CN204101678U - 基于云计算平台的接地选线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于云计算平台的接地选线装置，包括设置在配电线路的现场数据采集器以及设置在网络云端的云计算平台，所述现场数据采集器通过无线通信网络、互联网与所述云计算平台进行通信连接，所述现场数据采集器用于采集线路接地时产生的电压和电流信号，然后依次经过互感器、滤波放大和A/D转换生成故障信号，然后将所述故障信号无线发送至云计算平台，所述云计算平台用于根据所述接收的故障信号进行计算分析，给出接地故障线路编号，并反馈给现场数据采集器。本实用新型通过采用云计算平台架构，相比现有基于单片机为处理单元的选线产品，可以将十几种接地选线理论方法融为一体，大大提高接地选线的正确率。

Description

基于云计算平台的接地选线装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于云计算平台的接地选线装置。

背景技术

非有效接地系统单相接地故障保护问题是电力企业实际运行中的一个技术难题，长期以来没有得到满意的解决。单相接地故障状况复杂多样，表现出来的故障信号在形式上和大小上都变化无常，仅利用单一的选线方法有可能得出错误的结果。没有一种方法对所有的故障类型都有效。

传统方法是采用人工逐条线路拉闸来判断哪条线路出现故障，人工逐条拉闸选线方法会造成非故障线路用户的瞬时停电，会对电网形成冲击产生操作过电压和谐振过电压，降低了供电的可靠性和安全性。

目前市场上有基于单片机为处理单元的选线产品，但是以单片机为处理单元的产品，由于单片机资源少，运行速度慢，存储器有限，因而只能采用1～2种简单选线方法来选线，选线正确性很低，尤其对非有效接地方式的选线正确性更是无实用性。因而需要一种智能且正确率高的接地选线设备来判断接地线路。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种基于云计算平台的接地选线装置，可以大大提高接地选线的正确率。

一种基于云计算平台的接地选线装置，包括设置在配电线路的现场数据采集器以及设置在网络云端的云计算平台，所述现场数据采集器通过无线通信网络、互联网与所述云计算平台进行通信连接，所述现场数据采集器用于采集线路接地时产生的电压和电流信号，然后依次经过互感器、滤波放大和A/D转换生成故障信号，然后将所述故障信号无线发送至云计算平台，所述云计算平台用于根据所述接收的故障信号进行计算分析，给出接地故障线路编号，并反馈给现场数据采集器。

进一步的，所述现场数据采集器包括中央控制电路、无线通信单元和数据存储单元以及依次连接的现场互感器、滤波放大电路、A/D转换电路，A/D转换电路、无线通信单元和数据存储单元分别与中央控制电路连接。

进一步的，所述现场采样模块包括电压互感器和电流互感器，线路接地时产生的电压和电流信号经过所述互感器采集电信号送入经滤波放大电路输出±10V信号，±10V信号送入A/D转换电路进行AD采样和变换输出故障信号。

进一步的，所述现场数据采集器还包括与中央控制电路连接的声光报警单元和RS485通信单元，现场数据采集器接收到的接地故障线路编号如果内含有接地信息，则通过所述声光报警单元发出声讯和闪光报警信号，同时通过RS485通信单元通知操作控制台。

进一步的，所述现场数据采集器还包括与中央控制电路连接的GPS校时单元。

进一步的，所述云计算平台包括依次连接的数据滤波处理单元、选线算法服务器、数据整合处理单元、数据发布服务器、前置通讯服务器，

所述前置通讯服务器，用于接收各地现场数据采集器1送来的故障信号，并对现场数据采集器发送控制命令；

所述数据滤波处理单元，用于根据故障信号特点，对信号进行频域处理，滤除干扰信号；

所述选线算法服务器，用于根据滤除干扰信号后的故障信号进行幅值和相位故障测度选线法、五次谐波选线法、故障突变特性选线法、多频带奇异量选线法、信息融合选线，给出接地故障线路编号；

所述数据整合处理单元，用于对所述选线算法服务器得到的接地故障线路编号进行规整，组合为最终待发布的发布信息，所述发布信息包括接地故障线路编号、现场数据采集器位置、故障发生时间及用户名称，并将上述发布信息保存在数据库中；

所述数据发布服务器，用于向现场数据采集器发布接地故障线路编号。

进一步的，所述云计算平台还包括与前置通讯服务器和数据发布服务器连接的数据库服务器，用于记录发生接地故障的故障信号和所述发布信息，供查阅使用。

本实用新型通过采用云计算平台架构，相比现有基于单片机为处理单元的选线产品，可以利用计算机强大的计算能力和高速运行、大容量存储的特点，将十几种接地选线理论方法融为一体，例如采用Matlab等数学工具中的FFT、小波变换、神经元、模糊算法等数学方法计算分析选线，将接地选线正确率大大的提高。这种基于云计算分布式的管理模式为企业、政府管理部门及时了解区域内的电网运行情况提供了一种平台，为管理部门的决策提供依据。

附图说明

图1是本实用新型基于云计算平台的接地选线装置的结构示意图；

图2是本实用新型中现场数据采集器的电路示意图。

图中：1—现场数据采集器，2—云计算平台，3—互联网，4—无线通信网络，11—互感器，12—放大滤波电路，13—A/D转换电路，14—中央控制电路，15—RS485通信单元，16—声光报警单元，17—无线通信单元，18—GPS校时单元，19—数据存储单元，21—数据滤波处理单元，22—选线算法服务器，23—数据整合处理单元，24—数据发布服务器，25—前置通讯服务器，26—数据库服务器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本实用新型基于云计算平台的接地选线装置的结构示意图，所述基于云计算平台的接地选线装置包括设置在配电线路的现场数据采集器1以及设置在网络云端的云计算平台2，所述现场数据采集器1通过无线通信网络4、互联网3与所述云计算平台2进行通信连接。

所述现场数据采集器1用于采集线路接地时产生的电压和电流信号，然后依次经过互感器、滤波放大和A/D转换生成故障信号(指通过电压互感器和电流互感器获得的电压值和电流值)，然后将所述故障信号无线发送至云计算平台2。

具体的，如图2所示，所述现场数据采集器1包括互感器11、滤波放大电路12、A/D转换电路13、中央控制电路14、无线通信单元17和数据存储单元19。

互感器11拾取电信号，经滤波放大电路12(OPA4177放大、3KHz低通滤波)输出±10V信号，±10V信号送入A/D转换电路13(例如AD7606)进行AD采样和变换，中央控制电路14把读取AD变换后的信号代码存入数据存储单元19，当数据存储单元19存储满以后，后续数据从头存储，覆盖老数据，循环存储。无线通信单元17通过串口与中央控制电路14连接，无线通信单元17在收到一定量的故障信号数据后，将数据打包为一帧信号，经3G无线通讯发送到云计算平台2。

在另一实施例中，所述现场数据采集器1还包括与中央控制电路14连接的声光报警单元16和RS485通信单元15，现场数据采集器1接收所述接地故障线路编号，如果接地故障线路编号内含有接地信息，则通过所述声光报警单元16发出声讯和闪光报警信号，同时通过RS485通信单元15通知操作控制台。所述中央控制电路14可采用高速16位单片机dsPIC30F6011，以控制整个现场数据采集器1的协调工作。

在另一实施例中，所述现场数据采集器1还包括与中央控制电路14连接的GPS校时单元18，每隔一秒校对一次时钟，可以保障发生故障时刻的正确性。

所述云计算平台2用于根据所述接收的故障信号进行计算分析，给出接地故障线路编号，并反馈给现场数据采集器1。

如图1所示，所述云计算平台2包括依次连接的数据滤波处理单元21、选线算法服务器22、数据整合处理单元23、数据发布服务器24、前置通讯服务器25。

所述前置通讯服务器25，用于接收各地现场数据采集器1送来的故障信号，并对现场数据采集器1发送控制命令，所述控制命令用于数据采集器程序更新和配置运行参数。

所述数据滤波处理单元21，用于根据故障信号特点，对信号进行频域处理，滤除干扰信号。

所述选线算法服务器22，用于根据滤除干扰信号后的故障信号进行幅值和相位故障测度选线法、五次谐波选线法(傅里叶)、故障突变特性选线法(小波变换)、多频带奇异量选线法(小波包分解)、信息融合选线。各个计算方法介绍如下：

幅值和相位故障测度选线法：采样工频量判据，对各条线路的电流信号比较幅值的大小和相位方向，判断故障线路。

五次谐波选线法(傅里叶)：利用傅里叶变换来分析故障信号上的五次谐波含量，判断故障线路。

故障突变特性选线法(小波变换)：对故障信号进行小波变换，滤除工频成分，解出电压、电流模极大值，根据各条线路模极大值关系判断故障线路。

多频带奇异量选线法(小波包分解)：采用B样条小波包分别对零序电压和各个线路的零序电流进行分解，求得各个子频带上的极值，确定各条线路上的特征频带。根据特征频带内的零序电压极值和零序电流极值判断故障线路。

信息融合选线：单相接地故障状况复杂多样，表现出来的故障信号在形式上和大小上都变化无常，仅利用单一的选线方法有可能得出错误的结果。没有一种方法对所有的故障类型都有效。信息融合选线就是一种使用多种判据来构成综合判据方法。它是将多种判据都给定一个权重，根据权重计算出接地线路的充分性，从而判断故障线路。

所述数据整合处理单元23，用于对所述选线算法服务器22得到的结果进行规整，组合为最终待发布的发布信息，所述发布信息包括接地故障线路编号、现场数据采集器位置、故障发生时间及用户名称等信息，并将上述发布信息保存在数据库中。

所述数据发布服务器24，用于利用网络和短信等方式，向数据采集器、企业、政府管理部门和相关负责人发布所述发布信息。

在另一实施例中，所述云计算平台2还包括与前置通讯服务器25和数据发布服务器24连接的数据库服务器26，用于记录发生接地故障的故障信号和所述发布信息，供查阅使用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于云计算平台的接地选线装置，其特征在于：包括设置在配电线路的现场数据采集器(1)以及设置在网络云端的云计算平台(2)，所述现场数据采集器(1)通过无线通信网络(4)、互联网(3)与所述云计算平台(2)进行通信连接，所述现场数据采集器(1)用于采集线路接地时产生的电压和电流信号，然后依次经过互感器、滤波放大和A/D转换生成故障信号，然后将所述故障信号无线发送至云计算平台(2)，所述云计算平台(2)用于根据所述接收的故障信号进行计算分析，给出接地故障线路编号，并反馈给现场数据采集器(1)。

2.如权利要求1所述的基于云计算平台的接地选线装置，其特征在于：所述现场数据采集器(1)包括中央控制电路(14)、无线通信单元(17)和数据存储单元(19)以及依次连接的现场互感器(11)、滤波放大电路(12)、A/D转换电路(13)，A/D转换电路(13)、无线通信单元(17)和数据存储单元(19)分别与中央控制电路(14)连接。

3.如权利要求2所述的基于云计算平台的接地选线装置，其特征在于：所述现场采样模块(11)包括电压互感器和电流互感器，线路接地时产生的电压和电流信号经过所述互感器(11)采集电信号送入经滤波放大电路(12)输出±10V信号，±10V信号送入A/D转换电路(13)进行AD采样和变换输出故障信号。

4.如权利要求2或3所述的基于云计算平台的接地选线装置，其特征在于：所述现场数据采集器(1)还包括与中央控制电路(14)连接的声光报警单元(16)和RS485通信单元(15)，现场数据采集器(1)接收到的接地故障线路编号如果内含有接地信息，则通过所述声光报警单元(16)发出声讯和闪光报警信号，同时通过RS485通信单元(15)通知操作控制台。

5.如权利要求1所述的基于云计算平台的接地选线装置，其特征在于：所述现场数据采集器(1)还包括与中央控制电路(14)连接的GPS校时单元(18)。

6.如权利要求1所述的基于云计算平台的接地选线装置，其特征在于：所述云计算平台(2)包括依次连接的数据滤波处理单元(21)、选线算法服务器(22)、数据整合处理单元(23)、数据发布服务器(24)、前置通讯服务器(25)，

所述前置通讯服务器(21)，用于接收各地现场数据采集器1送来的故障信号，并对现场数据采集器(1)发送控制命令；

所述数据滤波处理单元(21)，用于根据故障信号特点，对信号进行频域处理，滤除干扰信号；

所述选线算法服务器(22)，用于根据滤除干扰信号后的故障信号进行幅值和相位故障测度选线法、五次谐波选线法、故障突变特性选线法、多频带奇异量选线法、信息融合选线，给出接地故障线路编号；

所述数据整合处理单元(23)，用于对所述选线算法服务器(22)得到的接地故障线路编号进行规整，组合为最终待发布的发布信息，所述发布信息包括接地故障线路编号、现场数据采集器位置、故障发生时间及用户名称；

所述数据发布服务器(24)，用于向现场数据采集器(1)及相关人员发布所述发布信息。

7.如权利要求6所述的基于云计算平台的接地选线装置，其特征在于：所述云计算平台(2)还包括与前置通讯服务器(25)和数据发布服务器(24)连接的数据库服务器(26)，用于记录发生接地故障的故障信号和所述发布信息，供查阅使用。