CN108832722A - 一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测*** - Google Patents

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徐肖伟
田小航
王洪林
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Abstract

本申请公开了一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***，涉及配电变压器的状态监测领域，为解决现有技术中不能实时监测配电变压器负荷的问题而发明。该***主要包括：配电变压器和终端；在配电变压器侧，包括：与配电变压器低压侧感应连接的三相电流互感器CT；与三相CT连接的数据采集及缓存单元；与数据采集及缓存单元连接的第一LoRa通信数据收发器；与数据采集及缓存单元连接的开关电源；所述开关电源与所述配电变压器低压侧三相输出端的任意两相电路连接；在终端侧，包括：与第二LoRa通信数据收发器连接的网关；与网关连接的服务器；与服务器连接的终端。本申请主要应用于监测配电变压器负荷的过程中。

Description

一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***
技术领域
本申请涉及配电变压器的状态监测领域，尤其涉及一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***。
背景技术
配电变压器通常是指运行在配电网中电压等级为10-35KV、容量为6300KVA及以下直接向终端用户供电的电力变压器。在每个小区、每座工厂、每所学校和每个村庄都会配置不同数量不同容量的配电变压器，配电变压器的用量大应用范围广，因此配电变压器的健康状态与每个人的生产生活状态息息相关。
配电变压器的绕阻连接阻别基是Dyn11型，低压侧的负荷主要使用220V电源(两相)，如果接入的a-n负荷较多，就会造成A-N的线圈负荷较大，而其他两相b-n和c-n的负荷偏小，尽管三相负荷之和没有超过配变的容量，但a-n单相的负荷却超过了其承受成立，就会造成配变电压器因负荷不平衡和偏差过大而损坏。在每家供电局所管辖的区域范围会有数千甚至上万台配电变压器，仅依靠人力巡视检查负荷，工作量巨大且无法实现。尤其是偏远地区的配电变压器，只有当期突发故障损坏之后，供电单位接到投诉电话才知道。配电变压器突然损坏给人们的生活带来极大的不便，
发明内容
本申请提供了一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***，以解决现有技术中不能实时监测配电变压器负荷的问题。
第一方面，本申请提供了一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***，该方法包括：配电变压器和终端；所述配电变压器侧，包括：与配电变压器低压侧感应连接的三相电流互感器CT；与所述三相CT连接的数据采集及缓存单元；与所述数据采集及缓存单元连接的第一LoRa通信数据收发器；与所述数据采集及缓存单元连接的开关电源；所述开关电源与所述配电变压器低压侧三相输出端的任意两相电路连接；所述终端侧，包括：与第二LoRa通信数据收发器连接的网关；与所述网关连接的服务器；与所述服务器连接的终端。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述***还包括：与所述第一LoRa通信数据收发器连接的指示灯。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述开关电源的输出电压为12V。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一LoRa通信数据收发器和所述第二LoRa通信数据收发器的覆盖半径都为30公里。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述***还包括：与配电变压器低压侧连接的负荷开关，所述负荷开关控制所述配电变压器是否连接用户端负荷。
本申请提供的一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***，在配电变压器侧通过配电变压器侧的三相CT采集负荷电流，通过数据采集及缓存单元将负荷电流转换成数字信号并保存，通过第一LoRa通信数据收发器发送负荷电流，开关电源将配电变压器低压侧的交流电转换为可供数据采集及缓存单元使用的直流电。在终端侧通过第二LoRa通信数据收发器接收负荷电流，通过网关将负荷电流传输至服务器，在经服务器传输至终端。通过终端可以监测配电变压器的负荷电流，实时监控配电变压器的使用情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。
图1为本申请提供的一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***结构示意图。
附图说明：1-配电变压器，2-三相CT，3-数据采集及缓存单元；4-第一LoRa通信数据收发器，5-开关电源，6-负荷开关，7-第二LoRa通信数据收发器，8-网关，9-服务器，10-终端，11-指示灯。
具体实施方式
在物联网的***组件中，主要分为感知、通信技术、云计算几大构架。感知由前端的数据采集单元完成，通讯技术采用LoRa通信技术，是一种基于扩频技术的低功耗超长距离无线通信技术，主要采用窄带扩频技术，抗干扰能力强，可解决物联网中物对物的无线通讯需求。基站或网关有很强的穿透力，在连接传感器的距离可达到30公里，其传输速率较低，使得功耗低、电池寿命长。其节点可以达到百万级别，这些特征使得在功耗低、远距离、大量物联需求方面得以应用。其组网比较自由，不用受限于***、电信的网络，因此电网中的配电变压器比较适合基于LoRa通信方式的物联网组建。
参见图1，为本申请提供的一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***结构示意图。本申请提供的一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***，该***包括：配电变压器和终端；
在所述配电变压器侧，包括：
与配电变压器低压侧感应连接的三相电流互感器CT；
与所述三相CT连接的数据采集及缓存单元；
与所述数据采集及缓存单元连接的第一LoRa通信数据收发器；
与所述数据采集及缓存单元连接的开关电源；
所述开关电源与所述配电变压器低压侧三相输出端的任意两相电路连接；
在所述终端侧，包括：
与第二LoRa通信数据收发器连接的网关；
与所述网关连接的服务器；
与所述服务器连接的终端。
配电变压器低压侧感应连接三相CT，三相CT采集低压abc三相的负荷电流，将一次较大幅值的电流转换为二次小电流信号，传送至数据采集及缓存芯片中，数据采集及缓存芯片将模拟电流信号进行了数字转换，存储在缓存芯片中。三相CT安装与配电变压器下端的开关柜箱体内，将低压侧abc三相的数十安或数百安培的大电流转换为5A以内的小电流信号，并将测量的模拟量传输到数据采集及缓存单元。数据采集及缓存单元负责将三相CT转换后的小电流信号转换为数字信号，存储小电流信号的幅值。为了减少功耗，可设计为每间隔一定时间采集一次，将测量负荷电流的时间间隔设定为固定时间，在保证测量准确的情况下，将大大减少数据传输的流量，以提高数据传输的准确率和可靠性。数据采集及缓存单元将采集到的负荷电流存储并传送至第一LoRa通信数据收发器。第一LoRa通信数据收发器发射负荷电流，第二LoRa通信数据收发器负责接收负荷电流，并将负荷电流发送到网关中。第一LoRa通信数据收发器在发射负荷电流时，还携带配电变压器的地理位置、线路台区信息。
第二LoRa通信数据收发器安装与网关直接通过导线连接，网关与服务器通过互联网连接，服务器与终端也通过互联网连接。网关获取第二LoRa通信数据收发器接收的负荷电流，再通过有线网络接入互联网，传送至服务器，服务器可安装云计算平台，云计算平台可开展对不同市县的汇总分析，这样可以达到全省范围的数万台配电变压器的负荷实时监测。服务器负责将全网范围内的配电变压器采集到的电流数据，上传到云空间进行计算管理***。终端用于展示服务器的接收到的实时数据和云计算平台计算分析的结果。
进一步地，所述***还包括：与所述第一LoRa通信数据收发器连接的指示灯。
云计算平台将所有的负荷电流进行计算、分析、并给出配电变压器的运行超标预警，如电流过负荷运行、不平衡超标预警等，预警装置通过安装在配电变压器旁边的开关柜上的指示灯显示，正常显示为绿灯，异常显示为红灯。当监测到运行超标预警时，发送报警信号至接收该负荷电流的网关，再通过与网关连接的第二LoRa通信数据收发器发送报警信号，第一LoRa通信数据收发器接收该报警信号，并根据该信号改变指示灯颜色。
进一步地，所述开关电源的输出电压为12V。
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源通过获取配电变压器400V低压侧电源，进行整流降压转换，将工频电变为12V供信号采集及数据发射的单元使用的直流电源。
进一步地，所述第一LoRa通信数据收发器和所述第二LoRa通信数据收发器的覆盖半径都为30公里。
进一步地，所述***还包括：与配电变压器低压侧连接的负荷开关，所述负荷开关控制所述配电变压器是否连接用户端负荷。
本申请提供的一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***，在配电变压器侧通过配电变压器侧的三相CT采集负荷电流，通过数据采集及缓存单元将负荷电流转换成数字信号并保存，通过第一LoRa通信数据收发器发送负荷电流，开关电源将配电变压器低压侧的交流电转换为可供数据采集及缓存单元使用的直流电。在终端侧通过第二LoRa通信数据收发器接收负荷电流，通过网关将负荷电流传输至服务器，在经服务器传输至终端。通过终端可以监测配电变压器的负荷电流，实时监控配电变压器的使用情况。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本申请实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种基于LoRa通信方式的配电变压器负荷监测***，其特征在于，所述***包括：配电变压器和终端；
在所述配电变压器侧，包括：
与配电变压器低压侧感应连接的三相电流互感器CT；
与所述三相CT连接的数据采集及缓存单元；
与所述数据采集及缓存单元连接的第一LoRa通信数据收发器；
与所述数据采集及缓存单元连接的开关电源；
所述开关电源与所述配电变压器低压侧三相输出端的任意两相电路连接；
在所述终端侧，包括：
与第二LoRa通信数据收发器连接的网关；
与所述网关连接的服务器；
与所述服务器连接的终端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述***还包括：与所述第一LoRa通信数据收发器连接的指示灯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开关电源的输出电压为12V。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一LoRa通信数据收发器和所述第二LoRa通信数据收发器的覆盖半径都为30公里。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述***还包括：与配电变压器低压侧连接的负荷开关，所述负荷开关控制所述配电变压器是否连接用户端负荷。
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