CN202710702U - 一种中压配电网故障监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种中压配电网故障监测装置，包括信息采集系统和信息处理终端，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括：零序CT；短路CT模块；零序电流监测模块；短路电流监测模块；MCU；第一通讯模块。本实用新型的一种中压配电网故障监测装置不需要接入零序电压互感器，直接采用零序电流互感器对单相接地故障进行监测，同时，结合信息处理终端对零序电流进行计算、处理，可以对故障发生地点进行定位，成本低、实现方式简单，准确而方便。并且，直接从配电网电缆上取电，使用时无需另接供电设备，可以保证装置更稳定、及时地工作。本实用新型作为一种性能优良的中压配电网故障监测装置可广泛应用于中压配电网中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种配电网故障监测装置，特别是涉及中压配电网的一种故障监测装置。
背景技术
中压配电网是电力系统的毛细血管，其总长度远远长于电力系统的主动脉-高压输电线路。而且中压配电网在城市近郊区和远郊区还存在大量的架空输电线路，这些架空输电线路往往都是多分支线路，安全可靠性差，遇到刮风下雨等恶劣天气，极易产生单相接地和短路故障，严重影响了电网的安全可靠供电。而且，中压架空线路一般只对线路配置过流保护、速断保护、重合闸保护。上述特点，使得线路故障的机率加大，一旦发生故障查找困难，特别是当线路发生单相接地时，由于故障点难以确定，往往延误了事故处理，造成故障扩大，进一步发展为相间短路，或者损坏电气设备。针对上述情况，需在中压配电网中配置合适的故障监测设备。目前，中压配网中所应用的故障监测设备，大多需要三相零序PT（电压互感器）和零序CT（电流互感器），通过获取故障发生时的零序电压和电流进行故障监测，这种故障监测设备不但成本很高，而且因为三相零序PT的接入，需要接入部分线圈，容易对电网造成电磁干扰。并且大部分故障监测设备的电源获取是通过外接供电设备进行供电的方式，这使得实际应用中遇到很多问题。
实用新型内容
为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种成本低、实现方式简单但准确、直接从电网中取电的中压配电网故障监测装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种中压配电网故障监测装置，包括信息采集系统，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括：零序CT、短路CT模块、零序电流监测模块、短路电流监测模块、MCU、第一通讯模块；其中，
零序CT，用于采集配电网的零序电流信号，并将所述零序电流信号传输到零序电流监测模块；
短路CT模块，用于采集配电网的短路电流信号，并将所述短路电流信号传输到短路电流监测模块；
零序电流监测模块，用于对所述零序电流信号进行采样、运算，得到精确的零序电压值，并将所述零序电压值发送到MCU；
短路电流监测模块，用于对所述短路电流信号进行采样、运算，得到精确的短路电压值，并将所述短路电压值发送到MCU；
MCU，用于接收所述零序电压值和/或短路电压值，计算相应的零序电流值和/或短路电流值，并判断是否超过告警门限值，若超过，则控制第一通讯模块发送告警信息；
第一通讯模块，用于与信息处理终端和/或手持终端进行通讯。
进一步，所述短路CT模块包括第一短路CT和第二短路CT。
进一步，所述第一短路CT和第二短路CT分别安装在三相电缆的A相、C相电缆上。
进一步，所述信息采集系统还包括用于供电的供电模块。
进一步，所述供电模块直接从配电网电线圈取电，对系统进行供电。
进一步，所述信息处理终端包括：
第二通讯模块，用于与信息采集系统进行通讯，以及向外发送报警信息；
第一CPU，用于对所述信息采集系统发出的告警信息进行计算、处理，实现故障定位；
第一显示模块，用于显示所述告警信息和/或故障定位结果；
第一电源模块，用于对所述信息处理终端进行供电。
进一步，所述信息处理终端还包括第一输入模块。
所述手持终端包括：
第二输入模块；
第二显示模块；
第三通讯模块，用于与信息采集系统进行通讯；
第二CPU，用于通过第三通讯模块读取信息采集系统的告警门限值和/或预设手机号码，或根据第二输入模块的输入信息，通过第三通讯模块，向信息采集系统发送对所述告警门限值和/或预设手机号码的设置信息；
第二电源模块，用于对所述手持终端进行供电。
进一步，所述MCU采用MSP430F149芯片。
进一步，所述第一通讯模块采用SMI900A芯片。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种电网故障监测装置，不需要接入零序电压互感器，直接采用零序电流互感器对单相接地故障进行监测，同时，结合信息处理终端对零序电流进行计算、处理，可以对故障发生地点进行定位，成本低、实现方式简单，准确而方便。并且，本实用新型的一种电网故障监测装置直接从配电网电缆上取电，使用时无需另接供电设备，可以保证装置更加稳定、及时地工作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的一种中压配电网故障监测装置结构框图；
图2是本实用新型的一种中压配电网故障监测装置的零序电流监控模块的电路图；
图3是本实用新型的一种中压配电网故障监测装置的短路电流监控模块电路图；
图4是本实用新型的一种中压配电网故障监测装置的供电模块电路图；
图5是本实用新型的一种中压配电网故障监测装置的第一通讯模块电路图。
具体实施方式
为了便于下文的描述，首先，给出一些基本术语的描述：
CT：Current Transformer，电流互感器。
PT：Potential Transformer，电压互感器。
MCU：Micro Control Unit，微控制单元，又称单片微型计算机或单片机。
参照图1，本实用新型提供一种中压配电网故障监测装置，包括信息采集系统，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括：零序CT、短路CT模块、零序电流监测模块、短路电流监测模块、MCU、第一通讯模块；其中，
零序CT，用于采集配电网的零序电流信号，并将所述零序电流信号传输到零序电流监测模块；
短路CT模块，用于采集配电网的短路电流信号，并将所述短路电流信号传输到短路电流监测模块；
零序电流监测模块，用于对所述零序电流信号进行采样、运算，得到精确的零序电压值，并将所述零序电压值发送到MCU；
短路电流监测模块，用于对所述短路电流信号进行采样、运算，得到精确的短路电压值，并将所述短路电压值发送到MCU；
MCU，用于接收所述零序电压值和/或短路电压值，计算相应的零序电流值和/或短路电流值，并判断是否超过告警门限值，若超过，则控制第一通讯模块发送告警信息；
第一通讯模块，用于与信息处理终端和/或手持终端进行通讯。
进一步，所述短路CT模块包括第一短路CT和第二短路CT。
进一步，所述第一短路CT和第二短路CT分别安装在三相电缆的A相、C相电缆上。
进一步，所述信息采集系统还包括用于供电的供电模块。
进一步，所述供电模块直接从配电网电线圈取电，对系统进行供电。
进一步，所述信息处理终端包括：
第二通讯模块，用于与信息采集系统进行通讯，以及向外发送报警信息；
第一CPU，用于对所述信息采集系统发出的告警信息进行计算、处理，实现故障定位；
第一显示模块，用于显示所述告警信息和/或故障定位结果；
第一电源模块，用于对所述信息处理终端进行供电。
进一步，所述信息处理终端还包括第一输入模块。
所述手持终端包括：
第二输入模块；
第二显示模块；
第三通讯模块，用于与信息采集系统进行通讯；
第二CPU，用于通过第三通讯模块读取信息采集系统的告警门限值和/或预设手机号码，或根据第二输入模块的输入信息，通过第三通讯模块，向信息采集系统发送对所述告警门限值和/或预设手机号码的设置信息；
第二电源模块，用于对所述手持终端进行供电。
采用手持终端，可在距离信息采集终端50米范围内，通过无线通讯方式对信息采集终端进行参数修改，设置告警门限值和/或预设手机号码，操作方便、安全。
信息采集系统工作原理为：
当有单相接地故障发生时，故障线路的零序电流等于全网除故障线路之外的对地电容电流总和。正常线路的零序电流等于本线路的对地电容电流。预先根据线路的实际情况设定系统的零序电流整定值，即告警门限值。
参照图2，当单相接地故障发生时，零序CT采集到零序电流信号，零序电流监测模块对该零序电流信号进行整流、限幅、把交流信号转换为直流的零序电压值，并传递到MCU。电路图中，电阻R9让输入的零序电流信号转变为相应的电压信号，二极管D1，二极管D4，二极管D5和二极管D21都对该电压信号限幅作用， 二极管D21为3.3V的稳压二极管。TLV341为低功耗运算放大器，在这里作为同向比例放大器，MCU控制其第五脚（/SHDN）来关闭其工作。二极管D3为整流二极管，把交流负半周截止，通过电阻R8和电容C3，电容C2组成的滤波器滤波，输出稳定的零序电压值。MCU对零序电压值进行采样，便可以根据其数值换算出输入的零序电流值。MCU根据零序电流值是否超过系统设定的告警门限值，判断系统是否发生单相接地故障。当发生单相接地故障时，通过第一通讯模块，将检测到的零序电流值等告警信息传送给信息处理终端。信息处理终端根据接收到的信息确定故障发生区段，实现故障定位；也可以根据设置向外发送报警信息。或者，当发生单相接地故障时，MCU通过第一通讯模块，向预设手机号码发送告警信息。
当有短路故障发生时，系统的A、C相短路电流互感器，检测到短路电流信号。短路电流监测模块对该短路电流信号进行整流和转换为短路电压值，向MCU传递，MCU通过该短路电压值进行短路电流值的计算。系统预先设定短路电流的告警门限值。
参照图3，当电缆相间发生短路时，短路电流互感器检测到短路电流信号，短路电流监测模块对该短路电流信号进行滤波、整流、限幅，得到直流的短路电压值，同时产生一个下降沿脉冲，与该短路电压信号一起传送给MCU。4个二极管组成全波整流桥对短路电流信号进行整流，得到近似直流的信号，再通过电阻和电容组成的滤波网络，得到平稳的直流的短路电压值。该短路电压值通过稳压二极管D8、稳压二极管D11进行限幅保护，电阻R31和电阻R28进行分压，最后大约1.6V左右的电压输入到与非门74HC14，产生一个下降沿的脉冲。MCU被该脉冲引发中断后，对经过电阻R23和电阻R24分压的短路电压值进行AD采样，通过获取短路电压值换算出短路电流值的大小。MCU根据短路电流值是否超过系统设置的告警门限值，判断系统是否发生短路故障。当发生短路故障时，通过第一通讯模块，将短路电流值等告警信息发送给信息处理终端。信息处理终端根据接收到的信息确定故障发生区段，实现故障定位；也可以根据设置向外发送报警信息。或者，当发生短路故障时，MCU通过第一通讯模块，向预设手机号码发送告警信息。
供电模块对整个系统供电，并且对内置的备用锂电池充电，平时锂电池工作在浮充状态，当配电网电缆断电无法获取电源时，可以作为系统的后备电源对系统供电。
参照图4，供电模块直接从配电网的电缆上取电。图中六个二极管分别对每相电缆上的取电线圈获取的电流进行半波整流，因为每相的电流相位分别相差120°，所以形成全波整流。电容E15起平滑滤波的作用。电阻R29，电阻R30作用是当电压幅度过大时，场效应管Q3导通，这时压降绝大部分分到电阻R29和电阻R30上，保护后级电路。稳压二极管TVS5和电阻R35将对后级的电压输出限制为6.5V。电容C4和电容E14分别起滤波和储能作用。
参照图5，第一通讯模块用于与信息处理终端进行通讯。图中U4为短信收发的主工作芯片SIM900A，U6为SIM卡卡座，U7为静电防护芯片。本实施例中，第二通讯模块、第三通讯模块也采用图5的实施方式。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种中压配电网故障监测装置，其特征在于，包括信息采集系统，还包括信息处理终端和/或手持终端，所述信息采集系统包括：零序CT、短路CT模块、零序电流监测模块、短路电流监测模块、MCU、第一通讯模块；其中，
零序CT，用于采集配电网的零序电流信号，并将所述零序电流信号传输到零序电流监测模块；
短路CT模块，用于采集配电网的短路电流信号，并将所述短路电流信号传输到短路电流监测模块；
零序电流监测模块，用于对所述零序电流信号进行采样、运算，得到精确的零序电压值，并将所述零序电压值发送到MCU；
短路电流监测模块，用于对所述短路电流信号进行采样、运算，得到精确的短路电压值，并将所述短路电压值发送到MCU；
MCU，用于接收所述零序电压值和/或短路电压值，计算相应的零序电流值和/或短路电流值，并判断是否超过告警门限值，若超过，则控制第一通讯模块发送告警信息；
第一通讯模块，用于与信息处理终端和/或手持终端进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述短路CT模块包括第一短路CT和第二短路CT。
3.根据权利要求2所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述第一短路CT和第二短路CT分别安装在三相电缆的A相、C相电缆上。
4.根据权利要求3所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述信息采集系统还包括用于供电的供电模块。
5.根据权利要求4所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述供电模块直接从配电网电线圈取电，对系统进行供电。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述信息处理终端包括：
第二通讯模块，用于与信息采集系统进行通讯，以及向外发送报警信息；
第一CPU，用于对所述信息采集系统发出的告警信息进行计算、处理，实现故障定位；
第一显示模块，用于显示所述告警信息和/或故障定位结果；
第一电源模块，用于对所述信息处理终端进行供电。
7.根据权利要求6所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述信息处理终端还包括第一输入模块。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于，所述手持终端包括：
第二输入模块；
第二显示模块；
第三通讯模块，用于与信息采集系统进行通讯；
第二CPU，用于通过第三通讯模块读取信息采集系统的告警门限值和/或预设手机号码，或根据第二输入模块的输入信息，通过第三通讯模块，向信息采集系统发送对所述告警门限值和/或预设手机号码的设置信息；
第二电源模块，用于对所述手持终端进行供电。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述MCU采用MSP430F149芯片。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的一种中压配电网故障监测装置，其特征在于：所述第一通讯模块采用SMI900A芯片。
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