CN111654109B - 一种智能低压分路监测单元的参数自动校正方法 - Google Patents

一种智能低压分路监测单元的参数自动校正方法 Download PDF

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Abstract

一种智能低压分路监测单元及其参数自动校正方法。属于低压电器技术领域，具体涉及一种智能低压分路监测单元及其参数自动校正方法。提出了一种可自动采集多类信息、进而进行电量检测和故障检测，且具备自身自动校正功能的智能低压分路监测单元及其参数自动校正方法。包含壳体和控制电路，所述控制电路包括CPU、信号采集器件、A/D转换器、告警模块、通讯模块、计量模块和电源模块；所述信号采集器件通过A/D转换器连接所述CPU，所述CPU再连接所述告警模块、通讯模块和计量模块。本发明兼顾了信息化监控与就地指示的需求。

Description

一种智能低压分路监测单元的参数自动校正方法
技术领域
本发明属于低压电器技术领域，具体涉及一种智能低压分路监测单元及其参数自动校正方法。
背景技术
近年来，我国配电网建设投入不断加大，配电网发展取得显著成效，配电网也越来越复杂；但是，配电网变得复杂的同时也造成其故障也很难监测。如今电力事故主要集中在配电网，据统计，其中400V低压网络故障占到90%。
况且，配网低压故障类型多样，其中一些隐性故障由于处在墙体、井道中等隐蔽处，给抢修带来很大的难度。为了避免导致浪费不必要的人力物力来查找此类故障，如今亟待找出一个科学的方法来解决此类低压故障问题。
由于现有技术中存在的不同批次、厂家所提供元器件存在有在参数（如阻值、容值、电抗等）上存在一定误差，造成制得的低压分路监测单元电压、电流、功率、温度等数据采集存在一定的误差，造成低压分路监测单元自身的运行精度难以满足高端客户的要求。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种可自动采集多类信息、进而进行电量检测和故障检测，且具备自身自动校正功能的智能低压分路监测单元及其参数自动校正方法。
本发明的技术方案是：包含壳体和控制电路，
所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与下壳体通过铰接方式连接，所述上壳体底部开设有上凹槽，所述下壳体顶部开设有下凹槽，在所述上壳体与下壳体对合时，所述上凹槽和下凹槽构成圆形夹线槽；其特征在于，
所述控制电路包括CPU、信号采集器件、A/D转换器、告警模块、通讯模块、计量模块和电源模块；
所述信号采集器件通过A/D转换器连接所述CPU，所述CPU再连接所述告警模块、通讯模块和计量模块。
所述信号采集器件包括电压互感器、测量电流互感器、保护电流互感器和热敏电阻。
所述热敏电阻设置在所述下凹槽的表面上。
所述电源模块中包括储能器件，所述储能器件为蓄电池或超级电容器。
本发明的参数自动校正方法，所述控制电路中还包括连接所述CPU的参数配置模块；所述参数配置模块按以下步骤进行参数自动校正：
1）、将智能低压分路监测单元置于24-28℃环境中，静置0.2-1小时，供给理论值，所述理论值为：电压Un和电流In，所述电流In滞后所述电压Un45度，所述电压Un和电流In误差小于0.1%，角度误差0.1度；
2）、启动参数自动校正模式；
3）、智能低压分路监测单元检测实时电压、电流和功率数值，当各检测数值与所述理论值误差小于10%，且持续时间超过5秒时，进行连续采样10秒；
4.1）、若连续采样时间内误差小于10%，则将连续采样值剔除最大、最小值后求平均值，将平均值与所述理论值进行线性拟合，计算各通道校正系数（各通道：电压、电流、功率）；
4.2）、若连续采样时间内误差大于等于10%，去步骤4.1）；
5）、将所述各通道校正系数存入所述参数配置模块。
所述参数配置模块还包括通讯参数和保护定值，所述通讯参数包括：通讯速率、通讯校验、通讯协议的设置；所述保护定值包括：过流保护、欠压保护、过压保护相关的定值。
本发明采用开合式结构，利用监测单元上、下壳体锁紧电缆的方式进行数据的采集，无需电缆拆卸，安装方便；另一方面，其内部电路模块巧用保护测控一体化的设计，低功耗地实现电气监测、故障检测和温度传感功能，有效地省去了大量人力物力导致的电力故障检测的高成本投入，科学可靠，极大提高了现代电力事故中工作人员的检修效率。且本发明的参数配置模块具备校正功能，能获取电压、电流、角度、温度的线性补偿系数和偏置参数，用来提高电压、电流、功率、温度的测量精度。本发明兼顾了信息化监控与就地指示的需求。
附图说明
图1是本发明的工作状态参考图，
图2是本发明中智能低压分路监测单元的外部结构示意图，
图3是本发明中智能低压分路监测单元的内部电路结构示意图，
图4是本发明参数自动校正流程图。
图中，1是变压器，2是监测单元，21是下壳体，211是热敏电阻，22是上壳体，3是断路器。
具体实施方式
下面结合附图1-4详细表述本发明，在实际工作中的布设方式如图1所示，高压母线通过变压器1配电给低压母线，低压母线用电分配给多个用户，即分配多个断路器3，断路器3线路输出时每支分路上设有本发明的监测单元2，每三支分路监测单元2为一组，配置一根4芯配套连接线，长度根据现场实际需求配置，连接线使用符合国家标准的RVSP型线材，线径不低于0.5mm2首尾端预留方便可靠的分路监测单元组间串联接口，连接线另一端连接智能配变终端，智能配变终端另一端还连接有高压母线，智能配变终端本身还向无线主站传输信号，由此形成一个多功能的闭环设计。
本发明的技术方案是：包含壳体和控制电路，
所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与下壳体通过铰接方式连接，所述上壳体底部开设有上凹槽，所述下壳体顶部开设有下凹槽，在所述上壳体与下壳体对合时，所述上凹槽和下凹槽构成圆形夹线槽；
所述控制电路包括CPU、信号采集器件、A/D转换器、告警模块、通讯模块、计量模块和电源模块；
所述信号采集器件通过A/D转换器连接所述CPU，所述CPU再连接所述告警模块、通讯模块和计量模块。
所述信号采集器件包括电压互感器、测量电流互感器、保护电流互感器和热敏电阻。
所述热敏电阻设置在所述下凹槽的表面上。用于检测绝缘导线或裸导线表面温度。
所述电源模块中包括储能器件，所述储能器件为蓄电池或超级电容器。可保证在外部电源消失的情况下，最短运行3分钟，保证失电事故信息可靠上送至主站。
本发明的参数自动校正方法，所述控制电路中还包括连接所述CPU的参数配置模块；所述参数配置模块按以下步骤进行参数自动校正：
1）、将智能低压分路监测单元置于24-28℃环境中，静置0.5-3小时，供给理论值，所述理论值为：电压Un和电流In，所述电流In滞后所述电压Un45度，所述电压Un和电流In误差小于0.1%，角度误差0.1度；
2）、启动参数自动校正模式；
3）、智能低压分路监测单元检测实时电压、电流和功率数值，当各检测数值与所述理论值误差小于10%，且持续时间超过5秒时，进行连续采样10秒；这样可以测得器件运行稳定状态的数值；
4.1）、若连续采样时间内误差小于10%，则将连续采样值剔除最大、最小值后求平均值，将平均值与所述理论值对比，计算各通道系数；
4.2）、若连续采样时间内误差大于等于10%，去步骤4.1）；
5）、将所述各通道校正系数存入所述参数配置模块。在实际应用中，每个产品个体，实时调用各通道校正系数，对各通道实际测得值进行实时校正，得以提高传感器的精度。
所述参数配置模块还包括通讯参数和保护定值，所述通讯参数包括：通讯速率、通讯校验、通讯协议的设置；所述保护定值包括：过流保护、欠压保护、过压保护相关的定值。
实际测试时，按以下流程进行：
1、自动测试系统包括测试架（最多可同时测量48只）、1000A高精度电流源、400V高精度电压源、温度计、高精度三相电压电流功率计量表、自动测试软件系统，
2、智能故障传感器安装完毕后，启动测试，
3、自动测试系统施加600A电流，220V电压，电流滞后电压45度，持续10秒钟，
4、自动测试系统读取温度计数据和所有被测装置温度，通过线性拟合，计算温度矫正系数，通过协议写入到被测装置参数数据区，
5、自动测试系统读取高精度表电压电流功率数据并记录，自动测试系统同时读取所有被测设备电压电流功率数据并记录。根据高精度表数据和被测装置实际数据，通过线性拟合方法，计算出电压电流功率矫正参数，通过协议写入到被测装置参数数据区，
6、对矫正后的被测装置，进行全量程电气量复检：分别施加0.2倍，0.4倍，0.6倍，0.6倍，1.0倍，1.2倍额定电压（220V）和额定电流（600A），每个过程计算高精度表计和被测装置实测数据差值，误差不得超过额定值的0.2%，超过视为不合格品。
具体测试数据如下：
一、通道系数校验
测量电流通道系数 1.017183
保护电流通道系数 0.957125
电压通道系数 0.994093
角差修正（角分） 6.436911
二、相电压校验
测量项目电压百分比 154V 220V 240V
相电压(V) 153.99 220.02 264.07
相电压误差(%) -0.001 -0.033 -0.017
三、测试数据（相电压220V，分段测量）
四、测量电流校验
测量电流校验 额定电流600A，测量电流的误差允许范围为±0.5%
最大测量电流误差(%) -0.095
检验结果 合格
五、保护电流校验
保护电流校验 额定电流4000A，测量电流的误差允许范围为±8%
最大保护电流误差(%) 0.632
检验结果 合格
六、相电压校验
相电压校验 测量相电压的误差允许范围为±0.5%
最大电压误差(%) -0.033
检验结果 合格
七、功率精度校验
功率精度校验 功率误差范围±1%
最大有功误差(%) -0.0470
最大无功误差(%) -0.201
检验结果 合格
本发明智能故障传感器的电压、电流、功率、温度能够达到如下精度：
a) 电流、电压误差：≤ 0.5％
b) 有功、无功误差：≤ 1.0％
c) 保护用电流测量误差：≤ 8％
d) 温度测量误差：≤ 2℃
为进一步适应物联网的要求，本发明的电路中还可以增设IOT模块。
本发明主要安装于开闭所、环网柜、箱变低压小室的低压出线电缆上，适用于400V线路的电量监测和故障检测，可采集低压线路的运行电流、电压、电缆表皮温度等信息，计算线路有功、无功功率，线路故障时可检测线路故障电流并故障报警。

Claims (4)

1.一种智能低压分路监测单元的参数自动校正方法，包含壳体和控制电路，
所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与下壳体通过铰接方式连接，所述上壳体底部开设有上凹槽，所述下壳体顶部开设有下凹槽，在所述上壳体与下壳体对合时，所述上凹槽和下凹槽构成圆形夹线槽；
所述控制电路包括CPU、信号采集器件、A/D转换器、告警模块、通讯模块、计量模块和电源模块；
所述信号采集器件通过A/D转换器连接所述CPU，所述CPU再连接所述告警模块、通讯模块和计量模块；
其特征在于，所述控制电路中还包括连接所述CPU的参数配置模块；所述参数配置模块按以下步骤进行参数自动校正：
1）、将智能低压分路监测单元置于24-28℃环境中，静置0.2-1小时，供给理论值，所述理论值为：电压Un和电流In，所述电流In滞后所述电压Un45度，所述电压Un和电流In误差小于0.1%，角度误差0.1度；
2）、启动参数自动校正模式；
3）、智能低压分路监测单元检测实时电压、电流和功率数值，当各检测数值与所述理论值误差小于10%，且持续时间超过5秒时，进行连续采样10秒；
4.1）、若连续采样时间内误差小于10%，则将连续采样值剔除最大、最小值后求平均值，将平均值与所述理论值进行线性拟合，计算各通道校正系数，所述各通道为：电压通道、电流通道和功率通道；
4.2）、若连续采样时间内误差大于等于10%，去步骤4.1）；
5）、将所述各通道校正系数存入所述参数配置模块；
所述参数配置模块还包括通讯参数和保护定值，所述通讯参数包括：通讯速率、通讯校验、通讯协议的设置；所述保护定值包括：过流保护、欠压保护、过压保护相关的定值；
实际测试时，安装于开闭所、环网柜、箱变低压小室的低压出线电缆上，用于400V线路的电量监测和故障检测，采集低压线路的运行电流、电压、电缆表皮温度信息，计算线路有功、无功功率，线路故障时检测线路故障电流并故障报警；
按以下流程进行：
a、自动测试系统包括测试架、1000A高精度电流源、400V高精度电压源、温度计、高精度三相电压电流功率计量表、自动测试软件系统，
b、智能故障传感器安装完毕后，启动测试，
c、自动测试系统施加600A电流，220V电压，电流滞后电压45度，持续10秒钟，
d、自动测试系统读取温度计数据和所有被测装置温度，通过线性拟合，计算温度矫正系数，通过协议写入到被测装置参数数据区，
e、自动测试系统读取高精度表电压电流功率数据并记录，自动测试系统同时读取所有被测设备电压电流功率数据并记录；根据高精度表数据和被测装置实际数据，通过线性拟合方法，计算出电压电流功率矫正参数，通过协议写入到被测装置参数数据区，
f、对矫正后的被测装置，进行全量程电气量复检：分别施加0.2倍，0.4倍，0.6倍，1.0倍，1.2倍额定电压和额定电流，每个过程计算高精度表计和被测装置实测数据差值，误差不得超过额定值的0.2％，超过视为不合格品。
2.根据权利要求1所述的一种智能低压分路监测单元的参数自动校正方法，其特征在于，所述信号采集器件包括电压互感器、测量电流互感器、保护电流互感器和热敏电阻。
3.根据权利要求2所述的一种智能低压分路监测单元的参数自动校正方法，其特征在于，所述热敏电阻设置在所述下凹槽的表面上。
4.根据权利要求1所述的一种智能低压分路监测单元的参数自动校正方法，其特征在于，所述电源模块中包括储能器件，所述储能器件为蓄电池或超级电容器。
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GR01 Patent grant
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