CN216144878U

CN216144878U - 一种低压台区线路阻抗测量信号发送模块和识别模块

Info

Publication number: CN216144878U
Application number: CN202121684475.9U
Authority: CN
Inventors: 陈岗; 范律; 李俊; 刘金龙
Original assignee: Willfar Information Technology Co Ltd
Current assignee: Willfar Information Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2031-07-23

Abstract

本实用新型公开了一种低压台区线路阻抗测量信号发送模块和识别模块，所述发送模块包括MCU、调制电流控制电路、调制电流采样电路、电压采样电路、485通讯隔离电路、电源模块。所述识别模块包括ADC模块、MCU、ID识别电路、存储模块、三相拓扑电流采样口、三相拓扑电压采样口、外置晶振、交采计量信号输出口、拓扑信号输出口。该发送模块和识别模块体积小，安装布置方便，使用其进行低压台区线路阻抗测量，过程简单、不依赖严格的时间同步，测量精度高，输出结果快、占用资源少。

Description

一种低压台区线路阻抗测量信号发送模块和识别模块

技术领域

本实用新型涉及电力智能配网技术领域，尤其涉及低压台区线路阻抗测量装置。

背景技术

低压配网作为电网的末端，又是直接面向市场，服务客户的最前端，具有体量大、分布广、供电环境复杂、需求多样化等特点。0.4kV供电网是供电“最后一公里”，直接影响用电质量，由于0.4kV供电网中接入负载的多样性、时变性和接线结构的复杂性，给电力人员故障快速抢修带来了极大的困难，同时也对营销大数据采集通信造成极强的影响。

由于线路老化及乱接线问题存在，为线路安全可靠运行埋下隐患。阻抗的变化可反映线路是否出现短路、断路等故障。研究供电回路阻抗，及时生成回路阻抗异常事件，可以尽早发现线路老化等缺陷，及时预防停电故障发生，提高供电可靠性。为进一步提升“以客户为中心”服务水平，使得在抢修力量有针对性进行故障定位、研判，深化大数据采集及应用。因此，面向0.4kV供电网线路故障研判、老化预警分析、线路触点松动、电气火灾等安全告警的多项需求下，及时预防停电故障发生，提高供电可靠性，研究0.4kV供电网下线路阻抗测量及相应应用技术显得尤为重要。

目前，低压台区线路阻抗测量方法主要有两种：

1)非干扰法，建立整个配电网的拓扑模型，用节点法对变压器节点和各末端节点同时刻首尾电压、电流进行采样的方式，多点多时刻取多值，引入均方误差计算，再把问题转换成求最小值的最优化问题(多值代入，取满足最优的解)。此方法较复杂，计算量大，且需要掌握同时刻的首尾电压、电流值。

2)干扰法，即建立节点，在节点处利用装置注入谐波电流，分多次注入电流谐波到线路中去，然后简化整个低压配电网模型，认为线路中只有系统电源、系统阻抗、线路阻抗和谐波源存在，然后利用戴维南定理列出多个等式，利用多个等式相加约去系统电源、系统阻抗，用多次谐波电源生成的电压，电流来表示线路阻抗。在同一个时间内(尽量短的时间内)多次注入不同大小的脉冲电流，利用短时间内负载电流不能突变的原理计算线路阻抗值。该方法要求注入不同大小的脉冲电流的时间尽量短。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种不需要时间同步、也不需要在尽量短的时间内多次注入脉冲电流、计算量小、测量精度高、测量速度快、操作简单的低压台区线路阻抗测量发送模块和识别模块。

为解决上述技术问题，本实用新型公开一种低压台区线路阻抗测量发送模块和识别模块：

所述发送模块包括MCU、调制电流控制电路、调制电流采样电路、电压采样电路、485通讯隔离电路、电源模块，所述调制电流控制电路、所述调制电流采样电路、所述电压采样电路、所述485通讯隔离电路分别连接所述MCU和所述电源模块。

更进一步的，所述调制电流控制电路包括开关元件和功率电阻，所述开关元件的控制端连接所述MCU的PWM电压输出口，所述开关元件的开关一端连接低压线路火线，所述开关元件的开关另一端通过所述功率电阻连接低压线路零线。

更进一步的，所述开关元件是MOS管。

更进一步的，所述电源模块包括AC220V转DC15V模块、DC15V转DC3.3V模块、隔离DC15V转5V模块。

所述识别模块包括ADC模块、MCU、ID识别电路、存储模块、三相拓扑电流采样口、三相拓扑电压采样口、外置晶振、交采计量信号输出口、拓扑信号输出口，所述ADC模块连接所述存储模块、所述三相拓扑电流采样口、所述三相拓扑电压采样口、所述外置晶振连接，所述MCU与所述外置晶振、所述交采计量信号输出口、所述拓扑信号输出口连接，所述ADC模块通过SPI口连接所述MCU。

更进一步的，所述SPI口包括高速SPI口和普通SPI口。

更进一步的，所述MCU为高性能单片机。

更进一步的，所述ADC模块为高速ADC芯片。

更进一步的，所述MCU具有外部复位信号接口，用于接收外部复位信号；所述ADC模块的复位信号输入口连接所述MCU的复位信号输出口。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型公开的低压台区线路阻抗测量信号发送模块布置在低压台区线路各节点设备中，低压台区线路阻抗测量信号识别模块布置在低压台区进线侧设备中。发送模块中的MCU通过485通讯隔离电路接收外部指令，根据指令控制调制电流控制电路产生不同频率的脉冲电流信号送至低压台区线路，同时通过调制电流采样电路、电压采样电路采集所在节点处的脉冲电流和谐波电压信号。识别模块中的MCU通过ADC模块、三相拓扑电流采样口、三相拓扑电压采样口识别并采集相应节点处发送模块发来的脉冲电流信号在低压台区进线侧的谐波电压值，并通过低压台区线路载波通讯送至相应节点的发送模块。发送模块根据不同频率的脉冲电流、本节点和低压台区进线侧相应的谐波电压计算得到线路阻抗，最终汇总至阻抗测量信号识别模块，依据各节点在网络中的拓扑位置描述出整个低压台区的线路阻抗图。整个测量过程简单、不依赖严格的时间同步，而且不假定系统电压不变，极大减少了约束条件，增强线路阻抗测量方法的适应性，对设备性能要求低，可减少设备成本，同时测量精度高，且能够排除其它干扰，具有测量准确、输出结果快速、占用资源少等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施方式线路阻抗测量发送模块的结构图。

图2是本实用新型实施方式线路阻抗测量识别模块的结构图。

具体实施方式

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1所示，低压台区线路阻抗测量发送模块包括MCU201、调制电流控制电路、调制电流采样电路108、电压采样电路109、485通讯隔离电路105、电源模块，所述调制电流控制电路、所述调制电流采样电路108、所述电压采样电路109、所述485通讯隔离电路105分别连接所述MCU101和所述电源模块。

所述调制电流控制电路包括开关元件和功率电阻107，所述开关元件的控制端连接所述MCU101的PWM电压输出口，所述开关元件的开关一端连接低压线路火线，所述开关元件的开关另一端通过所述功率电阻连接低压线路零线。作为更优化的方案，所述开关元件是MOS管106。

作为更优化的方案，所述电源模块包括AC220V转DC15V模块102、DC15V转DC3.3V模块103、隔离DC15V转5V模块104，AC220V转DC15V模块102将低压线路单相交流220V电转化为直流15V后分别供给DC15V转DC3.3V模块103、隔离DC15V转5V模块104，DC15V转DC3.3V模块103将直流15V转化为直流3.3V后为MCU101供电，隔离DC15V转5V模块104将直流15V隔离并转化为直流5V后为485通讯隔离电路105供电。

MCU101通过485通讯隔离电路105接收外部指令，根据指令控制调制电流控制电路产生不同频率的脉冲电流信号送至低压台区线路，同时通过调制电流采样电路108、电压采样电路109采集所在节点处的脉冲电流和谐波电压信号。另外，MCU101通过485通讯隔离电路105接收由识别模块经载波通讯发来的低压台区进线侧相应的谐波电压，根据不同频率的脉冲电流、本节点和低压台区进线侧相应的谐波电压计算得到线路阻抗。

如图2所示，低压台区线路阻抗测量识别模块包括高速ADC201、高性能单片机202、ID识别电路208、存储模块203、三相拓扑电流采样口204、三相拓扑电压采样口205、外置晶振206、交采计量信号输出口210、拓扑信号输出口209。高速ADC201连接存储模块203、三相拓扑电流采样口204、三相拓扑电压采样口205、外置晶振206。高性能单片机202与外置晶振206、交采计量信号输出口210、拓扑信号输出口209连接。高速ADC201通过高速SPI口211和普通SPI口212连接高性能单片机202。高性能单片机202具有外部复位信号接口，用于接收外部复位信号，高速ADC201的复位信号输入口连接高性能单片机202的复位信号输出口。

识别模块中的高性能单片机202通过ADC模块、三相拓扑电流采样口204、三相拓扑电压采样口206识别并采集相应节点处发送模块发来的脉冲电流信号在低压台区进线侧的谐波电压值，并通过低压台区线路载波通讯送至相应节点的发送模块。另外，识别模块中的高性能单片机202通过低压台区线路载波通讯接收汇总低压台区线路各节点处发送模块发来的相应节点线路阻抗，并依据各节点在网络中的拓扑位置描述出整个低压台区的线路阻抗图。

本实用新型实施例可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

实施例对本方案进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种低压台区线路阻抗测量信号发送模块，其特征在于，包括MCU、调制电流控制电路、调制电流采样电路、电压采样电路、485通讯隔离电路、电源模块，所述调制电流控制电路、所述调制电流采样电路、所述电压采样电路、所述485通讯隔离电路分别连接所述MCU和所述电源模块。

2.根据权利要求1所述低压台区线路阻抗测量信号发送模块，其特征在于，所述调制电流控制电路包括开关元件和功率电阻，所述开关元件的控制端连接所述MCU的PWM电压输出口，所述开关元件的开关一端连接低压线路火线，所述开关元件的开关另一端通过所述功率电阻连接低压线路零线。

3.根据权利要求2所述低压台区线路阻抗测量信号发送模块，其特征在于，所述开关元件是MOS管。

4.根据权利要求1所述低压台区线路阻抗测量信号发送模块，其特征在于，所述电源模块包括AC220V转DC15V模块、DC15V转DC3.3V模块、隔离DC15V转5V模块。

5.一种低压台区线路阻抗测量信号识别模块，其特征在于，包括ADC模块、MCU、ID识别电路、存储模块、三相拓扑电流采样口、三相拓扑电压采样口、外置晶振、交采计量信号输出口、拓扑信号输出口，所述ADC模块连接所述存储模块、所述三相拓扑电流采样口、所述三相拓扑电压采样口、所述外置晶振连接，所述MCU与所述外置晶振、所述交采计量信号输出口、所述拓扑信号输出口连接，所述ADC模块通过SPI口连接所述MCU。

6.根据权利要求5所述低压台区线路阻抗测量信号识别模块，其特征在于，所述SPI口包括高速SPI口和普通SPI口。

7.根据权利要求5所述低压台区线路阻抗测量信号识别模块，其特征在于，所述MCU为高性能单片机。

8.根据权利要求5所述低压台区线路阻抗测量信号识别模块，其特征在于，所述ADC模块为高速ADC芯片。

9.根据权利要求5所述低压台区线路阻抗测量信号识别模块，其特征在于，所述MCU具有外部复位信号接口，用于接收外部复位信号；所述ADC模块的复位信号输入口连接所述MCU的复位信号输出口。