專利名稱：配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前部分變電站、配電站內(nèi)安裝了遠(yuǎn)動RTU(遠(yuǎn)方終端裝置)，通過光纖或MODEM(調(diào)制解調(diào)器)通道將監(jiān)測數(shù)據(jù)送往SCADA系統(tǒng)(調(diào)試自動化系統(tǒng))。但是部分早期建設(shè)的配電站，如1型、2型、3型配電站，結(jié)構(gòu)相對簡單，在配電站中沒有安裝遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備。為了提高供電的可靠性，提高對故障判斷的及時性，加快故障解決的速度，需要對1型、2型、3型配電站也進(jìn)行實時的監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，從而將沒有安裝RTU的配電站與已經(jīng)安裝RTU的配電站一起組成嚴(yán)密的配電監(jiān)控網(wǎng)，及時有效的應(yīng)對突發(fā)的各種問題，從而有利于提高整個供電系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明所提供的一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干監(jiān)測點和一與各監(jiān)測點用電力電纜進(jìn)行連接的主站，其特征在于在所述各監(jiān)測點內(nèi)安裝有內(nèi)含載波通訊卡的DTU(故障監(jiān)測采集裝置)，以及電感耦合器，各監(jiān)測點的載波通訊卡將DTU采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后，通過電感耦合器將調(diào)制信號分別耦合至電力電纜；在所述主站內(nèi)安裝有主載波機、協(xié)議轉(zhuǎn)換器，以及電感耦合器，所述各監(jiān)測點輸出的調(diào)制信號通過電力電纜傳送至該主站后，耦合至所述主載波機，該主載波機將調(diào)制信號解調(diào)，送到所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換，經(jīng)由該主站內(nèi)的RTU轉(zhuǎn)發(fā)到外圍的SCADA系統(tǒng)，或直接經(jīng)過Modem傳送到外圍的SCADA系統(tǒng)。
上述的配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述電感耦合器將調(diào)制信號耦合至電力電纜的屏蔽層。
上述的配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述主載波機采用101規(guī)約采集各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，通過多串口卡送至協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
上述的配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，在系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)，是通過信號線搭橋方式繞過電力電纜開關(guān)柜實現(xiàn)信號的連接。
上述的配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其中故障監(jiān)測采集裝置包括采樣部分，包括在檢測點內(nèi)測量線路上加裝的串行電流互感器，該互感器將線路二次側(cè)的電壓、電流信號，經(jīng)電壓、電流互感器PT、CT隔離后，通過濾波、放大電路，轉(zhuǎn)換成交流電壓信號送至下述的微處理器；微處理器，對電流數(shù)據(jù)經(jīng)分析、定性、存儲，判別每條線路的運行或故障電流檢測，進(jìn)行饋線開關(guān)的監(jiān)測和控制，除具有RTU的遙測功能外，還具有故障信號捕捉的能力，配合配電子站、配電主站，可實現(xiàn)配電線路的故障自動隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電；載波通訊卡，與所述微處理器相連，按規(guī)約發(fā)送信息；電源裝置，為外接AC220V經(jīng)整流后為DC24V，DC24V再經(jīng)DC/DC供電于微處理器和載波通訊卡，另一方面，給蓄電池浮充電，在裝置失去交流電源輸入時，蓄電池組將自動給微處理器提供24V直流電源，蓄電池能夠維持裝置至少工作到將故障傳送到指定上級調(diào)度或可以更多的時間。
上述的配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其中電源裝置中還包括一個對電源可供給放電回路的遙控接點，進(jìn)行遠(yuǎn)方放電試驗。
本發(fā)明在各監(jiān)測點安裝故障監(jiān)測采集裝置，通過載波通道將各監(jiān)測點的信號傳送到主站，在主站通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換，然后再通過主站的RTU利用現(xiàn)有的通道(光纖、音頻電纜)上傳至SCADA系統(tǒng)，也可以不通過RTU直接將數(shù)據(jù)上傳至SCADA系統(tǒng)，在SCADA系統(tǒng)中對監(jiān)測點的故障信息進(jìn)行分析，確定故障區(qū)段后，進(jìn)行故障隔離和恢復(fù)送電，提高整個供電系統(tǒng)的可靠性。尤其故障監(jiān)測采集裝置DTU是以微處理器為基礎(chǔ)，加強了傳統(tǒng)RTU的數(shù)據(jù)處理功能并結(jié)合強大的通訊功能，為電力系統(tǒng)變電站自動化及配網(wǎng)自動化應(yīng)用的控制和數(shù)據(jù)采集提供了彈性的解決方案。本發(fā)明具有通訊誤碼率低、通訊實時性強、支持標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約，并能夠在不影響系統(tǒng)的正常運行的前提下，支持功能的擴充，并能根據(jù)用戶應(yīng)用系統(tǒng)的需要和投資狀況，可靈活選擇系統(tǒng)的配置。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的市區(qū)局故障監(jiān)測工程載波通道示意圖；圖3是本發(fā)明的通道示意圖；圖4是本發(fā)明的故障監(jiān)測采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的交流采樣板原理框圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明，即一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，包括四個監(jiān)測點1和一與各監(jiān)測點1采用載波通訊方式通訊(即用電力電纜進(jìn)行連接)的主站2。
在主站2內(nèi)安裝有主載波機21、協(xié)議轉(zhuǎn)換器22，以及電感耦合器。在監(jiān)測點1內(nèi)安裝有內(nèi)含載波通訊卡12的DTU，以及電感耦合器。
各監(jiān)測點1的載波通訊卡12將DTU采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后，通過電感耦合器將調(diào)制信號耦合至電力電纜屏蔽層。
主載波機21采用101規(guī)約采集監(jiān)測點1內(nèi)的數(shù)據(jù)，將各監(jiān)測點1輸出的調(diào)制信號通過電力電纜屏蔽層傳送至主站2后，耦合至主載波機21，主載波機21將調(diào)制信號解調(diào)，通過多串口卡COM送到協(xié)議轉(zhuǎn)換器22，由協(xié)議轉(zhuǎn)換器22實現(xiàn)101規(guī)約到CDT規(guī)約的轉(zhuǎn)換，經(jīng)由主站2內(nèi)RTU 24轉(zhuǎn)發(fā)到外圍的SCADA系統(tǒng)3，或直接經(jīng)過Modem 23傳送到外圍的SCADA系統(tǒng)3。
參見圖2~3，該系統(tǒng)的通信工程是以一臺RTU作為子站系統(tǒng)，即日暉變電站2，通過主載波機21數(shù)據(jù)傳輸通道，用101論詢規(guī)約召測該日暉變電站2底下的四個一型站即醫(yī)小站、小真站、真小站和清大站的DTU采集到的遙信、遙測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對四個配電站1的故障監(jiān)測功能。
載波信號在變電站2和配電站1的開關(guān)柜4外面電力電纜的屏蔽層上傳輸，在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)，通過搭橋繞過開關(guān)柜4實現(xiàn)信號的接力。如圖中所示，載波信號的傳輸通道是獨立于開關(guān)柜4之外的，不管通道上的某段電纜是否供電，只要物理連接正常就不影響信號的傳輸。
在變電站2內(nèi)的主載波機21，可采用型號為DLC-2100產(chǎn)品，協(xié)議轉(zhuǎn)換器22可采用型號為ACP4001的工控機。
電感耦合器25可采用型號為DLC-400-TY1產(chǎn)品。
再參見圖4，在各配電站1內(nèi)的DTU包括采樣部分、微處理器11、載波通訊卡12和電源裝置。
采樣部分，即在檢測點內(nèi)測量線路上加裝的串行電流互感器，該互感器將線路二次側(cè)的電壓、電流信號，經(jīng)電壓、電流互感器PT、CT隔離后，通過濾波、放大電路，轉(zhuǎn)換成交流電壓信號送至微處理器。
如圖5所示，由于電力系統(tǒng)電量畸變及頻率波動，需要時刻跟蹤系統(tǒng)的頻率變化，因此對采樣信號經(jīng)搜索同步電路進(jìn)行電網(wǎng)頻率時刻跟蹤，計算出采樣的倍頻間隔N。某一回路交流電壓、電流經(jīng)PT、CT隔離后，再經(jīng)濾波、放大后通過集成電路CD40502，在某個采樣時刻同時接通UAB、UAC、IA、IC的交流信號。經(jīng)采樣保持器S/H保持，再送AD574進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過計算可得到各種電量。
微處理器11，對電流數(shù)據(jù)經(jīng)分析、定性、存儲，判別每條線路的運行或故障電流檢測，進(jìn)行饋線開關(guān)的監(jiān)測和控制，除具有RTU的遙測功能外，還具有故障信號捕捉的能力，配合配電子站、配電主站，可實現(xiàn)配電線路的故障自動隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電。
載波通訊卡12，與所述微處理器相連，按規(guī)約發(fā)送信息。
電源裝置，為外接AC220V經(jīng)整流后為DC24V，DC24V再經(jīng)DC/DC供電于微處理器11和載波通訊卡12，另一方面，給蓄電池13浮充電，在裝置失去交流電源輸入時，蓄電池組將自動給微處理器提供24V直流電源，蓄電池能夠維持裝置至少工作到將故障傳送到指定上級調(diào)度或可以更多的時間。
電源裝置中還包括一個對電源可供給放電回路的遙控接點YK，進(jìn)行遠(yuǎn)方放電試驗。
在線路上電纜增加電流互感器CT，將電纜中的三相電流感應(yīng)成可測量的電流小于5A，故障時可以測到電流很大，這樣有具體的測量值，裝置可根據(jù)要求，判定故障情況，及故障發(fā)生的事件記錄(時間)和恢復(fù)過流值的事件記錄(時間)。
利用故障線路的故障電流較大的特點實現(xiàn)有選擇地發(fā)出報警信號。在判斷之后可以進(jìn)行故障記錄，故障記錄的內(nèi)容可以有1.故障起始時間；2.故障前電流值(包含正常負(fù)荷的非平衡電流)；3.故障后的電流值(可以定義一段時間)。
本裝置監(jiān)視電流，當(dāng)出現(xiàn)故障時，記錄初始電流值計算出真有效值，系統(tǒng)主站讀取現(xiàn)場裝置送上來的檢測值后，根據(jù)結(jié)構(gòu)比較判斷，在含有接地點的電網(wǎng)中，比較所有饋線的電流有效值，電流量大的線路，則被選為故障線路。比較線路上安裝在不同位置的裝置送上來的電流有效值，如果某一區(qū)段兩端裝置測量到零序電流有效值有明顯差別，且靠近電源側(cè)有效值大，則認(rèn)定故障點在該處。因此，將各條線路的零序電流的CT值集中在本裝置內(nèi)統(tǒng)一檢測，便于數(shù)據(jù)的處理和傳送，再則，有利于設(shè)備的安裝、調(diào)試及日常維護。
電池容量24V，1.3AH，可工作時間25-30分鐘；電源容量RTU主控部分10W，載波部分40W左右；本發(fā)明電力線載波可以與光纜、音頻電纜、無線電臺通訊手段相結(jié)合，投資少、見效快。電力線載波的主要優(yōu)點有A.價格較低，利用現(xiàn)有資源——電力線作為數(shù)據(jù)傳輸媒介，可以節(jié)省建設(shè)有線通道的敷設(shè)費用，不需要任何其它的物理聯(lián)接投資，所有供電點的電氣聯(lián)接確保了通信聯(lián)接；B.數(shù)據(jù)信息在自己的電力線路上傳輸，便于維護管理，其它通訊方式都需要在配電網(wǎng)外建立通訊網(wǎng)，安裝、維護、管理、檢修都需要大量的人力、物力。
C.配電載波網(wǎng)能隨配電網(wǎng)運行方式變化而及時改變通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這是采用其它信道難以作到的技術(shù)優(yōu)勢。
載波機達(dá)到數(shù)據(jù)通信接口標(biāo)準(zhǔn)的RS-232和RS-485通信接口，連接方便，對用戶而言是一條透明的傳輸通道，無須調(diào)整內(nèi)部的協(xié)議；數(shù)據(jù)傳輸速率在普通線路上有效數(shù)據(jù)傳輸速率為1200、而在超長距離和惡劣情況下有效數(shù)據(jù)傳輸速率為600，端口傳輸速率可根據(jù)要求設(shè)計為300、600、1200、2400和4800；數(shù)據(jù)傳輸距離10KV/35KV中壓線路的有效距離20千米，對于超過20千米或特殊情況的線路采用自轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行中繼傳輸，220V/380V低壓線路的有效距離1.2千米；通訊可靠性正常條件下，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率≤10-5；適用范圍35KV、10KV、380V、220V等多種電壓等級；調(diào)制方式采用DPSK調(diào)制；輸頻率60KHZ--130KHZ；傳輸帶寬4KHZ；發(fā)送功率1W-40W(可調(diào))，一般為5瓦；工作電源供給方式，可用普通交流220V或直流110V；接收靈敏度接收靈敏度≤500uV；輸出標(biāo)稱阻抗標(biāo)稱阻抗75Ω；工作模式全雙工工作模式、或異步半雙工模式，全透明通信信道；耦合方式在電力電纜屏蔽接地層與地之間耦合；抗沖擊多重抗沖擊，在耦合設(shè)備與載波機上都采取了抗沖擊措施；通道建立時間通道建立時間≤300ms；端口設(shè)置方式通常端口設(shè)置方式2400，N，8，1，即端口速率2400，無校驗，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位；抗干擾性能符合國標(biāo)GB6162；絕緣耐壓標(biāo)準(zhǔn)滿足部頒DL478；正常工作溫度普通型-10℃～+65℃；低溫型-40℃～+65℃；環(huán)境濕度0～95％相對濕度；大氣壓力86～106Kpa。
耦合器達(dá)到標(biāo)稱線路阻抗14歐；標(biāo)稱電纜側(cè)阻抗75歐；載波頻率范圍60～150KHZ；工作衰減＜3dB；電纜側(cè)過壓保護350±70V；線路側(cè)與電纜側(cè)及外殼的工頻耐壓50KV，持續(xù)一分鐘。
權(quán)利要求
1.一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干監(jiān)測點和一與各監(jiān)測點用電力電纜進(jìn)行連接的主站，其特征在于在所述各監(jiān)測點內(nèi)安裝有內(nèi)含載波通訊卡的故障監(jiān)測采集裝置，以及電感耦合器，各監(jiān)測點的載波通訊卡將故障監(jiān)測采集裝置采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后，通過電感耦合器將調(diào)制信號分別耦合至電力電纜；在所述主站內(nèi)安裝有主載波機、協(xié)議轉(zhuǎn)換器，以及電感耦合器，所述各監(jiān)測點輸出的調(diào)制信號通過電力電纜傳送至該主站后，耦合至所述主載波機，該主載波機將調(diào)制信號解調(diào)，送到所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換，經(jīng)由該主站內(nèi)的遠(yuǎn)方終端裝置轉(zhuǎn)發(fā)到外圍的調(diào)試自動化系統(tǒng)，或直接經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器傳送到外圍的調(diào)試自動化系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述電感耦合器將調(diào)制信號耦合至電力電纜的屏蔽層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述主載波機采用101規(guī)約采集所述各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，并通過多串口卡送至所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)，是通過信號線搭橋方式繞過電力電纜開關(guān)柜實現(xiàn)信號的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述故障監(jiān)測采集裝置包括采樣部分，包括在檢測點內(nèi)測量線路上加裝的串行電流互感器，該互感器將線路二次側(cè)的電壓、電流信號，經(jīng)電壓、電流互感器PT、CT隔離后，通過濾波、放大電路，轉(zhuǎn)換成交流電壓信號送至下述的微處理器；微處理器，對電流數(shù)據(jù)經(jīng)分析、定性、存儲，判別每條線路的運行或故障電流檢測，進(jìn)行饋線開關(guān)的監(jiān)測和控制，除具有RTU的遙測功能外，還具有故障信號捕捉的能力，配合配電子站、配電主站，可實現(xiàn)配電線路的故障自動隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電；載波通訊卡，與所述微處理器相連，按規(guī)約發(fā)送信息；電源裝置，為外接AC220V經(jīng)整流后為DC24V，DC24V再經(jīng)DC/DC供電于微處理器和載波通訊卡，另一方面，給蓄電池浮充電，在裝置失去交流電源輸入時，蓄電池組將自動給微處理器提供24V直流電源，蓄電池能夠維持裝置至少工作到將故障傳送到指定上級調(diào)度或可以更多的時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的電源裝置中還包括一個對電源可供給放電回路的遙控接點，進(jìn)行遠(yuǎn)方放電試驗。
全文摘要
一種配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干監(jiān)測點和一與各監(jiān)測點用電力電纜進(jìn)行連接的主站，在各監(jiān)測點內(nèi)安裝有內(nèi)含載波通訊卡的DTU，以及電感耦合器，各監(jiān)測點的載波通訊卡將DTU采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后，通過耦合器將調(diào)制信號分別耦合至電力電纜屏蔽層；在主站內(nèi)安裝有主載波機、協(xié)議轉(zhuǎn)換器，以及電感耦合器，將各監(jiān)測點輸出的調(diào)制信號通過電力電纜傳送至主站后，耦合至主載波機，主載波機將調(diào)制信號解調(diào)，送到協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換，經(jīng)由主站內(nèi)RTU轉(zhuǎn)發(fā)到外圍的SCADA系統(tǒng)，或直接經(jīng)過Modem傳送到外圍的SCADA系統(tǒng)。本發(fā)明在各監(jiān)測點安裝故障監(jiān)測裝置，在SCADA系統(tǒng)中對監(jiān)測點的故障信息進(jìn)行分析，確定故障區(qū)段后，進(jìn)行故障隔離和恢復(fù)送電，提高整個供電系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號G01R31/02GK1707277SQ20041002502
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月9日
發(fā)明者陸融, 孫列, 張小越, 杜成剛, 楊健, 周靜 申請人:上海久隆電力科技有限公司