CN110703023A - 配电线路智能计量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种配电线路智能计量测量装置，包括分别安装在配电线路三根相线上的三个线路传感器、安装在电线杆上的数据汇集器、以及用于固定线路传感器和数据汇集器的安装附件；每个线路传感器均通过电缆与数据汇集器的一端相连，数据汇集器的另一端与接地端相连，线路传感器用于测量所在相线的电压输出信号、电流输出信号和电源输出信号，并通过电缆传输给数据汇集器，数据汇集器用于对电压输出信号和电流输出信号进行汇集，并利用电源输出信号为自身供电。本发明提供的配电线路智能计量测量装置安装于架空配电线路上，实现对线路运行情况的智能计量和测量，安装便捷，测量精度高，能够广泛应用于配电自动化、泛在电力物联网以及智能电网***。
Description
技术领域
本发明涉及配电线路技术领域，特别涉及一种配电线路智能计量测量装置。
背景技术
配电线路是智能电网的重要组成部分，其主要特点是覆盖面广、线路较长、且易受到恶劣天气等自然灾害的破坏，因此对配电线路进行检测和测量具有十分重要的意义和必要性。
近年来，电网事业虽然得到了较快速的发展，但配网过程中的线路检测工作仍然以人工操作比较多，这必然会导致检查的遗漏，并存在一定的安全隐患。现有的测量仪器通常结构简单，功能单一，测量精度和稳定性不够，难以满足配电网监测日益发展的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电线路智能计量测量装置，对线路运行情况进行智能计量和测量，安装便捷，并且实现高精度、高稳定性和多功能测量。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种配电线路智能计量测量装置，包括分别安装在配电线路三根相线上的三个线路传感器、安装在电线杆上的数据汇集器、以及用于固定所述线路传感器和所述数据汇集器的安装附件；
每个所述线路传感器均通过电缆与所述数据汇集器的一端相连，所述数据汇集器的另一端与接地端相连，所述线路传感器用于测量所在相线的电压输出信号、电流输出信号和电源输出信号，并通过电缆传输给所述数据汇集器，所述数据汇集器用于对所述电压输出信号和所述电流输出信号进行汇集，并利用所述电源输出信号为自身供电。
优选地，所述线路传感器包括电压互感器、电流互感器和取电互感器，所述电压互感器用于测量所述电压输出信号，所述电流互感器用于测量所述电流输出信号，所述取电互感器用于测量所述电源输出信号。
优选地，所述电压互感器包括串联的第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所在相线相连，所述第一电容的另一端与所述第二电容相连，所述第二电容的一端与所述第一电容相连，所述第二电容的另一端与接地端相连，所述电压输出信号通过测量所述第二电容的两端获取。
优选地，所述电流互感器包括与所在相线电磁感应的铁芯线圈、以及与所述铁芯线圈依次串联的第一电阻和第二电阻，所述铁芯线圈、所述第一电阻和所述第二电阻形成封闭的回路，所述电流输出信号通过测量所述第一电阻的两端获取。
优选地，所述取电互感器包括串联的第三电容和第四电容，以及变压器，所述第三电容的一端与所在相线相连，所述第三电容的另一端与所述第四电容相连，所述第四电容的一端与所述第三电容相连，所述第四电容的另一端与接地端相连，所述第四电容的两端连接所述变压器的输入端，所述电源输出信号通过测量所述变压器的输出端获取。
优选地，所述线路传感器包括开口式线路传感器和穿心式线路传感器；
所述开口式线路传感器包括圆饼状外壳，所述圆饼状外壳具有中空圆心和与所述中空圆心相通的条形缺口，所述条形缺口形成配电线的安装通道，所述中空圆心用于容纳配电线，所述开口式线路传感器还包括堵头，所述堵头包括圆弧形盖和连接在所述圆弧形盖中部的条形凸起，所述堵头用于配电线安装完成后封闭所述条形缺口；
所述穿心式线路传感器包括圆饼状外壳，所述圆饼状外壳具有中空圆心，所述中空圆心用于容纳配电线。
优选地，所述数据汇集器的外壳为防水密封的机箱，其材料采用不锈钢金属或工程塑料。
优选地，所述数据汇集器包括：
电源处理模块，用于对所述电源输出信号进行整流、稳压和充电管理，形成稳定的工作电源供应给所述数据汇集器内各部分使用；
模数转换模块，用于对所述电压输出信号和所述电流输出信号进行模数转换，并将转换后的数据发送给微处理模块；
微处理模块，用于对转换后的数据进行分析处理，得到配电线路的工作参数和工作状态；
存储模块，用于保存所述微处理模块的分析处理结果，以备后续调用查询；
卫星对时模块，用于向所述微处理模块提供当前的时间信息和位置信息；
WIFI通信模块，用于通过WIFI网络与近距离的手持设备进行通信、传输数据和接收指令；
GPRS通信模块，用于通过运营商提供的无线公网通信服务与远程设备进行通信、传输数据和接收指令。
优选地，所述微处理模块用于对转换后的数据进行分析处理，具体包括：
计算三相电流和三相电压的有效值、有功功率、无功功率、功率因数、三相有功电度、无功电度；
判断短路故障、接地故障；
进行电压合格率统计、三相不平衡分析、谐波分析和线路损耗分析。
优选地，所述电源处理模块形成的工作电源包括1.8V、3.3V和5V的直流工作电源。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，本发明提供的配电线路智能计量测量装置安装于架空配电线路上，实现对线路运行情况的智能计量和测量，具有安装便捷、高精度、高稳定性、多功能的优点，能够广泛应用于配电自动化、泛在电力物联网以及智能电网***。
附图说明
图1是本发明实施例提供的配电线路智能计量测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中线路传感器的内部电路示意图；
图3是本发明实施例中开口式线路传感器的结构示意图；
图4是本发明实施例中穿心式线路传感器的结构示意图；
图5是本发明实施例中数据汇集器的结构示意图。
图中：1-线路传感器；2-数据汇集器，101-电压互感器，102-电流互感器，103-取电互感器，104-圆饼状外壳，105-中空圆心，106-条形缺口，107-堵头，201-电源处理模块，202-模数转换模块，203-微处理模块，204-存储模块，205-卫星对时模块，206-WIFI通信模块，207-GPRS通信模块。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例提供了一种配电线路智能计量测量装置，如图1所示，所述装置包括分别安装在配电线路三根相线(A、B、C)上的三个线路传感器1、安装在电线杆上的数据汇集器2、以及用于固定线路传感器1和数据汇集器2的安装附件；
每个线路传感器1均通过电缆与数据汇集器2的一端相连，数据汇集器2的另一端与接地端(大地)相连，线路传感器1用于测量所在相线的电压输出信号、电流输出信号和电源输出信号，并通过电缆传输给数据汇集器2，数据汇集器2用于对电压输出信号和电流输出信号进行汇集，并利用电源输出信号为自身供电。
本发明提供的配电线路智能计量测量装置安装于架空配电线路上，实现对线路运行情况的智能计量和测量，安装使用便捷，测量精度高，功能多样化，能够广泛应用于配电自动化、泛在电力物联网以及智能电网***。
进一步地，如图2所示，线路传感器1包括电压互感器101、电流互感器102和取电互感器103，电压互感器101用于测量电压输出信号，电流互感器102用于测量电流输出信号，取电互感器103用于测量电源输出信号。
进一步地，电压互感器101包括串联的第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的一端与所在相线相连，第一电容C1的另一端与第二电容C2相连，第二电容C2的一端与第一电容C1相连，第二电容C2的另一端与接地端(大地)相连，电压输出信号Vv通过测量第二电容C2的两端获取。
其中，高压电容C1和C2组成了电容分压式互感器，输出信号Vv通过电缆连接到数据汇集器2。当配电线路对地电压为5.71kV时，输出信号Vv为2V交流信号，可以输送给AD转换电路进行测量，同时保持良好的线性度和精度，转换误差小于0.5％。
进一步地，电流互感器102包括与所在相线电磁感应的铁芯线圈L、以及与铁芯线圈L依次串联的第一电阻R1和第二电阻R2，铁芯线圈L、第一电阻R1和第二电阻R2形成封闭的回路，电流输出信号Vi通过测量第一电阻R1的两端获取。
其中，由铁芯、绕制在铁芯的线圈L、分压电阻R1和R2组成了电子式电流互感器，输出信号Vi通过电缆连接到数据汇集器2。当配电线路的负荷电流为630A时，输出信号Vi为2V交流信号，可以输送给AD转换电路进行测量，同时保持良好的线性度和精度，转换误差小于0.5％。
进一步地，取电互感器103包括串联的第三电容C3和第四电容C4，以及变压器T，第三电容C3的一端与所在相线相连，第三电容C3的另一端与第四电容C4相连，第四电容C4的一端与第三电容C3相连，第四电容C4的另一端与接地端(大地)相连，第四电容C4的两端连接变压器T的输入端，电源输出信号u通过测量变压器T的输出端获取。
其中，由高压电容C3、C4和小型变压器T组成了取电互感器，输出信号u通过电缆连接到数据汇集器2。当配电线路对地电压为5.71kV时，取电互感器输出的功率不小于2瓦，可供应数据汇集器2作为其工作电源。
作为本发明的一种具体实施方式，如图3和图4所示，本发明中的线路传感器包括开口式线路传感器(图3)和穿心式线路传感器(图4)；
开口式线路传感器包括圆饼状外壳104，圆饼状外壳104具有中空圆心105和与中空圆心105相通的条形缺口106，条形缺口106形成配电线的安装通道，中空圆心105用于容纳配电线，开口式线路传感器还包括堵头107，堵头107包括圆弧形盖和连接在圆弧形盖中部的条形凸起，堵头107用于配电线安装完成后封闭条形缺口106；
穿心式线路传感器包括圆饼状外壳104，圆饼状外壳104具有中空圆心105，中空圆心105用于容纳配电线。安装时，需将配电线穿过中空圆心105进行安装。
本发明实施例中的线路传感器是一种创新的一体化智能传感器，具有体积小、集成度高、测量精度高、安装便捷等特性。其中开口式线路传感器可以在线路不停电的情况下安装使用，这是本发明的重要优势之一。
优选地，本发明实施例中的数据汇集器2的外壳为防水密封的机箱，其材料采用不锈钢金属或工程塑料等适合户外使用的材料。
数据汇集器2通过连接电缆与安装于配电线路的三台高精度线路传感器1连通，获得A、B、C三相配电线路的二次测量信号Vv、Vi、以及工作电源u，对二次测量信号进行数据转换，进行后续的计算和分析。
进一步地，如图5所示，数据汇集器2包括：
电源处理模块201，用于对电源输出信号进行整流、稳压和充电管理，形成稳定的工作电源供应给数据汇集器2内各部分使用；
模数转换模块202，用于对电压输出信号和电流输出信号进行模数转换，并将转换后的数据发送给微处理模块203；
微处理模块203，用于对转换后的数据进行分析处理，得到配电线路的工作参数和工作状态；
存储模块204，用于保存微处理模块203的分析处理结果，以备后续调用查询；
卫星对时模块205，用于向微处理模块203提供当前的时间信息和位置信息；
WIFI通信模块206，用于通过WIFI网络与近距离的手持设备进行通信、传输数据和接收指令；
GPRS通信模块207，用于通过运营商提供的无线公网通信服务与远程设备进行通信、传输数据和接收指令。
具体地，电源处理模块形成的工作电源包括1.8V、3.3V和5V的稳定直流工作电源；卫星对时模块105包括GPS、北斗或其他卫星对时设备；手持设备包括手机、PAD、笔记本电脑等。
模数转换模块202把模拟信号转换成为数字信号，获得电流和电压的波形，然后通过内部数据总线传输给微处理模块203(MCU)，微处理模块203用于对转换后的数据进行分析处理，具体包括：
计算三相电流和三相电压的有效值、有功功率、无功功率、功率因数、三相有功电度、无功电度；
判断短路故障、接地故障；
进行电压合格率统计、三相不平衡分析、谐波分析和线路损耗分析。
微处理模块203通过上述分析处理过程得到配电线路的工作参数和工作状态。
综上所述，本发明提供的配电线路智能计量测量装置安装于架空配电线路上，实现对线路运行情况的智能计量和测量，具有安装便捷、高精度、高稳定性、多功能的优点，能够广泛应用于配电自动化、泛在电力物联网以及智能电网***。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种配电线路智能计量测量装置，其特征在于，包括分别安装在配电线路三根相线上的三个线路传感器、安装在电线杆上的数据汇集器、以及用于固定所述线路传感器和所述数据汇集器的安装附件；
每个所述线路传感器均通过电缆与所述数据汇集器的一端相连，所述数据汇集器的另一端与接地端相连，所述线路传感器用于测量所在相线的电压输出信号、电流输出信号和电源输出信号，并通过电缆传输给所述数据汇集器，所述数据汇集器用于对所述电压输出信号和所述电流输出信号进行汇集，并利用所述电源输出信号为自身供电。
2.根据权利要求1所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述线路传感器包括电压互感器、电流互感器和取电互感器，所述电压互感器用于测量所述电压输出信号，所述电流互感器用于测量所述电流输出信号，所述取电互感器用于测量所述电源输出信号。
3.根据权利要求2所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述电压互感器包括串联的第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所在相线相连，所述第一电容的另一端与所述第二电容相连，所述第二电容的一端与所述第一电容相连，所述第二电容的另一端与接地端相连，所述电压输出信号通过测量所述第二电容的两端获取。
4.根据权利要求2所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述电流互感器包括与所在相线电磁感应的铁芯线圈、以及与所述铁芯线圈依次串联的第一电阻和第二电阻，所述铁芯线圈、所述第一电阻和所述第二电阻形成封闭的回路，所述电流输出信号通过测量所述第一电阻的两端获取。
5.根据权利要求2所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述取电互感器包括串联的第三电容和第四电容，以及变压器，所述第三电容的一端与所在相线相连，所述第三电容的另一端与所述第四电容相连，所述第四电容的一端与所述第三电容相连，所述第四电容的另一端与接地端相连，所述第四电容的两端连接所述变压器的输入端，所述电源输出信号通过测量所述变压器的输出端获取。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述线路传感器包括开口式线路传感器和穿心式线路传感器；
所述开口式线路传感器包括圆饼状外壳，所述圆饼状外壳具有中空圆心和与所述中空圆心相通的条形缺口，所述条形缺口形成配电线的安装通道，所述中空圆心用于容纳配电线，所述开口式线路传感器还包括堵头，所述堵头包括圆弧形盖和连接在所述圆弧形盖中部的条形凸起，所述堵头用于配电线安装完成后封闭所述条形缺口；
所述穿心式线路传感器包括圆饼状外壳，所述圆饼状外壳具有中空圆心，所述中空圆心用于容纳配电线。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述数据汇集器的外壳为防水密封的机箱，其材料采用不锈钢金属或工程塑料。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述数据汇集器包括：
电源处理模块，用于对所述电源输出信号进行整流、稳压和充电管理，形成稳定的工作电源供应给所述数据汇集器内各部分使用；
模数转换模块，用于对所述电压输出信号和所述电流输出信号进行模数转换，并将转换后的数据发送给微处理模块；
微处理模块，用于对转换后的数据进行分析处理，得到配电线路的工作参数和工作状态；
存储模块，用于保存所述微处理模块的分析处理结果，以备后续调用查询；
卫星对时模块，用于向所述微处理模块提供当前的时间信息和位置信息；
WIFI通信模块，用于通过WIFI网络与近距离的手持设备进行通信、传输数据和接收指令；
GPRS通信模块，用于通过运营商提供的无线公网通信服务与远程设备进行通信、传输数据和接收指令。
9.根据权利要求8所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述微处理模块用于对转换后的数据进行分析处理，具体包括：
计算三相电流和三相电压的有效值、有功功率、无功功率、功率因数、三相有功电度、无功电度；
判断短路故障、接地故障；
进行电压合格率统计、三相不平衡分析、谐波分析和线路损耗分析。
10.根据权利要求8所述的配电线路智能计量测量装置，其特征在于，所述电源处理模块形成的工作电源包括1.8V、3.3V和5V的直流工作电源。
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