CN217278587U - 一种带拓扑识别功能的采集设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带拓扑识别功能的采集设备，包括包括电源单元、人机交互单元、处理单元、接口单元、通信单元和交流采样单元；所述电源单元给整个采集设备供电；人机交互单元、接口单元、通信单元和交流采样单元均与处理单元电连接；交流采样单元用于采集和识别拓扑信号。带拓扑识别功能的采集设备位于电网台区的线路节点中，拓扑发射设备作为节点信号发送拓扑特征电流，采集设备将检测到的拓扑信号结果上报台区主站。电网台区根据发射和接收的关系构建整个电网台区拓扑网络。通过本地和远程通讯实现拓扑结果分析上报，便于拓扑网络分析，有利于实时信息与资源管理，改进电网的运行效率，推动智能电网建设。
Description
技术领域
本实用新型属于配电设备技术领域，具体涉及一种带拓扑识别功能的采集设备。
背景技术
智能电网是电网技术发展的必然趋势，实际电网台区中发电设备、用电设备、采集设备等有几百至几千个，结构复杂。现有户变关系识别主要依靠档案记录和人工排查，有时要进行停电检修，工作量大同时停电会影响用户用电需求，且操作麻烦，效率低下，成本高。为提高分析速度，引入电力网络拓扑分析技术，减少需要的开关与设备的个数，简化网络规模，省去许多不必要的分析处理步骤，从而提高了整个电网的灵活性和兼容性，降低运营成本，促进节能减排，电网运行能更加经济高效。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带拓扑识别功能的采集设备，解决现有技术中户变关系识别主要依靠档案记录和人工排查，必要时要进行停电检修，工作量大同时停电会影响用户用电需求，且操作麻烦，效率低下，成本高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案实现：
一种带拓扑识别功能的采集设备，包括包括电源单元、人机交互单元、处理单元、接口单元、通信单元和交流采样单元；
所述电源单元给整个采集设备供电；人机交互单元、接口单元、通信单元和交流采样单元均与处理单元电连接；交流采样单元用于处理交采信号和识别拓扑信号。
带拓扑识别功能的采集设备位于电网台区的线路节点中，拓扑发射设备作为节点信号发送拓扑特征电流，采集设备将检测到的拓扑信号结果上报台区主站。电网台区根据发射和接收的关系构建整个电网台区拓扑网络。
进一步优化，所述人机交互单元包括液晶显示屏、按键、指示灯和维护接口。
进一步优化，所述维护接口包括红外维护接口和RS232维护接口。
进一步优化，所述接口单元所包括对外接口和信号转换电路；
所述对外接口包括RS485通讯接口、遥信门接点、有无功脉冲输出和秒脉冲输出；接口电路上连接上用于抗干扰的光电耦合器。采取光电隔离设计，隔离度4000V，能够有效保护内部电路不受损坏。
进一步优化，所述电源单元输入为AC220V±20％，输出包括2组独立+12V，其中一组+12V为主路供电，包括人机交互单元、处理单元、通信单元和交流采样单元；另一组 +12V为接口单元和隔离辅路供电。
进一步优化，所述通信单元用于和台区主站进行通信。采用模块化设计，通信方式支持GPRS、CDMA、CDMA 2000、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE和FDD-LTE中的任一种；且通信模块支持外插式SIM卡和嵌入式SIM卡两种方式。
进一步优化，所述交流采样单元对输入的三相电压、电流进行变换、采集和计算；其中，电压采样输入将电源电路的三相电压引入，通过限流及互感器变换成二次侧隔离的小信号进行采样；电流采样同样通过互感器将电流转换成隔离的小电流信号；拓扑特征电流信号通过电流采样输入；二次侧的电压信号、电流信号和拓扑信号通过计量芯片采集、计算后传输给处理单元。
所述交流采样单元对输入的三相电压、电流进行变换、采集和计算；其中，电压采样输入将电源电路的三相电压引入，通过限流及互感器变换成二次侧隔离的小信号进行采样；拓扑特征电流信号通过电流采样输入，通过互感器将电流转换成隔离的小电流信号，交流采样单元得到一段拓扑信号的采样点，并对信号进行ADC波形计算，通过配置内部寄存器实现傅里叶计算分析，检测拓扑信号所在谐波频率是否有对应频率的特征码；如图6，拓扑特征信号默认为833.3Hz，每位编码发送时间长度默认为600ms±15ms，对于恒阻负载，电流信号峰值范围在0.5A到0.65A之间。二次侧的电压信号、电流信号和拓扑信号通过计量芯片采集、计算后传输给处理单元。
与现有技术相比，本实用新型技术方案具有如下有益效果：
1、本实用新型所述带拓扑识别功能的采集设备，电路采用抗干扰设计，满足国网电磁兼容要求；32位CPU，256MB存储，配置4路遥信、2路485、1路红外，液晶显示屏等，大内存、配置全面满足用户使用需求。
2、带拓扑识别功能的采集设备可识别拓扑信号，通过本地和远程通讯实现拓扑结果分析上报，便于拓扑网络分析，有利于实时信息与资源管理，改进电网的运行效率，推动智能电网建设。
附图说明
图1为本实用新型所述带拓扑识别功能的采集设备的系统架构框图；
图2为拓扑特征电流接收流程示意图；
图3为处理单元结构框图；
图4为电压采样电路示意图；
图5为电流采样电路示意图；
图6为拓扑特征电流示意图；
图7为图6中0～0.06s内的放大试图。
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。
实施例一：
如图1所示，一种带拓扑识别功能的采集设备，包括包括电源单元、人机交互单元、处理单元、接口单元、通信单元和交流采样单元；所述电源单元给整个采集设备供电；人机交互单元、接口单元、通信单元和交流采样单元均与处理单元电连接；交流采样单元用于处理交采信号和识别拓扑信号。
如图2所示，带拓扑识别功能的采集设备位于电网台区的线路节点中，拓扑发射设备作为节点信号发送拓扑特征电流，采集设备将检测到的拓扑信号结果上报台区主站。电网台区根据发射和接收的关系构建整个电网台区拓扑网络。
在本实施例中，所述人机交互单元包括液晶显示屏、按键、指示灯和维护接口。所述维护接口包括红外维护接口和RS232维护接口。其中显示屏采用160×160点阵宽温液晶屏，可视角度大；红外维护接口、RS232维护接口方便现场调试维护，查询终端数据及参数设置。
所述处理单元包括核心CPU和对应外围电路，主要完成终端数据采集、处理及计算。如图3所示，处理单元由32位ARM9嵌入式微处理器、存储器和内存芯片、看门狗电路等组成，其中存储芯片包括256MB NandFlash存储器，64MB DDR存储器，8KB FRAM存储器。
在本实施例中，所述接口单元所包括对外接口和信号转换电路；所述对外接口包括 RS485通讯接口、遥信门接点、有无功脉冲输出和秒脉冲输出；接口电路上连接上用于抗干扰的光电耦合器。采取光电隔离设计，隔离度4000V，能够有效保护内部电路不受损坏。
在本实施例中，所述电源单元输入为AC220V±20％，输出包括2组独立+12V，其中一组+12V为人机交互单元、处理单元、通信单元和交流采样单元主路供电；另一组+12V 为接口单元和隔离辅路供电。
在本实施例中，所述通信单元包括4G通信仓，采用模块化设计，通信方式支持GPRS、 CDMA、CDMA 2000、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE和FDD-LTE中的任一种；且通信模块支持外插式SIM卡和嵌入式SIM卡两种方式，可根据不同的需求定制不同的方案。
在本实施例中，所述交流采样单元对输入的三相电压电流进行变换、采集和计算。电压电流采样通过互感器接入后在采样电阻上得到电压电流的差分输入信号，通过配置计量芯片的ADC增益和AD计算，把电压电流交采模拟量转换为数字量，通过配置内部寄存器计算有功、无功等电能数据。如图4、5所示，电压采样输入将电源电路的三相电压引入，通过限流及互感器变换成二次侧隔离的小信号进行采样；电流采样同样通过互感器将电流转换成隔离的小电流信号，采样安全可靠，准确度较高。
拓扑特征电流信号通过电流采样输入，交流采样单元可以得到一段拓扑信号的采样点，交流采样单元对信号进行ADC波形计算，通过配置内部寄存器实现计算分析，检测拓扑信号所在谐波频率是否有对应频率的特征码。如图6、7所示，在本实施例中，拓扑特征信号默认为833.3Hz，每位编码发送时间长度默认为600ms±15ms，对于恒阻负载，电流信号峰值范围在0.5A到0.65A之间，有拓扑特征信号表示数据位1，无拓扑特征信号表示数据位0。二次侧的电压信号、电流信号、拓扑信号通过计量芯片采集、计算后传输给处理单元。
实施例二：
如图5所示，基于带拓扑识别功能的采集设备构建电网台区拓扑网络的方法，包括如下步骤：
步骤一、将带拓扑识别功能的采集设备设置于电网台区的线路节点中，
步骤二、拓扑发射设备作为节点信号发送拓扑特征电流，若带拓扑识别功能的采集设备识别到某节点发送的拓扑信号，说明该发射节点和接收节点在同一电网台区下，采集设备将检测到的拓扑信号结果上报台区主站；
步骤三、台区主站根据各个发射节点与接收节点的对应关系以及线路位置，构建对应电网台区拓扑网络。
在本实施例中，所述步骤二中，拓扑特征电流信号通过电流采样输入，交流采样单元得到一段拓扑信号的采样点，并对信号进行ADC波形计算，通过配置内部寄存器实现傅里叶计算分析，检测拓扑信号所在谐波频率是否有对应频率的特征码，如果有，则表示识别到。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种带拓扑识别功能的采集设备，其特征在于，包括电源单元、人机交互单元、处理单元、接口单元、通信单元和交流采样单元；
所述电源单元给整个采集设备供电；人机交互单元、接口单元、通信单元和交流采样单元均与处理单元电连接；交流采样单元用于处理交采信号和识别拓扑信号。
2.根据权利要求1所述的带拓扑识别功能的采集设备，其特征在于，所述人机交互单元包括液晶显示屏、按键、指示灯和维护接口。
3.根据权利要求2所述的带拓扑识别功能的采集设备，其特征在于，所述维护接口包括红外维护接口和RS232维护接口。
4.根据权利要求1所述的带拓扑识别功能的采集设备，其特征在于，所述接口单元所包括对外接口和信号转换电路；
所述对外接口包括RS485通讯接口、遥信门接点、有无功脉冲输出和秒脉冲输出；接口电路上连接上用于抗干扰的光电耦合器。
5.根据权利要求1所述的带拓扑识别功能的采集设备，其特征在于，所述电源单元输入为AC220V±20％，输出包括2组独立+12V，其中一组+12V为主路供电，包括人机交互单元、处理单元、通信单元和交流采样单元；另一组+12V为接口单元和隔离辅路供电。
6.根据权利要求1所述的带拓扑识别功能的采集设备，其特征在于，所述通信单元采用模块化设计，通信方式支持GPRS、CDMA、CDMA 2000、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE和FDD-LTE中的任一种；且通信模块支持外插式SIM卡和嵌入式SIM卡两种方式。
7.根据权利要求1所述的带拓扑识别功能的采集设备，其特征在于，所述交流采样单元对输入的三相电压、电流进行变换、采集和计算；其中，电压采样输入将电源电路的三相电压引入，通过限流及互感器变换成二次侧隔离的小信号进行采样；电流采样同样通过互感器将电流转换成隔离的小电流信号；拓扑特征电流信号通过电流采样输入；二次侧的电压信号、电流信号和拓扑信号通过计量芯片采集、计算后传输给处理单元。
Priority Applications (1)
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| CN202220402525.8U CN217278587U (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种带拓扑识别功能的采集设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN217278587U true CN217278587U (zh) | 2022-08-23 |
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Family Applications (1)
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| CN202220402525.8U Active CN217278587U (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种带拓扑识别功能的采集设备 |
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2022
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