CN112485600A - 配电线路故障路径探测一二次融合传感器及传感器网络 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器及传感器网络，该一二次融合传感器通过取代常规互感器，减小设备体积、重量以及成本，降低了安装难度与安全风险，并通过取能电流互感器自取能，避免了传感器单独供电引发的安全风险，提高了运行可靠性和运维效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力***在线监测技术领域，具体涉及一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器及传感器网络。
背景技术
故障路径探测是电力配网自动化中重要的技术手段，通过电流、电压传感器实现短路和接地故障的探测和定位，进一步通过自动化手段进行故障隔离和非故障区域恢复供电，以减少停电时间，提供供电可靠性。现有的故障路径探测主要依靠故障路径指示器(FPI)或配电自动化终端(DTU/FTU/TTU)来完成。
故障路径指示器可以做到体积小巧、自供能，但是功能单一，只能完成故障路径探测与指示，无法完成更多的自动化功能。相对而言，配电自动化终端具备故障隔离、负荷转移、开关控制等自动化功能，但作为二次设备需要与互感器等一次设备配合，存在兼容性问题，同时设备体积较大、需要电源供电，增加了安装、运维的负担。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的故障路径探测器功能单一，配电自动化终端体积大、需要电源供电且存在兼容问题，因此，本发明提供一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器及传感器网络，通过电压、电流传感器取代常规互感器，结合取能及无线通信的应用，实现自动化配电传感器的智能化和自动化，同时减少设备占地面积，节能降耗，提高配电设备运维水平。
本发明通过下述技术方案实现：
一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器，包括传感取能部分和数据处理通信部分；所述数据处理通信部分固定安装在所述传感取能部分，且所述数据处理通信部分的外壳与所述传感取能部分的外壳等电位；
所述传感取能部分包括空心线圈型电流传感器和电容型电压传感器；其中，所述空心线圈型电流传感器，用于检测配电线路的电流信号；所述电容型电压传感器，用于检测配电线路的电压信号；
所述数据处理通信部分包括调理指示模块和通信模块；其中，所述调理指示模块，用于接收所述空心线圈型电流传感器发送的电流信号和所述电容型电压传感器发送的电压信号，并基于所述电流信号和所述电压信号确定故障路径；所述通信模块，用于完成所述一二次融合传感器之间的通信。
进一步地，所述传感取能部分为钳形结构，用于带电安装于架空线或电缆上。
进一步地，所述传感取能部分还包括取能电流互感器；所述取能电流互感器，用于获取电能。
进一步地，所述调理指示模块，还用于收集所述取能电流互感器提供的电能。
进一步地，所述数据处理通信部分还包括本地指示模块和电源控制模块；
所述本地指示模块，用于在所述配电线路发生故障时，通过声音信号，和/或光信号指示故障位置；
所述电源控制模块，用于存储所述取能电流互感器发送的电能，并将所述电能转换为稳定电源，为所述传感取能部分和所述数据处理通信部分供电。
一种基于上述配电线路故障路径探测一二次融合传感器的传感器网络，包括多个一二次融合传感器和配电子站；
多个所述一二次融合传感器通过无线通信方式相互通信；
每一所述一二次融合传感器通过无线通信方式向配电子站发送数据，并接收所述配电子站发送的自动化控制命令。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、通过将传感取能部分设计为钳形结构，可直接带电安装于架空线或电缆上，实现快速运维。
2、通过一二次融合传感器取代常规互感器，减小设备体积、重量以及成本，降低了安装难度与安全风险。
3、通过取能电流互感器自取能，避免了传感器单独供电引发的安全风险，提高了运行可靠性和运维效率。
4、通过构建传感器网络实现数据交换，无需通信线缆，具备配置灵活、构架简洁的优势。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器的结构示意图。
图2为本发明一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器的原理图。
图3为本发明一种基于配电线路故障路径探测一二次融合传感器的传感器网络示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-图2所示，本发明提供一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器，包括传感取能部分和数据处理通信部分；数据处理通信部分固定安装在传感取能部分，且数据处理通信部分的外壳与传感取能部分的外壳等电位。
传感取能部分包括空心线圈型电流传感器和电容型电压传感器；其中，空心线圈型电流传感器，用于检测配电线路的电流信号；电容型电压传感器，用于检测配电线路的电压信号。
数据处理通信部分包括调理指示模块和通信模块；其中，调理指示模块，用于接收空心线圈型电流传感器发送的电流信号和电容型电压传感器发送的电压信号，并基于电流信号和电压信号确定故障路径；通信模块，用于完成一二次融合传感器之间的通信。
进一步地，本实施例基于电流信号和电压信号确定故障路径的方法包括但不限于采用零序无功功率方向法、零序电流有功分量、有功功率法、首半波法和暂态零序电流比较法。
进一步地，传感取能部分为钳形结构，用于带电安装于架空线或电缆上。
进一步地，传感取能部分还包括取能电流互感器，用于获取电能。
进一步地，调理指示模块，还用于收集取能电流互感器(CT)提供的电能。
本实施例中的调理指示模块还可具备潮流监测、自动控制、电能质量检测和线损监测等功能。
进一步地，数据处理通信部分还包括本地指示模块和电源控制模块。
本地指示模块，用于在配电线路发生故障时，通过声音信号，和/或光信号指示故障位置。
电源控制模块，用于存储取能电流互感器发送的电能，并将电能转换为稳定电源，为传感取能部分和数据处理通信部分供电。
具体地，通过空心线圈型电流传感器和电容型电压传感器取代常规互感器，结合取能及无线通信模块，实现自动化配电传感器的一体化、智能化、自动化，能够实现减少设备占地面积，节能降耗，提高配电设备运维水平。通过将传感取能部分设计为钳形结构，以便于安装在配电网架空线或电缆上，通过分析故障时探测点的电压和电流，实现故障路径探测，对区域级的配电线路的监测与保护。
实施例2
如图3所示，一种基于上述配电线路故障路径探测一二次融合传感器的传感器网络，包括多个一二次融合传感器和配电子站。
多个一二次融合传感器通过无线通信方式相互通信。
各一二次融合传感器通过无线通信方式向配电子站发送数据，并接收配电子站发送的自动化控制命令。
进一步地，无线通信方式包括但不限于4G、窄带物联网(NB-IOT)和LoRa。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器，其特征在于，包括传感取能部分和数据处理通信部分；所述数据处理通信部分固定安装在所述传感取能部分，且所述数据处理通信部分的外壳与所述传感取能部分的外壳等电位；
所述传感取能部分包括空心线圈型电流传感器和电容型电压传感器；其中，所述空心线圈型电流传感器，用于检测配电线路的电流信号；所述电容型电压传感器，用于检测配电线路的电压信号；
所述数据处理通信部分包括调理指示模块和通信模块；其中，所述调理指示模块，用于接收所述空心线圈型电流传感器发送的电流信号和所述电容型电压传感器发送的电压信号，并基于所述电流信号和所述电压信号确定故障路径；所述通信模块，用于完成所述一二次融合传感器之间的通信。
2.根据权利要求1所述的一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器，其特征在于，所述传感取能部分为钳形结构，用于带电安装于架空线或电缆上。
3.根据权利要求1所述的一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器，其特征在于，所述传感取能部分还包括取能电流互感器；所述取能电流互感器，用于获取电能。
4.根据权利要求3所述的一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器，其特征在于，所述调理指示模块，还用于收集所述取能电流互感器提供的电能。
5.根据权利要求1所述的一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器，其特征在于，所述数据处理通信部分还包括本地指示模块和电源控制模块；
所述本地指示模块，用于在所述配电线路发生故障时，通过声音信号，和/或光信号指示故障位置；
所述电源控制模块，用于存储所述取能电流互感器发送的电能，并将所述电能转换为稳定电源，为所述传感取能部分和所述数据处理通信部分供电。
6.一种基于权利要求1所述的一种配电线路故障路径探测一二次融合传感器的传感器网络，其特征在于，包括多个一二次融合传感器和配电子站；
多个所述一二次融合传感器通过无线通信方式相互通信；
每一所述一二次融合传感器通过无线通信方式向配电子站发送数据，并接收所述配电子站发送的自动化控制命令。
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