一种配电网线路全景在线监测设备及***
技术领域
本实用新型涉及配电网监测技术领域,尤其涉及一种配电网线路全景在线监测设备及***。
背景技术
随着电力***的快速发展,各行各业对电力***所提供的电能质量,包括稳定性、安全性和可靠性等也都提出了更高的要求。配电网线路运行状况的实时监测是提高电能质量的有效方法之一,及时发现设备缺陷和隐患,减少因故障带来的损失。传统的配电网监测设备故障指示器存在着主站投资过大,现场设备投资过小,对于可监控测量的的对象少,采集到的有用信息很少,采样率和采样精度不够的缺陷,无法全面准确快速的判断线路发生的故障类型和故障点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种配电网线路全景在线监测设备及***。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种配电网线路全景在线监测设备,包括:壳体,电源,以及检测组件;所述壳体的上表面开设有将其平分为二的凹线槽,所述上表面的位于所述凹线槽两侧的位置分别间隔的设置有两个卡线槽;所述检测组件包括:位于所述壳体内的监测主板、电源控制板、信号调理板和电流传感器,设置于所述壳体的位于所述凹线槽下部两侧的表面处的电压传感器,以及设置于所述凹线槽的表面的温度传感器;所述电源控制板分别与所述监测主板和所述电源连接;所述信号调理板分别与所述电流传感器、电压传感器、温度传感器和监测主板连接,所述监测主板还无线通信外接后台服务终端。
本实用新型的有益效果是:本实用新型针对传统配电网监测设备故障指示器的缺陷性,提出一种配电网线路全景在线监测设备,利用电磁感应获取故障暂态行波,通过电压传感器测量线路下方垂直地面方向电场获取故障暂态高电压信息,通过电流传感器采用分布式选线监测方式实现小电流接地故障实时检测,精确定位故障发生点,通过温度传感器将线路的实时温度输入监控主板的单片机中,实时掌握线路的运行状态。再通过GPRS无线通信方法将监测到的信号远传至后台中心,以更为灵活和准确的故障检测方法和人工调节手段。本设备能全面准确快速的判断线路发生的故障类型和故障点。其中,可通过两端的卡线槽将设备稳定的固定在导线上,方便安装拆卸。
在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进:
进一步,所述监测主板包括:CPU单元,以及分别与所述CPU单元连接的信号输入接口、GPRS通信电路、GPS授时电路、存储器、异常监视电路和电源配置管理电路;
所述信号调理板与所述信号输入接口连接;所述CPU单元通过所述GPRS通信电路无线通信外接后台服务终端;所述电源配置管理电路与所述电源控制板连接。
本实用新型的进一步有益效果是:当配电网线路出现故障时,监测主板可以检测到故障行波电流,及时准确的确定故障区段,迅速隔离故障区段。采集通过电压传感器和电流传感器变送后的电压和电流模拟量,根据设定的各个门限判断是否出现负荷,接地故障或者过流等异常信息,并将发生故障的异常信息通过GPRS无线通讯方式发送至后台控制中心。
进一步,所述信号调理板中的积分器为有源积分器。
本实用新型的进一步有益效果是:为了防止积分器的严重衰减,使用有源积分器,同时在积分电容上并一个反馈电阻,从而稳定工作点,有效的抑制温度漂移的影响,使得电路更加稳定。
进一步,所述电流传感器包括与所述信号调理板连接的罗氏线圈。
本实用新型的进一步有益效果是:采用罗氏线圈来测量电流信号,测量精度高,不含磁饱和元件,***的输出信号和待测信号呈线性关系,可测量波形复杂的电流信号、高频稳态电流以及瞬态冲击电流。
进一步,所述壳体的材料为纤维尼龙,且其呈桌形,所述检测组件位于所述桌形的桌腿中。
本实用新型的进一步有益效果是:壳体呈桌形,便于将该配电网线路全景在线监测设备稳定放置,壳体采用纤维尼龙,具有较大的韧性,保证了该设备的寿命。
进一步,所述电源包括取电组件和/或锂电池;
所述锂电池位于所述壳体内且与所述电源控制板连接;
所述取电组件包括:第一腔体,第二腔体,设置于所述第一腔体内的第一拱形铁芯,设置于所述第二腔体内的第二拱形铁芯,以及螺旋缠绕于所述第二拱形铁芯表面且与所述电源控制板连接的铜线;
所述第一拱形铁芯和所述第二拱形铁芯对称的垂直设置于所述上表面的外侧和内侧且横跨所述凹线槽,且所述第一拱形铁芯的两端分别一一对应的通过所述第一腔体的两端口、所述上表面和所述第二腔体的两端口与所述第二铁芯的两端无缝接触吸合。
本实用新型的进一步有益效果是:第一拱形铁芯和第二拱形铁芯分别横跨凹线槽,以便通过凹线槽中的配电网线路,进行取电。取电组件通过导线耦合取电方式为整个***正常运行提供稳定电源,通过该取电组件和电源控制板可以为整个监测设备提供整机工作电源和无线通讯电源。通过该自取电功能的取电组件可以减少锂电池损耗,提高产品使用寿命。
进一步,所述第一腔体的壁体上设有多个灌胶通孔。
本实用新型的进一步有益效果是:腔体上设置有灌胶通孔,通过灌胶通孔,对腔体进行密封灌胶,防止铁芯在腔体内的晃动,提高取电的稳定性和抗干扰性。
进一步,所述第一腔体和所述第二腔体分别为半圆形敞口腔体,且对称的垂直设置于所述上表面的外侧和内侧且横跨所述凹线槽;
所述第一腔体的两端分别与一一对应的所述第二腔体的两端通过所述壳体的上表面相通。
本实用新型的进一步有益效果是:壳体的两个腔体的端口一一对应的上表面处开设有通孔,该通孔与两个腔体的端口的大小等同,以保证第一腔体的两端分别与一一对应的第二腔体的两端通过壳体的上表面相通,同时,两个铁芯的两端能够一一对应的无缝接触式吸合,保证了取电组件能通过导线耦合取电方式为整个***正常运行提供稳定电源。
进一步,所述第一腔体的位于所述凹线槽的一侧的部分通过螺丝可旋转的设置于所述上表面,所述第一腔体的位于所述凹线槽的另一侧的部分通过铁芯固定孔固定于所述上表面。
本实用新型的进一步有益效果是:第一腔体一端通过固定螺丝连接在设备上,可以转动,方便配电网线路通过凹线槽安装在配电网线路上,另一端通过铁芯固定孔将取电组件与设备紧密连接,使其与下半边铁芯无缝吸合,提高取电组件的性能。
本实用新型还提供了一种配电网线路全景在线监测***,包括:后台服务终端,配电网线路,以及与所述后台服务终端无线通信连接的如上述的配电网线路全景在线监测设备;多个所述配电网线路全景在线监测设备按照分布式拓补结构分别通过所述卡线槽安装于变电站出线上,其中,所述配电网线路穿过所述凹线槽。
本实用新型的有益效果是:采用一体化终端检测设备,分布式拓补结构安装在变电站出线,主干线路分段处可各安装一组(可3个监测设备为一组),实现线路运行状态的在线监测,故障监测预警和定位。设备通过采集到的暂态行波电流能判断故障发生的类型和确定故障发生区段,通过测量线路下方垂直地面方向电场获取故障暂态高电压信息,采用分布式选线监测方式实现小电流接地故障实时检测,精确定位故障发生点。每个设备通过GPRS无线通信方式将故障信息数据传至后台控制中心,由后台软件进行分析处理,并迅速将故障发生类型和位置告知工作人员,及时排查处理故障线路,确保整个配电网的安全稳定运行,减少因配电线路故障带来的经济损失,而且能大量节省巡线的人力和物力,减轻巡线人员繁重的体力劳动。从技术上保证电网的运行管理水平,配电网线路的全方位监控使其能够安全、稳定和经济的运行,具有巨大的社会和经济效益。通过两端的卡线槽将设备稳定的固定在导线上,方便安装拆卸。
附图说明
图1为本实用新型一实施例提供的一种配电网线路全景在线监测设备100的结构框图;
图2为本实用新型另一实施例提供的一种配电网线路全景在线监测设备100的结构框图;
图3为本实用新型另一实施例提供的一种配电网线路全景在线监测设备100中监测主板131的结构框图;
图4为本实用新型另一实施例提供的一种配电网线路全景在线监测设备100中取电组件121的结构框图;
图5为本实用新型另一实施例提供的一种配电网线路全景在线监测设备100的结构示意图;
图6为图5对应的配电网线路全景在线监测设备100的正视图;
图7为图5对应的配电网线路全景在线监测设备100的侧视图;
图8为本实用新型一实施例提供的一种配电网线路全景在线监测***200的示意性结构图。
附图中,各标号所代表的元件列表如下:
110、壳体,111、凹线槽,112、卡线槽,113、螺丝,114、铁芯固定孔,120、电源,121、取电组件,1211、第一腔体,1212、第二腔体,1213、第一拱形铁芯,1214、第二拱形铁芯,1215、铜线,1216、灌胶通孔,122、锂电池,130、检测组件,131、监测主板,1311、CPU单元,1312、信号输入接口,1313、GPRS通信电路,1314、GPS授时电路,1315、存储器,1316、异常监视电路,1317、电源配置管理电路,132、电源控制板,133、信号调理板,134、电流传感器,135、电压传感器,136、温度传感器,210、后台服务终端,220、配电网线路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
实施例一
一种配电网线路全景在线监测设备100,如图1所示,包括:壳体110,电源120,以及检测组件130。其中,壳体的上表面开设有将其平分为二的凹线槽111,上表面的位于凹线槽两侧的位置分别间隔的设置有两个卡线槽112;如图2所示,检测组件130包括:位于壳体内的监测主板131、电源控制板132、信号调理板133和电流传感器134,设置于壳体的位于凹线槽下部两侧的表面处的电压传感器135,以及设置于凹线槽的表面的温度传感器136;电源控制板分别与监测主板和电源连接;信号调理板分别与电流传感器、电压传感器、温度传感器和监测主板连接,监测主板还无线通信外接后台服务终端。
针对传统配电网监测设备故障指示器的缺陷性,本实施例提出了一种配电网线路全景在线监测设备。采用监测终端一体化设备智能识别检测到配网线路关键支路节点的各种故障类型。电流信号采集分为滤波环节、积分环节和放大环节。一次侧的电流信号经电流传感器测量后,输出二次测电压信号,此电压经过积分板的滤波、积分等处理,准备还原出与一次侧电流信号成正比例关系的电压信号,再经过放大环节将信号放大至合适的电压范围,然后送入、监测主板的ADC采样转换电路中。
电压信号采集是通过电压传感器对配电网线路下方垂直地面方向电场的测量,实现对暂态高压信号的幅值持续时间等特性真实再现,将暂态高电压信号送入信号调理板进行处理后再送入监测主板中对故障分析进行及时预警和消隐。
温度信号采集是通过温度传感器将线路的实时温度输入监控主板的单片机中,实时掌握线路的运行状态。
需要说明的是,电压信号采集、电流信号采集、温度信号采集和电源控制板的具体原理为现有技术。
利用电磁感应获取故障暂态行波,通过测量线路下方垂直地面方向电场获取故障暂态高电压信息,采用分布式选线监测方式实现小电流接地故障实时检测,精确定位故障发生点。通过GPRS无线通信方法将监测到的信号远传至后台中心,并提供更为先进的灵活和准确的故障检测方法和人工调节手段。
本实施例针对传统配电网监测设备故障指示器的缺陷性,提出一种配电网线路全景在线监测设备,利用电磁感应获取故障暂态行波,通过电压传感器测量线路下方垂直地面方向电场获取故障暂态高电压信息,通过电流传感器采用分布式选线监测方式实现小电流接地故障实时检测,精确定位故障发生点,通过温度传感器将线路的实时温度输入监控主板的单片机中,实时掌握线路的运行状态。再通过GPRS无线通信方法将监测到的信号远传至后台中心,以更为灵活和准确的故障检测方法和人工调节手段。本设备能全面准确快速的判断线路发生的故障类型和故障点。其中,可通过两端的卡线槽将设备稳定的固定在导线上,方便安装拆卸。
实施例二
在实施例一的基础上,如图3所示,监测主板131包括:CPU单元1311,以及分别与CPU单元1311连接的信号输入接口1312、GPRS通信电路1313、GPS授时电路1314、存储器1315、异常监视电路1316和电源配置管理电路1317。其中,信号调理板133与信号输入接口连接;CPU单元通过GPRS通信电路无线通信外接后台服务终端;电源配置管理电路与电源控制板连接。
当配电网线路出现故障时,监测主板可以检测到故障行波电流,及时准确的确定故障区段,迅速隔离故障区段。采集通过电压传感器和电流传感器变送后的电压和电流模拟量,根据设定的各个门限判断是否出现负荷,接地故障或者过流等异常信息,并将发生故障的异常信息通过GPRS无线通讯方式发送至后台控制中心。
需要说明的是,具体的GPRS通信电路、GPS授时电路、异常监视电路和电源配置管理电路为现有技术中的电路。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上,信号调理板中的积分器为有源积分器。
为了防止积分器的严重衰减,使用有源积分器,同时在积分电容上并一个反馈电阻,从而稳定工作点,有效的抑制温度漂移的影响,使得电路更加稳定。
实施例四
在实施例一至实施例三中任一实施例的基础上,电流传感器包括与信号调理板连接的罗氏线圈。
采用罗氏线圈来测量电流信号,测量精度高,不含磁饱和元件,***的输出信号和待测信号呈线性关系,可测量波形复杂的电流信号、高频稳态电流以及瞬态冲击电流。
实施例五
在实施例一至实施例四中任一实施例的基础上,壳体的材料为纤维尼龙,且其呈桌形,检测组件位于桌形的桌腿中。
壳体呈桌形,便于将该配电网线路全景在线监测设备稳定放置,壳体采用纤维尼龙,具有较大的韧性,保证了该设备的寿命。
实施例六
在实施例一至实施例五中任一实施例的基础上,电源120包括取电组件121和/或锂电池122。其中,锂电池位于壳体内且与电源控制板连接。如图4所示,取电组件121包括:第一腔体1211,第二腔体1212,设置于第一腔体1211内的第一拱形铁芯1213,设置于第二腔体1212内的第二拱形铁芯1214,以及螺旋缠绕于第二拱形铁芯1214表面且与电源控制板132连接的铜线1215;第一拱形铁芯和第二拱形铁芯对称的垂直设置于上表面的外侧和内侧且横跨凹线槽,且第一拱形铁芯的两端分别一一对应的通过第一腔体的两端口、上表面和第二腔体的两端口与第二铁芯的两端无缝接触吸合。
取电组件包括第一拱形敞口腔体和第二拱形敞口腔体,第一拱形腔体和第二拱形腔体对称的垂直设置于壳体的上表面的内侧和外侧,且第一拱形敞口腔体的两端分别与一一对应的第二拱形腔体的两端通过壳体的上表面相通。取电组件还包括:设置于第一拱形敞口腔体内的第一拱形铁芯,设置于第二拱形腔体内的第二拱形铁芯,以及螺旋缠绕于第二拱形铁芯表面的铜线,其中,第一拱形铁芯的两端分别一一对应的与第二铁芯的两端吸合。
第一拱形铁芯和第二拱形铁芯分别横跨凹线槽,以便通过凹线槽中的配电网线路,进行取电。取电组件通过导线耦合取电方式为整个***正常运行提供稳定电源,通过该取电组件和电源控制板可以为整个监测设备提供整机工作电源和无线通讯电源。通过该自取电功能的取电组件可以减少锂电池损耗,提高产品使用寿命。
实施例七
在实施例六的基础上,如图4所示,第一腔体1211的壁体上设有多个灌胶通孔1216。
腔体上设置有灌胶通孔,通过灌胶通孔,对腔体进行密封灌胶,防止铁芯在腔体内的晃动,提高取电的稳定性和抗干扰性。
实施例八
在实施例六或实施例七的基础上,如图4所示,第一腔体和第二腔体分别为半圆形敞口腔体,且对称的垂直设置于上表面的外侧和内侧且横跨凹线槽;第一腔体的两端分别与一一对应的第二腔体的两端通过壳体的上表面相通。
壳体的两个腔体的端口一一对应的上表面处开设有通孔,该通孔与两个腔体的端口的大小等同,以保证第一腔体的两端分别与一一对应的第二腔体的两端通过壳体的上表面相通,同时,两个铁芯的两端能够一一对应的无缝接触式吸合,保证了取电组件能通过导线耦合取电方式为整个***正常运行提供稳定电源。
实施例九
在实施例六至实施例八中任一实施例的基础上,如图5~图7所示,第一腔体的位于凹线槽的一侧的部分通过螺丝113可旋转的设置于上表面,第一腔体的位于凹线槽的另一侧的部分通过铁芯固定孔114固定于上表面。
需要说明的是,为了安装方便,如图4所示,第一腔体可以为两个,相邻的设置于上表面的外侧,第二腔体对应的设置两个(相邻的设置于上表面的内侧即壳体内)。
第一腔体的一侧可通过位于其另一侧的该螺丝进行翻盖式的上下旋转,当手持一侧将该第一腔体向上旋转后,将配电网线放入凹线槽中,再手持该第一腔体的该侧以螺丝固定处为轴向下旋转,并将该侧通过铁芯固定孔牢牢固定于壳体的上表面,保证两个铁芯的端部能够无缝接触式吸合,方便实用。
实施例十
一种配电网线路全景在线监测***200,如图8所示,包括:后台服务终端210,配电网线路220,以及与后台服务终端无线通信连接的如上述实施例一至实施例九中任一实施例所述的配电网线路全景在线监测设备100;多个配电网线路全景在线监测设备按照分布式拓补结构分别通过四个卡线槽安装于变电站出线上,其中,配电网线路穿过凹线槽。
采用一体化终端检测设备,分布式拓补结构安装在变电站出线,主干线路分段处各安装三个所述配电网线路全景在线监测设备,实现线路运行状态的在线监测,故障监测预警和定位。设备通过采集到的暂态行波电流能判断故障发生的类型和确定故障发生区段,通过测量线路下方垂直地面方向电场获取故障暂态高电压信息,采用分布式选线监测方式实现小电流接地故障实时检测,精确定位故障发生点。每个设备通过GPRS无线通信方式将故障信息数据传至后台控制中心,由后台软件进行分析处理,并迅速将故障发生类型和位置告知工作人员,及时排查处理故障线路,确保整个配电网的安全稳定运行,减少因配电线路故障带来的经济损失,而且能大量节省巡线的人力和物力,减轻巡线人员繁重的体力劳动。从技术上保证电网的运行管理水平,配电网线路的全方位监控使其能够安全、稳定和经济的运行,具有巨大的社会和经济效益。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。