CN113872318A - 一种基于230m-lte网络的配电变压器监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于230M‑LTE网络的配电变压器监测系统，其技术方案包括电源采样模块、多功能电表、配电变压器监测终端、230M‑LTE无线采集器和无线数据收发模块；多功能电表与230M‑LTE无线采集器相连；电源采样模块的输入端与变压器的高压侧或低压侧相连，输出端与无线数据收发模块相连；无线数据收发模块、230M‑LTE无线采集器通过TD‑LTE230M无线电力专网将电力信息远程给配电变压器监测终端；配电变压器监测终端将监测数据通过TD‑LTE230M无线电力专网上传到远程系统主站。本发明所述系统由无线电力专网独立承载电力业务，可实现业务物理隔离和可靠通信，可消除采用GPRS公网传输电力信息时信息被窃取的风险，并且建设工期短，可作为中长距离电力终端通信的主方式。

Description

一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统
技术领域
本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统。
背景技术
配电变压器是将电能直接分配给低压用户的电力设备，其运行数据是整个配电网基础数据的重要组成部分。随着城乡居民生活水平的提高，居民负荷需求占总负荷的比例越来越大，对供电可靠性的要去也越来越高。对供电企业来说，设备安全的监视是其重点关注的部分。由于变压器周围都是高压危险区域，变压器普遍安装在一些远离生活社区的偏远地区，对工作人员及时了解变压器工作状态和排查问题增加了难度。而现有技术主要是由配电变压器监测终端接口通过电力线接收来自主站的命令信息，经过滤波放大后，命令经过解调送到控制器，然后控制器通过串口将主站命令发送给数据采集与处理模块，数据采集与处理模块根据接收到的主站命令对配电变压器的数据进行采集，经过分析处理后，将数据信息通过串口发送给通信模块的控制器，再经过调制，最后经由接口发送到电力线上，等待子站或主站接收。
在城区很多地方和各郊区县，尤其是老城区和山区，电力设施的建设和施工难度极大，设备运行环境恶劣，维护难度也极大。
新型230M-LTE无线电力专网通过采用230MHz频谱进行无线通信，通过230M专网和终端可以实现电力数据的高效自动化。
虽然目前的配电变压器监测系统能够实现其应有的功能，但是终端与子站或主站的数据传输主要采用无线公网GPRS的方式进行，其具有明显的缺点和不足，主要表现在：
(1)系统可靠性方面：
由于GPRS的设计采用的是不饱和运行设计，采取将15分钟未发生数据通信的在线手机脱离GPRS网的技术手段，以便充分利用信道，为此GPRS终端必须始终检测自身是否在线，一旦离线终端必须重新上线，上线后必须上报自身新的IP地址，否则会出现错过主站下发指令的情况。基于所诉GPRS网设计，当某一时段GPRS在线率较高，GPRS终端上线功能可能会受限，从而降低与主站通信的可靠性。
(2)运行费用相对较高：
GPRS按流量计费，长期将信道挂在网上，数据流量产生的通信费用将是一个庞大的数字。安装分散，维护成本也相应较高。
(3)通信主控权：
由于使用的GPRS是无线公网，一旦基站出现故障，只能等待通信公司进行维护，脱离了系统通信主控权的掌控。
(4)信息安全性：
无线公网开放程度很高，同时也存在被盗取信息的风险。
(5)环境适应性：
恶劣的环境容易对SIM卡造成很大的负面影响，包括本身的物理损坏，容易导致通信异常。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，以解决目前电力信息采用GPRS公网等方式传输所存在的信息安全及维护成本的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，包括：电源采样模块、多功能电表、配电变压器监测终端、230M-LTE无线采集器和无线数据收发模块；多功能电表与230M-LTE无线采集器相连；电源采样模块的输入端与变压器的高压侧或低压侧相连，输出端与无线数据收发模块相连；无线数据收发模块、230M-LTE无线采集器通过TD-LTE230M无线电力专网将电力信息远程给配电变压器监测终端；配电变压器监测终端将监测数据通过TD-LTE230M无线电力专网上传到远程系统主站。
优选的，一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统还包括：便携式系统主站；无线数据收发模块、配电变压器监测终端及230M-LTE无线采集器还通过TD-LTE230M无线电力专网将用电信息上传至便携式系统主站。
优选的，电源采样模块包括：电源部分和采样部分，电源采样模块负责整个监控无线数据收发模块的电源及外部采样信号的转换，监控终端为三相四线接入，在电源处理上采用6个整流桥堆电路设计的结构，并通过稳压器件取得直流3.75v和直流5V及堆桥电路输出的12V三个电源作为无线数据收发模块的内部工作电源，确保任意单独一相都可保证装置正常工作。
优选的，无线数据收发模块包括：射频通信单元、中央处理单元、230M无线电力专网传输单元、看门狗及掉电保护单元、时钟停电存储单元和片外存储器单元。
优选的，无线数据收发模块还包括：磁场检测单元；磁场检测单元与中央处理单元相连。
优选的，电源采样模块通过无线微功率信道将高压侧用电信息上传给无线数据收发模块；多功能电表通过230M-LTE无线采集器将低压侧用电信息通过TD-LTE230M无线电力专网上传给配变监测终端。
附图说明
图1是本发明的基础系统框架。
图2是本发明的实施例系统框架。
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用以解释本发明，并不限定本发明。
如图2所示，一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，包括：电源采样模块101、无线数据收发模块102、多功能电表103、230M-LTE无线采集器104、配变监测终端105、远程系统子站106及远程系统主站107，其中：
用于采集配电变压器高压侧用电信息的电源采样模块101，通过无线微功率信道将用电信息上传给无线数据收发模块102；
用于接收电源采样模块101采集的配电变压器高压侧用电信息的无线数据收发模块102，通过TD-LTE230M无线电力专网将无线数据收发模块102采集的配电变压器高压侧的用电信息上传给配变监测终端105；
用于采集配电变压器低压侧用电信息的多功能电表103，通过RS485通信信道将用电信息上传给230M-LTE无线采集器104；
用于采集多功能电表103用电信息的230M-LTE无线采集器104，通过TD-LTE230M无线电力专网将多功能电表103采集的配电变压器低压侧的用电信息上传给配变监测终端105；
无线数据收发模块102、230M-LTE无线采集器104和配变监测终端105通过TD-LTE230M无线电力专网将用电信息上传至远程系统子站106或远程系统主站107。
本实施例中，配变监测终端105主要用于采集现场的用电信息，具体包括对无线数据收发模块102的数据采集，230M-LTE无线采集器104的数据采集等；采集的数据包括三相电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相角变化、功率因子、电流总谐波畸变率、电流谐波分量比等电参量，确定配电变压器的实时负载情况，温油情况、故障记录等，统计记录。
远程系统主站105是一个实时和离线管理相结合的系统，远程系统主站105将电网设备数据和用户数据、实时数据和历史数据、电网接线图和地理信息图、图形与数据结合在一起，具有很高的安全性和集成功能。远程系统主站105和多功能电表103等技术已经成熟，在此不再详述。
TD-LTE230M是受国家无线电管理委员会批准并保护专供电力管理系统使用的一个无线电力专网频段。主要适用于大、中型专变用户终端的用电信息采集的上报。由于其使用权全部归属电力企业，因此具有极好的独占式通讯资源，而且专网运行费用主要是无线电管理委员会收取的频道占用费，经济成本较低。
本发明提供一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，通过TD-LTE230M无线电力专网将高压侧和低压侧用电信息上传至系统子站或主站，根据监测分析两组数据，确定配电变压器的实时负载状态。利用TD-LTE230M无线电力专网的通信技术，保证了数据远程传输的可靠性、安全性及经济性。通过便携式系统主站接收用户信息，可以更加方便维护人员对用电信息的管理。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，其特征在于，包括电源采样模块、多功能电表、配电变压器监测终端、230M-LTE无线采集器和无线数据收发模块；适用于公用变压器、专用变压器及一些配电线路的运行监测，属于变压器监测系统技术；所述多功能电表与所述230M-LTE无线采集器相连；
用于采集配电变压器高压侧电力信息的所述电源采样模块将高压侧的用电信息上传给无线数据收发模块；
用于采集配电低压侧电力信息的所述多功能电表将低压侧用电信息上传给所述配电变压器监测终端；
所述230M-LTE无线采集器和所述无线数据收发模块通过TD-LTE230M无线电力专网将采集的用电信息远程上传给所述配电变压器监测终端；
所述配电变压器监测终端将监测数据通过所述TD-LTE230M无线电力专网与所述远程系统主站进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，其特征在于，包括：便携式系统主站；
所述配电变压器监测终端将监测数据通过所述TD-LTE230M无线电力专网与所述便携式系统主站进行通信。
3.根据权利要求1所述的一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，其特征在于，还包括：所述电源采样模块采用PT、CT回路将电压、电流转换成电平信号输入所述无线数据收发模块。
4.根据权利1要求所述的一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，其特征在于，所述电源采样模块采用整流桥堆电路结构和稳压器件输出三直流电源作为所述无线数据收发模块的工作电源。
5.根据权利要求1所述的一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，其特征在于，所述无线数据收发模块包括：第一230M-LTE无线电力专网传输单元、射频通信单元、第一中央处理单元、看门狗、掉电保护单元、时钟停电存储单元和片外存储器单元。
6.根据权利要求1所述的一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，其特征在于，所述的配电变压器监测终端包括：专用计量采样单元、第一485通信单元、第二中央处理单元、存储单元、第二230M-LTE无线电力专网传输单元、显示单元及红外单元。
7.根据权利要求6所述的配电变压器监测终端，其特征在于，当所述的无线数据收发模块包括第二485通信单元时，所述第二485通信单元与所述第一485通信单元相连。
8.根据权利要求1所述的一种基于230M-LTE网络的配电变压器监测系统，其特征在于，所述电源采样模块通过无线微功率信道将高压侧或低压侧用电信息上传给所述无线数据收发模块；
所述多功能电表通过RS485通信信道将低压侧用电信息上传给所述230M-LTE无线采集器；
所述230M-LTE无线采集器将从所述多功能电表采集到的用电信息通过所述TD-LTE230M无线电力专网所述配电变压器监测终端。
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