CN111487509A - 一种多方位配电网监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多方位配电网监测系统，包括:智能传感器电路，悬挂在架空线上，用于测量监测线路的电压、电流、温度、振动的工作状态；数据终端，安装在架空线路的线杆上，用于接收智能传感器的数据和将测量数据传输给监控中心；就地调控单元，用于短距离无线通信方式就地调试控制智能传感器和数据终端，包括具有2.4Ghz无线通信功能的调试盒以及用于控制调试和工作的调试软件，该调控系统能够与数据终端通信也能够与智能传感器通信，能设置智能传感器及数据终端的相关工作参数，并能够就地检测系统的工作状态。本发明为了实现配电网故障的准确定位，综合采用了多种监控措施，实现了配电网短路和接地故障准确定位的功能。

Description

一种多方位配电网监测系统

技术领域

本发明涉及配电网技术，具体涉及一种多方位配电网监测系统。

背景技术

目前，架空线路配电网故障的准确定位对提高配电网的安全运行水平非常重要，但是由于配电网运行情况复杂，传统的保护装置和目前常用的故障指示器对配电网故障定位的准确度不高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多方位配电网监测系统，用以多方位对配电网进行监测。

本发明采用的技术方案是：一种多方位配电网监测系统，包括:

智能传感器，悬挂在架空线上，用于测量监测线路的电压、电流、温度、振动的工作状态；与数据终端之间通过2.4GHz无线通信的方式实现数据传输，将测量监测线路的数据上传给数据终端；

数据终端，安装在架空线路的线杆上，用于接收智能传感器的数据，以及将测量数据传输给监控中心；并利用自身监测到的线路信息及智能传感器的信息进行配电网短路和接地故障判断；数据终端设有4G模块，用于与监控中心进行数据通信。

进一步地，所述智能传感器的电路包括：

电压测量模块，包括电压传感器电路，所述电压传感器电路通过电容C0连接于10KV线路，开关S2跨接于电容C0两端；传感器电路与大地之间连接有耦合电容C3；

电流测量模块，包括仪表放大器、低通滤波电路、电压源电路；

所述仪表放大器主要包括运放A1、A2、A3；低通滤波电路包括电阻R16和电容C1，用于滤除输入到单片机的AD管脚的高次谐波；电压源电路包括运放A4，电阻R17、R18，电容C10，用于对仪表放大器提供参考电压，使输入到单片机AD管脚的电压在0V以上；

线路取电及太阳能板取电模块，包括电池BT1，电源芯片VR1，电池BT2，电池回路，二极管D1、D2；电池BT1通过二极管D1连接电源芯片VR1输入端，电池BT2连接电池回路，并连接于电源芯片VR1输入端；电源芯片VR1输出端还连接有滤波电容回路；

振动测量模块，包括三轴加速度传感，用于测量线路的各方向振动，通过与单片机的通信接口将线路振动信息传给单片机，实现振动数据的测量；

第一单片机和无线通信模块，包括单片机及电阻、电感并联回路，用于无线通信功能及整个传感器的工作控制。

更进一步地，所述电压传感器电路包括：

电阻R3和电阻R4构成分压电阻；

开关S1，用于接通与断开改变分压电阻的大小，以及根据传感器对地电容大小，安装处架空线是否有绝缘皮的情况改变S1的状态；

电池BT1及分压电阻R1、R2和稳压电容C1构成偏压电路，用于使输入到单片机的电压不会出现负值；

电阻R5和电容C2构成测量电压输入电路的滤波电路，用于高频滤波，减小高频信号造成的测量误差。

更进一步地，所述数据终端包括：

电源模块，用于供电；

4G联网通信模块，包括4G通信芯片，用于在AT指令的控制下实现联网通信，该芯片与单片机之间通过串口通信；

数据存储模块，包括若干个存储芯片，用于将检测数据及运算结果进行存储，存储存储模块与单片机之间通过I2C总线实现通信；

第二单片机和无线通信模块，包括单片机及电阻、电感并联回路，用于无线通信功能及数据终端的工作控制；

图像监测模块，包括图像监测传感器，用于与单片机之间通过串口通信，将图像信息传输给单片机；

噪声监测模块，包括噪声监测传感器，用于监测噪声；

报警模块，包括蜂鸣器及放大电路，用于报警。

更进一步地，所述电源模块，包括太阳能及电池供电电路、降压隔离电路、电压转换电路、滤波电路；

所述太阳能及电池供电电路，用于通过太阳能或电池供电；

所述降压隔离电路，用于通过进行降压及隔离；

所述电压转换电路，用于将5V电压转换为3.3V电压；

所述滤波电路，用于电源滤波。

更进一步地，所述多方位配电网监测系统还包括就地调控模块，用于短距离无线通信方式就地调试控制智能传感器和数据终端。

更进一步地，所述就地调控模块包括：

调试通信模块，具有无线通信模块和串口通信模块，用于与数据终端和智能传感器通信，通过串口通信方式接受PC发送的控制命令或数据，并将从智能传感器接收到的数据送给PC机；

调试软件模块，设置在PC机上，用于智能传感器和数据终端信息的图形化显示，并且将工作人员的控制命令通过串口传送给调试通信模块，对智能传感器和数据终端进行控制。

本发明的优点：

本发明为了实现配电网故障的准确定位，综合采用了多种监控措施，实现了配电网短路和接地故障准确定位的功能。

本发明除了采集配电线路的电压电流等信息外，还增加了线路声音和图像的监测，还增加了线路振动信息的监测，从而通过对多种信息的综合判断可以大大提高配电网故障定位的准确度。

在数据终端上增加了图像监测功能，当配电线路由于外力作用发生位置改变从而造成线路断线或短路时，通过该图像监测功能可以准确发现线路位置改变的情况。

当线路发生短路故障时，巨大的电流产生弧光放电，同时会伴随强烈的超声波信号，在数据终端中增加了超声波监测功能，通过弧光放电超声波的判断可以准确定位故障。

在智能传感器上，增加了线路振动传感器，从而使本系统可以准确发现线路故障造成的线路振动情况，能够有效防止故障的漏报或误报。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的多方位配电网监测系统结构示意图；

图2是本发明实施例的智能传感器电路的振动测量模块、第一单片机和无线通信模块、线路取电及太阳能板取电模块原理图；

图3是本发明实施例的电压测量模块原理图；

图4是本发明实施例的电流测量模块原理图；

图5是本发明实施例的数据终端电路原理图；

图6是本发明实施例的就地调控模块工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1，如图1所示，一种多方位配电网监测系统，包括:

智能传感器，悬挂在架空线上，用于测量监测线路的电压、电流、温度、振动的工作状态；与数据终端之间通过2.4GHz无线通信的方式实现数据传输，将测量监测线路的数据上传给数据终端；

数据终端，安装在架空线路的线杆上，用于接收智能传感器的数据，以及将测量数据传输给监控中心；并利用自身监测到的线路信息及智能传感器的信息进行配电网短路和接地故障判断；数据终端设有4G模块，用于与监控中心进行数据通信。

正常工作的情况下，只有智能传感器和数据终端，他们之间通过2.4GHz的无线通信实现数据传输；

智能传感器监测线路的电压、电流、温度、振动的工作状态；

数据终端用于接收线路信息，还具有监测线路位置变化及监测超声波的功能，数据终端综合利用自身测到的线路信息及智能传感器发来的信息进行故障判断；

并且数据终端设计了4G模块，通过4G网络与监控中心进行数据通信；因此，工作人员通过监控中心就能够实时查看配电网的故障状态，实现配电网安全运行的智能管理。

本发明为了实现配电网故障的准确定位，综合采用了多种监控措施，实现了配电网短路和接地故障准确定位的功能。

本发明除了采集配电线路的电压电流等信息外，还增加了线路声音和图像的监测，还增加了线路振动信息的监测，从而通过对多种信息的综合判断可以大大提高配电网故障定位的准确度。

在数据终端上增加了图像监测功能，当配电线路由于外力作用发生位置改变从而造成线路断线或短路时，通过该图像监测功能可以准确发现线路位置改变的情况。

当线路发生短路故障时，巨大的电流产生弧光放电，同时会伴随强烈的超声波信号，在数据终端中增加了超声波监测功能，通过弧光放电超声波的判断可以准确定位故障。

在智能传感器上，增加了线路振动传感器，从而使本系统可以准确发现线路故障造成的线路振动情况，能够有效防止故障的漏报或误报。

多方位配电网监测系统还包括就地调控模块，用于短距离无线通信方式就地调试控制智能传感器和数据终端。

参考图6，如图6所示，就地调控模块包括：

调试通信模块，具有2.4Ghz无线通信模块和串口通信模块，用于与数据终端和智能传感器通信，通过串口通信方式接受PC发送的控制命令或数据，并将从智能传感器接收到的数据送给PC机；采用USB供电；

调试软件模块，设置在PC机上，用于智能传感器和数据终端信息的图形化显示，并且将工作人员的控制命令通过串口传送给调试通信模块，对智能传感器和数据终端进行控制。

就地调控模块能够与数据终端通信也能够与智能传感器通信，能设置智能传感器及数据终端的相关工作参数，并能够就地检测系统的工作状态。

就地调控模块用于调试并配置数据终端及智能传感器的运行参数，包括数据终端的位置、智能传感器的电压测量系数参数；还用于对运行中出现问题的设备通过就地调试单元进行现场的故障判断和检修。

参考图2，如图2所示，智能传感器的电路包括：

电压测量模块，如图3所示，包括电压传感器电路，电压传感器电路通过电容C0连接于10KV线路，开关S2跨接于电容C0两端；传感器电路与大地之间连接有耦合电容C3；

电路实现线路电压测量功能，线路的10kV电压经过电阻电容回路耦合到输入端V_in，单片机测量V_in端的电压数值就可以得到线路的电压。

虚线框内的部分是智能传感器电路，A为传感器侧电压接头；传感器上边如果直接接触高压线，则S2相当于短接的情况，如果高压线外边有绝缘皮，则相当于有C0串在高压线与传感器之间，这种情况下，取样电阻上的电压会降低；传感器下边到大地之间有耦合电容C3，该电容值变化范围很大，一般在0.1pF~1pF之间，实际使用中要根据实际情况改变分压电阻的值。

对于智能传感器的主体部分，R3和R4构成分压电阻，通过S1的接通与断开改变分压电阻的大小，实际使用中要根据传感器对地电容大小，以及安装处架空线是否有绝缘皮的情况改变S1的状态；左侧的BT1及分压电阻R1、R2和稳压电容C1构成偏压电路，使输入到单片机的电压不会出现负值，该处的稳压电容C1容量要取大一下，一般在1uF以上；图3中的R5和C2构成测量电压输入电路的滤波电路，实现高频滤波的作用，减小高频信号造成的测量误差。

电压传感器电路包括：

电阻R3和电阻R4构成分压电阻；

开关S1，用于接通与断开改变分压电阻的大小，以及根据传感器对地电容大小，安装处架空线是否有绝缘皮的情况改变S1的状态；

电池BT1及分压电阻R1、R2和稳压电容C1构成偏压电路，用于使输入到单片机的电压不会出现负值；

电阻R5和电容C2构成测量电压输入电路的滤波电路，用于高频滤波，减小高频信号造成的测量误差。

电压采集电路设置在智能传感器中，用于测量线路的运行电压及电压的变化。

在线路发生短路或断线故障时，线路电压会发生剧烈变化，因此，根据线路电压的变化就可以确定线路的故障情况。

在线路电压测量任务中，由于智能传感器是悬挂在架空线路上，传感器的地电平是浮动的，采样电阻上的分压与传感器对大地的电容有关；测到的电压是一个相对值；因此，不能根据测到电压的大小，只能根据电压的变化情况判断故障。

参考图4，如图4所示，电流测量模块，包括仪表放大器、低通滤波电路、电压源电路；

仪表放大器主要包括运放A1、A2、A3；低通滤波电路包括电阻R16和电容C1，用于滤除输入到单片机的AD管脚的高次谐波；电压源电路包括运放A4，电阻R17、R18，电容C10，用于对仪表放大器提供参考电压，使输入到单片机AD管脚的电压在0V以上；

电路实现线路电流测量功能，线路电流经过罗氏线圈L1将电流变为电压信号，经过后边的放大电路将信号传导到I_in，单片机测量I_in端的电压数值就可以得到线路的电流。

线路取电及太阳能板取电模块（电源部分），包括电池BT1，电源芯片VR1，电池BT2，电池回路，二极管D1、D2；电池BT1通过二极管D1连接电源芯片VR1输入端，电池BT2连接电池回路，并连接于电源芯片VR1输入端；电源芯片VR1输出端还连接有滤波电容回路；

电路实现线路取电和太阳能板取电的功能，图4中BT1是一个3.6V电池，在不能取电的情况下也能维持智能传感器的测量调试工作；

BT2是一个6V太阳能板，在有阳光的情况下可以将电能存储到法拉电容Cfl0和Cfl1中，通过稳压二极管Dc0实现过电压保护功能，保护法拉电容不被充坏，当太阳能板输出电压V_CD高于电池电压时则电池BT1不再供电，从而保证电池有更长的使用寿命，D1的作用是防止给电池BT1充电，D2作用是在没阳光及线路电流小的时候防止电池向充电电路放电；

电流采集功能是悬挂在架空线的智能传感器的一个主要功能，对电流的准确检测和判断也是我们实现线路故障判断的主要依据；对于中性点不接地系统，当发生接地故障时，在故障初期会出现高频振荡电流，本设计中的智能传感器不但要监测正常的负荷电流，也具有测量高频变化电流的能力；为了实现高频电流的测量，智能传感器采用罗氏线圈的形式实现电流检测；

图2中，Lcd是取电用电流互感器，它套在线路上，当线路电压较大（超过20A）时，电流互感器输出电流经整流桥Dc2变为直流，给法拉电容充电。

图4中，I1是代表一次线路罗氏线圈套在一次线路上；A1、A2、A3构成一个仪表放大器，这里也可以用一个单片仪表放大器代替，发达倍数一般取100倍以上；R16和C11构成低通滤波电路，滤除输入到AD管脚的高次谐波；A4以及R17、R18和C10构成一个电压源电路，为仪表放大器提供一个参考电压，使输入到AD管脚的电压保证在0V以上。

振动测量模块，包括三轴加速度传感，用于测量线路的各方向振动，通过与单片机的通信接口将线路振动信息传给单片机，实现振动数据的测量；采用MPU3000三轴加速度传感器，可以测量线路的各方向振动，通过与单片机的通信接口将线路振动信息传给单片机，实现振动数据的测量。

配电网线路故障往往是由于线路收到外力作用发生了断线或短路，因此短路前线路常有剧烈的位置变化和振动；另外，在线路短路时，短路电流会产生强大的电动力，造成线路的剧烈振动，安装于智能传感器上的振动传感器通过监测线路的振动信号判断实现线路故障的判断。

第一单片机和无线通信模块，包括单片机及电阻、电感并联回路，用于无线通信功能及整个传感器的工作控制；选用单片机为CC2530，它具有51内核和无线通信功能，具有功能强大且低功耗的特点，电阻、电感串并联回路实现高频无线信号输出，SMB接输出天线，实现无线通信功能。

智能传感器悬挂在线路上，与数据终端间大约有4~5米的距离，而且线路上式有高压的。因此智能传感器与数据终端之间采用高频无线通信时一种比较理想的通信方式，本设计中采用2.4GHz高频无线通信的方式，因为，在该频段是免费的，而且该频段通信速率高、功耗低、便于实现跳频通信等可靠通信方式。

在智能传感器中还设有大容量的RAM存储器，实时存储电压、电流及振动数据，根据线路的具体情况设置合适的电压、电流和振动的触发值；智能传感器如果检测到测量数值超过触发值，则启动录波过程，将触发时刻前后一段时间的测量值记录下来，并通过无线通信的形式将测量结果发送给数据终端；数据终端对收到的数据综合分析，做出线路是否发生故障的判断。

该智能传感器悬挂在架空线路上，用于监测线路的电压、电流、温度、振动等工作参数，与数据终端之间通过2.4GHz无线通信的方式实现数据传输，能够将测量数据及录波数据上传给数据终端，智能传感器采用太阳能板供电，当线路电流超过一定数值是也可以通过电流互感器从线路取电，并以超级电容作为后备电源。

参考图5，如图5所示，数据终端包括：

电源模块，用于供电；

4G联网通信模块，包括4G通信芯片，用于在AT指令的控制下实现联网通信，该芯片与单片机之间通过串口通信；4G通信部分电路实现4G联网通信功能，U3是一个4G模块，能够在AT指令的控制下实现联网通信，该模块与单片机之间通过串口通信，图5中的D6、D7、D8、D9等发光二极管实现工作状态的显示。

数据终端的4G无线通信模块的功能是实现与后台监控中心的联网，为了降低功耗，采用断续数据传输的方式，平时通信的数据量很少，每隔1分钟定期向后台传输监测数据；当检测到线路发生故障时，才会传输较大量的监测数据。为了能够将数据终端接入到国家电网的SCADA系统，4G通信要采用标准的104协议及相应的数据加密协议。

数据终端的2.4G无线通信模块的功能是实现与悬挂在线路上的智能传感器通信，为了尽量在降低智能传感器功耗的情况下提高接收的灵敏度和准确度，数据终端的无线通信模块需要配置高灵敏接收天线，该模块要 持续工作在接收模式下，随时准备接收智能传感器发来的数据。

电源模块电路实现太阳能板取电功能，太阳能板是数据终端的主要供电电源，可充电12V锂电池作为后备电源在没有阳光的情况下维持装置工作；左侧的P4接12V锂电池，P5接太阳能板；有阳光的情况下，当太阳能板输出电压高于电池电压时，通过三极管Q1给锂电池充电，由稳压二极管D4监测充电电压，当充电电压高于电池最高允许电压后，D4导通，从而拉低三极管Q1的基极电压，使Q1截断，停止对蓄电池充电；图5中D3的作用是防止太阳能板直接给蓄电池充电，D5的作用是防止蓄电池向太阳能板电路放电。太阳能板输出及电池输出电压经过P3降压隔离变为5V电压，供给内部电路使用。内部电路中4G模块、图像监测、噪声监测部分采用5V供电，单片机及无线通信部分采用3.3V供电，因此设计了LM1117-3.3将5V电压降为3.3V电压使用。

数据存储模块，包括若干个存储芯片，用于将检测数据及运算结果进行存储，存储存储模块与单片机之间通过I2C总线实现通信；存储部分电路U4~U7实现出具存储功能，能够将检测数据及运算结果存储起来，存储部分与单片机之间通过I2C总线实现通信。

在数据终端中设计大容量的RAM和FLASH存储器，RAM用于存储正常运行时的运行数据和图像及超声波监测数据，FLASH用于存储数据终端和智能传感器发来的录波数据；当数据终端监测到架空线位移超过设定值或监测到的声音超过设定值时，数据终端启动录波，将异常时刻前后一段时间的波形数据和声音数据记录下来，并将这些数据作为事件数据存入FLASH存储器中。数据终端利用存储的图像、声音、振动、电压、电流、温度等综合数据做出相对准确的事故判断结果。

第二单片机和无线通信模块，包括单片机及电阻、电感并联回路，用于无线通信功能及数据终端的工作控制，实现整个装置的运行控制及无线通信功能，与智能传感器一样采用具有无线通信功能的单片机CC2530实现此功能。

图像监测模块，包括图像监测传感器，用于与单片机之间通过串口通信，将图像信息传输给单片机，实现图像监测的功能，接口P6连接的是一个图像监测模块，该模块与单片机之间通过串口通信，将图像信息传输给单片机。

噪声监测模块，包括噪声监测传感器，用于监测噪声，实现数据终端附近的的噪声监测，当线路发生故障时，往往会有各种噪声出现，通过噪声监测可以实现线路故障的更准确判断。

报警模块，包括蜂鸣器及放大电路，用于报警；当监测到线路故障情况时，除了向后台发送报警信息外，通过声音报警可以方便用户就地考察故障。

电源模块包括太阳能及电池供电电路、降压隔离电路、电压转换电路、滤波电路；

太阳能及电池供电电路，用于通过太阳能或电池供电；

降压隔离电路，用于通过进行降压及隔离；

电压转换电路，用于将5V电压转换为3.3V电压；

滤波电路，用于电源滤波。

电源模块是实现数据终端电源管理的模块，包括：太阳能电池板、大容量锂电池及电池充放电管理电路等；正常工作情况下，数据终端主要芯片供电电压是3.3V，功耗约为60mA；采用的锂电池电压为12V，正常工作时输出电流约为25mA；为了保证在单纯电池供电的情况下仍然能够工作14天以上的运行可靠性要求，锂电池采用容量为12V/12Ah；其理论供电时长为：

(天)。

选用18V/36W的太阳能板，保证正常天气情况下2天能够给蓄电池充满。

为了提高充电效率及保护可充电锂电池，采用大功率开关管实现充电电流的控制，采用三段式充电方法对锂电池充电。

为了提高12V锂电池到3.3V电路的供电效率及隔离干扰，采用隔离型DC/DC降压电源将12V电压降为3.3V电压。

数据终端还包括线路位置监测模块：采用具有深度检测功能的摄像头实现，在数据终端上固定安装深度检测摄像头，对线路位置实时监测，并将数据存储在数据终端的存储器中；通过当前的监测数据与历史数据的实时比较确定线路是否发生了位移，根据位移的大小和频率做出故障判断。

数据终端还包括超声波监测模块：通过安装在线杆上的数据终端，监测超声波信号，捕捉判断线路故障造成电弧的超声波信号，辅助实现故障判断。

数据终端安装在电线杆上，用于接收智能传感器发来的线路监测信息，同时其自身也有测量声音、图像等信息的功能；数据终端能够将收到的各种监测信息综合处理，对线路是否故障做出判断；数据终端还设计有4G无线模块，具有远程联网通信功能，可以通过4G网络连接到调度中心服务器，能够将线路监测数据等信息发给后台监控中心，用户通过后台监控中心就能够实现对整个配电网的实时监测。数据终端的功耗较大，需要安装较大面积的太阳能板供电，同时设置大容量锂电池实现作为备用电源，保证夜晚或阴天的情况下，数据终端仍然能够持续工作。

调试通信模块有两个功能：

与智能传感器和数据终端通信，因此，需要设计无线通信功能；

与电脑通信，将收到的数据传送给电脑显示，并且要能够接受电脑端的命令，实现智能传感器和数据终端的检测和配置，因此，需要设计一个双向串口。

在供电方面，为了便于使用电脑的USB接口供电，调试通信模块采用5V供电。

监控软件的功能是通过控制调试通信模块将配置信息发送给智能传感器或数据终端，也要方便查看返回的测量数据，因此，监控软件具有简洁直观的数据显示和控制界面，本发明采用VisualBasic实现监控软件的编程，采用图形视窗界面实现整个系统检测和调试的功能。

本发明能够实现的功能：

图像监测：通过安装在线杆上的数据终端，监测线路断线、位移等情况，辅助判断线路运行故障。

线路振动监测：通过悬挂到线路上的智能传感器，监测线路的振动异常，从而辅助实现线路故障监测。

线路电压、电流监测：通过悬挂在线路上的智能传感器，监测线路的运行电流和电压，从而判断线路是否发生故障。

录波功能：具有对各种监测数据的录波功能，并能通过数据的变化判断线路是否发生了故障。

通信功能：智能传感器与数据终端间通过无线通信形式传输数据，数据终端和后台监控中心之间通过4G无线通信网络实现通信，要有规范的通信协议和保密功能。

太阳能电池板供电功能：智能传感器和数据终端均采用太阳能电池板供电，智能传感器以超级电容作为后备电源，数据终端以可充电锂电池作为后备电源。

远程升级功能：随着监测数据的收集，线路运行判据要不断完善，智能传感器和数据终端的软件也要随着不断升级，因此，配电网监测终端中的智能传感器和数据终端的软件都要具有通过网络实现远程升级的功能。

本地调试功能：设计一个系统调试板，与个人电脑通过串口相连，系统调试板通过无线模块与智能传感器通信，也能与数据终端通信；电脑上安装调试软件，可以通过系统调试板查看和调试配置智能传感器及数据终端的工作参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多方位配电网监测系统，其特征在于，包括:

智能传感器，悬挂在架空线上，用于测量监测线路的电压、电流、温度、振动的工作状态；与数据终端之间通过2.4GHz无线通信的方式实现数据传输，将测量监测线路的数据上传给数据终端；

数据终端，安装在架空线路的线杆上，用于接收智能传感器的数据，以及将测量数据传输给监控中心；并利用自身监测到的线路信息及智能传感器的信息进行配电网短路和接地故障判断；数据终端设有4G模块，用于与监控中心进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的多方位配电网监测系统，其特征在于，所述

智能传感器的电路包括：

电压测量模块，包括电压传感器电路，所述电压传感器电路通过电容C0连接于10KV线路，开关S2跨接于电容C0两端；传感器电路与大地之间连接有耦合电容C3；

电流测量模块，包括仪表放大器、低通滤波电路、电压源电路；

所述仪表放大器主要包括运放A1、A2、A3；低通滤波电路包括电阻R16和电容C1，用于滤除输入到单片机的AD管脚的高次谐波；电压源电路包括运放A4，电阻R17、R18，电容C10，用于对仪表放大器提供参考电压，使输入到单片机AD管脚的电压在0V以上；

线路取电及太阳能板取电模块，包括电池BT1，电源芯片VR1，电池BT2，电池回路，二极管D1、D2；电池BT1通过二极管D1连接电源芯片VR1输入端，电池BT2连接电池回路，并连接于电源芯片VR1输入端；电源芯片VR1输出端还连接有滤波电容回路；

振动测量模块，包括三轴加速度传感，用于测量线路的各方向振动，通过与单片机的通信接口将线路振动信息传给单片机，实现振动数据的测量；

第一单片机和无线通信模块，包括单片机及电阻、电感并联回路，用于无线通信功能及整个传感器的工作控制。

3.根据权利要求2所述的多方位配电网监测系统，其特征在于，所述

电压传感器电路包括：

电阻R3和电阻R4构成分压电阻；

开关S1，用于接通与断开改变分压电阻的大小，以及根据传感器对地电容大小，安装处架空线是否有绝缘皮的情况改变S1的状态；

电池BT1及分压电阻R1、R2和稳压电容C1构成偏压电路，用于使输入到单片机的电压不会出现负值；

电阻R5和电容C2构成测量电压输入电路的滤波电路，用于高频滤波，减小高频信号造成的测量误差。

4.根据权利要求1所述的多方位配电网监测系统，其特征在于，所述

数据终端包括：

电源模块，用于供电；

4G联网通信模块，包括4G通信芯片，用于在AT指令的控制下实现联网通信，该芯片与单片机之间通过串口通信；

数据存储模块，包括若干个存储芯片，用于将检测数据及运算结果进行存储，存储存储模块与单片机之间通过I2C总线实现通信；

第二单片机和无线通信模块，包括单片机及电阻、电感并联回路，用于无线通信功能及数据终端的工作控制；

图像监测模块，包括图像监测传感器，用于与单片机之间通过串口通信，将图像信息传输给单片机；

噪声监测模块，包括噪声监测传感器，用于监测噪声；

报警模块，包括蜂鸣器及放大电路，用于报警。

5.根据权利要求4所述的多方位配电网监测系统，其特征在于，所述

电源模块，包括太阳能及电池供电电路、降压隔离电路、电压转换电路、滤波电路；

所述太阳能及电池供电电路，用于通过太阳能或电池供电；

所述降压隔离电路，用于通过进行降压及隔离；

所述电压转换电路，用于将5V电压转换为3.3V电压；

所述滤波电路，用于电源滤波。

6.根据权利要求1所述的多方位配电网监测系统，其特征在于，所述

多方位配电网监测系统还包括就地调控模块，用于短距离无线通信方式就地调试控制智能传感器和数据终端。

7.根据权利要求6所述的多方位配电网监测系统，其特征在于，所述

就地调控模块包括：

调试通信模块，具有无线通信模块和串口通信模块，用于与数据终端和智能传感器通信，通过串口通信方式接受PC发送的控制命令或数据，并将从智能传感器接收到的数据送给PC机；

调试软件模块，设置在PC机上，用于智能传感器和数据终端信息的图形化显示，并且将工作人员的控制命令通过串口传送给调试通信模块，对智能传感器和数据终端进行控制。

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