CN110187232A - 一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，包括若干用于低压台区供电网各分级电路中的分支开关，分支开关采用非智能开关，在各级电路上均加装有智能监测单元，智能监测单元包括用于实现数据远程通信传输功能的低压电力线宽带载波通信模块、用于开关状态监测的电流互感器、用于线路故障检测的高速数据采集***和用于实现计量功能的计量芯片，可实现低压台区供电网的实时监测，采用低压电力线宽带载波通信，无需布线即可完成远程通信大大降低了现场通讯布线施工难度；同时，通信速率远远大于传统的RS485、微功率无线、窄带载波，满足了台区供电网实时监测数据的高速采集需求。

Description

一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置
技术领域
本发明实施例涉及电力监测设备技术领域，具体涉及一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置。
背景技术
低压台区作为电网的末端，存在运行设备多、分布广、供电环境复杂、自动化水平偏低等原因，致使很多台区处于监测盲区。当发生停电时，由于缺少对设备运行状态的实时监测，导致停电无法主动上报、停电原因无法远程诊断，无法定位故障设备，严重影响抢修效率。
目前低压台区供电网的各级分支开关大部分为非智能开关，无实时监测及远程通信功能，因此无法远程获知开关状态及电压、电流、功率、电量等运行数据。
目前在低压台区智能化改造的主要方法有：一是将非智能开关更换为智能开关；二是在分支线上加装低压分路监测单元。
(1)智能开关具备开关状态监测、电压、电流测量及远程通信功能，但采用RS485与配变终端进行通信，现场施工布线困难，主要问题在于：配变终端安装在变压器低压侧出线，而各级分支开关安装在配电房的进线柜、馈线柜以及分支箱和表箱，分支箱距离配电房比较远，表箱一般分布在用户的楼层；而且智能开关不具备电能计量功能，无法计算各分支线路的损耗。
(2)低压分路监测单元具备线路的电压、电流测量以及线路故障检测功能，通信接口也是采用RS485，同样面临着现场施工布线的问题；也不具备电能计量功能，且无法监测开关状态。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，采用低压电力线宽带载波通信，以解决通讯布线施工难度大、通信困难、无电能计量和开关状态监测的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，包括若干用于低压台区供电网各分级电路中的分支开关，所述分支开关采用非智能开关，在各级电路上均加装有智能监测单元，所述智能监测单元包括用于实现数据远程通信传输功能的低压电力线宽带载波通信模块、用于开关状态监测的电流互感器、用于线路故障检测的高速数据采集***和用于实现计量功能的计量芯片，所述低压电力线宽带载波通信模块的输出端与计量芯片电性连接，输入端分别与电流互感器、高速数据采集***电性连接；
所述低压电力线宽带载波通信模块还用于实现时钟同步和异常事件主动上报的功能；
所述电流互感器通过采集分支开关进线及出线的电压，判断分支开关的状态；
所述高速数据采集***通过高速AD采样，实时采集分级电路中电压、电流值，当电压、电流超过限值时，产生分级电路过载、短路、过流、过压、欠压、停电的故障信息。
作为本发明的一种优选方案，所述低压电力线宽带载波通信模块包括作为数据传输信道用于实现数据传输功能的电力线和用于接受信息的调制解调器；
低压电力线宽带载波通信模块通过将载有信息的高频信号加载于电流，然后利用所述电力线传输，最后所述调制解调器再把高频信号从电流中分离出来，并传输至所述计量芯片。
作为本发明的一种优选方案，还包括主节点载波模块，所有分级电路中的所述低压电力线宽带载波通信模块均作为从节点载波模块，所述主节点载波模块与从节点载波模块通过简单网络时间协议实现时钟同步。
作为本发明的一种优选方案，还包括集成在分级电路中的声音报警器，所述声音报警器与所述计量芯片的输出端电性连接。
作为本发明的一种优选方案，分级电路上还集成有故障保护装置，所述故障保护装置包括控制继电器K1，所述控制继电器K1的常闭触点串联在分级电路中，控制继电器K1的线圈串联设置在所述计量芯片与声音报警器之间。
作为本发明的一种优选方案，所述控制继电器K1的线圈与所述声音报警器之间还设置有传感器，所述传感器采用的是无线红外传感器。
作为本发明的一种优选方案，所述主节点载波模块的输出端连接有用于直观显示各级电路数据信号的LCD显示单元。
作为本发明的一种优选方案，所述LCD显示单元采用的是LCD12864的液晶显示屏。
作为本发明的一种优选方案，所述电流互感器采用的是钳形电流互感器。
作为本发明的一种优选方案，所述低压电力线宽带载波通信模块支持DL/T645-2007和Modubs通信协议。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明提供了一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，可实现低压台区供电网的实时监测，采用低压电力线宽带载波通信，无需布线即可完成远程通信大大降低了现场通讯布线施工难度；同时，通信速率远远大于传统的RS485、微功率无线、窄带载波，满足了台区供电网实时监测数据的高速采集需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式中适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置的工作信号流程图。
图中：
1-分支开关；2-低压电力线宽带载波通信模块；3-电流互感器；4-高速数据采集***；5-计量芯片；6-主节点载波模块；7-声音报警器；8-传感器；9-LCD显示单元；
201-电力线；202-调制解调器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，可实现低压台区供电网的实时监测，采用低压电力线宽带载波通信，无需布线即可完成远程通信大大降低了现场通讯布线施工难度；同时，通信速率远远大于传统的RS485、微功率无线、窄带载波，满足了台区供电网实时监测数据的高速采集需求。
如图1所示，本发明实施方式中以三条分级电路为例进行说明，具体包括若干用于低压台区供电网各分级电路中的分支开关1，所述分支开关1采用传统的非智能开关，通过在各级电路上加装智能监测单元，实现了对设备运行状态的实时监测，实现了对各分级电路的高精度测量、计量功能，同时满足无需布线的前提下解决与配变终端的通信问题。
在本实施方式中，智能监测单元包括用于实现数据远程通信传输功能的低压电力线宽带载波通信模块2、用于开关状态监测的电流互感器3、用于线路故障检测的高速数据采集***4和用于实现计量功能的计量芯片5，电流互感器3采用的是钳形电流互感器，所述低压电力线宽带载波通信模块2的输出端与计量芯片5电性连接，输入端分别与电流互感器3、高速数据采集***4电性连接，通过电流互感器3和高速数据采集***4采集信息，然后通过低压电力线宽带载波通信模块2将采集的数据信息传输至计量芯片5。
低压电力线宽带载波通信模块2包括作为数据传输信道用于实现数据传输功能的电力线201和用于接受信息的调制解调器202，低压电力线宽带载波通信模块2利用以现有供电线路作为信息传输媒介，实现数据传输，可直接利用现有电力线作为数据传输信道进行数据传输，无需重新布线，这一特点使得设备安装方便，节省了线路建设费用，降低了***成本；与蓝牙、IrDA等无线通信技术相比，传输设备不受障碍物影响，更易于组网。
低压电力线宽带载波通信模块2通过将载有信息的高频信号(2M～12M)加载于电流，然后利用所述电力线201传输，最后所述调制解调器202再把高频信号从电流中分离出来，并传输至所述计量芯片5。
低压电力线宽带载波通信模块2还可用于实现时钟同步和异常事件主动上报的功能。
在本实施方式中，还包括主节点载波模块6，低压电力线宽带载波通信模块2建立了一张实时可靠的通信网络，所有分级电路中的所述低压电力线宽带载波通信模块2均作为从节点载波模块，所述主节点载波模块6与从节点载波模块通过简单网络时间协议(SNTP)实现时钟同步；
主节点载波模块6的工作原理与低压电力线宽带载波通信模块2的工作原理相同，同样是利用现有电力线作为数据传输信道进行数据传输，从而实现将各分级电路实时监测信息的统一获取、集中处理。
低压电力线宽带载波通信模块2采用的宽带载波技术具有高通信速率(不小于1Mbps)以及可靠的双向通信特性，保证了异常事件主动上报的及时性和准确性；通过对事件信息实现集中监控、管理下延，对每一个终端实现全时段全事件监控，管理范围扩大了数百倍。
低压电力线宽带载波通信模块2支持DL/T645-2007和Modubs通信协议，能够实现工作设备分级电路与配变终端的无缝通信接入。
电流互感器3通过采集分支开关1进线及出线的电压，判断分支开关1的状态：当进线、出线的电压差大于临界值时，则认为分支开关1分闸，此时，会产生分支开关1工作异常的信号，从而实现了对开关状态的实时监测功能。
高速数据采集***4通过高速AD采样，实时采集分级电路中电压、电流值，当电压、电流超过限值时，产生分级电路过载、短路、过流、过压、欠压、停电的故障信息，从而实现了对各分级电路线路故障检测功能。
进一步地，在本实施方式中，还包括集成在分级电路中的声音报警器7，所述声音报警器7与所述计量芯片5的输出端电性连接；分级电路上集成有故障保护装置，所述故障保护装置包括控制继电器K1，所述控制继电器K1的常闭触点串联在分级电路中，具体是在分级电路中工作设备的供电电路中，控制继电器K1的线圈串联设置在所述计量芯片5与声音报警器7之间。
通过声音报警器7的设置，能够在发生故障时及时发出声音报警信号，引起工作人员的注意，从而及时发现问题并解决问题，降低故障带来的进一步伤害；通过利用控制继电器K1能够在某分级电路发生故障后，将该分级电路自动断开，停止工作，从而避免了故障发生后，该分级电路仍继续工作，造成的二次危害。
控制继电器K1的具体工作原理如下：
当分级电路正常工作，无异常情况发生时，控制继电器K1的常闭触点始终处于闭合状态，此时，工作设备正常工作，声音报警器7不启动工作；当分级电路发生故障时，控制继电器K1的线圈通电，声音报警器7工作，同时，控制继电器K1的常闭触点断开，实现供电电路与工作设备之间的断开，从而对工作设备起到了保护的作用。
控制继电器K1的线圈与所述声音报警器7之间还设置有传感器8，所述传感器8采用的是无线红外传感器，传感器8的设置，有利于传感灵敏，安全报警，降低安全隐患。
主节点载波模块6的输出端连接有用于直观显示各级电路数据信号的LCD显示单元9，LCD显示单元9采用的是LCD12864的液晶显示屏，该显示屏的显示功能强大，可显示大量文字、图形、数据，显示多样，清晰可见，与数码管显示相比，在直观程度上和亮度清晰度上都存在很多优势；通过LCD显示单元9实时显示出各级分级电路中电流传感器3以及高速数据采集***4所采集到的数据信息，便于工作人员进行比对分析，及时做到预防，从而大大降低故障发生的概率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，包括若干用于低压台区供电网各分级电路中的分支开关(1)，所述分支开关(1)采用非智能开关，其特征在于，在各级电路上均加装有智能监测单元，所述智能监测单元包括用于实现数据远程通信传输功能的低压电力线宽带载波通信模块(2)、用于开关状态监测的电流互感器(3)、用于线路故障检测的高速数据采集***(4)和用于实现计量功能的计量芯片(5)，所述低压电力线宽带载波通信模块(2)的输出端与计量芯片(5)电性连接，输入端分别与电流互感器(3)、高速数据采集***(4)电性连接；
所述低压电力线宽带载波通信模块(2)还用于实现时钟同步和异常事件主动上报的功能；
所述电流互感器(3)通过采集分支开关(1)进线及出线的电压，判断分支开关(1)的状态；
所述高速数据采集***(4)通过高速AD采样，实时采集分级电路中电压、电流值，当电压、电流超过限值时，产生分级电路过载、短路、过流、过压、欠压、停电的故障信息。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，所述低压电力线宽带载波通信模块(2)包括作为数据传输信道用于实现数据传输功能的电力线(201)和用于接受信息的调制解调器(202)；
低压电力线宽带载波通信模块(2)通过将载有信息的高频信号加载于电流，然后利用所述电力线(201)传输，最后所述调制解调器(202)再把高频信号从电流中分离出来，并传输至所述计量芯片(5)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，还包括主节点载波模块(6)，所有分级电路中的所述低压电力线宽带载波通信模块(2)均作为从节点载波模块，所述主节点载波模块(6)与从节点载波模块通过简单网络时间协议实现时钟同步。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，还包括集成在分级电路中的声音报警器(7)，所述声音报警器(7)与所述计量芯片(5)的输出端电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，分级电路上还集成有故障保护装置，所述故障保护装置包括控制继电器K1，所述控制继电器K1的常闭触点串联在分级电路中，控制继电器K1的线圈串联设置在所述计量芯片(5)与声音报警器(7)之间。
6.根据权利要求5所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，所述控制继电器K1的线圈与所述声音报警器(7)之间还设置有传感器(8)，所述传感器(8)采用的是无线红外传感器。
7.根据权利要求3所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，所述主节点载波模块(6)的输出端连接有用于直观显示各级电路数据信号的LCD显示单元(9)。
8.根据权利要求7所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，所述LCD显示单元(9)采用的是LCD12864的液晶显示屏。
9.根据权利要求1所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，所述电流互感器(3)采用的是钳形电流互感器。
10.根据权利要求1所述的一种适用于低压台区配用电数据同步采集的智能监测装置，其特征在于，所述低压电力线宽带载波通信模块(2)支持DL/T645-2007和Modubs通信协议。
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