專利名稱：一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，特別是涉及中壓配電網(wǎng)的一種故障監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
中壓配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的毛細(xì)血管，其總長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于電力系統(tǒng)的主動(dòng)脈-高壓輸電線路。而且中壓配電網(wǎng)在城市近郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)還存在大量的架空輸電線路，這些架空輸電線路往往都是多分支線路，安全可靠性差，遇到刮風(fēng)下雨等惡劣天氣，極易產(chǎn)生單相接地和短路故障，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全可靠供電。而且，中壓架空線路一般只對(duì)線路配置過流保護(hù)、速斷保護(hù)、重合閘保護(hù)。上述特點(diǎn)，使得線路故障的機(jī)率加大，一旦發(fā)生故障查找困難，特別是當(dāng)線路發(fā)生單相接地時(shí)，由于故障點(diǎn)難以確定，往往延誤了事故處理，造成故障·擴(kuò)大，進(jìn)一步發(fā)展為相間短路，或者損壞電氣設(shè)備。針對(duì)上述情況，需在中壓配電網(wǎng)中配置合適的故障監(jiān)測(cè)設(shè)備。目前，中壓配網(wǎng)中所應(yīng)用的故障監(jiān)測(cè)設(shè)備，大多需要三相零序PT(電壓互感器)和零序CT (電流互感器)，通過獲取故障發(fā)生時(shí)的零序電壓和電流進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)，這種故障監(jiān)測(cè)設(shè)備不但成本很高，而且因?yàn)槿嗔阈騊T的接入，需要接入部分線圈，容易對(duì)電網(wǎng)造成電磁干擾。并且大部分故障監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源獲取是通過外接供電設(shè)備進(jìn)行供電的方式，這使得實(shí)際應(yīng)用中遇到很多問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種成本低、實(shí)現(xiàn)方式簡單但準(zhǔn)確、直接從電網(wǎng)中取電的中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，包括信息采集系統(tǒng)，還包括信息處理終端和/或手持終端，所述信息采集系統(tǒng)包括零序CT、短路CT模塊、零序電流監(jiān)測(cè)模塊、短路電流監(jiān)測(cè)模塊、MCU、第一通訊模塊；其中，
零序CT，用于采集配電網(wǎng)的零序電流信號(hào)，并將所述零序電流信號(hào)傳輸?shù)搅阈螂娏鞅O(jiān)測(cè)模塊；
短路CT模塊，用于采集配電網(wǎng)的短路電流信號(hào)，并將所述短路電流信號(hào)傳輸?shù)蕉搪冯娏鞅O(jiān)測(cè)模塊；
零序電流監(jiān)測(cè)模塊，用于對(duì)所述零序電流信號(hào)進(jìn)行采樣、運(yùn)算，得到精確的零序電壓值，并將所述零序電壓值發(fā)送到MCU ；
短路電流監(jiān)測(cè)模塊，用于對(duì)所述短路電流信號(hào)進(jìn)行采樣、運(yùn)算，得到精確的短路電壓值，并將所述短路電壓值發(fā)送到MCU ；
MCU，用于接收所述零序電壓值和/或短路電壓值，計(jì)算相應(yīng)的零序電流值和/或短路電流值，并判斷是否超過告警門限值，若超過，則控制第一通訊模塊發(fā)送告警信息；
第一通訊模塊，用于與信息處理終端和/或手持終端進(jìn)行通訊。
進(jìn)一步，所述短路CT模塊包括第一短路CT和第二短路CT。進(jìn)一步，所述第一短路CT和第二短路CT分別安裝在三相電纜的A相、C相電纜上。進(jìn)一步，所述信息采集系統(tǒng)還包括用于供電的供電模塊。進(jìn)一步，所述供電模塊直接從配電網(wǎng)電線圈取電，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電。
進(jìn)一步，所述信息處理終端包括
第二通訊模塊，用于與信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊，以及向外發(fā)送報(bào)警信息；
第一 CPU，用于對(duì)所述信息采集系統(tǒng)發(fā)出的告警信息進(jìn)行計(jì)算、處理，實(shí)現(xiàn)故障定位； 第一顯示模塊，用于顯示所述告警信息和/或故障定位結(jié)果；
第一電源模塊，用于對(duì)所述信息處理終端進(jìn)行供電。進(jìn)一步，所述信息處理終端還包括第一輸入模塊。進(jìn)一步，所述MCU還存儲(chǔ)有接收告警信息的預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，所述第一通訊模塊還用于向所述預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼發(fā)送告警信息；所述手持終端用于設(shè)置告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，包括
第二輸入模塊；
第二顯示模塊；
第三通訊模塊，用于與信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊；
第二 CPU，用于通過第三通訊模塊讀取信息采集系統(tǒng)的告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，或根據(jù)第二輸入模塊的輸入信息，通過第三通訊模塊，向信息采集系統(tǒng)發(fā)送對(duì)所述告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼的設(shè)置信息；
第二電源模塊，用于對(duì)所述手持終端進(jìn)行供電。進(jìn)一步，所述MCU采用MSP430F149芯片。進(jìn)一步，所述第一通訊模塊采用SMI900A芯片。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的一種電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，不需要接入零序電壓互感器，直接采用零序電流互感器對(duì)單相接地故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)，結(jié)合信息處理終端對(duì)零序電流進(jìn)行計(jì)算、處理，可以對(duì)故障發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行定位，成本低、實(shí)現(xiàn)方式簡單，準(zhǔn)確而方便。并且，本發(fā)明的一種電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置直接從配電網(wǎng)電纜上取電，使用時(shí)無需另接供電設(shè)備，可以保證裝置更加穩(wěn)定、及時(shí)地工作。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖I是本發(fā)明的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置的零序電流監(jiān)控模塊的電路 圖3是本發(fā)明的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置的短路電流監(jiān)控模塊電路 圖4是本發(fā)明的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置的供電模塊電路 圖5是本發(fā)明的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置的第一通訊模塊電路圖。
具體實(shí)施例方式為了便于下文的描述，首先，給出一些基本術(shù)語的描述
CT Current Transformer,電流互感器。
PT !Potential Transformer,電壓互感器。MCU Micro Control Unit,微控制單元,又稱單片微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)。參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，包括信息采集系統(tǒng)，還包括信息處理終端和/或手持終端，所述信息采集系統(tǒng)包括零序CT、短路CT模塊、零序電流監(jiān)測(cè)模塊、短路電流監(jiān)測(cè)模塊、MCU、第一通訊模塊；其中，
零序CT，用于采集配電網(wǎng)的零序電流信號(hào)，并將所述零序電流信號(hào)傳輸?shù)搅阈螂娏鞅O(jiān)測(cè)模塊；
短路CT模塊，用于采集配電網(wǎng)的短路電流信號(hào)，并將所述短路電流信號(hào)傳輸?shù)蕉搪冯娏鞅O(jiān)測(cè)模塊；
零序電流監(jiān)測(cè)模塊，用于對(duì)所述零序電流信號(hào)進(jìn)行采樣、運(yùn)算，得到精確的零序電壓值，并將所述零序電壓值發(fā)送到MCU ；
短路電流監(jiān)測(cè)模塊，用于對(duì)所述短路電流信號(hào)進(jìn)行采樣、運(yùn)算，得到精確的短路電壓值，并將所述短路電壓值發(fā)送到MCU ；
MCU，用于接收所述零序電壓值和/或短路電壓值，計(jì)算相應(yīng)的零序電流值和/或短路電流值，并判斷是否超過告警門限值，若超過，則控制第一通訊模塊發(fā)送告警信息；
第一通訊模塊，用于與信息處理終端和/或手持終端進(jìn)行通訊。 進(jìn)一步，所述短路CT模塊包括第一短路CT和第二短路CT。進(jìn)一步，所述第一短路CT和第二短路CT分別安裝在三相電纜的A相、C相電纜上。進(jìn)一步，所述信息采集系統(tǒng)還包括用于供電的供電模塊。進(jìn)一步，所述供電模塊直接從配電網(wǎng)電線圈取電，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電。 進(jìn)一步，所述信息處理終端包括
第二通訊模塊，用于與信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊，以及向外發(fā)送報(bào)警信息；
第一 CPU，用于對(duì)所述信息采集系統(tǒng)發(fā)出的告警信息進(jìn)行計(jì)算、處理，實(shí)現(xiàn)故障定位； 第一顯示模塊，用于顯示所述告警信息和/或故障定位結(jié)果；
第一電源模塊，用于對(duì)所述信息處理終端進(jìn)行供電。進(jìn)一步，所述信息處理終端還包括第一輸入模塊。進(jìn)一步，所述MCU還存儲(chǔ)有接收告警信息的預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，所述第一通訊模塊還用于向所述預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼發(fā)送告警信息；所述手持終端用于設(shè)置告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，包括
第二輸入模塊；
第二顯示模塊；
第三通訊模塊，用于與信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊；
第二 CPU，用于通過第三通訊模塊讀取信息采集系統(tǒng)的告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，或根據(jù)第二輸入模塊的輸入信息，通過第三通訊模塊，向信息采集系統(tǒng)發(fā)送對(duì)所述告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼的設(shè)置信息；
第二電源模塊，用于對(duì)所述手持終端進(jìn)行供電。采用手持終端，可在距離信息采集終端50米范圍內(nèi)，通過無線通訊方式對(duì)信息采集終端進(jìn)行參數(shù)修改，設(shè)置告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，操作方便、安全。信息采集系統(tǒng)工作原理為當(dāng)有單相接地故障發(fā)生時(shí)，故障線路的零序電流等于全網(wǎng)除故障線路之外的對(duì)地電容電流總和。正常線路的零序電流等于本線路的對(duì)地電容電流。預(yù)先根據(jù)線路的實(shí)際情況設(shè)定系統(tǒng)的零序電流整定值，即告警門限值。參照?qǐng)D2，當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí)，零序CT采集到零序電流信號(hào)，零序電流監(jiān)測(cè)模塊對(duì)該零序電流信號(hào)進(jìn)行整流、限幅、把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流的零序電壓值，并傳遞到MCU。電路圖中，電阻R9讓輸入的零序電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓信號(hào)，二極管D1，二極管D4，二極管D5和二極管D21都對(duì)該電壓信號(hào)限幅作用，二極管D21為3. 3V的穩(wěn)壓二極管。TLV341為低功耗運(yùn)算放大器，在這里作為同向比例放大器，MCU控制其第五腳(/SHDN)來關(guān)閉其工作。二極管D3為整流二極管，把交流負(fù)半周截止，通過電阻R8和電容C3，電容C2組成的濾波器濾波，輸出穩(wěn)定的零序電壓值。MCU對(duì)零序電壓值進(jìn)行采樣，便可以根據(jù)其數(shù)值換算出 輸入的零序電流值。MCU根據(jù)零序電流值是否超過系統(tǒng)設(shè)定的告警門限值，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過第一通訊模塊，將檢測(cè)到的零序電流值等告警信息傳送給信息處理終端。信息處理終端根據(jù)接收到的信息確定故障發(fā)生區(qū)段，實(shí)現(xiàn)故障定位；也可以根據(jù)設(shè)置向外發(fā)送報(bào)警信息。或者，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，MCU通過第一通訊模塊，向預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼發(fā)送告警信息。當(dāng)有短路故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的A、C相短路電流互感器，檢測(cè)到短路電流信號(hào)。短路電流監(jiān)測(cè)模塊對(duì)該短路電流信號(hào)進(jìn)行整流和轉(zhuǎn)換為短路電壓值，向MCU傳遞，MCU通過該短路電壓值進(jìn)行短路電流值的計(jì)算。系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定短路電流的告警門限值。參照?qǐng)D3，當(dāng)電纜相間發(fā)生短路時(shí)，短路電流互感器檢測(cè)到短路電流信號(hào)，短路電流監(jiān)測(cè)模塊對(duì)該短路電流信號(hào)進(jìn)行濾波、整流、限幅，得到直流的短路電壓值，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖，與該短路電壓信號(hào)一起傳送給MCU。4個(gè)二極管組成全波整流橋?qū)Χ搪冯娏餍盘?hào)進(jìn)行整流，得到近似直流的信號(hào)，再通過電阻和電容組成的濾波網(wǎng)絡(luò)，得到平穩(wěn)的直流的短路電壓值。該短路電壓值通過穩(wěn)壓二極管D8、穩(wěn)壓二極管Dll進(jìn)行限幅保護(hù)，電阻R31和電阻R28進(jìn)行分壓，最后大約I. 6V左右的電壓輸入到與非門74HC14，產(chǎn)生一個(gè)下降沿的脈沖。MCU被該脈沖引發(fā)中斷后，對(duì)經(jīng)過電阻R23和電阻R24分壓的短路電壓值進(jìn)行AD采樣，通過獲取短路電壓值換算出短路電流值的大小。MCU根據(jù)短路電流值是否超過系統(tǒng)設(shè)置的告警門限值，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生短路故障。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，通過第一通訊模塊，將短路電流值等告警信息發(fā)送給信息處理終端。信息處理終端根據(jù)接收到的信息確定故障發(fā)生區(qū)段，實(shí)現(xiàn)故障定位；也可以根據(jù)設(shè)置向外發(fā)送報(bào)警信息?；蛘?，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，MCU通過第一通訊模塊，向預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼發(fā)送告警信息。供電模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)供電，并且對(duì)內(nèi)置的備用鋰電池充電，平時(shí)鋰電池工作在浮充狀態(tài)，當(dāng)配電網(wǎng)電纜斷電無法獲取電源時(shí)，可以作為系統(tǒng)的后備電源對(duì)系統(tǒng)供電。參照?qǐng)D4，供電模塊直接從配電網(wǎng)的電纜上取電。圖中六個(gè)二極管分別對(duì)每相電纜上的取電線圈獲取的電流進(jìn)行半波整流，因?yàn)槊肯嗟碾娏飨辔环謩e相差120°，所以形成全波整流。電容E15起平滑濾波的作用。電阻R29，電阻R30作用是當(dāng)電壓幅度過大時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q3導(dǎo)通，這時(shí)壓降絕大部分分到電阻R29和電阻R30上，保護(hù)后級(jí)電路。穩(wěn)壓二極管TVS5和電阻R35將對(duì)后級(jí)的電壓輸出限制為6. 5V。電容C4和電容E14分別起濾波和儲(chǔ)能作用。參照?qǐng)D5，第一通訊模塊用于與信息處理終端進(jìn)行通訊。圖中U4為短信收發(fā)的主工作芯片SM900A，U6為SM卡卡座，U7為靜電防護(hù)芯片。本實(shí)施例中，第二通訊模塊、第三通訊模塊也采用圖5的實(shí)施方式。以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括信息采集系統(tǒng)，還包括信息處理終端和/或手持終端，所述信息采集系統(tǒng)包括零序CT、短路CT模塊、零序電流監(jiān)測(cè)模塊、短路電流監(jiān)測(cè)模塊、MCU、第一通訊模塊；其中，零序CT，用于采集配電網(wǎng)的零序電流信號(hào)，并將所述零序電流信號(hào)傳輸?shù)搅阈螂娏鞅O(jiān)測(cè)模塊；短路CT模塊，用于采集配電網(wǎng)的短路電流信號(hào)，并將所述短路電流信號(hào)傳輸?shù)蕉搪冯娏鞅O(jiān)測(cè)模塊；零序電流監(jiān)測(cè)模塊，用于對(duì)所述零序電流信號(hào)進(jìn)行采樣、運(yùn)算，得到精確的零序電壓值，并將所述零序電壓值發(fā)送到MCU ；短路電流監(jiān)測(cè)模塊，用于對(duì)所述短路電流信號(hào)進(jìn)行采樣、運(yùn)算，得到精確的短路電壓值，并將所述短路電壓值發(fā)送到MCU ；MCU，用于接收所述零序電壓值和/或短路電壓值，計(jì)算相應(yīng)的零序電流值和/或短路電流值，并判斷是否超過告警門限值，若超過，則控制第一通訊模塊發(fā)送告警信息；第一通訊模塊，用于與信息處理終端和/或手持終端進(jìn)行通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述短路CT模塊包括第一短路CT和第二短路CT。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述第一短路CT和第二短路CT分別安裝在三相電纜的A相、C相電纜上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述信息采集系統(tǒng)還包括用于供電的供電模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述供電模塊直接從配電網(wǎng)電線圈取電，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述信息處理終端包括第二通訊模塊，用于與信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊，以及向外發(fā)送報(bào)警信息；第一 CPU，用于對(duì)所述信息采集系統(tǒng)發(fā)出的告警信息進(jìn)行計(jì)算、處理，實(shí)現(xiàn)故障定位；第一顯示模塊，用于顯示所述告警信息和/或故障定位結(jié)果；第一電源模塊，用于對(duì)所述信息處理終端進(jìn)行供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述信息處理終端還包括第一輸入模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述MCU還存儲(chǔ)有接收告警信息的預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，所述第一通訊模塊還用于向所述預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼發(fā)送告警信息；所述手持終端用于設(shè)置告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，包括第二輸入模塊； 第二顯示模塊；第三通訊模塊，用于與信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊；第二 CPU，用于通過第三通訊模塊讀取信息采集系統(tǒng)的告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼，或根據(jù)第二輸入模塊的輸入信息，通過第三通訊模塊，向信息采集系統(tǒng)發(fā)送對(duì)所述告警門限值和/或預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼的設(shè)置信息；第二電源模塊，用于對(duì)所述手持終端進(jìn)行供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述MCU采用MSP430F149芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述第一通訊模塊采用SMI900A芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置，包括信息采集系統(tǒng)和信息處理終端，還包括信息處理終端和/或手持終端，所述信息采集系統(tǒng)包括零序CT；短路CT模塊；零序電流監(jiān)測(cè)模塊；短路電流監(jiān)測(cè)模塊；MCU；第一通訊模塊。本發(fā)明的一種中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置不需要接入零序電壓互感器，直接采用零序電流互感器對(duì)單相接地故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)，結(jié)合信息處理終端對(duì)零序電流進(jìn)行計(jì)算、處理，可以對(duì)故障發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行定位，成本低、實(shí)現(xiàn)方式簡單，準(zhǔn)確而方便。并且，直接從配電網(wǎng)電纜上取電，使用時(shí)無需另接供電設(shè)備，可以保證裝置更穩(wěn)定、及時(shí)地工作。本發(fā)明作為一種性能優(yōu)良的中壓配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)裝置可廣泛應(yīng)用于中壓配電網(wǎng)中。
文檔編號(hào)G01R31/08GK102914725SQ20121025497
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者王道龍 申請(qǐng)人:王道龍