CN201535811U - 基于无线通信的配电网馈线故障定位*** - Google Patents

基于无线通信的配电网馈线故障定位*** Download PDF

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郭谋发
赖安定
杨耿杰
高伟
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Hong Ke Power Tech Corp. Inc. of Fujian Province
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QuanZhou Keli Electric Co Ltd
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Abstract

一种基于无线通信的配电网馈线故障定位***，包括检测终端、信号传输终端、数据集中器和监控计算机。检测终端和信号传输终端之间通过433MHz短距离无线通信，信号传输终端和数据集中器之间采用2.4GHz基于IEEE 802.15.4标准的Zig Bee无线通信，数据集中器与监控计算机使用GPRS无线通信。本实用新型的优势在于：实现网络化的非接触式数据传输，不需要布线，具有更强的环境适用能力和更高的性价比，通过实时检测线路状态变化，当线路发生故障时，准确进行故障定位，引导工作人员迅速准确找到故障点，提高工作效率、减轻工作人员劳动强度，对供电可靠性的提高将起到重要的作用。

Description

基于无线通信的配电网馈线故障定位***
【技术领域】
本实用新型涉及一种馈线故障定位***，特别是一种基于无线通信配电网馈线故障定位***。
【背景技术】
当前，10KV城市及农村配网架空线路和电缆***故障比较多，尤其是接地故障，由于其隐性特性，很难查找。各供电公司大多通过对配电线路配置大量的故障指示器来缩小故障查找的范围，提高查找故障的效率。故障指示器分段定位存在缺陷：故障指示器无法实现故障信息上传，不具备故障自动定位功能，一旦线路出现故障，需要人工沿线查找。而利用配网自动化***能够实现故障的自动定位，但成本太大，难以推广。因此，利用简单、成本低廉的通信手段将故障指示器所采集到的故障信息上传到自动化主站***，实现故障区段的自动定位是十分必要的。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够实现快速、准确地检测线路状态，并将所采集到的状态信息发送回监控中心，供实时数据分析、检索和查询使用的基于无线通信的配电网馈线故障定位***。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于无线通信的配电网馈线故障定位***，包括检测终端、信号传输终端、数据集中器和监控计算机，检测终端与信号传输终端之间以及信号传输终端与数据集中器之间无线连接，数据集中器和监控计算机之间无线连接。
所述检测终端包括检测电路、MCU、触发电路、无线射频收发模块、电源，所述电源同时连接到检测电路、MCU、触发电路，以及无线射频收发模块，所述检测电路连接到触发电路，所述的触发电路以及无线射频收发模块连接到MCU。
所述检测终端的电源采用电池供电。
所述信号传输终端包括无线射频收发模块、MCU、ZigBee RF芯片，以及电源，所述电源连接到无线射频收发模块、MCU，以及ZigBee RF芯片，所述无线射频收发模块以及ZigBee RF芯片均连接到MCU。
所述信号传输终端的电源采用太阳能供电。
所述数据集中器包括ZigBee RF芯片、MCU、GPRS模块，以及电源，所述电源连接到ZigBee RF芯片、MCU、GPRS模块，所述ZigBee RF芯片以及GPRS模块均连接到MCU。
所述数据集中器的电源采用太阳能供电。
本实用新型基于无线通信的配电网馈线故障定位***的优点在于：实现快速、准确地检测线路状态，并将所采集到的状态信息发送回监控中心，供实时数据分析、检索和查询使用；当发生故障时，故障位置、故障线路能在人机界面上准确标识出，减轻工作人员劳动强度，提高定位效率，为线路安全性能提供科学有效的依据，为电力的输送及减人增效提供条件。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1为本实用新型配电网馈线故障定位***组成结构图。
图2为本实用新型检测终端硬件结构图。
图3为本实用新型信号传输终端硬件结构图。
图4为本实用新型数据集中器硬件结构图。
【具体实施方式】
请参阅图1，本实用新型基于无线通信的配电网馈线故障定位***包括检测终端1、信号传输终端2、数据集中器3和监控计算机4。所述监控计算机4中安装有远程监控与管理软件。检测终端1与信号传输终端2之间以及信号传输终端2与数据集中器3通过短距离无线网络连接。数据集中器3和监控计算机4之间通过GPRS无线连接。
所述检测终端1挂装于线路上，请参阅图2所示，所述检测终端1包括检测电路12、MCU(微控制器)14、触发电路15、无线射频收发模块16、电源17。该检测终端1的作用是将检测到的上电、断电、接地、短路信号通过短距离无线射频收发模块16传输到信号传输终端2。检测终端1每三个一组，可直接带电安装和拆卸。电源17同时连接到检测电路12、MCU 14、触发电路15，以及无线射频收发模块16，所述检测电路12连接到触发电路15，所述触发电路15以及无线射频收发模块16连接到MCU 14。
检测终端1正常情况下处于休眠状态，当线路状态发生变化时，通过检测电路12检测到上电，断电，短路和接地信息时，通过触发电路15将MCU14唤醒，MCU 14被唤醒后对变位信息进行处理，当确定为线路状态发生变化后，启动无线射频收发模块16，无线射频收发模块16内的频率调制器将信息以数据包的形式发送出去，信号传输终端2的无线射频收发模块在收到数据后将返回一个“收到”信号，检测终端1接收到这个信号后，恢复为休眠状态。
信号传输终端2同检测终端1安装于同一电杆上。功能是将收到三相线路状态信息简单处理后，通过无线网络传输到数据集中器3。请参阅图3所示，所述信号传输终端2包括无线射频收发模块22、MCU 24、ZigBee RF(ZigBee射频)芯片26，以及电源28。所述电源28连接到无线射频收发模块22、MCU24，以及ZigBee RF芯片26，所述无线射频收发模块22以及ZigBee RF芯片26均连接到MCU 24。
信号传输终端2通过无线射频收发模块22接收检测终端1发送过来的信号，传送到MCU 24，经简单分析处理后，通过ZigBee RF芯片26将信息发送到数据集中器3。
请参阅图3所示，所述数据集中器3包括ZigBee RF芯片32、MCU 34、GPRS模块36，以及电源38。所述电源38连接到ZigBee RF芯片32、MCU 34、GPRS模块36，所述ZigBee RF芯片32以及GPRS模块36均连接到MCU 34。所述数据集中器3通过ZigBee RF芯片32接收信号传输终端2传输的状态信息，并将各个状态信息汇总后，通过GPRS模块36传送到监控计算机4。
监控管理***软件安装在监控计算机4上，从功能上讲，它通过GPRS模块接收数据集中器3传输的数据，监控计算机4将接收到的数据进行分析处理。当存在故障信息时，启动拓扑分析以及故障定位，在图表上显示故障站名，线路名称，报警时间，并在线路图上闪烁，发出声音提示报警，同时用短信通知值班人员。基于动态拓扑分析的故障定位改进矩阵算法可及时准确地确定故障区段。图形具有组态功能，可根据实际线路变化对图形进行修改。***还支持分布式数据库，可查寻历史记录。
检测终端1和信号传输终端2之间通过433MHz短距离无线方式进行通信。信号传输终端2和数据集中器3之间采用基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee无线通信方式，网架结构采用Mesh架构。通信采用免费的2.4GHz信道，将多个节点信息集中于个域网的中心协调器，通过协调器节点控制所有的监测节点。ZigBee协议支持自组网，能够方便灵活地加入或撤销监测节点。
ZigBee协议规定，Mesh网络由协调器节点、路由器节点和终端节点组成。协调器和路由器的任务是发送和路由数据，不可休眠；终端不路由数据，不发送数据时可以休眠；协调器同时是网络的发起和组织者，并对网络进行维护。
信号传输终端2配置成路由器，这样信号传输终端2就可以互为中继，为其他信号传输终端2路由数据；数据集中器3配置为协调器，负责建立和维护网络。
数据集中器3与监控计算机4的通信使用的是GPRS方式，采用标准的电力***通信协议，不需要另外铺设通信线路，就可以非常方便地获取现地信息。
由于大部分时间检测终端1的MCU 14处于休眠状态，因此在硬件设计上电源17采用低功耗设计、电池供电方式。
所述信号传输终端2的电源28利用太阳能供电模式。在晴朗的白天，太阳能电池板为其提供充足的电量，同时对蓄电池进行充电。在夜晚和阴天时，信号传输终端2就由蓄电池进行充电。将ZigBee RF芯片26配置为路由器模式。
在通信程序设计上，根据AODV(按需距离矢量)协议计算路由信息，不仅能够快速获取最优的路由信息，当网络中的非协调器节点出现故障，能够重新计算路由，将数据包快速送达指定地址。
所述数据集中器3的供电方式与信号传输终端2相同，采用太阳能供电模式。MCU 34采用32位的RCM5700模块作为控制核心，并且将ZigBee RF芯片32配置为协调器模式。

Claims (7)

1.一种基于无线通信的配电网馈线故障定位***，其特征在于：包括检测终端、信号传输终端、数据集中器和监控计算机，检测终端与信号传输终端之间以及信号传输终端与数据集中器之间通过短距离无线网络连接，数据集中器和监控计算机之间通过GPRS无线连接。
2.如权利要求1所述的基于无线通信的配电网馈线故障定位***，其特征在于：所述检测终端包括检测电路、MCU、触发电路、无线射频收发模块、电源，所述电源同时连接到检测电路、MCU、触发电路，以及无线射频收发模块，所述检测电路连接到触发电路，所述触发电路以及无线射频收发模块连接到MCU。
3.如权利要求2所述的基于无线通信的配电网馈线故障定位***，其特征在于：所述检测终端的电源采用电池供电。
4.如权利要求1或2所述的基于无线通信的配电网馈线故障定位***，其特征在于：所述信号传输终端包括无线射频收发模块、MCU、ZigBee RF芯片，以及电源，所述电源连接到无线射频收发模块、MCU，以及ZigBee RF芯片，所述无线射频收发模块以及ZigBee RF芯片均连接到MCU。
5.如权利要求4所述的基于无线通信的配电网馈线故障定位***，其特征在于：所述信号传输终端的电源采用太阳能供电。
6.如权利要求4所述的基于无线通信的配电网馈线故障定位***，其特征在于：所述数据集中器包括ZigBee RF芯片、MCU、GPRS模块，以及电源，所述电源连接到ZigBee RF芯片、MCU、GPRS模块，所述ZigBee RF芯片以及GPRS模块均连接到MCU。
7.如权利要求6所述的基于无线通信的配电网馈线故障定位***，其特征在于：所述数据集中器的电源采用太阳能供电。
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