实用新型内容
基于此,有必要针对如何快速定位电网故障的问题,提供一种配电网故障定位系统。
为了实现上述目的,本实用新型实施例提供了一种配电网故障定位系统,包括云端服务器以及连接云端服务器的现场配电终端、手持终端;
现场配电终端包括处理器、A/D采样电路、互感器模块和通信模块;处理器通过通信模块连接云端服务器,通过A/D采样电路连接互感器模块;
互感器模块通过A/D采样电路、将获取到的配电网的电气参数模拟量传输给处理器;处理器将处理电气参数模拟量得到配电网的故障信息传输给云端服务器;云端服务器将处理故障信息得到的、包含配电网的故障定位数据的故障状况信息传输给手持终端,以使手持终端根据故障定位数据显示配电网的故障位置。
在其中一个实施例中,现场配电终端还包括分别连接处理器、A/D采样电路、通信模块的电源模块。
在其中一个实施例中,电源模块为DC/DC供电电源;
DC/DC供电电源通过第一线性稳压芯片分别连接处理器、A/D采样电路、通信模块,通过同步BUCK芯片连接处理器,通过第二线性稳压芯片连接A/D 采样电路。
在其中一个实施例中,第一线性稳压芯片为TPS7A4533DCQR型线性稳压芯片;同步BUCK芯片TPS561208型同步BUCK芯片;第二线性稳压芯片为 MC78m05型线性稳压芯片。
在其中一个实施例中,处理器包括RAM存储器、Flash存储器以及分别连接A/D采样电路、通信模块的处理器芯片;
处理器芯片通过外部总线连接RAM存储器通,通过SPI接口连接Flash存储器。
在其中一个实施例中,处理器芯片为TMS320C38344型芯片;RAM存储器为IS61WV12816DALL型储存器;Flash存储器为IS25WP080D型储存器。
在其中一个实施例中,A/D采样电路包括有源滤波器以及连接处理器的采样芯片;
采样芯片通过有源滤波器连接互感器模块。
在其中一个实施例中,有源滤波器为主要由OP285型运放芯片构成的2阶 Sallen-Key型有源滤波器;
采样芯片为A/DS8588S型芯片。
在其中一个实施例中,互感器模块包括4个电压互感器和4个电流互感器。
在其中一个实施例中,通信模块为USR-LTE-7S4型全网通4G模块。
本实用新型具有如下优点和有益效果:
本实用新型配电网故障定位系统,利用现场配电终端采集电气量信息以及实现故障判断,当故障发生时,现场配电终端采集故障电气信息,并将处理故障电气信息得到故障信息传输至云端服务器,云端服务器处理故障信息得到故障状况信息;当需要时,检修人员可通过与云端服务器网络相连的手持终端,直接从云端服务器下载故障状况信息,手持终端将处理故障状况信息得到的故障位置信息,呈现给检修人员。因此,本实用新型使得配电网的运维管理更加智能高效,提高运维人员与调度人员的工作效率。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体,或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了解决如何快速定位电网故障的问题,本实用新型提供了配电网故障定位系统具体实施例1,图1为本发明配电网故障定位系统实施例1的结构框图,如图1所示,包括云端服务器120以及连接云端服务器120的现场配电终端110、手持终端130;
现场配电终端110包括处理器112、A/D采样电路114、互感器模块116和通信模块118;处理器112通过通信模块118连接云端服务器120,通过A/D采样电路114连接互感器模块116;
互感器模块116通过A/D采样电路114、将获取到的配电网的电气参数模拟量传输给处理器112;处理器112将处理电气参数模拟量得到配电网的故障信息传输给云端服务器120;云端服务器120将处理故障信息得到的、包含配电网的故障定位数据的故障状况信息传输给手持终端130,以使手持终端130根据故障定位数据显示配电网的故障位置。
需要说明的是,其中,故障信息包括故障遥信信号和录波文件,而录波文件是指配电网发生故障时现场配电终端录制的电压、电流信号并生成的包含电压和电流信息的文件,故障状况信息包括故障定位数据和故障录波信息,根据故障定位数据显示配电网的故障位置中的显示是指手持终端将根据定位数据处理成故障位置并通过手持终端呈现给修检人员,现场配电终端110采集配电网的电气量信息,并判断故障是否发生在保护区域内,并在配电网发生故障时将并故障遥信信号和录波文件通过4G(第四代移动通信技术)网络上传至云端服务器120;云端服务器120通过分析故障遥信信号判断故障发生区域并生成故障定位数据,处理录波文件得到故障录波信息;手持终端130通过网络与云端服务器120通信,下载故障定位数据和故障录波信息。
具体而言,如图1所示,现场配电终端包括处理器112、A/D采样电路114、互感器模块116和通信模块118,其中处理器112主要包括故障数据记录、录波文件生成以及无线通信等功能,A/D采样电路114用来采集配电网的电气参数模拟量并将电气参数模拟量传输给处理器112,互感器模块116将配电网的高电压和高电流转换成A/D采样电路114可以采集的低电压和低电流(即电气参数模拟量)。
现场配电终端110的相关功能可通过其上安装的软件系统实现,其软件系统由Code Composer Studio(代码调试器)软件开发,图2为本实用新型配电网故障定位系统中现场配电终端110的程序流程图,可以包括采样中断程序和主循环程序两个部分;
图2为本实用新型配电网故障定位系统中现场配电终端的主循环程序流程图,如图2所示,为现场配电终端的主循环程序的主循环程序,开启现场配电终端后,现场配电终端进入装置初始化;等待采样三个周波后进入主循环;检查是否存在未处理的故障数据;如果有,则进行故障确定;上送故障信息至云端,然后进入自检逻辑;如果没有,则直接进入自检逻辑。
图3为本实用新型配电网故障定位系统中现场配电终端的中断程序流程图;如图3所示,采样中断程序为整个程序的重点,通过定时器中断触发,采样周期为100微秒,采样中断程序可通过以下流程实现:
步骤S101:进入定时器采样中断;
步骤S102:发送采样命令至A/D采样芯片,读取采集到的电压电流模拟量 (即电气参数模拟量);
步骤S103:本地实时时钟累加,时钟最小单位为100微秒;
步骤S104:判断故障启动标志是否置位,若置位则进入步骤S106,否则继续;
步骤S105:将所采集的电压和电流与定值比较,判断是否发生故障,若发生故障则置位故障启动标志并继续,否则进入步骤S111;
步骤S106:判断故障前采样数据是否记录完毕,若记录未完毕则进入步骤 S108,否则继续;
步骤S107:记录故障前采样数据;
步骤S108:判断故障后采样数据是否记录完毕,若记录完毕则进入步骤S110,否则继续;
步骤S109:记录故障后采样数据,进入步骤S110;
步骤S110:清故障启动标志;
步骤S111:定时器采样中断返回。
手持终端130通过无线网络与所述云端服务器120通信,从而实现对全网故障定位数据和故障录波信息的获取,图4为本实用新型配电网故障定位系统中手持终端的程序功能示意图,如图4所示,手持终端130的功能可通过相应的运行软件实现,主要可以包括网络通信程序、人机交互程序、地图数据库、沿布图数据库和故障定位程序,手持终端130通过网络通信程序从云端服务器 120获取的故障定位数据,进行故障定位程序处理后,将故障点关联至地图数据库和沿布图数据库,之后通过人机交互程序显示故障位置信息和故障线路信息,以便操作者了解故障位置信息和故障线路信息,并直接下载故障录波信息查看配电网故障时电压和电流波动的状况。
优选的,云端服务器120可选用阿里云专有网络云服务器实现相关的功能;云端服务器可采用Windows Server(优选的,微软服务器操作系统)操作系统、 SQL Server(Structured Query Language:结构化查询语句)数据库、虚拟8核处理器和16GB(千兆字节)内存,实时接收现场配电终端故障遥信信息和录播文件,运行故障定位算法实现故障定位,接受录波文件,存储故障定位数据和录波文件于数据库中以便检修人员通过手持终端查询。
本实用新型配电网故障定位系统,利用现场配电终端采集电气量信息以及实现故障判断,当故障发生时,现场配电终端采集故障电气信息,并将处理故障电气信息得到故障信息传输至云端服务器,云端服务器处理故障信息得到故障状况信息;当需要时,检修人员可通过与云端服务器网络相连的手持终端,直接从云端服务器下载故障状况信息,手持终端将处理故障状况信息得到的故障位置信息,呈现给检修人员。因此,本实用新型使得配电网的运维管理更加智能高效,提高运维人员与调度人员的工作效率。
在其中一个实施例中,图5为本实用新型配电网故障定位系统中现场配电终端的电路结构框图,如图5所示,现场配电终端还包括分别连接处理器、A/D 采样电路、通信模块的电源模块,电源模块为DC/DC供电电源;
DC/DC供电电源通过第一线性稳压芯片分别连接处理器、A/D采样电路、通信模块,通过同步BUCK芯片连接处理器,通过第二线性稳压芯片连接A/D 采样电路;
第一线性稳压芯片为TPS7A4533DCQR型线性稳压芯片;同步BUCK(降压式变换)芯片TPS561208型同步BUCK芯片;第二线性稳压芯片为MC78m05 型线性稳压芯片。
具体而言,电源模块采用110/220V DC输入的DC\DC电源模块,提供5V (伏特)和正负12V分别供数字电路和模拟电路使用,其中5V经过 TPS7A4533DCQR型线性稳压芯片转换为3.3V以供处理器芯片、A/D采样模块和无线通信模块使用;经过两片TPS561208同步BUCK型芯片转换为1.8V和 1.2V以供处理器芯片使用;正负12V电压供给有源滤波的运算放大器使用,同时正12V经过MC78m05型线性稳压芯片转换为5V以供A/D采样模块使用。
本实用新型配电网故障定位系统,可利用现场配电终端采集电气量信息以及实现故障判断,当故障发生时,现场配电终端采集故障电气信息,并将处理故障电气信息得到故障信息传输至云端服务器,其中供电电源通过不同的芯片将输入电压转换成现场配电终端各部分正常工作需要的电压,使得现场配电终端各部分更加安全,稳定的工作。
在其中一个实施例中,如图5所示,处理器包括RAM(random access memory:随机存储器)存储器、Flash存储器(闪存)以及分别连接A/D采样电路、通信模块的处理器芯片;
处理器芯片通过外部总线连接RAM存储器通,通过SPI接口(Serial PeripheralInterface:串行外设接口)连接Flash存储器;
处理器芯片为TMS320C38344型芯片;RAM存储器为IS61WV12816DALL 型储存器;Flash存储器为IS25WP080D型储存器。
具体而言,处理器芯片采用的是TMS320C38344型处理器,该处理器具有 300MHz(兆赫)工作频率和260KB(千字节)的内部RAM,通过外部总线连接一片IS61WV12816DALL型芯片形成2MB(兆字节)的外部RAM存储器,通过SPI接口连接一片IS25WP080D型芯片形成8MB的外部Flash存储器,处理器芯片的软件系统,主要包括故障数据记录、录波文件生成以及无线通信等功能。
在其中一个实施例中,如图5所示,A/D采样电路包括有源滤波器以及连接处理器的采样芯片;采样芯片通过有源滤波器连接互感器模块;
有源滤波器为主要由OP285型运放芯片构成的2阶Sallen-Key型有源滤波器;
采样芯片为A/DS8588S型芯片。
具体而言,A/D采样模块采用1片ADS8588型A/D采样芯片,通过8位总线与处理器芯片连接,其具有8个采样通道和16位精度,最高采样频率为 200Ksps(千次每秒),A/D采样模块的模拟量输入范围为-10~10V,设计采样频率为10kHz(千赫兹)。有源滤波器为采用OP285型运放芯片构成2阶Sallen-Key 有源滤波器,其截止频率设计为2kHz。
本实用新型配电网故障定位系统,利用现场配电终端采集电气量信息以及实现故障判断,当故障发生时,现场配电终端通过A/D采样芯片采集故障电气参数模拟量,并且采集的参数模拟量是经过有源滤波器滤波的,使得采集到的数据更加准确,精度更高。
在其中一个实施例中,如图5所示,互感器模块模块包括4个电压互感器和4个电流互感器。
具体而言,互感器模块4个电压型电压互感器,分别用于测量三相电压和零序电压,其中三相电压互感器的变比为120V/7.07V,零序电压互感器的变比为200V/7.07V;4个电压型电流互感器,分别用于测量三相电流和零序电流,其中三相电流互感器的变比为150A/7.07V,零序电流互感器的变比为30A/7.07V。
本实用新型配电网故障定位系统,利用四个电压互感器和四个电流互感器采集配电网的电压和电流信息,使得现场配电终端采集配电网的电气信息更加全面。
在其中一个实施例中,如图4所示,通信模块为USR-LTE-7S4型全网通4G 模块。
具体而言,无线通信模块采用USR-LTE-7S4型全网通4G模块,并通过UART 接口(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter:通用异步收发传输器)与处理器芯片连接,从而实现现场配电终端与云服务器的通信,4G信号通过射频同轴线连至固定于现场配电终端机壳外的高增益天线,从而实现现场配电终端与云端服务器的4G无线通信,无线通信采用IEC60870-5-104远动通信规约,且网络数据包采用RC5加密认证算法,能够保证的安全性。4G模块具有GPS (Global Positioning System:全球定位系统)功能,可实现现场配电终端的定位和时间同步。
本实用新型配电网故障定位系统,现场配电终端与云端服务器之间利用4G 网络实现4G无线通信,并在数据传输过程中进行加密,使得实现现场配电终端与云端处理器之间的连接更加简单,数据传输更加快捷安全,并且实现现场配电终端与云端处理器之间的数据实时同步。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。