CN208112332U - 电网线路监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电网线路监测装置，属智能电网领域，包括：汇集设备和至少三个采集设备，汇集设备与所述至少三个采集设备通信连接，所述至少三个采集设备中的每个采集设备包括：第一机箱，设置于第一机箱内的信号采集模块、信号处理模块、供电模块以及第一通信模块，信号处理模块基于从信号采集模块获取到的电流信号输出至少一种电流参数信号至与第一通信模块连接的汇集设备；汇集设备包括：第二机箱，设置于第二机箱内的电源模块、第二通信模块、数据处理模块以及GPS授时模块，数据处理模块基于从至少三个采集设备种每个采集设备获取的至少一种电流参数信号输出零序信号至与第二通信模块连接的监控平台，及时确定故障区段，缩短故障查找时间。

Description

电网线路监测装置

技术领域

本实用新型涉及智能电网领域，具体而言，涉及一种电网线路监测装置。

背景技术

针对配电网系统中线路分支多、运行情况复杂，发生短路、接地故障时，故障区段(位置)难以确定，给检修工作带来不便的突出问题。智能配电网作为智能电网建设的重要环节，面临着在发生线路故障特别是小电流接地故障时，如何快速、准确地定位故障区段的巨大难题。现有配网自动化、馈线自动化和传统故障定位技术存在投资大、需要停电施工、准确率低等一系列问题。现阶段对线路电流的精确测量及高速录波，和精准检测线路故障类型，并快速定位故障区段，从而缩短线路故障的响应和处理时间，提高供电可靠性的产品还不够完善。

国家推行电网智能化，智能化配电网线路状态监测系统变得尤为重要，但现阶段的故障指示器还不能达到电网对输电线路的智能化管理，系统稳定性和系统数据分析处理还有待提高。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种电网线路监测装置，以克服相关技术的不足。

本实用新型实施例提供一种电网线路监测装置，包括：汇集设备和设置在待测电网线路上的至少三个采集设备，所述汇集设备与所述至少三个采集设备通信连接，所述至少三个采集设备中的每个采集设备包括：第一机箱，设置于所述第一机箱内的信号采集模块、信号处理模块、供电模块以及第一通信模块，其中，所述信号处理模块分别与所述信号采集模块和所述第一通信模块连接，所述供电模块分别与所述信号采集模块、所述信号处理模块以及所述第一通信模块连接，所述信号处理模块基于从所述信号采集模块获取到的电流信号输出至少一种电流参数信号至与所述第一通信模块连接的所述汇集设备；所述汇集设备包括：第二机箱，设置于所述第二机箱内的电源模块、第二通信模块、数据处理模块以及GPS授时模块，所述电源模块分别与所述第二通信模块、所述数据处理模块以及所述GPS授时模块连接，所述数据处理模块分别与所述第二通信模块和所述GPS授时模块连接，所述数据处理模块基于从所述至少三个采集设备种每个采集设备获取的至少一种电流参数信号输出用于表征所述待测电网线路故障状态信息的零序信号至与所述第二通信模块连接的监控平台。

进一步地，所述信号采集模块包括：电流采集电路、信号滤波电路、信号放大电路以及电场信号差分电路，其中，所述电流采集电路的输出端与所述信号滤波电路的输入端连接，所述信号滤波电路的输出端与所述信号放大电路的输入端连接，所述信号放大电路的输出端与所述电场信号差分电路的输入端连接，所述电场信号差分电路的输出端与所述信号处理模块连接。

进一步地，所述信号采集模块还包括：偏置电流电路，所述偏置电流电路的输出端分别与所述信号采集电路的输出端和所述信号滤波电路的输入端连接。

进一步地，每个采集设备还包括：设置于所述第一机箱内的温度采集模块，所述温度采集模块分别与所述信号处理模块和所述电源模块连接。

进一步地，所述供电模块包括：电池、取电电路以及电容充放电电路，所述取电电路与所述电容充放电电路连接，所述取电电路将从所述待测电网线路获取的电压传输至所述电容充放电电路。

进一步地，每个采集设备还包括：设置于所述第一机箱内的电源管理电路，所述电源管理电路与所述供电模块连接。

进一步地，每个采集设备还包括：告警显示电路，所述告警显示电路分别与所述供电模块和所述信号处理电路连接。

进一步地，所述第一通信模块包括：近距离无线通信模块和 GPRS模块。

进一步地，所述电源模块包括：可充电蓄电池和太阳能电池板，所述蓄电池与所述太阳能电池板连接。

进一步地，所述汇集设备还包括：设置于所述第二机箱内的电源控制电路，所述电源控制电路与所述电源模块连接。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供了一种电网线路环境监测装置，应用于电网线路，所述装置包括：汇集设备和设置在待测电网线路上的至少三个采集设备，所述汇集设备与所述至少三个采集设备通信连接，所述至少三个采集设备中的每个采集设备包括：第一机箱，设置于所述第一机箱内的信号采集模块、信号处理模块、供电模块以及第一通信模块，其中，所述信号处理模块分别与所述信号采集模块和所述第一通信模块连接，所述供电模块分别与所述信号采集模块、所述信号处理模块以及所述第一通信模块连接，所述信号处理模块基于从所述信号采集模块获取到的电流信号输出至少一种电流参数信号至与所述第一通信模块连接的所述汇集设备；所述汇集设备包括：第二机箱，设置于所述第二机箱内的电源模块、第二通信模块、数据处理模块以及 GPS授时模块，所述电源模块分别与所述第二通信模块、所述数据处理模块以及所述GPS授时模块连接，所述数据处理模块分别与所述第二通信模块和所述GPS授时模块连接，所述数据处理模块基于从所述至少三个采集设备种每个采集设备获取的至少一种电流参数信号输出零序信号至与所述第二通信模块连接的监控平台。该装置通过实时在线监测线路运行状态，获取线路运行数据和故障信息以及故障波形，从而在线路发生故障时实现短路和接地故障的快速准确定位，及时确定故障区段，缩短故障查找时间，为快速排除故障、恢复正常供电，提供有力保障。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型实施例提供的一种电网线路监测装置的模块示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种采集设备的模块示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种汇集设备的模块示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种信号采集模块的模块示意图图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种采集设备的模块示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种汇集设备的模块示意图。

图标：10-采集设备；20-汇集设备；11-信号采集模块；12-信号处理模块；13-供电模块；14-第一通信模块；15-第一机箱；21-电源模块；22-第二通信模块；23-数据处理模块；24-GPS授时模块；25- 第二机箱；111-电流采集电路；112-信号滤波电路；113-信号放大电路；114-电场信号差分电路；115-偏置电流电路；16-温度采集模块； 17-电源管理电路；18-告警显示电路；211-可充电蓄电池；212-太阳能电池板；26-电源控制电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

图1为本实用新型实施例提供的一种电网线路监测装置的模块示意图，图2为本实用新型实施例提供的一种采集设备的模块示意图，图3为本实用新型实施例提供的一种汇集设备的模块示意图，请参照图1、图2及图3，所述电网线路监测装置包括：包括：汇集设备20 和设置在待测电网线路上的至少三个采集设备10，其中，所述汇集设备20设置在所述待测电网线路的电线杆上，所述至少三个采集设备10分别设置于所述待测电网线路上，以保证相邻电线杆之间的三相配电线路的每一相线路上设置有至少一个采集设备10，所述汇集设备20与所述至少三个采集设备10通信连接，所述至少三个采集设备10中的每个采集设备10包括：第一机箱15，在本实施例中，所述第一机箱15采用铝合金材料制成，并采用防腐防锈处理，设置于所述第一机箱15内的信号采集模块11、信号处理模块12、供电模块13以及第一通信模块14，其中，所述信号处理模块12分别与所述信号采集模块11和所述第一通信模块14连接，所述供电模块13分别与所述信号采集模块11、所述信号处理模块12以及所述第一通信模块14连接，所述供电模块13提供采集设备10工作所需的电压，所述信号处理模块12基于从所述信号采集模块11获取到的电流信号输出至少一种电流参数信号至与所述第一通信模块14连接的所述汇集设备20，所述信号采集模块11采集待测线路上的电流信号，并将所述电流信号传输至所述信号处理模块12进行处理，在本实施例中，所述信号处理模块12为微机运算电路，所述信号处理电路基于所述电流信号进行处理获取并输出待测线路电流的第一相位值和第一时刻电流值至与所述第一通信模块14连接的所述汇集设备20。

所述汇集设备20包括：第二机箱25，所述第二机箱25采用铝合金材料制成，并采用防腐防锈处理，设置于所述第二机箱25内的电源模块21、第二通信模块22、数据处理模块23以及GPS授时模块24，所述电源模块21分别与所述第二通信模块22、所述数据处理模块23以及所述GPS授时模块24连接，所述电源模块21用于提供所述汇集设备20工作所需的电压，所述数据处理模块23分别与所述第二通信模块22和所述GPS授时模块24连接，其中，GPS授时模块24是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出 GPS时间的接受装置，为获得准确的GPS时间，GPS授时模块24 必须先接受到至少4颗GPS卫星的信号，计算出GPS授时模块24 所在的三维位置，在已经得出具体位置后，GPS授时模块24只要接受到1颗GPS卫星信号就能保证时钟的走时准确。所述数据处理模块23基于从所述至少三个采集设备10种每个采集设备10获取的至少一种电流参数信号输出用于表征所述待测电网线路故障状态信息的零序信号至与所述第二通信模块22连接的监控平台，所述数据处理模块23基于从所述至少三个采集设备10中的每个采集设备10获取的至少一种电流参数信号、从所述GPS授时模块24获取的GPS 授时模块24的三维坐标信息以及GPS时间进行同步合成，输出零序信号至所述第二通信模块22连接的监控平台，所述监控平台基于所述零序信号进行分析，根据故障线路和非故障线路的零序信号不相似的原理以及所述汇集设备20的三维坐标信息判定故障位置。

请参照图4，作为一种实施方式，所述信号采集模块11包括：电流采集电路111、信号滤波电路112、信号放大电路113以及电场信号差分电路114，其中，所述电流采集电路111的输出端与所述信号滤波电路112的输入端连接，所述信号滤波电路112的输出端与所述信号放大电路113的输入端连接，所述信号放大电路113的输出端与所述电场信号差分电路114的输入端连接，所述电场信号差分电路 114的输出端与所述信号处理模块12连接，具体地，所述电流采集电路111将从待测线路上采集到的第一电流信号传输至信号滤波电路112，所述信号滤波电路112基于所述第一电流信号进行滤波处理，输出第二电流信号至所述信号放大电路113，所述信号放大电路113 基于所述第二电流信号进行放大处理，输出第三电流信号至所述电场信号差分电路114，所述电场信号差分电路114基于所述第三电流信号进行差分处理，输出第四电流信号至所述数据处理模块23。

作为一种实施方式，所述信号采集模块11还包括：偏置电流电路115，所述偏置电流电路115的输出端分别与所述信号采集电路的输出端和所述信号滤波电路112的输入端连接，其中，所述偏置电流电路115用于减小耦合电阻。

请参照图5，作为一种实施方式，每个采集设备10还包括：设置于所述第一机箱15内的温度采集模块16，所述温度采集模块16 分别与所述信号处理模块12和所述电源模块21连接，所述温度采集模块16为温度传感器，用于采集待测线路的温度和环境温度，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，所述信号处理模块12基于从所述温度采集模块16获取的用于表征当前温度值的信号进行处理，获取并输出相应的温度数据至与所述第二通信模块 22连接的监控平台。

作为一种实施方式，所述供电模块13包括：电池、取电电路以及电容充放电电路，所述取电电路与所述电容充放电电路连接，所述取电电路将从所述待测电网线路获取的电压传输至所述电容充放电电路。具体地，在本实施中，所述电池为容量大、寿命长的锂亚电池，在其他实施例中，所述电池也可为其他电池，所述电池用于为采集设备10工作提供电压，所述取电电路为(Currernt Transformer，CT) 取电电源，又名电流互感器，所述取电电路能够从待测线路上获取电压，所述取电电路获取的电压一部分用于为采集设备10供电，一部分用于所述电容充放电电路充电，在本实施例中，所述电容充放电电路采用泵电法超级电容充电方法。

作为一种实施方式，每个采集设备10还包括：设置于所述第一机箱15内的电源管理电路17，所述电源管理电路17与所述供电模块13连接，所述电源管理电路17用于控制所述电容充放电电路处于充电状态或放电状态，所述电源管理电路17还用于控制所述所述供电模块13内电池、取电电路以及电容充放电电路的工作状态。

作为一种实施方式，每个采集设备10还包括：告警显示电路18，所述告警显示电路18分别与所述供电模块13和所述信号处理电路连接，所述告警显示电路18包括控制电路和LED显示电路，所述控制电路与所述LED显示电路，所述控制电路与所述数据处理模块23连接，所述数据处理模块23在所述待测线路发生故障时，发送相应的控制信号至所述控制电路，所述控制电路基于所述控制信号控制所述 LED显示电路上的LED灯进行不同形式的闪烁。

作为一种实施方式，所述第一通信模块14包括：近距离无线通信模块和GPRS模块，通过这两种通信技术的互补达到通讯技术的最大优势，满足各种组网方式，也可以满足用户通过无线进行软件升级，主动定期(时间可设置)上报线路状态，具有通信传输双向确认和重传功能。

请参照图6，作为一种实施方式，所述电源模块21包括：可充电蓄电池211和太阳能电池板212，所述可充电蓄电池211与所述太阳能电池板212连接，所述可充电蓄电池211和所述太阳能电池板 212分别用于为所述汇集设备20工作提供电压，所述太阳能电池板 212借助太阳光照为所述太阳能电池板212充电。

作为一种实施方式，所述汇集设备20还包括：设置于所述第二机箱25内的电源控制电路26，所述电源控制电路26与所述电源模块21连接，所述电源控制电路26用于控制所述可充电蓄电池211和所述太阳能电池板212为所述采集设备10的供电状态。

综上所述，本实用新型提供一种电网线路监测装，应用于电网线路，所述装置包括：汇集设备20和设置在待测电网线路上的至少三个采集设备10，所述汇集设备20与所述至少三个采集设备10通信连接，所述至少三个采集设备10中的每个采集设备10包括：第一机箱15，设置于所述第一机箱15内的信号采集模块11、信号处理模块 12、供电模块13以及第一通信模块14，其中，所述信号处理模块12 分别与所述信号采集模块11和所述第一通信模块14连接，所述供电模块13分别与所述信号采集模块11、所述信号处理模块12以及所述第一通信模块14连接，所述信号处理模块12基于从所述信号采集模块11获取到的电流信号输出至少一种电流参数信号至与所述第一通信模块14连接的所述汇集设备20；所述汇集设备20包括：第二机箱25，设置于所述第二机箱25内的电源模块21、第二通信模块 22、数据处理模块23以及GPS授时模块24，所述电源模块21分别与所述第二通信模块22、所述数据处理模块23以及所述GPS授时模块24连接，所述数据处理模块23分别与所述第二通信模块22和所述GPS授时模块24连接，所述数据处理模块23基于从所述至少三个采集设备10种每个采集设备10获取的至少一种电流参数信号输出零序信号至与所述第二通信模块22连接的监控平台。该装置通过实时在线监测线路运行状态，获取线路运行数据和故障信息以及故障波形，从而在线路发生故障时实现短路和接地故障的快速准确定位，及时确定故障区段，缩短故障查找时间，为快速排除故障、恢复正常供电，提供有力保障。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电网线路监测装置，其特征在于，包括：汇集设备和设置在待测电网线路上的至少三个采集设备，所述汇集设备与所述至少三个采集设备通信连接，所述至少三个采集设备中的每个采集设备包括：第一机箱，设置于所述第一机箱内的信号采集模块、信号处理模块、供电模块以及第一通信模块，其中，所述信号处理模块分别与所述信号采集模块和所述第一通信模块连接，所述供电模块分别与所述信号采集模块、所述信号处理模块以及所述第一通信模块连接，所述信号处理模块基于从所述信号采集模块获取到的电流信号输出至少一种电流参数信号至与所述第一通信模块连接的所述汇集设备；

所述汇集设备包括：第二机箱，设置于所述第二机箱内的电源模块、第二通信模块、数据处理模块以及GPS授时模块，所述电源模块分别与所述第二通信模块、所述数据处理模块以及所述GPS授时模块连接，所述数据处理模块分别与所述第二通信模块和所述GPS授时模块连接，所述数据处理模块基于从所述至少三个采集设备种每个采集设备获取的至少一种电流参数信号输出用于表征所述待测电网线路故障状态信息的零序信号至与所述第二通信模块连接的监控平台。

2.根据权利要求1所述的电网线路监测装置，其特征在于，所述信号采集模块包括：电流采集电路、信号滤波电路、信号放大电路以及电场信号差分电路，其中，所述电流采集电路的输出端与所述信号滤波电路的输入端连接，所述信号滤波电路的输出端与所述信号放大电路的输入端连接，所述信号放大电路的输出端与所述电场信号差分电路的输入端连接，所述电场信号差分电路的输出端与所述信号处理模块连接。

3.根据权利要求2所述的电网线路监测装置，其特征在于，所述信号采集模块还包括：偏置电流电路，所述偏置电流电路的输出端分别与所述信号采集电路的输出端和所述信号滤波电路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的电网线路监测装置，其特征在于，每个采集设备还包括：设置于所述第一机箱内的温度采集模块，所述温度采集模块分别与所述信号处理模块和所述电源模块连接。

5.根据权利要求4所述的电网线路监测装置，其特征在于，所述供电模块包括：电池、取电电路以及电容充放电电路，所述取电电路与所述电容充放电电路连接，所述取电电路将从所述待测电网线路获取的电压传输至所述电容充放电电路。

6.根据权利要求5所述的电网线路监测装置，其特征在于，每个采集设备还包括：设置于所述第一机箱内的电源管理电路，所述电源管理电路与所述供电模块连接。

7.根据权利要求6所述的电网线路监测装置，其特征在于，每个采集设备还包括：告警显示电路，所述告警显示电路分别与所述供电模块和所述信号处理电路连接。

8.根据权利要求7所述的电网线路监测装置，其特征在于，所述第一通信模块包括：近距离无线通信模块和GPRS模块。

9.根据权利要求8所述的电网线路监测装置，其特征在于，所述电源模块包括：可充电蓄电池和太阳能电池板，所述可充电蓄电池与所述太阳能电池板连接。

10.根据权利要求9所述的电网线路监测装置，其特征在于，所述汇集设备还包括：设置于所述第二机箱内的电源控制电路，所述电源控制电路与所述电源模块连接。