電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和控制裝置。所述的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括就地監(jiān)測(cè)單元和和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元，其中，所述就地監(jiān)測(cè)單元用于實(shí)時(shí)獲取所述電力系統(tǒng)的電信號(hào)，并將獲取的電信號(hào)通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元發(fā)送給所述電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置；所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元用于在所述就地監(jiān)測(cè)單元和電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置之間進(jìn)行通信。采用本發(fā)明可以避免鋪設(shè)通信線(xiàn)路，并且數(shù)據(jù)傳輸速度快，單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，能夠滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置獲取電力設(shè)備的大量電信號(hào)的需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，尤其涉及高壓電力系統(tǒng)的測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)中存在大量的高壓設(shè)備，例如變壓器、母線(xiàn)、和高壓開(kāi)關(guān)等。為了保護(hù)這些高壓設(shè)備，電力系統(tǒng)中設(shè)置了多種保護(hù)裝置，例如保護(hù)繼電器和斷路器等。為保障這些保護(hù)裝置能夠及時(shí)準(zhǔn)確地動(dòng)作，需要實(shí)時(shí)地獲取電力系統(tǒng)電信號(hào)的精確值，即調(diào)控電力系統(tǒng)保護(hù)裝置所需的電信號(hào)的采樣頻率需要非常高。為此，通常在電力系統(tǒng)高壓設(shè)備的附近設(shè)置傳感裝置，例如計(jì)量和控制用互感器來(lái)采集高壓設(shè)備的電流和電壓。圖1中示出一種電力系統(tǒng)電信號(hào)的測(cè)量和控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括采集電流信號(hào)的電流互感器CT1，采集到的模擬電流信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器21轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)邏輯控制電路22的濾波等處理作業(yè)后將電信號(hào)傳輸給和電力設(shè)備的保護(hù)裝置連接的控制單元3，最后由控制單元3根據(jù)采集到的電信號(hào)產(chǎn)生調(diào)控保護(hù)裝置的信號(hào)。
[0003]現(xiàn)有的電力系統(tǒng)多采用電纜將傳感裝置采集的電信號(hào)傳遞給控制單元。由于高壓設(shè)備可能會(huì)向設(shè)置在其附近的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和邏輯控制電路(以下合稱(chēng)為信號(hào)處理模塊)釋放電荷，因此，需要利用隔離裝置23隔離信號(hào)處理模塊和控制系統(tǒng)，以防止電荷產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)損害控制系統(tǒng)和控制系統(tǒng)側(cè)的工作人員。但是，現(xiàn)有的隔離裝置23只能隔離幾千伏的電壓，不能隔離更高的電壓。同時(shí)，控制單元3需要實(shí)時(shí)地獲取大量的電信號(hào)以實(shí)時(shí)地調(diào)控保護(hù)裝置，但是信號(hào)處理模塊和控制單元之間長(zhǎng)距離的電纜會(huì)大大限制信號(hào)傳輸?shù)乃俣龋瑹o(wú)法滿(mǎn)足控制單元對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提出無(wú)需隔離的信號(hào)處理模塊和控制系統(tǒng)，并且提高信號(hào)處理模塊和控制系統(tǒng)之間信號(hào)傳輸速度的裝置。具體而言，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，該實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括就地監(jiān)測(cè)單元和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元，其中，所述就地監(jiān)測(cè)單元用于，實(shí)時(shí)采集所述電力系統(tǒng)的電信號(hào)，并將采集到的電信號(hào)通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元發(fā)送給所述電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置；所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元用于，在所述就地監(jiān)測(cè)單元和實(shí)時(shí)控制裝置之間進(jìn)行通信。
[0005]需要說(shuō)明的是，這里說(shuō)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括就地監(jiān)測(cè)單元和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元，并不是說(shuō)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元必須獨(dú)立于就地監(jiān)測(cè)單元設(shè)置，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元可以獨(dú)立于就地監(jiān)測(cè)單元設(shè)置，但更優(yōu)選，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元是設(shè)置在就地監(jiān)測(cè)單元中的一個(gè)功能模塊。
[0006]優(yōu)選，所述實(shí)時(shí)采集的電力系統(tǒng)的電信號(hào)為電力系統(tǒng)的電流、電壓、頻率和功率信號(hào)。
[0007]所述就地監(jiān)測(cè)單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和微處理器，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將電力系統(tǒng)的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述微處理器用于處理轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電信號(hào)，并將處理后得到的信號(hào)封裝成能夠在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN中傳送的報(bào)文。
[0008]優(yōu)選，所述就地監(jiān)測(cè)單元為一個(gè)或多個(gè)，各就地監(jiān)測(cè)單元和實(shí)時(shí)控制單元之間可通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信。
[0009]優(yōu)選，所述就地監(jiān)測(cè)單元還包括傳感器，所述傳感器用于采集電力系統(tǒng)中電力設(shè)備的電信號(hào)，并將電信號(hào)傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0010]本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例還提出一種電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置，其特征在于，該實(shí)時(shí)控制裝置包括無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元和實(shí)時(shí)控制單元，其中，所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元用于，在上述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和實(shí)時(shí)控制裝置之間傳送報(bào)文；所述實(shí)時(shí)控制單元用于，拆封通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元發(fā)送的包含實(shí)時(shí)采集的所述電力系統(tǒng)電信號(hào)的報(bào)文，并對(duì)其進(jìn)行處理。
[0011]從以上描述可以看出，在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的就地監(jiān)測(cè)單元和實(shí)時(shí)控制單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。采用WLAN通信技術(shù)可以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置對(duì)電力設(shè)備電信號(hào)的采樣頻率高，單位時(shí)間需要傳輸?shù)男盘?hào)量大的要求。具體而言，本發(fā)明的實(shí)施例可以達(dá)到下述技術(shù)效果。一、避免鋪設(shè)通訊線(xiàn)路，降低投入成本；二、避免設(shè)置隔離就地監(jiān)測(cè)單元和實(shí)時(shí)控制單元的設(shè)施，使本發(fā)明能夠應(yīng)用至更高電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中；三、提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，確保電力設(shè)備的保護(hù)裝置實(shí)時(shí)地獲取電力設(shè)備的精確的電信號(hào)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本發(fā)明的其它特點(diǎn)、特征、優(yōu)點(diǎn)和益處通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見(jiàn)。其中:
[0013]圖1示出一種現(xiàn)有的電力系統(tǒng)電信號(hào)的測(cè)量和控制系統(tǒng)；
[0014]圖2示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置的示意圖；
[0015]圖3示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)控制裝置的示意圖；以及
[0016]圖4示出了包括多個(gè)就地監(jiān)測(cè)單元和實(shí)時(shí)控制單元的實(shí)施例的的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的實(shí)施例采用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的就地監(jiān)測(cè)單元和實(shí)時(shí)控制單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0018]圖2示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置。該實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括就地監(jiān)測(cè)單元和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元，就地監(jiān)測(cè)單元用于實(shí)時(shí)采集所述電力系統(tǒng)的電信號(hào)，并將采集到的電信號(hào)通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元發(fā)送給電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置；無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元用于，在就地監(jiān)測(cè)單元和實(shí)時(shí)控制單元之間進(jìn)行通信。需要說(shuō)明的是，這里的表述“實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括就地監(jiān)測(cè)單元和和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元”并不是說(shuō)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元必須獨(dú)立于就地監(jiān)測(cè)單元設(shè)置，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元可以獨(dú)立于就地監(jiān)測(cè)單元設(shè)置，但優(yōu)選，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元是設(shè)置在就地監(jiān)測(cè)單元中的一個(gè)功能模塊。
[0019]如圖2所示，就地監(jiān)測(cè)單元5包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊51和微處理器52，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊51用于將電力系統(tǒng)的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，微處理器52用于處理經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器51轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電信號(hào)，并將處理后得到的信號(hào)封裝成能夠通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN傳送的報(bào)文。其中，電力系統(tǒng)的模擬電信號(hào)可以為電力設(shè)備(例如變壓器和輸電線(xiàn))的電流、電壓、頻率和功率等控制電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置所需的電信號(hào)。微處理器52可以采用FPGA(field programmable gate array)> DSP (digital signal processor)或其它的芯片。
[0020]就地監(jiān)測(cè)單元5還可以包括電信號(hào)采樣傳感器4，例如電流互感器、電流互感器或者采樣電阻等，傳感器將采集到的信號(hào)傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。需要說(shuō)明的是，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊51可以是一個(gè)獨(dú)立設(shè)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，也可以是附設(shè)在采樣傳感器4上的功能模塊。
[0021]無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元主要包括WLAN控制器(即WLAN接入點(diǎn)AP)6，其利用無(wú)線(xiàn)電波(RF)通過(guò)TPC/IP等通信協(xié)議將就地監(jiān)測(cè)單元處理后的報(bào)文發(fā)送給實(shí)時(shí)控制裝置，還可以接收實(shí)時(shí)控制裝置發(fā)送的包含對(duì)電力系統(tǒng)保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)控的指令的報(bào)文。該通信單元是WLAN領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的功能單元,這里不再詳述其結(jié)構(gòu)。
[0022]本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例還提供一種與上述測(cè)量裝置配合使用的電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置，如圖3所示，該實(shí)時(shí)控制裝置包括無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元7和實(shí)時(shí)控制單元8。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元7主要包括WLAN控制器(即WLAN接入點(diǎn)AP)，其利用無(wú)線(xiàn)電波通過(guò)TPC/IP等通信協(xié)議接收就地監(jiān)測(cè)單元發(fā)送的包含電信號(hào)的報(bào)文，還可以發(fā)送包含對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)控的指令的報(bào)文。該通信單元是WLAN領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的功能單元，故這里不再詳述其結(jié)構(gòu)。實(shí)時(shí)控制單元可以為微處理器(可采用FPGA、DSP或者其它芯片)，其用來(lái)拆封報(bào)文并對(duì)其進(jìn)行處理。實(shí)時(shí)控制單元還可以根據(jù)報(bào)文中的信息產(chǎn)生對(duì)保護(hù)裝置的調(diào)控指令。
[0023]為適應(yīng)復(fù)雜的電力系統(tǒng)的需求，本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括多個(gè)上述就地監(jiān)測(cè)單元7和實(shí)時(shí)控制單元8，參見(jiàn)圖4，各就地監(jiān)測(cè)單元7和實(shí)時(shí)控制單元8之間借助無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN 9傳輸信息。這樣可以在不同的就地監(jiān)測(cè)單元7和實(shí)時(shí)控制單元8之間實(shí)時(shí)地發(fā)送和接收信號(hào)和控制指令等，從而使得信息的傳遞更加靈活方便。
[0024]本發(fā)明的實(shí)施例使得電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量和控制裝置，包括以較高的頻率采集電信號(hào)的傳感裝置、信號(hào)處理裝置和實(shí)時(shí)控制裝置之間的通信更加靈活方便，能夠滿(mǎn)足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于變電站監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的要求。同時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例也無(wú)需鋪設(shè)通信電纜或光纜，WLAN通信方式的數(shù)據(jù)傳遞速度也能夠滿(mǎn)足電力設(shè)備的保護(hù)裝置對(duì)獲取準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的電信號(hào)的需要。
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上面所公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例可以在不偏離發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下作出各種變形和改變，這些變形和改變都應(yīng)該落入在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)定義。
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，該實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括就地監(jiān)測(cè)單元和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元，其中， 所述就地監(jiān)測(cè)單元用于，實(shí)時(shí)獲取所述電力系統(tǒng)的電信號(hào)，并將獲取的電信號(hào)通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元發(fā)送給電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置； 所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元用于，在所述就地監(jiān)測(cè)單元和電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置之間進(jìn)行通信。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)獲取的電力系統(tǒng)的電信號(hào)為所述電力系統(tǒng)中電力設(shè)備的電流、電壓、頻率和功率信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述就地監(jiān)測(cè)單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和微處理器，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將電力系統(tǒng)的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述微處理器用于處理轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電信號(hào)，并將處理后的信號(hào)封裝成能夠在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN中傳送的報(bào)文。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述就地監(jiān)測(cè)單元為一個(gè)或多個(gè)，各就地監(jiān)測(cè)單元和電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置之間可通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述就地監(jiān)測(cè)單元還包括傳感器，所述傳感器用于采集電力系統(tǒng)中電力設(shè)備的電信號(hào)，并將電信號(hào)傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6.一種電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制裝置，其特征在于，該實(shí)時(shí)控制裝置包括無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元和實(shí)時(shí)控制單元，其中， 所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元用于，在所述實(shí)時(shí)控制裝置和權(quán)利要求1-5所述的實(shí)時(shí)測(cè)量裝置之間傳送報(bào)文； 所述實(shí)時(shí)控制單元用于，拆封通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信單元發(fā)送的包含實(shí)時(shí)采集的所述電力系統(tǒng)中電力設(shè)備電信號(hào)的報(bào)文，并對(duì)其進(jìn)行處理。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)采集的電力系統(tǒng)的電信號(hào)為電力系統(tǒng)的電流、電壓、頻率和功率信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)控制單元為一個(gè)或多個(gè)，各實(shí)時(shí)控制單元和所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置之間可通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN通信。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK103794039SQ201210430047
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】米夏埃爾·貝克, 姚吉隆, 楊超, 王瀾錦, 宋英華, 趙研峰 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司