CN201118280Y - 一种低压电网自动监控系统 - Google Patents

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Abstract

一种低压电网自动监控系统,属于电网监控技术领域。包括智能断路器、GPRS DTU通讯模块、网络服务器和监控中心四部分。智能断路器和GPRS DTU通讯模块通过有线传输进行数据双工通信,监控中心和GPRS DTU通讯模块之间通过网络服务器进行数据传输,监控中心对采集到的数据信息进行处理并做出相应的响应,对智能断路器进行远方控制。对漏电流自动检测和记录分析,发现异常状态进行预警,并为事故原因提供有效的分析依据;利用GPRS通信,进行远程数据传输、设置和控制;断路器故障自我诊断和漏电保护器定期远程试跳检查,提高电力设备的安全性和经济运行,同时减少维护人员的劳动强度。

Description

一种低压电网自动监控系统
技术领域
本实用新型属于电网监控技术领域,具体涉及可实现在线监测、远程控制的一种低压电网自动监控系统。
背景技术
低压电网是输配电系统的末端,是电网与广大用户最终连接的重要环节。随着社会经济发展和文明程度的提高,用户对安全用电、供电质量的要求日益提高,同时实施用户供电可靠性管理是电力部门创建一流供电企业的核心内容。
目前,我国低压电网,特别是农村电网长期以来缺乏全面、系统、准确、实用的监控手段,自动化管理水平不高,不但影响电力市场的效益,还损坏电力企业的优质服务形象,随着新农村电力建设的实施和深入,电力企业对自身也提出确保供电可靠率、电压合格率等与用户切身相关的各项承诺。在满足广大用户安全用电、可靠用电的同时,也是电力企业满足国民经济发展需要和提高自身效益,拓展电力市场的有效途径。
农村电网的质量和建设水平,长期以来落后于城市电网,建设改造程度也滞后于经济发展的速度,目前普遍存在着配电装备水平低,供电线路质量较差,安全事故时有发生的现状,因此加强农村电网的自动化监控管理,提高安全用电水平,确保农村经济和人身财产安全有着经济和政治的双重意义。
电力企业在实施农村安全用电上,除严格执行各项电气安全规程和通过学习,宣传安全用电知识、法规,提高用户安全用电意识外,加强供电、配电的安全装备的使用和投入,提高配电线路的保护与绝缘水平,同时对漏电保护装置的安装率和投运率提出双双达到100%要求,但要达到双百的目标,确保供电可靠率,有效提升安全、有序用电,还必须解决目前存在的以下诸多问题:当发现异常情况时,不能有效、准确、快速找到并排除漏电故障点,漏电保护装置不能确保正常运行,触电伤亡事故和电气火灾事故时有发生;对线路漏电流没有有效的监测,无法预警和消除漏电隐患,导致漏电保护装置频繁跳闸,影响供电连续性;配变台区至用户之间的各级保护电器的漏电保护、短路保护、过载保护的动作特性配合水平低,无法确保装置动作的可靠性和选择性,导致越级跳闸,造成较大范围停电;各保护电器的运行状态不能得到及时的监控和控制;线路负荷运行参数(如电压、电流、漏电流、功率等)不能得到及时监测、记录、分析和统计,对异常状况和隐患缺乏预防手段和判断依据;电网中保护装置没有形成全面、集中、完整的监控系统,目前基本上还是独立、单一的,运行效率低、自动化管理水平低;现场维护人员工作量大,电工工作效率低下,不利于安全供电和影响电力系统经济效益。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题,本实用新型目的在于设计提供一种低压电网自动监控系统,对线路负荷运行状况实时监测、存储、分析、显示,实现对智能断路器的远方监控功能。
所述的一种低压电网自动监控系统,包含一组智能断路器,通过内置的通信单元与GPRS DTU通讯单元连接,GPRS DTU通讯单元通过网络服务器与监控中心进行数据传输,GPRS DTU通讯单元与网络服务器之间通过无线数据传输,网络服务器与监控中心之间通过有线或无线数据传输。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述的智能断路器包括CPU中央处理单元及与其连接的零序互感器、分励脱扣器、电机重合闸机构、重合闸判断单元,还包括与CPU中央处理单元上相应引脚连接的电流互感器、通信单元、显示单元、存储单元、时钟电路、按键输入单元。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述的GPRS DTU通讯单元与一组智能断路器之间进行数据双工传输。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于GPRS DTU通讯单元与监控中心之间通过Internet互联网专线建立TCP/IP数据链路。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述CPU中央处理单元的相应引脚连接设置电压互感器。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述CPU中央处理单元的相应引脚连接设置缺零判断电路。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述CPU中央处理单元的相应引脚连接设置缺相判断电路。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于零序互感器通过信号处理单元与CPU中央处理单元上的相应引脚连接。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于电流互感器、电压互感器通过电参数信号处理单元与CPU中央处理单元上的相应引脚连接。
所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述的通信单元设置与外部GPRS DTU通信单元连接的通信接口。
本实用新型对电网线路运行工况、电参数和异常进行自动检测、存储、记录、分析,帮助电工查找并排除线路故障,提高保护器投运率,同时降低线损;发现异常状态进行预警,减少故障跳闸次数,减少停电范围和停电时间,并为事故原因提供有效的分析依据;利用GPRS通信,使多个台区的断路器形成一个全面、集中、有序、可控的网络系统,进行远程数据传输、设置和控制;负荷测量无需现场带电进行,避免触电危险;断路器故障自我诊断和漏电保护器定期远程试跳检查,提高电力设备的安全性和经济运行,同时减少维护人员的劳动强度。
附图说明
图1本实用新型结构框图;
图2智能断路器结构框图;
图3智能断路器的电源电路原理图;
图4智能断路器的缺零判断、缺相判断、重合闸判断电路原理图;
图5智能断路器的重合闸单元电路原理图;
图6智能断路器的分励脱扣单元电路原理图;
图7智能断路器的信号处理单元电路原理图;
图8智能断路器的通信单元电路原理图;
图9智能断路器的CPU中央处理单元电路原理图;
图10智能断路器的时钟单元电路原理图;
图11智能断路器的电参数处理单元电路原理图;
图12、13智能断路器的存储单元电路原理图。
具体实施方式
零序互感器5将感应到的漏电信号通过图7所示的接口J4传输到信号处理单元8,信号处理单元8对接收到的漏电信号进行滤波、放大,漏电信号的放大由芯片U3实现,芯片U3为通用运算放大器芯片,这里我们使用的是LM358。漏电信号经过滤波、放大处理后,由芯片U4的1脚输出。芯片U4的1脚连接到CPU中央处理单元13中芯片U5的相应引脚上。图9所示的CPU中央处理单元的芯片U5为一个8位的CPU。CPU要求工作主频率在12MHz以上,抗干扰能力强的高性能单片机,如,MOTO系列、ARM7系列、ARM9系列,这里我们使用了MOTO系列的MC68HC908AP32单片机。芯片U4的1脚输出的信号连接到芯片U5的29脚,该信号通过CPU内部进行A/D转换后得到有效的漏电流值,把漏电流值跟系统里设置的参数进行比较和运算。系统中的参数通过按键输入单元15进行设置,系统设置的参数存储在存储单元20中,图13所示的存储单元用芯片U13来存储设置的参数。芯片U13为一个EEPROM,这里我们使用的是24WC256。当零序互感器5感应到的漏电流大于设定的额定漏电流时,CPU驱动分励脱扣器16脱扣跳闸,起到漏电保护作用。
电流互感器6感应到的电流信号,通过信号处理单元A4a进行滤波、放大等一系列处理,然后进入CPU,通过A/D转换后得到有效电流信号值跟系统里设置的参数进行比较和运算,通过计算机的运算处理,当发生的电流大于根据国标规定的设定的额定电流与过载电流、短路电流的关系值,CPU驱动分励脱扣器16脱扣跳闸,起到电流过载、短路保护作用。
当智能断路器跳闸后,CPU会通过重合闸判断单元18自动驱动电机重合闸17,若合闸后5S内,漏电流还大于设定的额定动作值,则CPU驱动分励脱扣器16跳闸并自锁。另外,由相应的互感器感应到的缺零、缺相信号通过缺零判断电路10、缺相判断电路11直接输入CPU中央处理单元13,驱动分励脱扣器16脱扣跳闸,起到缺零、缺相保护作用。
电流互感器6、电压互感器7采集到的电流、电压信号输入到电参数处理单元9,电参数处理单元9的电路原理图如图11所示,信号经过变压、滤波等处理后接到芯片U8上。芯片U8为高精度三相电能计量芯片,这里我们使用的是ATT7026。芯片U8对信号进行处理后得到电流、电压、功率等电参数,将电参数结合时钟单元14的时钟送给CPU。时钟单元14的芯片U7是具有高精度时钟和微机校时功能的时钟芯片,这里我们使用的是SD2003,可以实时监测线路运行工况。CPU对信号进行有效选择存储,并供系统对电压波动(过压、欠压)进行保护。CPU将信号传输到显示单元19,对现场实时数据进行显示。
通信单元12中的芯片U4连接到CPU中央处理单元13的芯片U5上的相应引脚,从而进行数据的双向传输。通信单元12从CPU中央处理单元13中读取到的数据通过接口J5发送到GPRS DTU通信模块2,从而实现智能断路器1与GPRS DTU通信模块2之间的数据双工传输。芯片U4为串口电平转换芯片,这里我们使用了MAX232。一套GPRS DTU通信模块2可以分别管理多个智能断路器1进行数据双工传输。
智能断路器1所有的数据传输及报警信息都通过一套GPRS DTU通讯模块2来进行数据交换,GPRS DTU通讯模块与智能断路器的通信单元通过有线连接进行数据双工传输,实时发送智能断路器运行信息。当用户需要采集智能断路器上的数据时,通过监控中心3发送指令,智能断路器收到指令后做出相应的响应,这时可对保护、报警定值参数进行设置,实现对智能断路器1的远方控制。
监控中心3通过网络服务器4与低压电网中的智能断路的GPRS DTU通讯模块2建立TPC/IP数据链路,实现对智能断路器1中数据的双向传输,监控中心3可以远程读取智能断路器相关电参数以及进行系统参数设置和控制。通过保护器漏电特性的合理设置,实现了分级漏电保护系统中上、下级保护器具有了选择性跳闸保护能力;通过对断路器过载、短路特性的合理设置,提高上、下断路器的配合水平,确保断路器动作的可靠性和选择性。
监控中心3的PC机终端软件对采集到的参数进行测量,被测量的参数包括三相相电压、三相线电流、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电量、三相无功电量、功率因数,同时对测量数据进行统计、分析,自动生成种类报表和曲线。对漏电、过载、短路保护定值计算,并记录线路运行异常工况。

Claims (10)

1.一种低压电网自动监控系统,其特征在于一组智能断路器(1)通过内置的通信单元与GPRS DTU通讯单元(2)连接,GPRS DTU通讯单元(2)通过网络服务器(4)与监控中心(3)进行数据传输,GPRS DTU通讯单元(2)与网络服务器(4)之间通过无线数据传输,网络服务器(4)与监控中心(3)之间通过有线或无线数据传输。
2.如权利要求1所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述的智能断路器(1)包括CPU中央处理单元(13)及与其连接的零序互感器(5)、分励脱扣器(16)、电机重合闸机构(17)、重合闸判断单元(18),还包括与CPU中央处理单元(13)上相应引脚连接的电流互感器(6)、通信单元(12)、显示单元(19)、存储单元(20)、时钟电路(14)、按键输入单元(15)。
3.如权利要求1所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述的GPRSDTU通讯单元(2)与一组智能断路器(1)之间进行数据双工传输。
4.如权利要求1所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于GPRS DTU通讯单元(2)与监控中心(3)之间通过Internet互联网专线建立TCP/IP数据链路。
5.如权利要求2所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述CPU中央处理单元(13)的相应引脚连接设置电压互感器(7)。
6.如权利要求2所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述CPU中央处理单元(13)的相应引脚连接设置缺零判断电路(10)。
7.如权利要求2所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述CPU中央处理单元(13)的相应引脚连接设置缺相判断电路(11)。
8.如权利要求2所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于零序互感器(5)通过信号处理单元(8)与CPU中央处理单元(13)上的相应引脚连接。
9.如权利要求2所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于电流互感器(6)、电压互感器(7)通过电参数信号处理单元(9)与CPU中央处理单元(13)上的相应引脚连接。
10.如权利要求2所述的一种低压电网自动监控系统,其特征在于所述的通信单元(12)设置与外部GPRS DTU通信单元(2)连接的通信接口。
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Denomination of utility model: Low-voltage electric network automatic monitoring system

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