CN204789799U - 基于多通道的配电线路线上故障录波装置 - Google Patents

Abstract

一种基于多通道的配电线路线上故障录波装置，包括与三相配电线路分别对应相连、用于采集线路运行状态信息的三个前置探头，还包括一个用于发起信号采集、存储采集的信号、判断线路是否故障、提取故障时刻前后段的波形的核心单元；每个所述前置探头分别通过一个无线通信通道与所述核心单元相连，接收所述核心单元发出的信号采集指令或将采集的信号输出到所述核心单元，所述核心单元通过通讯模块与外界通信，将所述故障时刻前后段的波形数据传送出去。本实用新型在配电网线路发生故障时能迅速将各相线路上的故障暂态信息采集下来并传送出去。

Description

基于多通道的配电线路线上故障录波装置

技术领域

本实用新型提出了一种基于多通道的配电线路线上故障录波装置，涉及配网线路在线监测及故障识别领域。

背景技术

随着智能电网技术的发展，分布式能源及微电网等技术的不断应用，使得电力系统配电网变得越来越复杂，系统容量也越来越大，从而使电力系统故障趋向严重化和复杂化，为了提高电力系统的安全性和稳定性，对电力系统故障的分析显得极为重要。

故障录波装置可实时、完整、准确地记录故障全过程的信息，通过分析故障信息，从事故中吸取教训，不仅可以指导专业人员正确分析事故发生的原因，较准确的计算出故障地点，有利于迅速消除故障，而且还可以正确评价继电保护和自动化装置的工作，察觉继电保护和自动化装置的缺陷，便于装置的改进和完善。通过故障录波装置，可以提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性，有利于减少系统故障的发生，或减少系统故障引起的电网事故，从而减少电力系统故障对国民经济、居民生活水平的影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在配电网线路发生故障时能迅速将各相线路上的故障暂态信息采集下来的故障录波装置。

本实用新型通过如下技术方案解决其技术问题：一种基于多通道的配电线路线上故障录波装置，包括与三相配电线路分别对应相连、用于采集线路运行状态信息的三个前置探头，还包括一个用于发起信号采集、存储采集的信号、判断线路是否故障、提取故障时刻前后段的波形的核心单元；

每个所述前置探头分别通过一个无线通信通道与所述核心单元相连，接收所述核心单元发出的信号采集指令或将采集的信号输出到所述核心单元，所述核心单元通过通讯模块与外界通信，将所述故障时刻前后段的波形数据传送出去。

所述运行状态信息指电流、电场、电压等信号中的一种或两种以上的组合。

所述无线通信通道为无线微功率短距离通信通道。

所述通讯模块包括GPRS无线通信模块和千兆以太网模块。

所述核心单元包括核心处理器、电源模块、所述通讯模块、存储器、故障判断模块、时钟电路、触发电路、与三个所述前置探头一一对应相连的三个短距离无线通讯模块，所述核心处理器通过所述触发电路与三个所述短距离无线通讯模块分别相连，所述电源模块、通讯模块、存储器、故障判断模块、时钟电路分别与所述核心处理器相连。

所述时钟电路包括GPS接收机和高稳定时钟，所述GPS接收机通过所述高稳定时钟与所述核心处理器相连。GPS接收机授时给高稳定时钟，再由高稳定时钟控制所述核心单元的自走时钟，有利于使核心单元的时钟信号更加精确。

所述电源模块包括电源管理模块、蓄电池和太阳能板，所述蓄电池和太阳能板分别通过所述电源管理模块与所述核心处理器相连。

所述存储器包括用于暂时缓存三个所述短距离无线通讯模块接收的线路运行状态数据的大容量SDRAM，还包括用于就地存储所述故障时刻前后段的波形数据的SD卡存储器。

所述前置探头包括由处理器和探头存储器构成的CPU最小运行系统、探头电源模块、信号处理电路、电子互感器、探头短距离无线通信模块和时钟模块，所述电子互感器通过所述信号处理电路与所述CPU最小运行系统相连，所述电子互感器采集配电线路的电流信号，将线路的大电流信号转换成小电流信号输出到所述信号处理电路，所述信号处理电路将所述小电流信号进行A/D变换，并将变换后的数字信号发送给所述CPU最小运行系统，存储在CPU最小运行系统的存储器中，所述探头电源模块、探头短距离无线通信模块和时钟模块分别与所述CPU最小运行系统相连，所述探头短距离无线通信模块与所述核心单元的短距离无线通讯模块相连。

所述探头电源模块包括电源控制模块和分别通过所述电源控制模块与所述CPU最小运行系统相连的主电源和备用电源。

所述主电源包括探头太阳能板和用于从配电线路上取电的电流互感器，所述备用电源包括超级电容和高容量电池。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型将前置探头安装在配电线路上，实时采集配电线路的运行状态信息并将采集的信息传送到核心单元，在配电线路正常运行时，本实用新型的录波装置只进行数据的采集、判断和数据的暂时缓存，当故障发生时，由核心单元提取故障发生时刻前后段的波形数据并发送到后台主站，本实用新型能实现配电线路发生故障或扰动时的故障暂态信息的自动数据采集和记录，为分析配电线路故障和处理事故后的恢复工作提供科学的依据，还可以减少故障录波装置给后台主站传输的数据量。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的前置探头的组成结构框图；

图2为本实用新型较佳实施例的核心单元的组成结构框图。

具体实施方式

本实用新型的故障录波装置包括与三相配电线路分别对应相连、用于采集线路运行状态信息的三个前置探头，还包括一个用于发起信号采集、存储采集的信号、判断线路是否故障、提取故障时刻前后段的波形的核心单元。

如图1所示，本实用新型较佳实施例的前置探头包括由处理器和探头存储器构成的CPU最小运行系统、探头电源模块、信号处理电路、电子互感器、探头短距离无线通信模块和时钟模块。探头电源模块包括电源控制模块和分别与电源控制模块相连的电流互感器、超级电容、高容量电池和太阳能板。电源控制模块、短距离无线通信模块和时钟模块分别与CPU最小运行系统相连，电子互感器通过信号处理电路与CPU最小运行系统相连。

电子互感器，用于采集配网线路的电流信号，将线路的大电流信号转换成信号处理电路需要的小电流信号；信号处理电路，用于将电子互感器二次回路送出的小电流信号进行A/D变换，并将变换后的数字信号发送给CPU最小运行系统，将数据缓存在CPU最小运行系统的存储器中。电源控制模块，用于对超级电容、高容量电池、电流互感器和太阳能板的输出功率进行管理。太阳能板和电流互感器为前置探头的主电源，对探头进行供电，超级电容和高容量电池作为探头的备用电源。在电流互感器所提供的电源能满足探头正常工作需要时，前置探头通过电流互感器与配电线路相连，由电流互感器取电工作，并将多余的电量存储在超级电容中；在电流互感器所提供的电源不能满足探头正常工作时，由太阳能板输出电能支持探头工作，超级电容存储多余电量；若作为主电源的太阳能板和电流互感器均无法提供探头正常工作时所需的电能，由超级电容和高容量电池为探头供电。探头短距离无线通信模块，采用470MHz频率与核心单元进行通信，将实时采集的电流数据发送给核心单元，并接受核心单元发出的指令。时钟模块，用于向CPU最小运行模块提供精准自走时钟信号。

如图2所示，本实用新型较佳实施例的核心单元包括核心处理器、电源模块、通讯模块、存储器、故障判断模块、时钟电路、触发电路、与三个前置探头一一对应相连的三个短距离无线通讯模块，核心处理器通过触发电路与三个短距离无线通讯模块分别相连，电源模块、通讯模块、存储器、故障判断模块、时钟电路分别与核心处理器相连。

如图2所示，电源模块包括电源管理模块、蓄电池和太阳能板，蓄电池和太阳能板分别通过电源管理模块与所述核心处理器相连。时钟电路包括GPS接收机和高稳定时钟，GPS接收机通过高稳定时钟与核心处理器相连。存储器包括用于暂时缓存三个所述短距离无线通讯模块接收的线路运行状态数据的大容量SDRAM，还包括用于就地存储故障时刻前后段的波形数据的SD卡存储器。通讯模块包括GPRS无线通信模块和千兆以太网模块。

核心处理器，用于控制录波装置的运行状态，接收短距离无线通信模块的信号，对信号进行处理并存储在大容量SDRAM中。电源管理模块，用于对蓄电池和太阳能板的电量进行管理和控制它们对终端供电：在太阳能板输出功率充裕的情况，由太阳能板对核心单元进行供电，并由蓄电池存储多余的电量；若太阳能板无法提供核心单元正常工作时所需电源时，由蓄电池提供工作电源使其工作。GPRS无线通信模块、千兆以太网模块，用于将故障时刻前后端的波形数据发送给后台主站。三个短距离无线通信模块，与三个前置探头的探头短距离无线通信模块一一对应，实现实时通信，图2中触发电路与短距离无线通信模块之间的单向箭头只表示其中一个时刻的通讯状态。两短距离无线通信模块的对应关系通过设定通讯地址确定。故障判断模块对收到的波形数据进行分析，符合故障特征时，将故障信息及故障时刻前后段的波形数据通过核心处理器和通讯模块发送给后台系统，以便实现线路故障定位。

本实用新型对配电线路运行状态信息的采集采用实时采集、实时记录的方式，采集由核心单元发起，由前置探头实现，并由前置探头通过470MHz的短距离微功耗通信方式将数据发回。核心单元发出一次数据采集指令，前置探头以自身时钟模块的晶振实现时间分割或者说是时间控制，采集若干个点数据（点数可设置），在最后一个数据传输至核心单元后，核心单元再次发起数据采集指令，通过这种周期性发送数据采集指令的方式，调整三相前置探头的采集时钟，确保它们同步采集。

Claims (10)

1.一种基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，包括与三相配电线路分别对应相连、用于采集线路运行状态信息的三个前置探头，还包括一个用于发起信号采集、存储采集的信号、判断线路是否故障、提取故障时刻前后段的波形的核心单元；

每个所述前置探头分别通过一个无线通信通道与所述核心单元相连，接收所述核心单元发出的信号采集指令或将采集的信号输出到所述核心单元，所述核心单元通过通讯模块与外界通信，将所述故障时刻前后段的波形数据传送出去。

2.根据权利要求1所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述无线通信通道为无线微功率短距离通信通道。

3.根据权利要求2所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述通讯模块包括GPRS无线通信模块和千兆以太网模块。

4.根据权利要求2或3所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述核心单元包括核心处理器、电源模块、所述通讯模块、存储器、故障判断模块、时钟电路、触发电路、与三个所述前置探头一一对应相连的三个短距离无线通讯模块，所述核心处理器通过所述触发电路与三个所述短距离无线通讯模块分别相连，所述电源模块、通讯模块、存储器、故障判断模块、时钟电路分别与所述核心处理器相连。

5.根据权利要求4所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述时钟电路包括GPS接收机和高稳定时钟，所述GPS接收机通过所述高稳定时钟与所述核心处理器相连。

6.根据权利要求4所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述电源模块包括电源管理模块、蓄电池和太阳能板，所述蓄电池和太阳能板分别通过所述电源管理模块与所述核心处理器相连。

7.根据权利要求4所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述存储器包括用于暂时缓存三个所述短距离无线通讯模块接收的线路运行状态数据的大容量SDRAM，还包括用于就地存储故障时刻前后段的波形数据的SD卡存储器。

8.根据权利要求4所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述前置探头包括由处理器和探头存储器构成的CPU最小运行系统、探头电源模块、信号处理电路、电子互感器、探头短距离无线通信模块和时钟模块，所述电子互感器通过所述信号处理电路与所述CPU最小运行系统相连，所述电子互感器采集配电线路的电流信号，将线路的大电流信号转换成小电流信号输出到所述信号处理电路，所述信号处理电路将所述小电流信号进行A/D变换，并将变换后的数字信号发送给所述CPU最小运行系统，存储在CPU最小运行系统的存储器中，所述探头电源模块、探头短距离无线通信模块和时钟模块分别与所述CPU最小运行系统相连，所述探头短距离无线通信模块与所述核心单元的短距离无线通讯模块相连。

9.根据权利要求8所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述探头电源模块包括电源控制模块和分别通过所述电源控制模块与所述CPU最小运行系统相连的主电源和备用电源。

10.根据权利要求9所述的基于多通道的配电线路线上故障录波装置，其特征在于，所述主电源包括探头太阳能板和用于从配电线路上取电的电流互感器，所述备用电源包括超级电容和高容量电池。