CN110850168A - 一种馈线合环实时相角测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种馈线合环实时相角测量装置及测量方法，所述装置包括主机和从机，主从机分别带有采样模块、电压取样放大电路、测量电路、中央处理器、同步接口,主机另带有输出控制电路、继电器。所述方法包括：S1：测量主机启动测量前发送同步命令给测量从机，测量从机接收完成后，向测量主机回复同步响应命令，记录同步命令和回复同步命令发出和接收时刻；S2：计算测量主机和测量从机的时钟偏移和传输延迟；S3：调整主从机时钟同步，并设定下一次测量启动时刻；S4：启动测量；S5：主机计算测量从机与测量主机间各通道的幅值、相位等电参数或信号间的关系，并控制输出电路输出结果。本发明可为合环馈线两侧的相角差测量提供方便。
Description
技术领域
本发明涉及相角测量领域，更具体地，涉及一种馈线合环实时相角测量装置及测量方法。
背景技术
10kV配电网直接面对用户，直接关系到对用户的安全、可靠供电。配电网一般采用闭环设计、开环运行的供电方式。当某个母线、开关或馈线需要检修或者发生故障时，该母线、开关或馈线上的多电源供电的负荷就可以进行负荷转移，通过合环操作，将负荷转移到与之相连的其他母线或馈线上，从而实现不停电倒负荷。合环操作的最大益处就是可以减少用户的停电，大大提高了供电的可靠性，而这正是公众对电力满意度的一个重要指标。伴随电力负荷密度增大，电网结构愈加复杂，双电源供电甚至多电源供电越来越多，通过合解环操作实现不停电倒负荷成为一种必然趋势。
然而，在执行合环操作时，配电网中可能产生较大的合环电流，而且合环瞬间还将产生较大的冲击电流，这都将直接影响到电网的安全稳定运行。
影响配网合环电流的三个主要因素为合环开关两侧的电压幅值差、电压相角差、合环总阻抗。一般情况下，合环点两侧的主变和馈线参数已知时，合环点两侧的总阻抗就确定了，此时合环电流的影响因素主要是合环开关两侧的电压幅值差和电压相角差。
目前配电网中还未普及对合环联络开关两侧的电压向量值的直接量测功能，而10kV母线的电压向量值则相对容易获取与统计，获得10kV母线的电压向量值后通过潮流计算即可获得联络开关两侧的电压差，因此通过联络开关两侧10kV母线的电压差(电压幅值差、电压相角差)来评估配电网合环的风险是很有意义的。
合环开关两侧的电压幅值差可以通过EMS系统10kV母线的电压值获取，但现阶段缺乏一种简单可靠的10kV母线电压相角测量装置让调度主站能远程测量及获取合环线路两侧的相角差。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的合环馈线两侧的相角差测量不方便的缺陷，提供一种馈线合环实时相角测量装及测量方法。
所述装置包括测量主机和测量从机；
测量主机对主馈线电压信息进行采样，读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；
测量主机可发送同步命令给从机以及接受从机发送来的同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
测量从机对待合环馈线电压信息进行采样，读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；
测量从机可发送同步命令给测量主机以及接受测量主机发送来的同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
测量主机还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位的关系；并输出计算结果。
优选地，所述测量主机包括：第一采样模块、第一电压取样放大电路、第一模数转换电路、第一中央处理器、第一同步接口、输出控制电路、输出继电器；
第一采样模块用来采集主馈线各通道的电压信息，并将电压信息发送给第一电压取样放大电路进行放大，第一电压取样放大电路将电压信息放大后发送给模数转换电路，第一中央处理器读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；第一中央处理器能够发送和接收同步命令与同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻，
第一同步接口的一端与第一中央处理器连接，另一端与测量从机连接，以实现测量主机和测量从机之间时钟信号交互；
第一中央处理器还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位的关系；并将计算结果发送给输出控制电路；以实现对输出继电器的控制；
输出继电器输出BCD码。
优选地，所述装置还包括第一显示器；
第一显示器与第一中央处理器连接；第一显示器用来显示第一中央处理器所计算的测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系的结果。
优选地，所述测量从机包括：第二采样模块、第二电压取样放大电路、第二模数转换电路、第二中央处理器、第二同步接口；
第二采样模块用来采集待合环馈线各通道的电压信息，并将电压信息发送给第二电压取样放大电路进行放大，第二电压取样放大电路将电压信息放大后发送给模数转换电路，第二中央处理器读取模数转换结果，电压幅值和相角的测量；第二中央处理器能够发送和接收同步命令与同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
第二同步接口的一端与第二中央处理器连接，另一端与主机第一同步接口连接，以实现测量主机和测量从机之间时钟信号交互；
第二中央处理器还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系。
优选地，所述装置还包括第二显示器；
第二显示器与第二中央处理器连接；第二显示器用来显示第二中央处理器所计算的测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系的结果。
优选地，第一采样模块采集主馈线各通道的电压信息和第二采样模块采集主馈线各通道的电压信息的采样方式为等间隔采样。
优选地，第一同步接口和第二同步接口通过屏蔽通信线连接。
优选地，输出继电器通过继电器干节点的方式输出BCD码。
本发明所述测量方法应用于所述的馈线合环实时相角测量装置，所述方法包括：
S1：测量主机启动测量前发送同步命令给测量从机，并记录测量主机同步命令发出时刻，
测量从机收到同步命令时，记录测量从机同步命令接收时刻；测量从机接收完成后，向测量主机回复同步响应命令，并带有测量从机的测量从机命令接收时刻和同步响应命令发送时刻；测量主机接收到同步响应命令时，记录测量主机接收到同步响应命令接收时刻；
S2：根据同步命令发出时刻、同步命令接收时刻、同步响应命令发送时刻、同步响应命令接收时刻计算测量主机和测量从机的时钟偏移和传输延迟；
S3：根据时钟偏移调整测量主机的时钟与测量从机的时钟同步，根据传输延迟，设定下一次测量启动时刻；
S4：测量主机向测量从机发出启动测量指令，测量主机和测量从机在启动时刻同步启动测量；
S5：测量主机计算并输出测量结果。
优选地，S5具体为：测量完成后测量主机读取测量从机的测量结果，再计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位、信号间的关系，并将结果输出至显示器显示，以及将每次测量结果下发测量从机；测量主机和测量从机分别通过输出继电器的继电器干节点输出表示两路电压之间各相的相位差。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明可为合环馈线两侧的相角差测量提供方便；本发明所述装置能够实时测量两条馈线的电压相角差，并能够通将测量结果实时传送至调度自动化主站，为调度端合环操作提供依据。所述装置装设在变电站后，实时采集两条馈线的相角差并上送至调度端。整个合环过程在调度台就能够完成，不需要其他人员进行配合。
附图说明
图1为实施例1所述馈线合环实时相角测量装置。
图2为实施例2所述馈线合环实时相角测量方法。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1：
本实施例提供一种馈线合环实时相角测量装置，如图1所示，所述装置包括测量主机和测量从机；
测量主机对主馈线电压信息进行采样，读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；
测量主机可发送同步命令给从机以及接受从机发送来的同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
测量从机对待合环馈线电压信息进行采样，读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；
测量从机可发送同步命令给测量主机以及接受测量主机发送来的同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
测量主机还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位的关系；并输出计算结果。
所述测量主机包括：第一采样模块、第一电压取样放大电路、第一数模转换电路、第一中央处理器、第一同步接口、输出控制电路、输出继电器；
第一采样模块用来对主馈线各通道的电压信息进行等间隔采样，并将电压信息发送给第一电压取样放大电路进行放大，第一电压取样放大电路将电压信息放大后发送给数模转换电路，第一中央处理器读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量，
第一中央处理器能够发送和接收同步命令与同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻，
第一同步接口的一端与第一中央处理器连接，另一端与测量从机的第二同步接口连接，以实现测量主机和测量从机之间时钟信号交互；
第一中央处理器还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位的关系；并将计算结果发送给输出控制电路；以实现对输出继电器的控制；
输出继电器通过继电器干节点输出表示两路电压之间各相的相位差，即通过继电器干节点的方式输出BCD码。
其中，继电器干节点可以看成一位二进制数，利用干接点通断表示不同状态，相当于二进制的0和1。5个继电器，1位符号位，4位数字，可以表示±16之间的数字。
所述测量从机包括：第二采样模块、第二电压取样放大电路、第二模数电路、第二中央处理器、第二同步接口；
第二采样模块用来对待合环馈线各通道的电压信息进行等间隔采样，并将电压信息发送给第二电压取样放大电路进行放大，第二电压取样放大电路将电压信息放大后发送给模数转换电路，第二中央处理器读取模数转换结果，电压幅值和相角的测量。
第二中央处理器能够发送和接收同步命令与同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
第二同步接口的一端与第二中央处理器连接，另一端与主机第一同步接口连接，以实现测量主机和测量从机之间时钟信号交互；
第二中央处理器还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位。
所述装置还包括：第一显示器和第二显示器；
第一显示器与第一中央处理器连接；第一显示器用来显示第一中央处理器所计算的测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系的结果；
第二显示器与第二中央处理器连接；第二显示器用来显示第二中央处理器所计算的测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系的结果。
第一同步接口和第二同步接口通过屏蔽通信线连接。
本发明装置由测量主机和测量从机组成，每个测量端(即测量主机、测量从机)可以单独对三相电压进行测量显示，也可以通过专用屏蔽通信线实现测量主机和测量从机之间的同步测量，测量主机和测量从机均可将所测两端线路的电压幅值相位准确显示出来。测量主机和测量从机分别带有三相电压采集和测量线路，利用专用屏蔽通信线实现主从机两端的同步测量和信息交换。测量从机不需要带输出控制部分，其他与主机相同。
当需要进行合环操作时，调度员根据装置采集到的相角差，综合调度自动化主站采集到的10kV母线电压值，判断线路是否具备合环操作条件。当数据满足合环操作条件时调度员在调度自动化主站进行遥控操作。
实施例2：
本实施例提供一种馈线合环实时相角测量方法，所述方法引用于实施例1所述的馈线合环实时相角测量装置，如图2所示，所述方法包括：
S1：测量主机启动测量前发送同步命令给测量从机，并记录测量主机同步命令发出时刻，
测量从机收到同步命令时，记录测量从机同步命令接收时刻；测量从机接收完成后，向测量主机回复同步响应命令，并带有测量从机的测量从机命令接收时刻和同步响应命令发送时刻；测量主机接收到同步响应命令时，记录测量主机接收到同步响应命令接收时刻；
S2：根据同步命令发出时刻、同步命令接收时刻、同步响应命令发送时刻、同步响应命令接收时刻计算测量主机和测量从机的时钟偏移和传输延迟；
S3：根据时钟偏移调整测量主机的时钟与测量从机的时钟同步，根据传输延迟，设定下一次测量启动时刻；
S4：测量主机向测量从机发出启动测量指令，测量主机和测量从机在启动时刻同步启动测量；
S5：测量完成后测量主机读取测量从机的测量结果，再计算测量从机与测量主机间各通道的幅值、相位等电参数或信号间的关系，并将结果输出至显示器显示，以及将每次测量结果下发测量从机；测量主机和测量从机分别通过输出继电器的继电器干节点输出表示两路电压之间各相的相位差。
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，所述装置包括测量主机和测量从机；
测量主机对主馈线电压信息进行采样，读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；
测量主机可发送同步命令给从机以及接受从机发送来的同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
测量从机对待合环馈线电压信息进行采样，读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；
测量从机可发送同步命令给测量主机以及接受测量主机发送来的同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
测量主机还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位的关系；并输出计算结果。
2.根据权利要求1所述的馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，所述测量主机包括：第一采样模块、第一电压取样放大电路、第一模数转换电路、第一中央处理器、第一同步接口、输出控制电路、输出继电器；
第一采样模块用来采集主馈线各通道的电压信息，并将电压信息发送给第一电压取样放大电路进行放大，第一电压取样放大电路将电压信息放大后发送给模数转换电路，第一中央处理器读取模数转换结果，实现电压幅值和相角的测量；第一中央处理器能够发送和接收同步命令与同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻，
第一同步接口的一端与第一中央处理器连接，另一端与测量从机连接，以实现测量主机和测量从机之间时钟信号交互；
第一中央处理器还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位的关系；并将计算结果发送给输出控制电路；以实现对输出继电器的控制；
输出继电器输出BCD码。
3.根据权利要求2所述的馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，所述装置还包括第一显示器；
第一显示器与第一中央处理器连接；第一显示器用来显示第一中央处理器所计算的测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系的结果。
4.根据权利要求3所述的馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，所述测量从机包括：第二采样模块、第二电压取样放大电路、第二模数转换电路、第二中央处理器、第二同步接口；
第二采样模块用来采集待合环馈线各通道的电压信息，并将电压信息发送给第二电压取样放大电路进行放大，第二电压取样放大电路将电压信息放大后发送给模数转换电路，第二中央处理器读取模数转换结果，电压幅值和相角的测量；第二中央处理器能够发送和接收同步命令与同步响应命令，并记录同步命令和同步响应命令的发送与接收的时刻；
第二同步接口的一端与第二中央处理器连接，另一端与主机第一同步接口连接，以实现测量主机和测量从机之间时钟信号交互；
第二中央处理器还能计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系。
5.根据权利要求4所述的馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，所述装置还包括第二显示器；
第二显示器与第二中央处理器连接；第二显示器用来显示第二中央处理器所计算的测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位关系的结果。
6.根据权利要求5所述的馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，第一采样模块采集主馈线各通道的电压信息和第二采样模块采集主馈线各通道的电压信息的采样方式为等间隔采样。
7.根据权利要求1-6任一项所述的馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，第一同步接口和第二同步接口通过屏蔽通信线连接。
8.根据权利要求7所述的馈线合环实时相角测量装置，其特征在于，输出继电器通过继电器干节点的方式输出BCD码。
9.一种应用于权利要求3-8任一项所述的馈线合环实时相角测量装置的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：测量主机启动测量前发送同步命令给测量从机，并记录测量主机同步命令发出时刻，
测量从机收到同步命令时，记录测量从机同步命令接收时刻；测量从机接收完成后，向测量主机回复同步响应命令，并带有测量从机的测量从机命令接收时刻和同步响应命令发送时刻；测量主机接收到同步响应命令时，记录测量主机接收到同步响应命令接收时刻；
S2：根据同步命令发出时刻、同步命令接收时刻、同步响应命令发送时刻、同步响应命令接收时刻计算测量主机和测量从机的时钟偏移和传输延迟；
S3：根据时钟偏移调整测量主机的时钟与测量从机的时钟同步，根据传输延迟，设定下一次测量启动时刻；
S4：测量主机向测量从机发出启动测量指令，测量主机和测量从机在启动时刻同步启动测量；
S5：测量主机计算并输出测量结果。
10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，S5具体为：测量完成后测量主机读取测量从机的测量结果，再计算测量从机与测量主机间各通道的电压幅值、电压之间相位、信号间的关系，并将结果输出至显示器显示，以及将每次测量结果下发测量从机；测量主机和测量从机分别通过输出继电器的继电器干节点输出表示两路电压之间各相的相位差。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200228 |