ps，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率分别为Ps₁，Ps₂……Ps_n和分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率分别为Pl₁，Pl₂……Pl_n；

步骤3：由步骤2计算出的分支线路BL₁输入端S1的输入功率Ps₁和分支线路BL₁输出端L1的输出功率Pl₁相减得到分支线路BL₁上的线路损耗Pll1，同理，由步骤2计算出的分支线路BL₂，BL₃……BL_n输入端S2，S3……Sn处的输入功率Ps₂，Ps₃……Ps_n和分支线路BL₂，BL₃……BL_n输出端L2，L3……Ln处的输出功率Pl₂，Pl₃……Pl_n相减得到分支线路BL₂，BL₃……BL_n上的线路损耗Pll2，Pll3……Plln，即得到各个分支线路在t时刻的线路损耗；

步骤4：由直流母线线路输入端S处的输入功率Ps，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率Pl₁，Pl₂……Pl_n，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率Ps₁，Ps₂……Ps_n得到直流多支线路总的线路损耗Pzll＝Ps-Pl₁-Pl₂-……-Pl_n,母线上的线路总损耗Pbzll＝Ps-Ps₁-Ps₂-……-Ps_n；

步骤5：由步骤1检测的数据还可以实时得到每段母线对应的损耗，分别为直流母线线路输入端S处到分支线路BL₁输入端S1处母线的线损通过公式Pb1l＝(Us-Us₁)Is计算出该段线损，分支线路BL₁输入端S1到分支线路BL₂输入端S2母线线损通过公式Pb2l＝(Us₁-Us₂)(Is-Is₁)计算出该段线损，……分支线路BL_n-1输入端S_n-1到分支线路BL_n输入端Sn母线线损通过公式Pbnl＝(Us_n-1-Us_n)(Is-Is₁-Is₂-···Is_n-1)计算出该段线损。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用5G技术与直流线路监测的装置以及计算线损的方法相结合，直流线路监测装置和计算方法为实时反应线损提供功能，而5G技术的传输快速性以及计算的快速性为装置的功能提供保障。两者结合达到实时监测线损的效果。5G技术与监测装置结合后，能够通过监测装置的检测单元实时获取线路的电压量和电流量的信息，并且将实时检测的数据快速传输到5G线损云数据平台，整个过程不需要工作人员测量和记录，既减少了工作人员的工作量，也保证了测量数据的实时有效性，5G技术与具有线损计算方法的5G线损云数据平台相结合，使得线损的计算速度迅速，即能快速实时反应出线路的损耗，在这整个过程中，达到了监测，发送信息迅速，处理信息快捷。实现了对线损是实时在线反应。有利于工作人员对直流线路能量的实时管理，整个过程实现自动化操作，适合当前及未来的发展。

附图说明

图1是本发明的一种在线监测直流线路损耗的拓扑图；

图2是本发明的5G在线检测装置拓扑图；

图3是本发明有多条分支线路时的线路损耗监测拓扑图；

图4是本发明的单支线路的线路损耗功率曲线图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细描述：

一种在线监测直流线路损耗的装置，包括5G信号检测单元，供电单元，5G信号发送单元，控制单元四部分。

所述的5G信号检测单元，用于通过电压传感器和电流传感器，检测直流电网输电线路输入端和直流电网输电线路输出端的实时电压，电流。

所述的供电单元，用于为5G信号检测单元检测数据，控制单元控制运行和5G信号发送单元将数据发送到5G线损云数据平台提供所需的能量。

所述的5G信号发送单元，用于发送检测的实时数据到5G线损云数据平台。

所述的控制单元，用于控制5G信号检测单元的实时检测，并控制5G信号发送单元将检测的数据实时的发送到5G线损云数据平台，并控制供电单元实时为5G信号检测单元、5G信号发送单元和控制单元提供实时所需的能量。

所述的5G线损云数据平台，是与最新的5G技术相结合的一种服务器，通过与5G技术的结合，既能够快速实时的传输数据，又能实现快速的计算。因此在本发明中，5G线损云数据平台能够达到实时快速的将信息接收并计算处理，从而能够实时快速得到线路的损耗。也能为实时监测的数据进行记录保存，继而为后续分析线路提供合理依据。

一种在线监测直流线路损耗线损的方法，包括如下步骤：

步骤1：将t时刻从5G信号检测装置检测到的直流电网输电线路输入端电压值Us和电流值Is，直流电网输电线路输出端的电压值Ul和电流值Il发送到5G线损云数据平台的，整理待用。

步骤2:将待用值通过公式：P＝UI得到，Ps＝Us·Is，Pl＝Ul·Il，即得到t时刻的直流电网输电线路输入端的输入功率和直流电网输电线路输出端的输出功率。

步骤3：由步骤2计算出的直流电网输电线路输入端输入功率Ps与直流电网输电线路输入端功率Pl相减得到该段线路在t时刻的线损，即Pll＝Ps-Pl。

当为单支线路时，通过以上步骤可以实时计算出单支线路的线路损耗，当多支线路接到同一母线时，就可以计算出从母线输入到各分支线路负载的实时线路的总损耗。

下面结合附图对本发明实施过程进行详细描述：

图1描述了一种在线监测直流线路损耗的拓扑图，包括，直流传输线路，电源输入端5G在线检测装置，负荷输入端5G在线检测装置，5G线损云数据平台。

在直流传输线上的直流电网输电线路输入端S处以及直流电网输电线路输出端L处，分别装设有一个5G在线检测装置，用以检测源端和荷端的电压和电流，并通过5G在线检测装置将检测的实时电压电流传输到5G线损云数据平台，然后，通过5G线损云数据平台计算出S处到L处的线损。

图2是本发明的5G检测装置拓扑图，包括通过电压传感器和电流传感器组成的5G信号检测单元，为装置供电的供电单元，将检测单元检测的数据发送到5G线损云数据平台的发送单元，以及协调控制各单元的控制单元，5G信号检测单元通过电压传感器和电流传感器，检测直流电网输电线路输入端和直流电网输电线路输出端的实时电压，电流，供电单元为5G信号检测单元检测数据，控制单元控制运行和发送单元将数据发送到5G线损云数据平台提供所需的能量。5G信号发送单元发送检测的实时数据到5G线损云数据平台，控制单元用于控制检测单元的实时检测，并控制发送单元将检测的数据实时的发送到5G线损云数据平台，并控制供电单元实时为5G信号检测单元、5G信号发送单元和控制单元提供实时所需的能量。

图3是有多条分支线路时的线损监测拓扑图，包括以下步骤，

步骤1：t时刻通过5G信号检测单元检测直流母线线路输入端S处的电压Us和电流Is，同时在分支线路BL₁通过检测装置检测分支线路BL₁输入端S1电压Us₁和电流Is₁，分支线路BL₁输出端L1电压Ul₁和电流Il₁，在分支线路BL₂，BL₃……BL_n通过5G信号检测单元检测分支线路BL₂，BL₃……BL_n输入端S2，S3……Sn电压Us₂，Us₃……Us_n和电流Is₂，Is₃……Is_n，和分支线路BL₂，BL₃……BL_n输出端L2，L3……Ln电压Ul₂，Ul₃……Ul_n和电流Il₂，Il₃……Il_n，将其检测的信息量实时发送到5G线损云数据平台整理待用；

步骤2：将待用值通过公式P＝UI得到：直流母线线路输入端S处输入功率Ps＝Us·Is，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率分别是Ps₁＝Us₁·Is₁，Ps₂＝Us₂·Is₂……Ps_n＝Us_n·Is_n；分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率分别是Pl₁＝Ul₁·Il₁，Pl₂＝Ul₂·Il₂……Pl_n＝Ul_n·Il_n；即得到t时刻的直流母线线路输入端S的输入功率Ps，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率分别为Ps₁，Ps₂……Ps_n和分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率分别为Pl₁，Pl₂……Pl_n；

步骤3：由步骤2计算出的分支线路BL₁输入端S1的输入功率Ps₁和分支线路BL₁输出端L1的输出功率Pl₁相减得到分支线路BL₁上的线路损耗Pll1，同理，由步骤2计算出的分支线路BL₂，BL₃……BL_n输入端S2，S3……Sn处的输入功率Ps₂，Ps₃……Ps_n和分支线路BL₂，BL₃……BL_n输出端L2，L3……Ln处的输出功率Pl₂，Pl₃……Pl_n相减得到分支线路BL₂，BL₃……BL_n上的线路损耗Pll2，Pll3……Plln，即得到各个分支线路在t时刻的线路损耗；

步骤4：由直流母线线路输入端S处的输入功率Ps，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率Pl₁，Pl₂……Pl_n，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率Ps₁，Ps₂……Ps_n得到直流多支线路总的线路损耗Pzll＝Ps-Pl₁-Pl₂-……-Pl_n,母线上的线路总损耗Pbzll＝Ps-Ps₁-Ps₂-……-Ps_n；

步骤5：由步骤1检测的数据还可以实时得到每段母线对应的损耗，分别为直流母线线路输入端S处到分支线路BL₁输入端S1处母线的线损通过公式Pb1l＝(Us-Us₁)Is计算出该段线损，分支线路BL₁输入端S1到分支线路BL₂输入端S2母线线损通过公式Pb2l＝(Us₁-Us₂)(Is-Is₁)计算出该段线损，……分支线路BL_n-1输入端S_n-1到分支线路BL_n输入端Sn母线线损通过公式Pbnl＝(Us_n-1-Us_n)(Is-Is₁-Is₂-···Is_n-1)计算出该段线损。

图4是单支线路的线路损耗功率曲线图，模拟在某工厂某一支线连接的负荷在一天的工作情况，监测其实时的线路损耗情况，针对曲线图情况，解释如下：

过程一：在0点时刻到6点时刻，线路上的负荷很少接入线路中，线路基本处于空载，线路损耗较小，因此，曲线图中该阶段线损的功率损耗监测基本接近零。

过程二：在6点到12点时刻，员工们渐渐上班，用电负荷接入线路中逐渐增多，此时线路因为负荷的不断接入，流过线路的电流增大，因此线路损耗逐渐增大，直到接入线路的负荷不再变化时，线路的损耗也就相应不再改变。

过程三：在12点时刻到14点时刻，员工们午间就餐休息，不易受开断影响的部分负荷从线路中切除，部分易受开断影响的重要负荷在此期间不与线路断开，因此，在此时段，线路损耗略有降低。

过程四：在14点时刻到18点时刻，员工休息时间结束，工人上岗工作，线路中负荷接入增加，线路电流增大，对应线路的损耗如图增大。

过程五：在18点到24点时刻，员工们下班，大量负荷从线路中渐渐切除，负载大量切除，线路的电流减小，线路的损耗情况如图逐渐下降。

通过以上过程，线路的损耗随着负荷等因素变化，通过对线路的实时监测，能够快速反应线路的损耗情况，以如图4的曲线图呈现出来，便于对线路线损的实时观察和分析，便于工作人员的管理。

Claims (1)

1.一种在线监测直流线路损耗的方法，其特征在于，当为单支线路时，包括以下步骤：

步骤1：将t时刻从5G信号检测单元检测到的直流电网输电线路输入端电压值Us和电流值Is以及直流电网输电线路输出端的电压值Ul和电流值Il发送到5G线损云数据平台，整理待用；

步骤2：将待用值通过公式P＝UI得到：Ps＝Us·Is，Pl＝Ul·Il，即得到t时刻的直流电网输电线路输入端的输入功率Ps和直流电网输电线路输出端的输出功率Pl；

步骤3：由步骤2计算出的直流电网输电线路输入端的输入功率Ps与直流电网输电线路输出端功率Pl相减得到该段线路在t时刻的线损Pll，即Pll＝Ps-Pl；

当多支线路接到同一母线时，包括以下步骤：

步骤1：t时刻通过5G信号检测单元检测直流母线线路输入端S处的电压Us和电流Is，同时在分支线路BL₁通过检测装置检测分支线路BL₁输入端S1电压Us₁和电流Is₁，分支线路BL₁输出端L1电压Ul₁和电流Il₁，在分支线路BL₂，BL₃……BL_n通过5G信号检测单元检测分支线路BL₂，BL₃……BL_n输入端S2，S3……Sn电压Us₂，Us₃……Us_n和电流Is₂，Is₃……Is_n，和分支线路BL₂，BL₃……BL_n输出端L2，L3……Ln电压Ul₂，Ul₃……Ul_n和电流Il₂，Il₃……Il_n，将其检测的信息量实时发送到5G线损云数据平台整理待用；

步骤2：将待用值通过公式P＝UI得到：直流母线线路输入端S处输入功率Ps＝Us·Is，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率分别是Ps₁＝Us₁·Is₁，Ps₂＝Us₂·Is₂……Ps_n＝Us_n·Is_n；分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率分别是Pl₁＝Ul₁·Il₁，Pl₂＝Ul₂·Il₂……Pl_n＝Ul_n·Il_n；即得到t时刻的直流母线线路输入端S的输入功率Ps，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率分别为Ps₁，Ps₂……Ps_n和分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率分别为Pl₁，Pl₂……Pl_n；

步骤3：由步骤2计算出的分支线路BL₁输入端S1的输入功率Ps₁和分支线路BL₁输出端L1的输出功率Pl₁相减得到分支线路BL₁上的线路损耗Pll1，同理，由步骤2计算出的分支线路BL₂，BL₃……BL_n输入端S2，S3……Sn处的输入功率Ps₂，Ps₃……Ps_n和分支线路BL₂，BL₃……BL_n输出端L2，L3……Ln处的输出功率Pl₂，Pl₃……Pl_n相减得到分支线路BL₂，BL₃……BL_n上的线路损耗Pll2，Pll3……Plln，即得到各个分支线路在t时刻的线路损耗；

步骤4：由直流母线线路输入端S处的输入功率Ps，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输出端L1，L2……Ln处的输出功率Pl₁，Pl₂……Pl_n，分支线路BL₁，BL₂……BL_n输入端S1，S2……Sn处的输入功率Ps₁，Ps₂……Ps_n得到直流多支线路总的线路损耗Pzll＝Ps-Pl₁-Pl₂-……-Pl_n,母线上的线路总损耗Pbzll＝Ps-Ps₁-Ps₂-……-Ps_n；

步骤5：由步骤1检测的数据还可以实时得到每段母线对应的损耗，分别为直流母线线路输入端S处到分支线路BL₁输入端S1处母线的线损通过公式Pb1l＝(Us-Us₁)Is计算出该段线损，分支线路BL₁输入端S1到分支线路BL₂输入端S2母线线损通过公式Pb2l＝(Us₁-Us₂)(Is-Is₁)计算出该段线损，……分支线路BL_n-1输入端S_n-1到分支线路BL_n输入端Sn母线线损通过公式Pbnl＝(Us_n-1-Us_n)(Is-Is₁-Is₂-···Is_n-1)计算出该段线损。

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