CN202931032U - 配电网络中的数据收集***、数据集中器以及电流互感单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种配电网络中的电流互感单元（220），包括：一个收发器（223），用于接收和发送信息；至少一个电流互感器（CT），其感测所述配电网络中线路上的电流；至少一个采样单元（121），采样所述至少一个电流互感器（CT）感测到的电流值；一个处理器（225），其处理所述收发器（223）接收到的信息，以及经由所述收发器发送从所述采样单元（121）获取的电流采样值。数据集中器包括收发器和处理单元。由此，电流互感单元和数据集中器之间能够建立双工通信，从而能够实现数据同步和电流互感单元的现场配置。

Description

配电网络中的数据收集***、数据集中器以及电流互感单元

技术领域

本实用新型总体涉及配电网络，尤其涉及一种用于配电网中的数据收集***。

背景技术

配电网络（例如，高压、中压或低压配电网络）中一般配备有数据收集***（DataCollection System），其作用在于从例如一次设备处收集监测数据。数据收集***通常包括一个数据集中器（Data concentrator）和一组设置在例如一次设备处的电流互感单元（ECT：Electronic Current Transformer）。

图1示例性地示出了现有配电网络中的数据收集***100的示意图。在图1中，数据集中器110能够从一组ECT单元120中获得监测数据（在以下说明中-x表示对应的一组设备中之一，不带“-x”的标记表示该组设备的总称）。图1中示出一组电流互感单元120-1、120-2等等。每个ECT单元120包括一个电流互感器CT（CT：Current Transformer），采样单元121以及发送单元123。采样单元121采集由CT感测出的电流大小，发送单元123将采样单元121采样出的电流采样值发送给数据集中器110。数据集中器110包括接收单元111和处理单元113。接收单元111能够收到来自每个ECT单元120的监测数据，即电流采样值。处理单元113对收到的所有监测数据进行汇总处理。

在图1所示的数据采集***中，各个ECT自主地、单向地将监测到的电流相关数据发送给数据集中器，并且一般仅将电流的均方根值（RMS）发送给数据集中器。由此，ECT所提供的电流数据彼此很难同步，更难以和用其他元件（例如电压检测部件）测量出的例如电压信号同步，由此不能用来计算功率的大小。同时，同样由于ECT自主地独立运行，ECT的电流测量范围也只能在出厂时预设，而不能根据实际需求而现场调整。

考虑到这一点，现有技术中还需要一种新型的数据收集***。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种用于配电网络的ECT单元，其具有双工通信的能力且能够响应于接收到的指令而动作。本实用新型的另一个目的在于提供一种用于配电网络的数据集中器，其具有双工通信的能力且能够发送指令。本实用新型的又一个目的在于提供一种用于配电网络的数据收集***，其ECT单元和数据集中器具有双工通信的能力。优选地，该数据收集***能够实现监测数据同步。更为优选地，该数据收集***能够实现ECT测量范围或测量精度的现场调整。

根据本实用新型一个实施例，本实用新型的一种配电网络中的电流互感单元，包括：一个收发器，用于接收和发送信息；至少一个电流互感器，其感测所述配电网络中线路上的电流；至少一个采样单元，采样所述至少一个电流互感器感测到的电流值；一个处理器，其处理所述收发器接收到的信息，以及经由所述收发器发送从所述采样单元获取的电流采样值。

优选地，所述收发器接收到的信息包括定时指令。而且，在所述定时指令指示的时刻，所述处理器使得所述采样单元采样所述电流互感器感测到的电流值。可选地，所述收发器接收到的信息包括配置指令，根据所述配置指令，所述处理器设定所述电流互感单元的电流测量范围。

更为优选地，所述电流互感单元至少包括第一电流互感器和第二电流互感器，所述第一电流互感器的电流感测范围不同于所述第二电流互感器的电流感测范围。优选地，在所感测的电流值大于预定阈值时，所述处理器获取从所述第一电流互感器采样出的电流采样值；在所感测的电流值等于或小于预定阈值时，所述处理器获取从所述第二电流互感器采样出的电流采样值。在一个实施例中，所述第一电流互感器为空气芯电流互感器，所述第二电流互感器为铁芯电流互感器。在另一个实施例中，所述第一电流互感器为带有空气隙的铁芯电流互感器，所述第二电流互感器为铁芯电流互感器。

优选地，所述处理器还根据所获取的电流采样值判断是否出现故障，以及在判断出出现故障时经由所述收发器发送故障告警消息。

根据本实用新型另一个实施例，本实用新型提出一种配电网络中的数据集中器，用于收集配电网络中线路上的电流采样值，包括：一个收发器，用于接收和发送信息；一个处理单元，用于处理来自所述收发器的数据或消息和/或经由所述收发器发送指令。优选地，所述处理单元经由所述收发器发送定时指令。优选地，所述处理单元经由所述收发器发送配置指令，以配置相应线路上电流的电流测量范围。

根据本实用新型又一个实施例，本实用新型提出了一种数据收集***，其包括如上所述的电流互感单元；以及如上所述的数据集中器。

参考以下结合附图对本实用新型各实施例的详细描述，本实用新型的上述方面和优点将会更加清晰明了。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1是现有的数据收集***的示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的数据收集***的框图；

图3A和3B是根据本实用新型另一个实施例的包括空气芯电流互感器和空气隙电流互感器的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

鉴于图1所示的数据收集***的缺陷，本实用新型的发明人提出了一种新型的用于中压或低压配电网络的数据收集***。其中，每个ECT单元配备有收发器和处理单元。由此，每个ECT单元能够经由该收发器建立和数据集中器的双工通信。优选地，ECT单元能够接收来自数据集中器的指令而采样电流，从而所采样出的电流数据能够与其他ECT单元的监测数据同步。

图2示例性地示出了根据本实用新型一个实施例的数据收集***的结构框图。如图2所示，数据收集***200包括数据集中器210和一组ECT单元220。在图2中，仅仅示例性地示出了两个ECT单元220-1和220-2。在实际应用中ECT单元的数目可根据应用场景的需要加以调整。如图2所示，每个ECT单元包括CT、采样单元121、收发器223以及处理器225。对应地，数据集中器210也包括收发器211以及处理单元213。数据集中器210与ECT单元220之间可以通过光纤、电磁波或电力线通信等媒介进行通信。由于数据集中器210和ECT单元220中各自配备有收发器，因而这两者各自有能力进行双工通信，而非现有技术中的单工通信。

在实际运行中，由于双工通信的存在，数据集中器210中的收发器211还可以响应于处理单元213的指示而向一个或多个ECT单元220发送信息，例如定时指令。接收到该定时指令的每个ECT单元220中的收发器223将该指令转发给处理器225。处理器225按照指令中的指定时刻指示采样单元121采样CT感测到的电流大小，以获取电流采样值，并将在指定时刻获得的电流采样值经由收发器211反馈给数据集中器210。由此，来自多个ECT单元的电流采样数据能够彼此同步。此外，来自数据集中器210的指令还可以包括例如电流采样的启示时刻、采样间隔和/或采样个数等等。由于ECT单元能够按照数据集中器210的指令定时获取电流采样值，因而数据集中器210从ECT单元获得的电流值还能够与其他元件在相同时刻获得的例如电压数据同步，并由此得以实现计量功能，例如功率因子的计算，以及有效功率的计算。

可选地，由于数据集中器和ECT之间可进行双工通信，数据集中器210中的收发器211还可以响应于处理单元213的指示而向ECT单元220发送配置指令，例如电流测量范围设置等。ECT单元220中的收发器223接收到配置指令后转发给处理器225。处理器225相应地按照配置指令而设定电流的测量范围。由此，图2所示的数据收集***可以响应于客户的需求而实现现场配置，这一点相较于现有数据收集***的固定出厂设置而言为客户提供了更多便利。

另外，当现有ECT工作在饱和区内时其测量精度受到一定程度的限制，导致ECT的测量精度整体上仅仅达到例如2%~5%，因此ECT采样得到的电流数据一般仅用来进行故障监控，而不能用于计量和电能质量监控。鉴于此，本实用新型进一步提出：在ECT内设置两个或两个以上的具有不同电流感测范围的电流互感器，而ECT单元能够根据检测的电流大小采集不同电流互感器的测量结果。这里，电流互感器的电流感测范围是指在正常工作状态下（例如，不在非线性工作区）电流互感器所能测量的电流范围。通常，铁芯的电流互感器的电流感测范围在小电流区域，例如几安~上千安，而带有空气芯的电流互感器的电流感测范围在较大电流区域，例如几十安~几十千安。

具体地，根据本实用新型的一个实施例，ECT可以包括两个或两个以上的电流互感器，其中至少之一为包含空气隙或空气芯的电流互感器。这主要是考虑到：带有空气隙的铁芯电流互感器或空气芯电流互感器相较于铁芯电流互感器而言可以忽略饱和问题，因而能够检测较大的电流；但是，同时，空气隙或空气芯电流互感器在检测小电流时的测量精度略低于铁芯电流互感器。图3A和图3B示意性地示出了两种具体实例。在图3A和3B所示的两个ECT例子中，每个ECT都包括两个电流互感器。在实际使用中，ECT中的电流互感器的个数可以根据实际电流的数值范围来确定。这里，一个电流互感器可以连接到一个采样单元121，当然多个电流互感器也可以连接到同一个采样单元。

在图3A所示的例子中，ECT包括一个铁芯的电流互感器310和一个带有空气隙325的铁芯电流互感器320。当待测电流超过一个预定阈值时（即，视作大电流时），ECT的处理器可以切换成获取从带有空气隙的电流互感器320采样出的电流采样值；然而，在待测电流低于该预定阈值时（即，视作小电流），ECT可以切换成获取从铁芯电流互感器310采样出的电流采样值。

在图3B所示的例子中，ECT包括一个铁芯的电流互感器410和一个空气芯电流互感器420。当待测电流超过一个预定阈值时（即视作大电流时），ECT的处理器可以切换成获取从空气芯电流互感器420采样出的电流采样值；然而，在待测电流低于该预定阈值时（即，视作小电流），ECT的处理器可以切换成获取从铁芯电流互感器410采样出的电流采样值。

由此，采用例如图3A和图3B所示的ECT，ECT的处理器可根据配置指令所限定的电流测量范围，选择测量较为准确的电流互感器的感测结果。这样，可以使得ECT的测量精度达到大约1%。

此外，由于在ECT中设置了处理器231，ECT还可具有故障判断能力。例如，处理器225可以根据电流采样值的大小判断是否出现短路或断路故障等，并将故障告警消息经收发器223发送给数据集中器。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (13)

1.一种配电网络中的电流互感单元（220），包括：

一个收发器（223），用于接收和发送信息；

至少一个电流互感器（CT），其感测所述配电网络中线路上的电流；

至少一个采样单元（121），采样所述至少一个电流互感器（CT）感测到的电流值；

一个处理器（225），其处理所述收发器（223）接收到的信息，以及经由所述收发器发送从所述采样单元（121）获取的电流采样值。

2.如权利要求1所述的电流互感单元，其中，所述收发器（223）接收到的信息包括定时指令；

在所述定时指令指示的时刻，所述处理器（225）使得所述采样单元采样所述电流互感器感测到的电流值。

3.如权利要求1所述的电流互感单元，其中，所述收发器（223）接收到的信息包括配置指令；

根据所述配置指令，所述处理器（225）设定所述电流互感单元的电流测量范围。

4.如权利要求3所述的电流互感单元，其中，所述电流互感单元至少包括第一电流互感器和第二电流互感器，所述第一电流互感器的电流感测范围不同于所述第二电流互感器的电流感测范围。

5.如权利要求4所述的电流互感单元，其中，在所感测的电流值大于预定阈值时，所述处理器（225）获取从所述第一电流互感器采样出的电流采样值；在所感测的电流值等于或小于预定阈值时，所述处理器（225）获取从所述第二电流互感器采样出的电流采样值。

6.如权利要求5所述的电流互感单元，其中，所述第一电流互感器为空气芯电流互感器，所述第二电流互感器为铁芯电流互感器。

7.如权利要求5所述的电流互感单元，其中，所述第一电流互感器为带有空气隙的铁芯电流互感器，所述第二电流互感器为铁芯电流互感器。

8.如权利要求1所述的电流互感单元，其中，所述处理器（225）还根据所获取的电流采样值判断是否出现故障，以及在判断出出现故障时经由所述收发器（223）发送故障告警消息。

9.一种配电网络中的数据集中器（210），用于收集配电网络中线路上的电流采样值，包括：

一个收发器（211），用于接收和发送信息；

一个处理单元（213），用于处理来自所述收发器（211）的数据或消息和/或经由所述收发器（211）发送指令。

10.如权利要求9所述的数据集中器，其中，所述处理单元（213）经由所述收发器（211）发送定时指令。

11.如权利要求9所述的数据集中器，其中，所述处理单元（213）经由所述收发器发送配置指令，以配置相应线路上电流的电流测量范围。

12.一种配电网络中的数据收集***，包括：

如权利要求1-8中任一所述的电流互感单元（220）；以及

如权利要求9-11中任一所述的数据集中器（210）。

13.如权利要求12所述的数据收集***，其中，所述数据集中器（210）与ECT单元（210）之间通过光纤、电磁波或电力线进行通信。

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