CN204595120U - 一种自取电配电线路在线录波系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自取电配电线路在线录波系统，包括波形采集器和集中处理器，其中波形采集器包括电流互感器、信号处理电路、低通滤波电路、第一微处理器、第一电源模块、第一低压检测电路、第一时钟电路及第一通信模块，集中处理器包括第二通信模块、第二微处理器、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块，微处理器则包括电流判断单元和定时判断单元，所述各电源模块是由在待测线路上自取电的自取电单元供电，其中所述自取电单元包括自取电线圈及取电电路，取电电路中包括充电电池能够接纳和储存取电线圈从待测线路上感应生成的电能。该系统采用自取电单元，从而实现了真正的实时在线录波。

Description

一种自取电配电线路在线录波系统

技术领域

本实用新型涉及一种自取电配电线路在线录波系统，属于电力工程配电网系统生产运行技术领域。

背景技术

现有的大部分电力监控与数据采集(SCADA)系统只能采集完整的开关信息以及少量的保护信息，传统的电网故障诊断系统主要依靠调度端SCADA系统得到的开关状态以及少量的保护信息或人工查询保护的方式来进行，一般这种系统可以给出粗略的故障区域，但其信息冗余度低、容错能力差，而且实时性达不到要求，往往不能得出唯一解。随着电力系统逐步数字化、信息化，系统对安全性、可靠性、可预测性的要求不断增强，继电保护及故障录波联网的步伐也不断加快，在调度端可以获得相对完整的开关变位信息、保护动作信息以及安全自动装置和电气量的信息，这些为建造新一代智能化、信息化、自动化的电网在线故障诊断系统创造了充分条件。现代化的电网故障诊断系统，应能够充分利用整个电力系统时间上和空间上分布的广域信息，不仅能在电网发生故障时快速准确判断故障，给出可靠的故障原因以及二次设备和各种自动装置的动作评价结果，而且还能对电网的异常情况进行识别，从而为故障恢复处理创造了更有利的条件。

故障在线监测录波、分析装置的研制和开发已经有多年的历史，一般采用分散式结构，标准模块化设计，可以分散安装在开关柜或保护小室内，通过以太网可以联到一台所级计算机或远传到调度中心，计算机具有通用分析软件包，可集中进行数据处理。同时满足IEC61850（变电站通信网络和系统）标准，模拟量采样方式由合并单元同步采集多路电流电压值形成SAV报文，通过光纤送给故障录波装置，开关量采集方式不再采用硬接点方式，而采用GOOSE报文方式，模拟量和开关量都可以通过订阅的方式实现数据对象的自由记录。录波装置与变电站层设备通信包括目录服务，文件传输，定值组控制块，数据集，控制等都符合IEC61850-8规约。由于传输介质的变化，SAV、GOOSE、MMS和网络环境都可能成为故障原因，这些都是数字化录波装置所记录的对象。并由于IEC61850配置的灵活性，以后的录波装置还将会对这些记录数据进行分析，以备事故后的分析和查找原因。

在此基础上，如果增加对配网个支线线路的在线智能录波装置，不仅可以有效补充到现有的专家库中，而且对各地区配电线路的负荷分配与日后的局部电网改造进行合理化建议。

但是要达到实时录波与监测的最终目标，功耗将很大，需要最大限度地延长使用寿命。一方面可以通过软件算法的最优化处理与低功耗硬件电路的设计，最大限度地降低系统功耗；另一方面，我们改进了现有录波监测系统，采用高压自取电技术，从而实现真正的实时在线录波。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有技术的缺陷，提供一种自取电配电线路在线录波系统，从而实现配电网络的实时在线监控并获得精确数据，以克服现有技术的不足。

本实用新型的技术方案

一种自取电配电线路在线录波系统，包括波形采集器和集中处理器，其中波形采集器包括电流互感器、信号处理电路、低通滤波电路、第一微处理器、第一电源模块、第一低压检测电路、第一时钟电路及第一通信模块，电流互感器、信号处理电路、低通滤波电路、第一微处理器和第一通信模块依次连接，第一电源模块、第一低压检测电路和第一时钟电路分别连接第一微处理器，集中处理器包括第二通信模块、第二微处理器、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块，第二通信模块、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块分别与第二通信模块、第二微处理器、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块连接，微处理器则包括电流判断单元和定时判断单元，上述各电源模块是由在待测线路上自取电的自取电单元供电，其中所述自取电单元包括自取电线圈及取电电路，取电电路中包括充电电池能够接纳和储存取电线圈从待测线路上感应生成的电能。

前述的自取电配电线路在线录波系统中，所述自取电配电线路在线录波系统中的各录波采集器和集中处理器的各电源模块各自包含一组自取电单元或者由一组共用的自取电单元供电。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型采用自感应取电技术，突破传统的普通智能监测单元技术原理和传统的FTU标准，无需PT和CT，无需开关或开关改造，可以不停电安装，适用范围广，投入产出比高，运行可靠。通过采用自取电单元，从而实现了真正的实时在线录波。

附图说明

图1是本实用新型的录波系统的总体结构示意图。

图2是该录波系统中的录波采集器的结构示意图。

图3是录波采集器中信号处理电路的电路图。

图4是录波采集器中低通滤波电路的电路图。

图5是自取电单元中取电线圈的结构示意图。

图6是自取电单元中取电线路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型用作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的任何限制。

本实用新型的实施例：参见图1，本实用新型的自取电配电线路在线录波系统包括波形采集器和集中处理器，其中波形采集器可以使一个，也可以使多个。应了解，虽然图中示出了3个波形采集器，并且3个波形采集器共用一个通信模块，但是在实际应用中，可以根据实际需要采用不同数量的波形采集器，并且这些波形采集器可以共用，也分别使用各自的通信模块，或者根据需要一些波形采集器共用一个通信模块，而另一个或一些波形采集器使用各自的通信模块。不同数量的波形采集器可以在不同位置使用来检测同一线缆，也可以用来测量不同线缆，例如检测不同相位线，以获得相位电流变化数据。

如图2所示，波形采集器包括电流互感器、信号处理电路、低通滤波电路、第一微处理器、第一电源模块、第一低压检测电路、第一时钟电路及第一通信模块。并且集中处理器可以如图1所示包括第二通信模块、第二微处理器、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块。

电流互感器采用罗氏线圈作为感应线圈，用于采集配电线路的电流信号，并将所述电流信号处理成小电流信号，发送至信号处理电路。信号处理电路如图3所示，用于将小电流信号处理成带直流分量的交流信号，并发送至低通滤波器。低通滤波器如图4所示，用于检测所述带直流分量的交流信号中的电流信息，并发送至第一微处理器。第一微处理器包括电流判断单元、定时判断单元，电流判断单元用于判断所述电流的变化，及根据变化情况判断配电线路是否发生故障。

第一通信模块用于当所述配电线路发生电流突变或定时判断结束时，将电流波形信息发送至集中处理器。

集中处理器包括第二通信模块和第二微处理器，第二通信模块用于接收波形采集器发送的电流波形信息，并且在接收到任一波形采集器发送的电流波形信息时，请求另外两个波形采集器反馈电流波形信息；第二微处理器用于根据三个波形采集器的电流波形信息进行集中同步处理。

在波形采集器和集中处理器中还包括低压检测电路、时钟电路、电源模块等。低压检测电路用于检测波形采集器及集中处理器的电源电压，并将检测结果发送至对应的微处理器；时钟电路用于向微处理器提供精准时钟信号；电源模块用于向所述波形采集器及处理器提供电源电压。

集中处理器中的第一GSM通信模块还用于接收集中处理器的参数和波形采集器的参数，并将所述波形采集器的参数发送至波形采集器；第一通信模块还用于接收波形采集器的参数。

在本实用新型的系统中，各电源模块是由在待测线路上自取电的自取电单元供电，其中所述自取电单元包括图5所示的自取电线圈及图6所示的取电电路。

取电电路中包括充电电池能够接纳和储存取电线圈从待测线路上感应生成的电能，还包括整流电路、控制电路及DC-DC转换电路等。

目前市场上现有的配网线路监测设备及故障指示器由于安装困难及露天密封要求，均采用不可更换的内置电池供电方式，这样就极大地限制了设备本身的功能，考虑设备的使用寿命，设备不得不考虑平时工作在休眠低功耗模式，不能实时在线及远程双向通信。针对这个问题我们研发了小电流在线取电技术（高压感应取电装置），解决了设备的用电问题也就使得设备本身许多功能能够实现。

根据输电线路上的电流大小，高压感应取电装置可以具有二种工作状态：

1、输电线路上电流很小时，我们的取电装置也能取电以使得设备能正常工作。同时我们的设备可以通过采用超低功耗的CPU,平时工作电流仅1uA,所以高压感应取电装置只要取到一点微小电能就能使得电路工作，此时，电路以最大效率取能，并为储能电路充电，在储能电路储满能量之前，先不对负载输出电压和功率，当储能电路储满能量后，再对负载供电。当线路小于6A时设备的内置电池提供电能使之工作。

2、输电线路上电流足够大，甚至非常大时，此时取能功率控制电路控制取能的功率，在储能电路储满能量后，取得的功率与负载消耗的功率相等。严格限制多余的能量进入电路，保护电路正常工作，另外不让导磁材料由于涡流发热损坏取电装置。

这种控制电路及其限值的设定在本领域是熟知的，因此不再详细赘述。

本实用新型采用自感应取电技术，突破传统的普通智能监测单元技术原理和传统的FTU标准，无需PT和CT，无需开关或开关改造，可以不停电安装，适用范围广，投入产出比高，运行可靠。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细的说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种自取电配电线路在线录波系统，包括波形采集器和集中处理器，其中波形采集器包括电流互感器、信号处理电路、低通滤波电路、第一微处理器、第一电源模块、第一低压检测电路、第一时钟电路及第一通信模块，电流互感器、信号处理电路、低通滤波电路、第一微处理器和第一通信模块依次连接，第一电源模块、第一低压检测电路和第一时钟电路分别连接第一微处理器，集中处理器包括第二通信模块、第二微处理器、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块，第二通信模块、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块分别与第二通信模块、第二微处理器、第二电源模块、第二低压检测电路、脉冲保护电路、第二时钟电路及第一GSM通信模块连接，微处理器则包括电流判断单元和定时判断单元，其特征在于：上述各电源模块是由在待测线路上自取电的自取电单元供电，其中所述自取电单元包括自取电线圈及取电电路，取电电路中包括充电电池能够接纳和储存取电线圈从待测线路上感应生成的电能。

2. 如权利要求1所述的自取电配电线路在线录波系统，其特征在于：所述自取电配电线路在线录波系统中的各录波采集器和集中处理器的各电源模块各自包含一组自取电单元或者由一组共用的自取电单元供电。