CN115078803A - 一种分布式无线电参量采样***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分布式无线电参量采样***及方法，属于无线电参量采样技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种分布式无线电参量采样***硬件结构的改进；解决上述技术问题采用的技术方案为：包括分布式设置的无线电流钳、分布式设置的检验仪分机、检验主机、主机服务器、主机客户端、移动客户端，每个无线电流钳均通过无线通信模块与对应分布式设置的检验仪分机进行通信，多个检验仪分机分别通过组网或局域网与检验主机进行通信；无线电流钳采集线路的电流、电压值发送至检验仪分机，检验主机将检验仪分机的数据根据配电台区位置进行编号，主机服务器根据不同台区线路上的电流、电压进行三相不平衡补偿计算；本发明应用于无线电参量采样。

Description

一种分布式无线电参量采样***及方法

技术领域

本发明提供了一种分布式无线电参量采样***及方法，属于分布式无线电参量采样技术领域。

背景技术

传统的电流、电压等电参量的采样一般采用的都是有线连接的电流钳及相位伏安表进行检测的，需要通过测试线将电流钳与相位伏安表连接起来，不仅需要的线缆繁多，在接线的时候需要耗费时间和精力在线缆连接上，同时在测试过程中测试点还需要受到线缆长度的限制，过长距离的测试点无法一次性进行电流数据的采样，造成了采集工作的重复，因此，需要提出一种无线电流、电压等电参量的采样***，能够在省去连接线缆的基础上实现对检测点线路上的电参量的精确及分布式采样。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种分布式无线电参量采样***硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种分布式无线电参量采样***，包括分布式设置的无线电流钳、分布式设置的检验仪分机、检验主机、主机服务器、主机客户端、移动客户端，每个所述无线电流钳均通过无线通信模块与对应分布式设置的检验仪分机进行通信，多个检验仪分机分别通过组网或局域网与检验主机进行通信，所述检验主机通过导线分别与主机服务器、主机客户端相连，所述移动客户端通过无线通信模块与检验仪分机、检验主机进行通信，且移动客户端能够切换检验仪分机的编号查看不同检测点电流、电压的检测值；

所述无线电流钳采集线路的电流、电压值发送至检验仪分机，检验主机将检验仪分机的数据根据配电台区位置进行编号，主机服务器根据不同台区线路上的电流、电压进行三相不平衡补偿计算。

所述无线电流钳包括壳体，所述壳体上设置有开机按键和钳口型开合扳手；

所述壳体内部集成有第一电流检测模块、第一电压检测模块、第一模数转换模块、第一无线通信模块、第一电源模块。

所述检验仪分机包括壳体，所述壳体正面设置有显示屏、指示灯，所述壳体内部集成有电参量计算模块、第二无线通信模块、分控制器、第二电源模块、第二模数转换模块，所述壳体内部还集成有第二电流检测模块、第二电压检测模块，所述分控制器通过导线分别与显示屏、指示灯、第二电源模块、第二模数转换模块、电参量计算模块相连，所述第二模数转换模块通过导线连接第二电流检测模块、第二电压检测模块。

所述检验仪分机的壳体上还设置有脉冲输入输出接口、电压电流测试接口、电源接口。

所述无线电流钳与检验仪分机之间设置有时钟同步模块，采用脉冲或时间戳形式的本地时钟信息。

一种分布式无线电流采样方法，包括如下步骤：

S1：设备安装：根据台区线路分布，将无线电流钳固定在三相线缆上，将检验仪分机根据用户数量及线路测量数量分布式设置，将检验主机、主机客户端、主机服务器设置在某一台区的监控台上，并进行相应线路的连接；

S2：启动无线电流钳和检验仪分机、检验主机、主机客户端、主机服务器，调整无线电流钳与检验仪分机之间的同步时钟；

S3：检验仪分机将其布置的当前n个无线电流钳采集的三相交流电流、三相交流电压及计算的三相交流功率、视在功率、工频频率、相位角信息根据线路编号或架设的线路信息整合成完整的报文信息发送至检验主机；

S4：检验主机将接收到当前台区布设的m个检验仪分机的数据根据线路架设规律进行整合分析汇总，并发送至主机服务器；

S5：主机服务器将已经整合好的原始数据先存储，然后根据各个检测仪分机采集的数据计算台区总负载侧的负序电流及零序电流的相位和幅值；根据总负载侧相位及每台检测仪分机各自检测的幅值和相位，计算每台检测仪分机在总负载侧不平衡分量方向上的投影，根据投影大小和相位、功率因数进行补偿。

还包括S6：移动客户端远程与每台检测仪分机进行无线通信，在移动客户端上远程查看或控制每台检测仪分机上采集的无线电流钳的历史数据。

所述无线电流钳及检测仪分机上均设置有电流检测模块和电压检测模块，其中根据现场布置情况将无线电流钳布置在各分支线路上，检测仪分机布置在多个分支线路的分支总线上，同时在台区变压器出线侧的总线上布置一个检测仪分机。

在设备安装之前，需要先根据台区线路布置建立台区低压配电拓扑，并从主站中得到台区的用电量数据及电压电流曲线数据，计算台区的低压线路损耗，分析台区的用户分布、网侧电流三相不平衡信息及无功电流数据。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的分布式无线电参量采样***通过无线电流钳及无线式的相位伏安表功能的检验仪分机，改变行业中一贯采用有线电流钳采集电流信号的做法，省去测试线的使用，让电流测试点的距离不受电缆长度的限制，使工作人员操作更简便，同时避免测试线缠绕打结以及测试线绝缘层被破坏导致的安全隐患。同时，通过对无线电流钳及无线式检验仪分机在台区的布置，不仅能够实现无线的线路上电流、电压等电参量的实时测量，同时能够实现对台区三相不平衡的治理。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的无线电流钳的结构示意图；

图3为本发明检验仪分机的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明一种分布式无线电参量采样***，包括分布式设置的无线电流钳、分布式设置的检验仪分机、检验主机、主机服务器、主机客户端、移动客户端，每个所述无线电流钳均通过无线通信模块与对应分布式设置的检验仪分机进行通信，多个检验仪分机分别通过组网或局域网与检验主机进行通信，所述检验主机通过导线分别与主机服务器、主机客户端相连，所述移动客户端通过无线通信模块与检验仪分机、检验主机进行通信，且移动客户端能够切换检验仪分机的编号查看不同检测点电流、电压的检测值；

所述无线电流钳采集线路的电流、电压值发送至检验仪分机，检验主机将检验仪分机的数据根据配电台区位置进行编号，主机服务器根据不同台区线路上的电流、电压进行三相不平衡补偿计算。

所述无线电流钳包括壳体，所述壳体上设置有开机按键和钳口型开合扳手；

所述壳体内部集成有第一电流检测模块、第一电压检测模块、第一模数转换模块、第一无线通信模块、第一电源模块。

所述检验仪分机包括壳体，所述壳体正面设置有显示屏、指示灯，所述壳体内部集成有电参量计算模块、第二无线通信模块、分控制器、第二电源模块、第二模数转换模块，所述壳体内部还集成有第二电流检测模块、第二电压检测模块，所述分控制器通过导线分别与显示屏、指示灯、第二电源模块、第二模数转换模块、电参量计算模块相连，所述第二模数转换模块通过导线连接第二电流检测模块、第二电压检测模块。

所述检验仪分机的壳体上还设置有脉冲输入输出接口、电压电流测试接口、电源接口。

所述无线电流钳与检验仪分机之间设置有时钟同步模块，采用脉冲或时间戳形式的本地时钟信息。

一种分布式无线电流采样方法，包括如下步骤：

S1：设备安装：根据台区线路分布，将无线电流钳固定在三相线缆上，将检验仪分机根据用户数量及线路测量数量分布式设置，将检验主机、主机客户端、主机服务器设置在某一台区的监控台上，并进行相应线路的连接；

S2：启动无线电流钳和检验仪分机、检验主机、主机客户端、主机服务器，调整无线电流钳与检验仪分机之间的同步时钟；

S3：检验仪分机将其布置的当前n个无线电流钳采集的三相交流电流、三相交流电压及计算的三相交流功率、视在功率、工频频率、相位角信息根据线路编号或架设的线路信息整合成完整的报文信息发送至检验主机；

S4：检验主机将接收到当前台区布设的m个检验仪分机的数据根据线路架设规律进行整合分析汇总，并发送至主机服务器；

S5：主机服务器将已经整合好的原始数据先存储，然后根据各个检测仪分机采集的数据计算台区总负载侧的负序电流及零序电流的相位和幅值；根据总负载侧相位及每台检测仪分机各自检测的幅值和相位，计算每台检测仪分机在总负载侧不平衡分量方向上的投影，根据投影大小和相位、功率因数进行补偿。

还包括S6：移动客户端远程与每台检测仪分机进行无线通信，在移动客户端上远程查看或控制每台检测仪分机上采集的无线电流钳的历史数据。

所述无线电流钳及检测仪分机上均设置有电流检测模块和电压检测模块，其中根据现场布置情况将无线电流钳布置在各分支线路上，检测仪分机布置在多个分支线路的分支总线上，同时在台区变压器出线侧的总线上布置一个检测仪分机。

在设备安装之前，需要先根据台区线路布置建立台区低压配电拓扑，并从主站中得到台区的用电量数据及电压电流曲线数据，计算台区的低压线路损耗，分析台区的用户分布、网侧电流三相不平衡信息及无功电流数据。

本发明为了解决现有有线相位伏安表存在的问题，主要从无线模块的数量、数据传输量以及功耗等方面，综合考虑相位伏安表的电压传感器、电流传感器和计算装置之间的布局，提出了一种无线电参量的采样***。

本发明由多个无线电流钳和一个检测仪分机作为一个基本单元进行线路电参量的采样，检测仪分机和无线电流钳之间通过无线同步模块进行信号采样信息同步，通过无线传输模块进行数据无线传输，检测仪分机测量分支总线上的模拟电压、电流信号并进行处理，无线电流钳测量各个分支线路上的模拟电压、电流信号并进行处理后并通过无线传输模块传输至检测仪分机的无线传输模块，检测仪分机的电参量计算模块根据本机测试的电流、电压信号和从无线传输模块接收的无线电流钳的电压、电流信号计算当前这个基本线路单元上各分支线路与分支总线上的各种电参量信息。

本发明的检测仪分机中集成了电压信号和电流信号的采集模块，将台区一部分分支总线上的电压信号和电流的采集和传输在装置内完成，省去了测试线，进一步减少了信号传输造成的延迟和缺失，达到这样整个设备的无线传输量减少50%，功耗降低，体积减小，使得整个检测仪分机的布局更加简洁，降低复杂度，装置内各模块之间的通信更加简单高效，并减少了装置的成本。

本发明的检测仪分机和无线电流钳的无线同步模块采用脉冲或时间戳形式的本地时钟信息时，具备信息无线传输抖动（jitter）在10us范围以内、时延小的特征，一端接收并还原的时钟信息和发送的本地时钟信息在时间上的误差不超过20us，从而获得高精度的电参量信息。

本发明进行电参量检测的主要指标如下：

1)交流电压：测量范围10～600V，准确度1，分辨率0.01V。

2)交流电流：测量范围0.01～5A（钳表输入），准确度1，分辨0.0001A。

3)交流功率：测量范围0.1～3kW（钳表输入），准确度1，分辨0.0001kW。

4)视在频率：测量范围0.1～3kVA（钳表输入），准确度1，分辨0.0001kVA。

5)工频频率：测量范围45～55Hz ，准确度0.5Hz，分辨0.001Hz。

6)相 位 角：测量范围0～360°，准确度0.5°，分辨0.1°。

本发明的检验仪分机的功能指标如下：

1) 无线式电流、电压采样。

2)全屏触摸操控。

3)实时测量交流电压、交流电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数和相位等电参量。

4)被测交流电压、交流电流动态接线相量图测试。

5)同时测量三路电压、三路电流之间的相位、幅值关系。

6)具有电路通断测量功能。

本发明的检验仪分机包括如下表1所示的功能：

表1 检验仪分机功能

本发明通过提出的无线电流钳和无线的检测仪分机，将其作为基本单元设置在配电台区的分支线路上，同时设置一个检测主机，将多个基本单元的数据汇总发送至检测主机，通过主机服务器计算配电台区线路上的三相不平衡，并给出治理措施，不仅能够实现无线电参量的数据采集，还能根据采集的电参量对台区的三相不平衡进行治理。

本发明还通过移动终端与检验仪分机相配合，实现微机管理现场校验仪的数据，形成一套完整的现场校验管理***。可直接连接检验仪分机进行参数设置、误差测量、数据存储、设备校时、关机等操作。

关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种分布式无线电参量采样***，其特征在于：包括分布式设置的无线电流钳、分布式设置的检验仪分机、检验主机、主机服务器、主机客户端、移动客户端，每个所述无线电流钳均通过无线通信模块与对应分布式设置的检验仪分机进行通信，多个检验仪分机分别通过组网或局域网与检验主机进行通信，所述检验主机通过导线分别与主机服务器、主机客户端相连，所述移动客户端通过无线通信模块与检验仪分机、检验主机进行通信，且移动客户端能够切换检验仪分机的编号查看不同检测点电流、电压的检测值；

所述无线电流钳采集线路的电流、电压值发送至检验仪分机，检验主机将检验仪分机的数据根据配电台区位置进行编号，主机服务器根据不同台区线路上的电流、电压进行三相不平衡补偿计算。

2.根据权利要求1所述的一种分布式无线电参量采样***，其特征在于：所述无线电流钳包括壳体，所述壳体上设置有开机按键和钳口型开合扳手；

所述壳体内部集成有第一电流检测模块、第一电压检测模块、第一模数转换模块、第一无线通信模块、第一电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种分布式无线电参量采样***，其特征在于：所述检验仪分机包括壳体，所述壳体正面设置有显示屏、指示灯，所述壳体内部集成有电参量计算模块、第二无线通信模块、分控制器、第二电源模块、第二模数转换模块，所述壳体内部还集成有第二电流检测模块、第二电压检测模块，所述分控制器通过导线分别与显示屏、指示灯、第二电源模块、第二模数转换模块、电参量计算模块相连，所述第二模数转换模块通过导线连接第二电流检测模块、第二电压检测模块。

4.根据权利要求3所述的一种分布式无线电参量采样***，其特征在于：所述检验仪分机的壳体上还设置有脉冲输入输出接口、电压电流测试接口、电源接口。

5.根据权利要求1所述的一种分布式无线电参量采样***，其特征在于：所述无线电流钳与检验仪分机之间设置有时钟同步模块，采用脉冲或时间戳形式的本地时钟信息。

6.一种分布式无线电流采样方法，采用如权利要求1-5任一项所述的分布式无线电参量采样***，其特征在于：包括如下步骤：

S1：设备安装：根据台区线路分布，将无线电流钳固定在三相线缆上，将检验仪分机根据用户数量及线路测量数量分布式设置，将检验主机、主机客户端、主机服务器设置在某一台区的监控台上，并进行相应线路的连接；

S2：启动无线电流钳和检验仪分机、检验主机、主机客户端、主机服务器，调整无线电流钳与检验仪分机之间的同步时钟；

S3：检验仪分机将其布置的当前n个无线电流钳采集的三相交流电流、三相交流电压及计算的三相交流功率、视在功率、工频频率、相位角信息根据线路编号或架设的线路信息整合成完整的报文信息发送至检验主机；

S4：检验主机将接收到当前台区布设的m个检验仪分机的数据根据线路架设规律进行整合分析汇总，并发送至主机服务器；

S5：主机服务器将已经整合好的原始数据先存储，然后根据各个检测仪分机采集的数据计算台区总负载侧的负序电流及零序电流的相位和幅值；根据总负载侧相位及每台检测仪分机各自检测的幅值和相位，计算每台检测仪分机在总负载侧不平衡分量方向上的投影，根据投影大小和相位、功率因数进行补偿。

7.根据权利要求6所述的一种分布式无线电流采样方法，其特征在于：还包括S6：移动客户端远程与每台检测仪分机进行无线通信，在移动客户端上远程查看或控制每台检测仪分机上采集的无线电流钳的历史数据。

8.根据权利要求7所述的一种分布式无线电流采样方法，其特征在于：所述无线电流钳及检测仪分机上均设置有电流检测模块和电压检测模块，其中根据现场布置情况将无线电流钳布置在各分支线路上，检测仪分机布置在多个分支线路的分支总线上，同时在台区变压器出线侧的总线上布置一个检测仪分机。

9.根据权利要求7所述的一种分布式无线电流采样方法，其特征在于：在设备安装之前，需要先根据台区线路布置建立台区低压配电拓扑，并从主站中得到台区的用电量数据及电压电流曲线数据，计算台区的低压线路损耗，分析台区的用户分布、网侧电流三相不平衡信息及无功电流数据。

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