CN113671411A - 基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置及方法，该装置包括母线、分压器、LoRa终端节点、LoRa网关和网络服务器；母线为变电站进行短路试验的母线；分压器的高压臂与变电站母线及站外输电线路连接，LoRa终端节点一端连接在分压器的高压臂和低压臂之间，LoRa终端节点另一端连接至LoRa网关，LoRa网关与网络服务器相连接。该方法包括对每个与母线连接的分压器上安装LoRa终端节点；LoRa终端节点通过预设采样频率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号；LoRa网关接收LoRa终端节点发来的数据信号；网络服务器发送命令控制LoRa终端节点和LoRa网关，网路服务器命令LoRa网关唤醒LoRa终端节点；网络服务器完成远程无线实验数据的存储和显示。
Description
技术领域
本申请涉及高电压试验技术领域，尤其涉及一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置及方法。
背景技术
变电站是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽，变电站母线及站外输电线路短路实验是检验变电站在雷电侵入、母线短路时稳定性的重要实验。
在短路实验过程中，实验需要持续的时间短则十多天，长则一个月，而实验中分压器测得的数据需要通过较长的通信缆线将实验数据传至显示平台。这个过程中通讯缆线和高压侧一直保持着电气连接，在较长的实验过程中通讯缆线会对在试验场地上的工作人员造成严重的触电安全隐患。
发明内容
本申请提供了一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置及方法，以解决实验过程中通讯缆线和高压侧一直保持着电气连接，在较长的实验过程中通讯缆线会对在试验场地上的工作人员造成严重的触电安全隐患的问题。
本申请采用的技术方案如下：
本发明提供一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置，包括母线、分压器、LoRa终端节点、LoRa网关和网络服务器；
所述母线为变电站进行短路实验的母线；
所述分压器的高压臂与变电站母线及站外输电线路连接，所述LoRa终端节点一端连接在分压器的高压臂和低压臂之间，所述LoRa终端节点另一端连接至LoRa网关，所述LoRa网关与所述网络服务器相连接。
进一步地，所述LoRa终端节点的接地端接地。
进一步地，所述LoRa网关位于测控室内。
进一步地，所述LoRa终端节点内置有边缘计算模块，所述边缘计算模块用于对数据进行清洗，减少存储和传输的数据量。
进一步地，所述LoRa终端节点连接有供电电源。
本发明还涉及一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法，包括：
对每个与母线连接的分压器上安装基于LoRa通讯技术的LoRa终端节点；
LoRa终端节点通过预设采样频率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号；
LoRa终端节点将数字信号进行收集和存储，并通过内置的边缘计算模块对数据进行清洗，减少存储和传输的数据量；
基于LoRa通讯技术的LoRa网关接收每个LoRa终端节点发来的数据信号；
网络服务器发送命令控制LoRa终端节点和LoRa网关，网路服务器命令LoRa网关唤醒LoRa终端节点；
网络服务器完成远程无线实验数据的存储和显示分析。
进一步地，LoRa终端节点通过预设采样率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号之后，还包括：
利用LoRa终端节点内置的边缘计算模块，预设测量电压需要的阈值范围和过滤条件清洗对母线短路实验初步和深度状态评估无用的信息。
进一步地，所述预设采样频率为80～120kHz。
进一步地，所述预设试验数据对应的阈值范围为500～1000V。
进一步地，所述过滤条件包括过滤产生过电压脉冲时刻前后n秒之外的数据，n≥1。
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
本发明的种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置及方法，该方法包括：对每个与母线连接的分压器上安装基于LoRa通讯技术的LoRa终端节点；LoRa终端节点通过预设采样频率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号；LoRa终端节点将数字信号进行收集和存储，并通过内置的边缘计算模块对数据进行清洗，减少存储和传输的数据量；基于LoRa通讯技术的LoRa网关接收每个LoRa终端节点发来的数据信号；网络服务器发送命令控制LoRa终端节点和LoRa网关，网路服务器命令LoRa网关唤醒LoRa终端节点；网络服务器完成远程无线实验数据的存储和显示分析。
本发明的分压器连接在母线上，分压器上连接的LoRa终端节点用于与测控制的LoRa网关无线通讯，再由网络服务器发送命令控制LoRa终端节点和LoRa网关。避免了变电站与测控室之间用数十条测量线连接，测量线被工作人员踩踏不仅会破坏测量线，同时可能影响到工作人员的安全；进一步地，避免了分压器闪络击穿，过电压侵入测控室，危急到工作人员和测控室设备的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置示意图；
图2为一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置的基于LoRa通讯的组网示意图；
图示说明：
其中，1-母线；2-分压器的高压臂；3-分压器的低压臂；4-接地端；5-LoRa终端节点；6-测控室；7-LoRa网关；8-网络服务器。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
参见图1，为一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置的示意图；
图2为一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置的基于LoRa通讯的组网示意图。
本申请提供一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置，包括母线、分压器、LoRa终端节点、LoRa网关和网络服务器；
所述母线为变电站进行短路实验的母线；
所述分压器的高压臂与变电站母线及站外输电线路连接，所述LoRa终端节点一端连接在分压器的高压臂和低压臂之间，所述LoRa终端节点另一端连接至LoRa网关，所述LoRa网关与所述网络服务器相连接，所述LoRa终端节点的接地端接地。
一种可实现的实施方式中，所述LoRa网关位于测控室内。
一种可实现的实施方式中，所述LoRa终端节点内置有边缘计算模块，所述边缘计算模块用于对数据进行清洗，减少存储和传输的数据量。
一种可实现的实施方式中，所述LoRa终端节点连接有供电电源，具体地，该供电电源为电池。
与前述基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置的实施例相对应，本申请还提供了基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法的实施例。
本发明提供的一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法，包括：
对每个与母线连接的分压器上安装基于LoRa通讯技术的LoRa终端节点，LoRa终端节点通过电池供电；
LoRa终端节点通过预设采样频率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号；
LoRa终端节点将数字信号进行收集和存储，并通过内置的边缘计算模块对数据进行清洗，减少存储和传输的数据量；
基于LoRa通讯技术的LoRa网关接收每个LoRa终端节点发来的数据信号，LoRa终端节点与LoRa网关采用星形拓扑结构进行组网，由LoRa网关作为中央节点，LoRa网关是沟通网络服务器和LoRa终端节点的设备；
网络服务器发送命令控制LoRa终端节点和LoRa网关，网路服务器命令LoRa网关唤醒LoRa终端节点，LoRa终端节点将分压器的数据传回LoRa网关；
网络服务器完成远程无线实验数据的存储和显示分析。
一种可实现的实施方式中，LoRa终端节点通过预设采样率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号之后，还包括：
利用LoRa终端节点内置的边缘计算模块，预设测量电压需要的阈值范围和过滤条件清洗对母线短路实验初步和深度状态评估无用的信息。
一种可实现的实施方式中，所述预设采样频率为80～120kHz，其中，本实施例中的预设采样频率为100kHz。
一种可实现的实施方式中，所述测量电压需要的阈值范围为500～1000V。
阈值是指对所要采样的电压幅值有个提前的判断，提前设定好对应的测量量程范围，以保证采样的波形较为完美准确。
一种可实现的实施方式中，所述过滤条件包括过滤产生过电压脉冲时刻前后n秒之外的数据，n≥1。可以理解的是，这里的过滤就是对大量的无效数据的过滤，正常采集或者待机状态时，大多数数据是没有用的，真正有用的就是一瞬间的信号，即产生过电压脉冲时刻的数据，然而过电压的持续时间很短，装置待机时也需要采集，避免错过瞬时信号，瞬时信号最多持续1s钟，那么3590多秒的数据都是无用的，需要过滤掉，只需要那1s前后各加1s，也就是2-3s的数据，其他过滤掉。
通过分压器获得实验结果，LoRa终端节点将实验结果以无线通信的方式传输给LoRa网关，LoRa网关向网络服务器上传终端节点的数据并向终端节点传输网络服务器的更改参数的控制命令，然后网络服务器显示平台上显示实验结果。保障了实验人员的安全，降低了试验区域发生意外事故的概率。LoRa终端节点利用边缘计算模块可以在接近数据源的计算资源上运行，减小计算系统的延迟和数据传输带宽。
由于现有技术分压器与测控制时间连接靠数十条脆弱的测量线连接，由于试验周期很长，短则半个月，长则半年，且该项试验是在变电站投产前的调试期间进行，此时站内工地尚未完工，测量线难免会遭受人踩车碾压；同时，一旦分压器闪络击穿，产生的过电压会侵入到测控室，危急到工作人员和测控室设备的安全。
本发明的分压器连接在母线上，分压器上连接的LoRa终端节点用于与测控制的LoRa网关无线通讯，再由网络服务器发送命令控制LoRa终端节点和LoRa网关。避免了变电站与测控室之间用数十条测量线连接，测量线被工作人员踩踏不仅会破坏测量线，同时可能影响到工作人员的安全；进一步地，避免了分压器闪络击穿，过电压侵入测控室，危急到工作人员和测控室设备的安全。
需要说明的是,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个....”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是,本申请并不局限于上面己经描述并在附图中示出的内容,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置，其特征在于，包括母线、分压器、LoRa终端节点、LoRa网关和网络服务器；
所述母线为变电站进行短路试验的母线；
所述分压器的高压臂与变电站母线及站外输电线路连接，所述LoRa终端节点一端连接在分压器的高压臂和低压臂之间，所述LoRa终端节点另一端连接至LoRa网关，所述LoRa网关与所述网络服务器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置，其特征在于，所述LoRa终端节点的接地端接地。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置，其特征在于，所述LoRa网关位于测控室内。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置，其特征在于，所述LoRa终端节点内置有边缘计算模块，所述边缘计算模块用于对数据进行清洗，减少存储和传输的数据量。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试装置，其特征在于，所述LoRa终端节点连接有供电电源。
6.一种基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法，其特征在于，包括：
对每个与母线连接的分压器上安装基于LoRa通讯技术的LoRa终端节点；
LoRa终端节点通过预设采样频率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号；
LoRa终端节点将数字信号进行收集和存储，并通过内置的边缘计算模块对数据进行清洗，减少存储和传输的数据量；
基于LoRa通讯技术的LoRa网关接收每个LoRa终端节点发来的数据信号；
网络服务器发送命令控制LoRa终端节点和LoRa网关，网路服务器命令LoRa网关唤醒LoRa终端节点；
网络服务器完成远程无线实验数据的存储和显示分析。
7.根据权利要求6所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法，其特征在于，LoRa终端节点通过预设采样率将分压器测量仪表输出的可供采样的低电压模拟信号转化为数字信号之后，还包括：
利用LoRa终端节点内置的边缘计算模块，预设测量电压需要的阈值范围和过滤条件清洗对母线短路实验初步和深度状态评估无用的信息。
8.根据权利要求6所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法，其特征在于，所述预设采样频率为80～120kHz。
9.根据权利要求6所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法，其特征在于，所述预设试验数据对应的阈值范围为500～1000V。
10.根据权利要求6所述的基于LoRa通讯的变电站短路试验过电压测试方法，其特征在于，所述过滤条件包括过滤产生过电压脉冲时刻前后n秒之外的数据，n≥1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211119 |