CN111352028A - 一种塑壳断路器及线损分析方法 - Google Patents

Abstract

一种塑壳断路器及线损分析方法，所述塑壳断路器，包括控制器，所述控制器与计量采集模块、台区识别模块、宽带载波模块、电流检测电路、脱扣器执行电路相连；通过台区识别模块和宽带载波模块获得的信息得到当前台区的节点网络拓扑结构，同时采集计量采集模块的电量信息，形成当前台区的线损分析；塑壳断路器设备采用一体化设计，各个电路部分设计合理，大大减小了断路器设备的体积，安装十分方便；避免了在安装中出现安装线路比较凌乱，飞线，破线的情况，消除了安全隐患；实现对整个中低压台区的分级线损分析和预判，对数据采集的实时性、完整性、全量数据等有了保证。

Description

一种塑壳断路器及线损分析方法

技术领域：

本发明涉及电力领域，尤其是一种塑壳断路器及线损分析方法。

背景技术：

塑壳断路器是一种常用的电器设备，能够在电流超过跳脱设定后自动切断电流，对电路起到保护的作用。目前，剩余电流动作断路器存在一些问题：

(1)现有的塑壳断路器安装不便，根据低压配电网侧的电器安装规范要求，每个中低压侧箱体节点都需要安装开关设备，塑壳断路器设备在箱体内空间安装较小，由于安装位置和空间有限，所以在没有预留安装线路的情况下、安装线路比较凌乱，飞线、破线的情况存在，给整个中低压台区节点埋下了严重的安全隐患。

(2)现有常规塑壳断路器设备功能单一，只具备断路器属性功能，不具备用电线路线损分析的功能。

近年来随着用电负荷逐年增大和农村“四到户服务”的深入开展,中低压电网线损电量越来越大,如何有效减少中低压电网的电量损失,是供电企业实现节能减排环保的关键突破口之一。

在现有的常规塑壳断路器不能满足线损分析的情况下；若另外安装线损分析装置，二者同时安装，相互之间配合度差、集成度低、成本高、维护不便，使整个系统效率降低。

(3)即便将现有的线损分析装置集成到常规断路器中，现有的线损分析装置也存在诸多缺点：现有的线损分析装置获得的数据实时性不高，特别是当台区干扰严重或变压器负荷较重时，设备通讯的效率就会比较低，采集数据的稳定性就比较差，目前用电信息采集系统采集数据比较单一、时效性差、数据完整性不能保证；分析线损不精确，无法精确考核到表箱、户表到底是哪个节点出问题，由于缺乏具体的检测环节，从而无法精确确定线损问题真实内容。

发明内容：

本发明提供了一种塑壳断路器及线损分析方法，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种塑壳断路器，包括控制器，所述控制器与计量采集模块、台区识别模块、宽带载波模块、电流检测电路、脱扣器执行电路相连；

所述台区识别模块，用于识别当前台区的节点网络拓扑结构；

所述宽带载波模块，用于当前台区设备间的宽带载波通讯；

所述电流检测电路，用于检测故障电流，并将电流信号转化为电压信号发送至控制器；

所述脱扣器执行电路，用于根据微处理器的指令或者手动控制动作，控制脱扣器结构件的开合闸状态；

所述计量采集模块包括时钟单元、计量单元、LED指示单元、HPLC载波通信单元、RS485通信单元和电源单元；

所述时钟单元、计量单元、LED指示单元、HPLC载波通信单元、RS485通信单元均与控制器相连，所述电源单元向计量采集模块供电；

所述时钟单元，用于为控制器提供工作时钟频率；

所述计量单元，用于采集线损数据，并将数据汇总至控制器；

所述LED指示单元，用于指示运行状态；

所述HPLC载波通信单元，通过接入宽带通信信号，用于节点之间数据通信传输；

所述RS485通信单元，用于与外设进行数据交互；

所述控制器，获得电流检测电路的电压信息，并根据该电压信息向脱扣执行电路发送指令从而控制脱扣器的开合；通过台区识别模块和宽带载波模块获得的信息得到当前台区的节点网络拓扑结构，同时采集计量采集模块的电量信息，形成当前台区的线损分析；

所述计量单元包含一组互感器，用于获得当前所在线路的电流数据。

所述台区识别模块包括电流脉冲电路，所述电流脉冲电路用于发射瞬态脉冲电流。

一种基于塑壳断路器的线损分析方法

(1)节点网络拓扑结构识别：

A、安装断路器：在配电柜、分支柜、表箱中均安装塑壳断路器；

B、主节点发送指令：设置在配电柜W主节点的塑壳断路器V的电流脉冲电路通过配电柜开关出线侧发送其所在台区的广播台区识别指令，识别指令中包含配电终端的ID号信息和相位信息；

C、从节点接收指令：设置在配电柜W下不同层级从节点的所有塑壳断路器收到步骤B的识别指令信息后，自动保存识别指令中的ID号信息和相位信息；

D、从节点注册：步骤C中从节点的塑壳断路器通过其宽带载波通讯电路发出注册信息，注册信息中包含步骤C中的ID号信息和相位信息；

E、从节点轮询：塑壳断路器V对收到的步骤D的注册信息进行查询，对比注册信息中的ID号信息和相位信息，如果与步骤B中识别信息一致，则该从节点属于当前台区，若不相同，则该从节点不属于当前台区，予以删除；

F、从节点上报：主节点的塑壳断路器V将进行步骤E后的入网的从节点上报到主站，得到户变关系信息；

G、选取设置在表箱内的一塑壳断路器X，由塑壳断路器X在其中一相电上产生一个分支识别信号，归属于该分支线路下的所有塑壳断路器均收到该分支识别信号，配电终端通过收集获得分支识别信号的塑壳断路器的分支信息，即可获得塑壳断路器X所属的分支信息；

H、设置在表箱内的塑壳断路器依次进行步骤G,获得所有位于表箱内的塑壳断路器的分支信息，配电终端将所有分支信息上报到主站，得到分支信息；

I、主站将获得的户变关系信息和分支信息进行汇总，得到完整的网络拓扑结构；

(2)线损分析

J、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个分支柜节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个分支柜的电量X，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在台区总表的塑壳断路器，由设置在台区总表的塑壳断路器的计量采集模块获得台区总表的电量为S，控制器得到台区总表到顶级分支间线损C1＝S-X1-X2…-Xn；

K、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个表箱节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个表箱的电量Y，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在分支柜的塑壳断路器，由设置在分支柜的塑壳断路器的计量采集模块获得该分支柜的电量为X，控制器得到该分支柜到表箱线损C2＝X-Y1-Y2…-Yn；

L、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个用户电表节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个用户电表节点的电量W，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在表箱的塑壳断路器，由设置在表箱的塑壳断路器的计量采集模块获得该表箱的电量为Z，控制器得到该表箱线损C3＝W1-W2…-Wn；

M、设置在台区总表的塑壳断路器的控制器汇总本台区的线损信息，得到总损耗为C＝C1+C2+C3；

G、设置在台区总表的塑壳断路器的控制器通过分析C、C1、C2、C3损耗数据，判断故障原因；通过分析本台区所有节点的电量数据，判断故障点。

本发明采用上述设计和方法，具有以下优点：

(1)塑壳断路器设备采用一体化设计，各个电路部分设计合理，大大减小了断路器设备的体积，安装十分方便；避免了在安装中出现安装线路比较凌乱，飞线，破线的情况，消除了安全隐患；

(2)设备的断路器属性功能与线损分析功能结合在一起，在电力配置时，不再需要另外安装线损分析装置，集成度高，实现了成本的降低，减少了电力线路配置时间，提高了电力线路配置效率，同时也降低了维护维修费用；

(3)集成在塑壳断路器中的线损分析功能设计巧妙，对中低压台区内的各个环节节点进行采集和边缘数据计算处理，增加数据和事件的处理时效；通过配电柜、分支柜、表箱等各个节点的数据采集，实现对线损的分级分析，实现对中低压台区各个断线损分析和预判问题点，实现对整个中低压台区的分级线损分析和预判，对数据采集的实时性、完整性、全量数据等有了保证。

附图说明：

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的计量单元的电路原理图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1中所示，一种塑壳断路器，包括控制器，所述控制器与计量采集模块、台区识别模块、宽带载波模块、电流检测电路、脱扣器执行电路相连；

所述台区识别模块，用于识别当前台区的节点网络拓扑结构；

所述宽带载波模块，用于当前台区设备间的宽带载波通讯；

所述电流检测电路，用于检测故障电流，并将电流信号转化为电压信号发送至控制器；

所述脱扣器执行电路，用于根据微处理器的指令或者手动控制动作，控制脱扣器结构件的开合闸状态；

所述计量采集模块包括时钟单元、计量单元、LED指示单元、HPLC载波通信单元、RS485通信单元和电源单元；

所述时钟单元、计量单元、LED指示单元、HPLC载波通信单元、RS485通信单元均与控制器相连，所述电源单元向计量采集模块供电；

所述时钟单元，用于为控制器提供工作时钟频率；

所述计量单元，用于采集线损数据，并将数据汇总至控制器；

所述LED指示单元，用于指示运行状态；

所述HPLC载波通信单元，通过接入宽带通信信号，用于节点之间数据通信传输；

所述RS485通信单元，用于与外设进行数据交互；

所述控制器，获得电流检测电路的电压信息，并根据该电压信息向脱扣执行电路发送指令从而控制脱扣器的开合；通过台区识别模块和宽带载波模块获得的信息得到当前台区的节点网络拓扑结构，同时采集计量采集模块的电量信息，形成当前台区的线损分析；

所述计量单元包含一组互感器，用于获得当前所在线路的电流数据。

所述台区识别模块包括电流脉冲电路，所述电流脉冲电路用于发射瞬态脉冲电流。

塑壳断路器安装在配电柜、分支柜、表箱中的各个节点处，进行工作时，塑壳断路器通过电流检测电路采集电流数据，当电路发生短路或严重过载时，电流检测电路检测到故障电流，控制器收到电流检测电路的故障电流信号后，向脱扣器执行电路发送信号，控制脱扣电路执行脱扣机构动作，断开电路。

一种基于塑壳断路器的线损分析方法

(1)节点网络拓扑结构识别：

A、安装断路器：在配电柜、分支柜、表箱中均安装塑壳断路器；

B、主节点发送指令：设置在配电柜W主节点的塑壳断路器V的电流脉冲电路通过配电柜开关出线侧发送其所在台区的广播台区识别指令，识别指令中包含配电终端的ID号信息和相位信息；

C、从节点接收指令：设置在配电柜W下不同层级从节点的所有塑壳断路器收到步骤B的识别指令信息后，自动保存识别指令中的ID号信息和相位信息；

D、从节点注册：步骤C中从节点的塑壳断路器通过其宽带载波通讯电路发出注册信息，注册信息中包含步骤C中的ID号信息和相位信息；

E、从节点轮询：塑壳断路器V对收到的步骤D的注册信息进行查询，对比注册信息中的ID号信息和相位信息，如果与步骤B中识别信息一致，则该从节点属于当前台区，若不相同，则该从节点不属于当前台区，予以删除；

F、从节点上报：主节点的塑壳断路器V将进行步骤E后的入网的从节点上报到主站，得到户变关系信息；

G、选取设置在表箱内的一塑壳断路器X，由塑壳断路器X在其中一相电上产生一个分支识别信号，归属于该分支线路下的所有塑壳断路器均收到该分支识别信号，配电终端通过收集获得分支识别信号的塑壳断路器的分支信息，即可获得塑壳断路器X所属的分支信息；

H、设置在表箱内的塑壳断路器依次进行步骤G,获得所有位于表箱内的塑壳断路器的分支信息，配电终端将所有分支信息上报到主站，得到分支信息；

I、主站将获得的户变关系信息和分支信息进行汇总，得到完整的网络拓扑结构；

(2)线损分析

J、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个分支柜节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个分支柜的电量X，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在台区总表的塑壳断路器，由设置在台区总表的塑壳断路器的计量采集模块获得台区总表的电量为S，控制器得到台区总表到顶级分支间线损C1＝S-X1-X2…-Xn；

电量信息的获得计量采集模块进行采集，计量采集模块中的计量单元包含一组互感器，用于获得当前所在线路的电流数据，从而计算得到电量信息。

K、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个表箱节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个表箱的电量Y，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在分支柜的塑壳断路器，由设置在分支柜的塑壳断路器的计量采集模块获得该分支柜的电量为X，控制器得到该分支柜到表箱线损C2＝X-Y1-Y2…-Yn；

L、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个用户电表节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个用户电表节点的电量W，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在表箱的塑壳断路器，由设置在表箱的塑壳断路器的计量采集模块获得该表箱的电量为Z，控制器得到该表箱线损C3＝W1-W2…-Wn；

M、设置在台区总表的塑壳断路器的控制器汇总本台区的线损信息，得到总损耗为C＝C1+C2+C3；

G、设置在台区总表的塑壳断路器的控制器通过分析C、C1、C2、C3损耗数据，判断故障原因；通过分析本台区所有节点的电量数据，判断故障点。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种塑壳断路器，其特征在于：包括控制器，所述控制器与计量采集模块、台区识别模块、宽带载波模块、电流检测电路、脱扣器执行电路相连；

所述台区识别模块，用于识别当前台区的节点网络拓扑结构；

所述宽带载波模块，用于当前台区设备间的宽带载波通讯；

所述电流检测电路，用于检测故障电流，并将电流信号转化为电压信号发送至控制器；

所述脱扣器执行电路，用于根据微处理器的指令或者手动控制动作，控制脱扣器结构件的开合闸状态；

所述计量采集模块包括时钟单元、计量单元、LED指示单元、HPLC载波通信单元、RS485通信单元和电源单元；

所述时钟单元、计量单元、LED指示单元、HPLC载波通信单元、RS485通信单元均与控制器相连，所述电源单元向计量采集模块供电；

所述时钟单元，用于为控制器提供工作时钟频率；

所述计量单元，用于采集线损数据，并将数据汇总至控制器；

所述LED指示单元，用于指示运行状态；

所述HPLC载波通信单元，通过接入宽带通信信号，用于节点之间数据通信传输；

所述RS485通信单元，用于与外设进行数据交互；

所述控制器，获得电流检测电路的电压信息，并根据该电压信息向脱扣执行电路发送指令从而控制脱扣器的开合；通过台区识别模块和宽带载波模块获得的信息得到当前台区的节点网络拓扑结构，同时采集计量采集模块的电量信息，形成当前台区的线损分析。

2.根据权利要求1所述的一种塑壳断路器，其特征在于：所述计量单元包含一组互感器，用于获得当前所在线路的电流数据。

3.根据权利要求1所述的一种塑壳断路器，其特征在于：所述台区识别模块包括电流脉冲电路，所述电流脉冲电路用于发射瞬态脉冲电流。

4.一种如权利要求1-3所述的塑壳断路器的线损分析方法

(1)节点网络拓扑结构识别：

A、安装断路器：在配电柜、分支柜、表箱中均安装塑壳断路器；

B、主节点发送指令：设置在配电柜W主节点的塑壳断路器V的电流脉冲电路通过配电柜开关出线侧发送其所在台区的广播台区识别指令，识别指令中包含配电终端的ID号信息和相位信息；

C、从节点接收指令：设置在配电柜W下不同层级从节点的所有塑壳断路器收到步骤B的识别指令信息后，自动保存识别指令中的ID号信息和相位信息；

D、从节点注册：步骤C中从节点的塑壳断路器通过其宽带载波通讯电路发出注册信息，注册信息中包含步骤C中的ID号信息和相位信息；

E、从节点轮询：塑壳断路器V对收到的步骤D的注册信息进行查询，对比注册信息中的ID号信息和相位信息，如果与步骤B中识别信息一致，则该从节点属于当前台区，若不相同，则该从节点不属于当前台区，予以删除；

F、从节点上报：主节点的塑壳断路器V将进行步骤E后的入网的从节点上报到主站，得到户变关系信息；

G、选取设置在表箱内的一塑壳断路器X，由塑壳断路器X在其中一相电上产生一个分支识别信号，归属于该分支线路下的所有塑壳断路器均收到该分支识别信号，配电终端通过收集获得分支识别信号的塑壳断路器的分支信息，即可获得塑壳断路器X所属的分支信息；

H、设置在表箱内的塑壳断路器依次进行步骤G,获得所有位于表箱内的塑壳断路器的分支信息，配电终端将所有分支信息上报到主站，得到分支信息；

I、主站将获得的户变关系信息和分支信息进行汇总，得到完整的网络拓扑结构；

(2)线损分析

J、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个分支柜节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个分支柜的电量X，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在台区总表的塑壳断路器，由设置在台区总表的塑壳断路器的计量采集模块获得台区总表的电量为S，控制器得到台区总表到顶级分支间线损C1＝S-X1-X2…-Xn；

K、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个电表箱节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个电表箱的电量Y，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在分支柜的塑壳断路器，由设置在分支柜的塑壳断路器的计量采集模块获得该分支柜的电量为X，控制器得到该分支柜到电表箱线损C2＝X-Y1-Y2…-Yn；

L、根据步骤(1)得到的网络拓扑结构，由设置在各个用户电表节点的塑壳断路器的计量采集模块获得各个用户电表节点的电量W，并由HPLC载波通信单元将电量信息发送至设置在电表箱的塑壳断路器，由设置在电表箱的塑壳断路器的计量采集模块获得该电表箱的电量为Z，控制器得到该电表箱线损C3＝W1-W2…-Wn；

M、设置在台区总表的塑壳断路器的控制器汇总本台区的线损信息，得到总损耗为C＝C1+C2+C3；

G、设置在台区总表的塑壳断路器的控制器通过分析C、C1、C2、C3损耗数据，判断故障原因；通过分析本台区所有节点的电量数据，判断故障点。

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