CN205620502U - 配网线路故障定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种配网线路故障定位装置，包括电流传感模块、与该电流传感模块相连的数据采集模块，以及与该数据采集模块相连的电源模块；所述的电流传感模块包含印制板罗氏线圈及信号调理放大电路，线路从印制板罗氏线圈中穿过，感应线路电流并产生电压信号，经调理后送至数据采集模块；所述的电源模块包括套设在线路外的感应取能磁芯，与该感应取能磁芯相连的功率控制及保护模块、整流滤波模块、第一级DC/DC模块、第二级DC/DC模块、锂电池和电源管理模块。本实用新型可以支持电流相量采集、故障录波、远程通讯等，具有传统故障指示器由于电源所限而无法负担的功能，在未来有较好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网的故障定位，具体是一种配网线路故障定位装置。
背景技术
配电网的故障定位是配电自动化的关键组成部分。在配电网发生故障后，对故障点及时、准确的定位是快速消除配电网故障的基础，对于保障用户供电有着重大意义。统计数据显示，我国配电网中发生的故障主要为单相接地故障，其中架空线配网故障中，单相接地故障所占比例高达80％以上。因此，开发可定位单相接地故障的配电网故障定位装置对配电网安全而稳定地运行、提高供电可靠性有重大意义。
当前用于配电网单相接地故障定位的装置研发主要集中于两种类型，FTU(FeederTerminal Unit)以及故障指示器。由于FTU成本巨大，且体积较大，需要安装在线柱或配电柜内，无法安装在架空线上，上述原因造成用于故障定位的FTU难以在配电网大规模高密度布局；故障指示器一般不具有数据存储的功能，且由于故障指示器的电源所限，通常无法负担远距离通讯模块所需功率。
广域测量需要获得每个故障定位节点的三相同步电流数据，从而提取故障信息。若使用信号线缆将三相的装置连接，则增大了相间短路的风险，为线路安全考虑，三相间不宜使用有线的方式进行连接。
实用新型内容
针对现有技术的不足，提出一种配网线路故障定位装置，加强了数据采集的可靠性以及装置无线通讯可行性。
本实用新型的实用新型目的通过以下技术方案实现：
一种配网线路故障定位装置，包括电流传感模块、与该电流传感模块相连的数据采集模块，以及与该数据采集模块相连的电源模块；
所述的电流传感模块包含印制板罗氏线圈及信号调理放大电路，线路从印制板罗氏线圈中穿过，感应线路电流并产生电压信号，经调理后送至数据采集模块；
所述的数据采集模块对所述的电流传感模块传输的数据进行采样；
所述的电源模块包括套设在线路外的感应取能磁芯，与该感应取能磁芯相连的功率控制及保护模块、整流滤波模块、第一级DC/DC模块、第二级DC/DC模块、锂电池和电源管理模块；所述功率控制及过压保护模块并联于取能磁芯的二次侧，整流桥的交流输入端子分别接到取能磁芯的二次侧输出端，滤波模块并联到整流桥的直流输出侧，并作为第一级DC/DC的输入，充电管理模块根据第一级DC/DC的输出电压，调节对锂电池的充电电流，供电管理模块的输入端分别接锂电池和第一级DC/DC的输出，第二级DC/DC串接与供电管理模块和负载之间。
所述的数据采集模块包括主控制器，和与主控制器分别连接的GPS模块、Zigbee模块和GPRS模块；
所述的GPS模块，用于同步测量；
所述的Zigbee模块，用于相间数据及指令传输；
所述的GPRS模块，用于与远程监控主站通讯。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.在线路断电或电流不足时，能正常运行一段时间，在负荷波动或线路故障时，配网线路出现电流突然变大的情况下，也能正常运行。
2.在电流幅值为50A至800A的范围内，采集效果均很理想，误差可保持在允许范围之内。
3.相间通过ZigBee网络通讯，可在实际距离内安全通信，丢包率接近于零；
附图说明
图1是本实用新型配网线路故障定位装置的结构示意图。
图2是本实用新型中电源模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
请参阅图1，图1是本实用新型配网线路故障定位装置的结构示意图，如图所示，一种配网线路故障定位装置，包括电流传感模块、与该电流传感模块相连的数据采集模块，以及与该数据采集模块相连的电源模块；所述的电流传感模块包含印制板罗氏线圈及信号调理放大电路，线路从印制板罗氏线圈中穿过，感应线路电流并产生电压信号，经调理后送至数据采集模块；所述的数据采集模块对所述的电流传感模块传输的数据进行采样。
图2是本实用新型中电源模块的电路图，如图所示，电源模块包括套设在线路外的感应取能磁芯，与该感应取能磁芯相连的功率控制及保护模块、整流滤波模块、DC/DC模块、第二级DC/DC模块、锂电池和电源管理模块。功率控制及过压保护模块主要实现对感应取电电源的过压过流保护，并联于取能磁芯的二次侧，整流桥的交流输入端子分别接到取能磁芯的二次侧输出端，滤波模块并联到整流桥的直流输出侧，并作为第一级DC/DC的输入，充电管理模块根据第一级DC/DC的输出电压，调节对锂电池的充电电流。供电管理模块的输入有锂电池和第一级DC/DC的输出，根据不同的工况调节锂电池和第一级DC/DC的输出电流，第二级DC/DC串接与供电管理模块和负载之间，将5V变成3.3V为负载供电。
本实施例中数据采集模块以低功耗处理器MSP430F5438为主控制器，主控芯片选择美国德州仪器生产的16位精简指令集处理器MSP430F5438。在芯片资源方面，该芯片具备了4个通用串行通讯接口，可满足ZIGBEE、GPS等模块对串口资源的需求；12位A/D转换器可用于采样电流传感模块输入的模拟信号；SPI接口可***存***形数据的铁电存储器同步通信；其内置的DMA控制器可用于CPU在低功耗状态时将采样数据写入到铁电存储器内，25MIPS的高性能使得对电流数据波形的FFT计算成为可能。为了同步测量电流相量，以及给录波信息加盖绝对时间戳，GPS模块需要给控制器提供绝对时间信息。当相位测量的精度要求为50Hz下0.1°时，GPS模块的时间误差应在5μs以下。选用瑞士U-blox公司Fastrax IT530微型GPS模块。该模块的PPS秒脉冲误差仅为1us，可以很好地满足同步采样的需求。Zigbee模块负责通过GRPS通信的A相将未装备GPRS模块的B、C相终端采集的电流数据传输至可与远程监控主站，A相经ZigBee模块向B、C两相发送控制指令。选择美国Digi公司生产的XBeeDM2.4嵌入式射频模块执行不同的相之间的短距离通讯业务。通过GPRS通讯模块接收远程监控主站的控制命令并上传故障电流数据。选择Motorola的G24模块作为GPRS通讯模块的主要部分。G24工作时需连接SIM卡，故在电路板上需要加装SIM卡槽。连接MSP430F5438的UART3与TXD、RXD与G24的TXD、RXD。RI连接MSP430F5438的中断源，当模块收到信息后会向控制器提请中断。
本实用新型分A相节点和B、C相节点，A相节点为装有GPRS模块的主节点。初始化配置完成后，以DMA方式持续对电流进行采样。主循环中，依次查询装置电源状态、监控主站状态并执行相应动作。MSP430F5438本身可根据采集到的电流数据通过FFT获得电流幅值并在发生阈值越限时报警。通过结合GPS秒脉冲、GPS报文和MSP430F5438的RTC时钟，对采样数据加盖绝对时间戳。接到监控主站的命令后，A相通过ZIGBEE向其余两相请求数据，数据首先存储到铁电存储器，并整体打包并通过GPRS通讯上传至主站。通常配电线路的相间距为数十厘米到三米以内，装置若要正常通讯，需保证两相间的ZigBee可通信距离大于相间距。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种配网线路故障定位装置，其特征在于，包括电流传感模块、与该电流传感模块相连的数据采集模块，以及与该数据采集模块相连的电源模块；
所述的电流传感模块包含印制板罗氏线圈及信号调理放大电路，线路从印制板罗氏线圈中穿过，感应线路电流并产生电压信号，经调理后送至数据采集模块；
所述的数据采集模块对所述的电流传感模块传输的数据进行采样；
所述的电源模块包括套设在线路外的感应取能磁芯，与该感应取能磁芯相连的功率控制及保护模块、整流滤波模块、第一级DC/DC模块、第二级DC/DC模块、锂电池和电源管理模块；所述功率控制及过压保护模块并联于取能磁芯的二次侧，整流桥的交流输入端子分别接到取能磁芯的二次侧输出端，滤波模块并联到整流桥的直流输出侧，并作为第一级DC/DC的输入，充电管理模块根据第一级DC/DC的输出电压，调节对锂电池的充电电流，供电管理模块的输入端分别接锂电池和第一级DC/DC的输出，第二级DC/DC串接与供电管理模块和负载之间。
2.根据权利要求1所述的配网线路故障定位装置，其特征在于，所述的数据采集模块包括主控制器，和与主控制器分别连接的GPS模块、Zigbee模块和GPRS模块；
所述的GPS模块，用于同步测量；
所述的Zigbee模块，用于相间数据及指令传输；
所述的GPRS模块，用于与远程监控主站通讯。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN106707008A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-24 | 成都信息工程大学 | 一种电子式电流互感器及其工作方法 |
| CN109557422A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-02 | 山东大学 | 一种智能配电网短路故障定位方法及*** |
| CN109765428A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-17 | 杭州电力设备制造有限公司 | 一种配电网同步相量测量装置 |
| CN109901023A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-18 | 国网上海市电力公司 | 配电网线路柱上故障暂态数据采集终端、***及方法 |
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