CN211627726U - 一种分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统 - Google Patents
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Abstract
一种分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，涉及电力行业对高压四分裂导线线路的故障监测领域，包括采集模块和监测主机。采集模块包括故障采集单元、取电互感器、取电单元、控制单元和低功耗短距离无线通信单元。采集模块表面的卡槽将取电互感器卡在高压四分裂导线中的一根，利用取电单元为其他模块单元提供电源；故障采集单元进行线路故障采集，控制单元将故障信号通过低功耗短距离无线通信单元发送至监测主机。监控主机由短距离无线通信模块、塔杆安装支架、主控单元、太阳能供电系统和4G模块组成。监控主机独立安装于高压塔杆，太阳能供电系统提供电源，主控单元通过短距离无线通信模块接收故障信息，并通过4G模块发送至远方主机。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力行业输电线路监测领域，具体涉及对高压线路中的高压四分裂导线的故障定位的判断。
背景技术
在电力领域，电压线路的电压等级越高，电晕和电抗随电压升高越快，电晕和电抗的产生一方面产生电磁辐射，造成对无线电台、导航设备的干扰，另一方面损耗传输功率，造成输电效率降低。当前普遍的做法是采用分裂导线的方式来减小输电线的电感，增加电容，从而减小对交流电的波阻抗，提高线路的输电能力；同时分裂导线可降低导线表面的场强，可限值电晕的产生及带来的相关危害。分裂导线在高压线路传输中起着极其重要的作用，一旦分裂导线出现故障时，整条输电线路受到影响，将会导致大面积停电事故。因此，及时找到分裂导线故障的精确位置和及时处理导线故障显得尤为重要。
四分裂导线是分裂导线中较为常见的一种，当前对四分裂导线的故障定位装置一般采用采集和监测于一体的一体式装置，此类型装置存在以下缺陷：一体化装置内的所有模块均采用互感器线圈供电，其中的4G模块通信时耗电量较大，在偏远区域或低谷时段工作的输电线路负载电流较小的时候无法正常工作；采用四分裂导线的输电线路，即使单相总体负载电流较大，但其中某股导线安装一体化故障定位装置后，互感器线圈会形成阻抗，导致电流优先从其它三股导线流过，致使留经互感器线圈的电流过小，导致一体化故障定位装置无法正常工作。
实用新型内容
鉴于以上现有的四分裂导线的一体化故障定位装置的缺点，本实用新型的目的是提供一种分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统。
一种分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，包括采集模块和监测主机。采集模块包括故障采集单元、取电互感器、取电单元、控制单元和低功耗短距离无线通信单元。采集模块表面的卡槽将取电互感器卡在高压四分裂导线中的一根，取电单元与取电互感器连接，取电互感器通过流过四分裂导线中的一次电流感应出电压信号输入取电单元，利用取电单元为故障采集单元、控制单元和低功耗短距离无线通信单元提供电源；故障采集单元进行线路故障采集，包括线路故障的类型及发生故障的精确位置；控制单元将故障信号通过低功耗短距离无线通信单元发送至监测主机。监控主机由短距离无线通信模块、塔杆安装支架、主控单元、太阳能供电系统和4G模块组成。监控主机独立安装于高压塔杆，且与采集模块的距离不超过200米；太阳能供电系统由太阳能板和稳压电路组成，为主控单元、短距离无线通信模块和4G模块提供电源；主控单元通过短距离无线通信模块接收来自采集模块无线发送的故障信息，并通过4G模块发送至远方主机。
本实用新型采用采集模块和监测主机分体式独立安装的方式，采集模块卡槽安装于高压四分裂导线中的一根，采集模块内部的取电单元只需要为控制单元和低功耗短距离无线通信单元提供较小的电源，无需为耗电量较大的4G模块提供电源，保证了在电流低谷阶段还能正常运行，解决了一体式故障定位装置因4G模块通信时耗电量较大导致在偏远区域或低谷时段工作的输电线路负载电流较小时无法正常工作的问题；同时，采用采集模块独立安装，可有效降低阻抗，可有效解决因四分裂导线其中一根因阻抗增大导致电流减小不足以带动一体式故障定位装置的问题。
本实用新型的有益效果是建立一种分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，该系统在达到保证精确获取高压四分裂电缆导线故障类型和故障精确定位的同时，采用低功耗无线通信方式和互感器取电方式相结合，扩大了故障定位装置的工作范围，降低了功耗，提高了故障监测效率。
附图说明
图1是分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统的结构示意图；
图中标号：1-1号塔杆 2-2号塔杆 3-待测四分裂导线 4-四分裂导线内1号导线5- 四分裂导线内2号导线 6-四分裂导线内3号导线 7-四分裂导线内4号导线 8-固定卡槽9- 取电互感器 10-互感器与采集模块内其他单元固定机构 11-故障采集单元 12-控制单元 13-低功耗短距离无线通信单元 14-取电单元 15-主控单元 16-太阳能供电系统 17-短距离无线通信模块 18-塔杆安装支架 19-4G模块 20-采集模块 21-监控主机
图2是采集模块的原理结构图；
图中标号：9-取电互感器 12-控制单元 13-低功耗短距离无线通信单元 22-整流模块 23-稳压模块 24-分压模块 25-位置传感器 26-电流变换器 27-RC滤波器 28-仪表放大器 29-A/D采集模块
图3是监测主机的原理结构图；
图中标号：15-主控单元 17-短距离无线通信模块 19-4G模块 30-太阳能板 31-稳压模块 32-直流电源
具体实施方式
下面结合附图并用最佳的实施例对本实用新型作详细的说明。
参阅图1：待测四分裂导线(3)安装于1号塔杆(1)与2号塔杆(2)之间，待测四分裂导线内包括四分裂导线内1号导线(4)、四分裂导线内2号导线(5)、四分裂导线内3号导线(6)和四分裂导线内4号导线(7)，采集模块(20)内的取电互感器(9)通过固定卡槽(8)固定于四分裂导线内1号导线(4)，通过互感器与采集模块内其他单元固定机构(10)与采集模块(20) 内的其他模块固定，取电互感器(9)与取电单元(14)连接，通过流过四分裂导线内1号导线(4) 的一次电流感应出电压信号输入至取电单元(14)，为故障采集单元(11)、控制单元(12)和低功耗短距离无线通信单元(13)提供电源；取电互感器(9)同时与故障采集单元(11)连接，通过流过四分裂导线内1号导线(4)的一次电流感应出二次电流信号输入至故障采集单元(11)；采集模块(20)将故障采集单元(11)、控制单元(12)、低功耗短距离无线通信单元(13)和取电单元 (14)集成在一个不锈钢机壳内，故障采集单元(11)采集互感器输出二次电流和位置传感器信号，将采集的信号输入进控制单元(12)，控制单元(12)收到采集信号后进行内部计算和逻辑判断，得到四分裂导线内1号导线(4)是否由故障信息以及故障位置的精确定位，有故障信息时，通过低功耗短距离无线通信单元(13)发送至安装于1号杆塔(1)支架上的监控主机(21)；无故障信息时，控制单元(12)进入休眠状态以降低功耗。采集模块(20)内部不包含功耗较大的4G模块，同时采用低功耗无线通信模块以及休眠处理，保证了在电流低谷阶段还能正常运行，同时，采用采集模块独立安装，可有效降低阻抗，可有效解决因四分裂导线其中一根因阻抗增大导致电流减小不足以带动一体式故障定位装置的问题。监控主机(21)通过塔杆安装支架(18)安装于1号塔杆(1)，内部包括主控单元(15)、太阳能供电系统(16)、短距离无线通信模块(17)和4G模块(19)。太阳能供电系统(16)由太阳能板进行光电转换后，通过稳压电路处理后为主控单元(15)、短距离无线通信模块(17)和4G模块(19)提供电源；短距离无线通信模块(17)接收来自采集模块(20)中通过低功耗短距离无线通信单元(13)发送的故障信息，并上传至主控单元(15)，主控单元(15)通过驱动4G模块(19)将故障信息上传至远方主机。由于太阳能供电系统(16)采用多块太阳能板串并联结合，功率较大，且监控主机(21)安装位置较高，具有较好的采光条件，有足够的功率驱动4G模块(19)稳定运行。
参阅图2：取电互感器(9)的供电绕组与整流模块(22)连接，经整流模块(22)输出直流电源，通过稳压模块(23)输出稳定的直流电压DC24V，然后通过分压模块(24)将DC24V转换为 DC12V、DC5V、DC3.3V等多路电源，分别为控制单元(12)、低功耗短距离无线通信单元(13)、位置传感器(25)、仪表放大器(28)和A/D采集模块(29)提供电源；取电互感器(9)的测量绕组与电流变换器(26)，将一次电流信号转化为二次小电流信号，经过RC滤波器(27)滤波成平滑的信号后进入仪表放大器(28)进行闭环放大，然后进入A/D采集模块(29)将模拟信号变换成数字信号，输入至控制单元(12)；位置传感器(25)用于监测产生故障的四分裂导线位置距离所在1号塔杆的前距离和后距离，将故障信息上传至控制单元(12)，控制单元(12)将故障电流信息和位置信息通过低功耗短距离无线通信单元(13)发送至监控主机，低功耗短距离无线通信单元(13)采用无线通信距离不大于200米，功耗低于90mW的无线通信单元，大大降低了数据传输的功耗。
参阅图3：太阳能板(30)将光能转化为电能后，通过稳压模块(31)变成稳定的一路直流电源(32)，通过分压模块(33)分成DC12V、DC5V和DC3.3V，分别给短距离无线通信模块(17)、 4G模块(19)和主控单元(15)供电；短距离无线通信模块(17)接收采集模块(20)发送过来的故障电流和位置信息，发送给主控单元(15)。主控单元(15)对故障电流进行分析处理，并根据特征库进行模式匹配，从而判断出故障类型，同时将故障类型和对应位置信息通过频率范围为 2300MHz-2400Hz的4G模块(19)发送至远方主机，实现远程监控的功能。
Claims (6)
1.一种分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，包括采集模块和监测主机，其特征在于，所述的采集模块包括故障采集单元、取电互感器、取电单元、控制单元和低功耗短距离无线通信单元，所述的监测主机包括短距离无线通信模块、塔杆安装支架、主控单元、太阳能供电系统和4G模块。
2.根据权利要求1所述的分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，其特征在于，所述的采集模块通过表面卡槽独立安装于四分裂导线中的一根，所述的监测主机通过塔杆安装支架独立安装于高压塔杆上。
3.根据权利要求1所述的分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，其特征在于，所述的低功耗短距离无线通信单元为无线通信距离不大于200米，功耗低于90mW的无线通信单元。
4.根据权利要求1所述的分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，其特征在于，所述的取电单元与取电互感器连接，取电互感器通过流过四分裂导线中的一次电流感应出电压信号输入取电单元。
5.根据权利要求1所述的分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，其特征在于，所述的太阳能供电系统包括太阳能板和稳压电路。
6.根据权利要求1所述的分体自取电式的低能耗高压线路故障定位系统，其特征在于，所述的4G模块为频率范围为2300MHz-2400Hz的无线模块。
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Country Status (1)
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