一種智能型配電線路監(jiān)測終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能型配電線路監(jiān)測終端，包括智能采集終端與匯集器，兩者通過無線網(wǎng)絡連接；智能采集終端包括相互連接的數(shù)據(jù)采集模塊和無線傳感通信模塊，智能采集終端通過CT取電模塊箍在各相電纜上；匯聚器包括無線傳感通信模塊、數(shù)字處理模塊及通信接口模塊，匯聚器的各模塊均由PT取電模塊供源，PT取電模塊包括無源感應取能器件以及與其連接的整流降壓電路，PT取點模塊連接后備電源模塊，后備電源模塊連接外置蓄電池，無線網(wǎng)絡為zigbee無線傳感網(wǎng)絡，本發(fā)明根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡的成本和技術優(yōu)勢，結合現(xiàn)場配電設備的實際工況，能通過較低的成本和便捷的安裝，實現(xiàn)對配電設備電氣狀態(tài)的適時監(jiān)測問題。
【專利說明】一種智能型配電線路監(jiān)測終端

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電線路在線監(jiān)測【技術領域】，尤其涉及一種智能型配電線路監(jiān)測終端。

【背景技術】
[0002]在配電系統(tǒng)中，由于配電自動化覆蓋程度較低，大部分地區(qū)的配網(wǎng)狀態(tài)處于“不可知、不可測、不可控”的程度，線路出現(xiàn)停電故障時只能依靠運行人員徒步開展故障巡視，增加了非故障區(qū)域的不必要停電時間，嚴重制約供電可靠性指標的提升。同時，目前配電網(wǎng)中大量的配電設備，如環(huán)網(wǎng)柜、電纜分接箱尚未配置PT、CT等二次設備，也沒有足夠的空間安裝配電自動化監(jiān)測終端，這對配電自動化建設增添了不少障礙和投資。因此在配電網(wǎng)運行管理上亟需簡單可行的技術來解決以上矛盾。
[0003]申請?zhí)枮?01020692055.0的實用新型公開了配電線路故障定位【技術領域】中的一種配電線路故障定位及在線監(jiān)測系統(tǒng)。技術方案是，該系統(tǒng)包括數(shù)字采集器、數(shù)字式線路終端和故障定位及監(jiān)測系統(tǒng)；數(shù)字式線路終端和數(shù)字采集器連接，數(shù)字采集器和故障定位及監(jiān)測系統(tǒng)連接。本發(fā)明能夠在很短時間內(nèi)將故障點確定在一定區(qū)段，從而縮短故障點排查時間，提高供電可靠性。
[0004]申請?zhí)枮?01320628580.X的實用新型涉及一種配電設備在線監(jiān)測預警終端，包括電參數(shù)采集電路，信號預處理電路，單片機系統(tǒng)電路，通訊電路，報警電路，所述電參數(shù)采集電路包括有變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、諧波信號采集電路、電壓信號采集電路、電流信號采集電路、開關狀態(tài)檢測電路、避雷器泄漏檢測傳感器；所述信號預處理電路包括諧波檢測分析單元電路和電參數(shù)檢測分析單元電路；各電參數(shù)采集電路輸出信號直接或經(jīng)過信號預處理電路分別接入所述單片機系統(tǒng)電路；所述單片機系統(tǒng)電路連接通訊電路和報警電路。本發(fā)明能夠及時了解配電線路及設備的工作狀況，為配電系統(tǒng)末端用戶提供高可靠、高質(zhì)量的用電環(huán)境。
[0005]申請?zhí)枮?01420044829.7的實用新型實施例公開了一種配電架空線路監(jiān)測終端，包括:箱體、塑料螺栓和天線，其中，天線的尾部設置有外螺紋；箱體頂壁上設置有安裝孔；塑料螺栓的螺桿穿入在安裝孔中，并且塑料螺栓的螺栓頭位于箱體外側，位于箱體內(nèi)的塑料螺栓的螺桿端部設置有塑料緊固螺母，塑料緊固螺母與塑料螺栓通過螺紋連接，將塑料螺栓與箱體相固定；箱體與塑料螺栓的接觸面上涂覆有密封膠；塑料螺栓內(nèi)設置有將所述螺桿兩端貫穿的通孔，通孔內(nèi)壁上設置有內(nèi)螺紋；天線尾部通過螺紋連接方式安裝在塑料螺栓的通孔中。該終端在保證防水的同時，提高了天線的通信性能，并且可以避免雷擊導致內(nèi)部電氣部件造成損壞的問題。
[0006]傳統(tǒng)的配電設備監(jiān)測終端DTU需要對環(huán)網(wǎng)柜、電纜分接箱進行改造，同時設備本身由于體積較大需要占據(jù)配電設備內(nèi)部較大的空間。當配電設備無安裝空間時就需要將DTU放置在柜外，單獨的DTU設備在沒有足夠的防護措施下將成為一個安全隱患，所以亟需一種線纜數(shù)量少、節(jié)省空間、安全可靠性高、通信便捷的智能監(jiān)測終端。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于提供一種智能型配電線路監(jiān)測終端，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡的成本和技術優(yōu)勢，結合現(xiàn)場配電設備的實際工況，能通過較低的成本和便捷的安裝，實現(xiàn)對配電設備電氣狀態(tài)的適時監(jiān)測問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種智能型配電線路監(jiān)測終端，包括智能采集終端與匯集器，兩者通過無線網(wǎng)絡連接；所述智能采集終端包括相互連接的數(shù)據(jù)采集模塊和無線傳感通信模塊，所述智能采集終端通過CT取電模塊箍在各相電纜上；所述匯聚器包括無線傳感通信模塊、數(shù)字處理模塊及通信接口模塊，所述匯聚器的各模塊均由PT取電模塊供源。
[0009]所述PT取電模塊包括無源感應取能器件以及與其連接的整流降壓電路。
[0010]所述數(shù)字處理模塊包括DSP微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與數(shù)據(jù)存儲器。
[0011 ] 所述PT取點模塊連接后備電源模塊，所述后備電源模塊連接外置蓄電池。
[0012]所述無線網(wǎng)絡為zigbee無線傳感網(wǎng)絡。
[0013]所述通信接口模塊包括無線通信接口和以太網(wǎng)通信接口。
[0014]本發(fā)明根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡的成本和技術優(yōu)勢，結合現(xiàn)場配電設備的實際測試，通過較低的成本和便捷的安裝實現(xiàn)對配電設備電氣狀態(tài)的適時監(jiān)測問題，主要實現(xiàn)以下幾個目的:解決配網(wǎng)線路節(jié)點設備(環(huán)網(wǎng)柜、電纜分接箱、配電變壓器等)在安裝配電自動化設備存在空間不足的問題；簡化配網(wǎng)設備中的二次線纜數(shù)量，提高配網(wǎng)設備運行可靠性;支撐無線傳感網(wǎng)絡在配電自動化中混合通信組網(wǎng)的推廣和應用。
[0015]本發(fā)明終端的組成包括智能采集終端和匯聚器，智能采集終端通過其中的CT模塊箍在各相電纜上，采集配電設備進出線的電流量并輸出數(shù)字測量信號，通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡發(fā)送給匯聚器，ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗無線局域網(wǎng)協(xié)議。匯聚器可采集配電設備母線PT上的電壓量，并收集各個進出線的三相電流數(shù)字量，通過數(shù)據(jù)處理形成配電設備各個進出線的電氣量測量值和開關狀態(tài)，經(jīng)同步處理后將各個進出線數(shù)據(jù)進行合并。或者通過無線通信模塊按指定協(xié)議將測量量上傳給配電自動化主站，或者通過以太網(wǎng)口將測量量通過光纖網(wǎng)絡、電力線載波通信上傳給配電自動化主站。
[0016]進一步，智能采集終端包括CT取電模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、無線傳感通信模塊。CT取電模塊兼顧采集線路電流和取電的功能，為數(shù)據(jù)采集模塊和無線傳感通信模塊提供電源供應。數(shù)據(jù)采集模塊和無線傳感通信模塊連接，對測量線圈輸出的二次電流信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成數(shù)字信號。無線傳感通信模塊采用Zigbee無線自組織網(wǎng)絡通信方式，將采集到的電流數(shù)字信號通過Zigbee組網(wǎng)傳輸給匯聚器，同時還可以作為中繼通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)來自其他智能采集終端的測量量。
[0017]匯聚器包括無線傳感通信模塊、PT取電模塊、后備電源模塊、數(shù)字處理模塊、通信接口模塊。PT取電模塊包括無源感應取能器件以及與其連接的整流器、降壓轉(zhuǎn)換器，其中，無源感應取能器件主要包括電壓互感器，直接安裝于配電設備母線PT柜上，將高壓電場轉(zhuǎn)換為電氣信號發(fā)送，并通過集成一個低損耗整流器和一個高效率降壓型轉(zhuǎn)換器，以收集環(huán)境中產(chǎn)生的高壓線路耦合能量，然后將這種能量轉(zhuǎn)換成良好調(diào)節(jié)的輸出，為后續(xù)組件提供電源支持與信息采集支持。整流器直接對電壓波形整流，無源感應取能器件還連接一個外部存儲電容器，便于采集信號的穩(wěn)定輸出與自保持，可以在寬遲滯性的超低靜態(tài)電流欠壓時，使電荷能夠在存儲電容器上積累，直至降壓型轉(zhuǎn)換器可以高效率地將一部分存儲的電荷傳送給輸出為止，在無負載休眠狀態(tài)時，可調(diào)節(jié)輸出電壓，同時連續(xù)給存儲電容充電。
[0018]PT取電模塊兼顧采集線路電壓和取電的功能，為匯聚器的其它模塊提供電源供應。無線傳感通信模塊接收來自智能采集終端的電流信號，并傳輸給數(shù)字處理模塊。數(shù)字處理模塊將PT取電模塊得到的二次電壓信號和無線傳感通信模塊接收的電流信號進行匯聚和數(shù)值計量，形成當前線路的電壓、電流、有功、無功信號等電氣量和開關狀態(tài)。通信接口模塊包括無線、以太網(wǎng)兩種通信接口，可通過無線、光纖網(wǎng)絡、電力線載波等通信方式將電氣量上傳至配電自動化主站。后備電源模塊可連接外置蓄電池，作為線路停電時短時后備電源使用，平時為浮充電狀態(tài)，由PT取電模塊供電。
[0019]本發(fā)明智能采集終端體積較小，分散安裝在配電設備，如環(huán)網(wǎng)柜、電纜分接箱等的各個進出線處，只需較小的空間即可。另外由于智能采集終端和匯聚器之間傳輸使用了 Zigbee無線自組織網(wǎng)絡，只需為匯聚器安裝提供空間和少量線纜即可，故總體監(jiān)測終端并不占據(jù)環(huán)網(wǎng)柜或者電纜分接箱內(nèi)太多的空間。在匯聚器中還可以加入后備電池，這樣就具有了 PT取電后備電源支持功能，保證了設備工作的可持續(xù)性，避免了設備欠電情況的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明終端模塊組成結構圖。
[0021]圖2是本發(fā)明終端匯集器各主要模塊組成結構圖。
[0022]圖3是本發(fā)明終端在實施例一中的安裝示意圖。
[0023]圖4是本發(fā)明PT取電模塊的整流降壓電路示意圖。

【具體實施方式】
[0024]實施例一
如圖1至圖4所示，一種智能型配電線路監(jiān)測終端，包括智能采集終端I與匯集器2，兩者通過無線網(wǎng)絡3連接；智能采集終端I包括相互連接的數(shù)據(jù)采集模塊5和無線傳感通信模塊6，智能采集終端I通過CT取電模塊4箍在各相電纜上；匯聚器2包括無線傳感通信模塊7、數(shù)字處理模塊8及通信接口模塊9，匯聚器2的各模塊均由PT取電模塊10供源；PT取電模塊10包括無源感應取能器件11以及與其連接的整流降壓電路12 ;數(shù)字處理模塊8包括DSP微處理器13、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14與數(shù)據(jù)存儲器15 ；ΡΤ取點模塊連接后備電源模塊11，無線網(wǎng)絡3為zigbee無線傳感網(wǎng)絡；通信接口模塊9包括無線通信接口 16和以太網(wǎng)通信接口 17。
[0025]本實施例公開了新型智能配電監(jiān)測終端，以高可靠、低成本、較低的安裝條件下的數(shù)據(jù)傳輸支撐配電自動化終端覆蓋的開展，如圖2所示為本終端在環(huán)網(wǎng)柜上的安裝使用實施圖，方框標識的設備即為本發(fā)明中的智能采集終端和匯聚器。圖中配電設備選取的是兩進四出的環(huán)網(wǎng)柜，需要在兩條進線和四個出線安裝所述的智能采集終端，分別為Α、B、C、D、E、F共6個智能采集終端，利用終端上的CT模塊箍在各相電纜上即可。在PT柜內(nèi)的空間中安置匯聚器，通過控制電纜與PT引出線相連接。其中，智能采集終端通過CT取得所在線路的電流值，通過無線傳感通信方式將測量值傳送到匯聚器；匯聚器在收集到所有進出線的電流量，以及從PT上取得電壓值后進行數(shù)據(jù)整合和數(shù)值計量，最后通過無線、光纖或者電力線載波等通信方式將本環(huán)網(wǎng)柜的各個進出線的電氣量和開關狀態(tài)上傳給配電自動化主站。
[0026]實施例二
一種智能型配電線路監(jiān)測終端，包括智能采集終端I與匯集器2，兩者通過無線網(wǎng)絡3連接；智能采集終端I包括相互連接的數(shù)據(jù)采集模塊5和無線傳感通信模塊6，智能采集終端I通過CT取電模塊4箍在各相電纜上；匯聚器2包括無線傳感通信模塊7、數(shù)字處理模塊8及通信接口模塊9，匯聚器2的各模塊均由PT取電模塊10供源；PT取電模塊10包括無源感應取能器件11以及與其連接的整流降壓電路12 ;數(shù)字處理模塊8包括DSP微處理器13、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14與數(shù)據(jù)存儲器15 ；ΡΤ取點模塊連接后備電源模塊11，無線網(wǎng)絡3為zigbee無線傳感網(wǎng)絡；通信接口模塊9包括無線通信接口 16和以太網(wǎng)通信接口 17。
[0027]在實施例一的基礎上，PT取點模塊連接后備電源模塊，后備電源模塊連接外置蓄電池，作為線路停電時短時后備電源使用，平時為浮充電狀態(tài)，由PT取電模塊供電，這樣就具有了 PT取電后備電源支持功能，保證了設備工作的可持續(xù)性，避免了設備欠電情況的發(fā)生。
【權利要求】
1.一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:包括智能采集終端與匯集器，兩者通過無線網(wǎng)絡連接；所述智能采集終端包括相互連接的數(shù)據(jù)采集模塊和無線傳感通信模塊，所述智能采集終端通過CT取電模塊箍在各相電纜上；所述匯聚器包括無線傳感通信模塊、數(shù)字處理模塊及通信接口模塊，所述匯聚器的各模塊均由PT取電模塊供源。
2.如權利要求1所述的一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:所述PT取電模塊包括無源感應取能器件以及與其連接的整流降壓電路。
3.如權利要求1所述的一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:所述數(shù)字處理模塊包括DSP微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與數(shù)據(jù)存儲器。
4.如權利要求1所述的一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:所述通信接口模塊包括無線通信接口和以太網(wǎng)通信接口。
5.如權利要求1所述的一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:所述PT取點模塊連接后備電源模塊，所述后備電源模塊連接外置蓄電池。
6.如權利要求2所述的一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:所述PT取點模塊連接后備電源模塊，所述后備電源模塊連接外置蓄電池。
7.如權利要求1所述的一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:所述無線網(wǎng)絡為zigbee無線傳感網(wǎng)絡。
8.如權利要求2或3或4所述的一種智能型配電線路監(jiān)測終端，其特征在于:所述無線網(wǎng)絡為zigbee無線傳感網(wǎng)絡。
【文檔編號】H02J13/00GK104319895SQ201410634905
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】李珊, 周楠, 于秋玲 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟技術研究院