輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于供電系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)自動化與現(xiàn)代化管理的應(yīng)用越來越多，輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)成為現(xiàn)實。近幾年，環(huán)境、人為等因素造成電網(wǎng)故障等問題時有發(fā)生，使得人們加深了對輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的重視和投入。現(xiàn)有的在線監(jiān)測技術(shù)基本是通過在線電路電壓監(jiān)測，這些技術(shù)存在監(jiān)測實時性不高，漏檢等情況。本文提出的輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)通過電流的測量數(shù)據(jù)直觀地監(jiān)測導(dǎo)線的運行狀態(tài)，提高了在線監(jiān)測的準(zhǔn)確性和實時性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測的方法，通過監(jiān)測感應(yīng)線圈采集交流電的電勢信號實現(xiàn)對輸電線路電流狀態(tài)的在線監(jiān)測，具有性價比高的優(yōu)點。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制中心、數(shù)據(jù)傳輸端和監(jiān)控終端，所述數(shù)據(jù)傳輸端分別與控制中心、監(jiān)控終端進(jìn)行無線通信；所述監(jiān)控終端包括依次連接的電流數(shù)據(jù)采集單元105、全波精密整流單元106、二階低通濾波單元107、采樣保持單元108、差分放大檢測單元109、MCU處理單元110和無線射頻通信單元104。所述控制中心包括主機(jī)101、GPRS無線通信單元102，并通過GPRS無線通信單元102與數(shù)據(jù)傳輸端進(jìn)行相互連接通信；所述數(shù)據(jù)傳輸端包括GPRS無線通信模塊111、微處理器103、無線射頻通信模塊112，并通過無線射頻通信模塊112與監(jiān)控終端進(jìn)行相互連接通信，通過GPRS無線通信模塊111與控制中心進(jìn)行相互連接通信。所述電流數(shù)據(jù)采集單元105包括感應(yīng)線圈、壓敏電阻和肖特基二極管，所述壓敏電阻和肖特基二極管串聯(lián)后與感應(yīng)線圈并聯(lián)。所述二階低通濾波單元107包括兩個RC環(huán)節(jié)和放大電路。所述無線射頻通信單元104包括外部晶振、天線和與MCU處理單元110聯(lián)系的通信接口。所述全波精密整流單元106包括兩個運放和二極管。
[0005]—種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測方法，該方法包括以下步驟:步驟一、控制中心主機(jī)通過GPRS無線通信單元發(fā)送查詢指令獲取電流信號；步驟二、由數(shù)據(jù)傳輸端響應(yīng)接收主機(jī)發(fā)送的指令并經(jīng)過微處理器處理后通過無線射頻通信單元發(fā)送給監(jiān)控終端；步驟三、監(jiān)測終端接收到指令后將采集到的電流經(jīng)處理后回傳至數(shù)據(jù)傳輸端，經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸端轉(zhuǎn)發(fā)后回傳至控制中心；步驟四、控制中心依據(jù)采集的電流信號對輸電線路的電流狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如果出現(xiàn)異常進(jìn)行報警。
[0006]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過懸掛在架空線路上的感應(yīng)線圈裝置采集架空線路上的交流電，當(dāng)被測交流電流通過感應(yīng)線圈時，判斷相應(yīng)的電勢信號實現(xiàn)對輸電線路電流狀態(tài)的在線監(jiān)測，具有測量精度高，靈敏度高，性價比高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，并且可在強(qiáng)磁場，強(qiáng)電壓等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0008]圖2是本發(fā)明中的電流數(shù)據(jù)采集單元電路圖；
[0009]圖1中所示，101、主機(jī)；102、GPRS無線通信單元；103、微處理器；104、無線射頻通信單元；105、電流數(shù)據(jù)采集單元；106、全波精密整流單元；107、二階低通濾波單元；108、采樣保持單元；109、差分放大檢測單元；110、MCU處理單元；111、GPRS無線通信模塊；112、無線射頻通信模塊。
【具體實施方式】
[0010]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0011]一種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測方法，該方法包括以下順序的步驟:高壓輸電線路處于正常工作狀態(tài)的時候，監(jiān)測終端的感應(yīng)線圈能夠采集導(dǎo)線電流。當(dāng)控制中心主機(jī)客戶端軟件通過GPRS無線通信單元發(fā)送查詢指令獲取電流信號時，由數(shù)據(jù)傳輸端響應(yīng)并經(jīng)過微處理器處理后通過無線射頻通信單元發(fā)送給監(jiān)控終端。監(jiān)測終端接收到該指令后將采集到的電流經(jīng)處理后回傳至數(shù)據(jù)傳輸端，經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸端轉(zhuǎn)發(fā)后再回傳至控制中心。
[0012]如圖1所示，感應(yīng)線圈采集得到的交流電作為全波精密整流單元的輸入。由于普通的二極管整流電路失真較大，傳輸效率低，靈敏度和精度都不高，于是設(shè)計出一種全波精密整流單元，由兩個運放組成的高線性全波精密整流電路，可同時檢測得到交流信號的正負(fù)向信號，實時性更好，采用雙±12V電源供電，并分別進(jìn)行退耦。二階低通濾波單元由兩個RC環(huán)節(jié)和由運放組成的同相比例放大電路構(gòu)成，采用雙±12V電源供電。差分放大檢測單元，采集的交流信號經(jīng)以上電路處理后，已經(jīng)轉(zhuǎn)化為直流的電壓信號。將直流電壓信號送至差分運算電路的同相輸入端，與反相輸入端經(jīng)過減法運算后得到輸出電壓。無線射頻通信單元包括外部晶振、與MCU的通信接口以及天線三部分組成。
[0013]數(shù)據(jù)傳輸端包括無線射頻通信模塊、MCU處理控制單元、GPRS無線通信模塊和電源供電單元，無線射頻通信模塊與監(jiān)測終端的無線射頻通信單元結(jié)構(gòu)相同。電源供電單元為7?24V，這里使用12V電壓作為GPRS模塊的供電電源。
[0014]控制中心一般由主機(jī)和GPRS無線通信單元兩部分組成，主機(jī)可以為基于Windows平臺的工控機(jī)或計算機(jī)，GPRS無線通信模塊與數(shù)據(jù)傳輸端的GPRS無線通信單元結(jié)構(gòu)相同。主機(jī)與無線通信模塊之間通過串口實現(xiàn)異步串行通信?？刂浦行挠布卧O(shè)在供電公司或各變電所，根據(jù)實際需要通過無線通信網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)測終端發(fā)送控制指令，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合相關(guān)理論與數(shù)據(jù)處理程序，分析輸電線路的運行狀態(tài)信息，從而實現(xiàn)輸電線路電路狀態(tài)的在線監(jiān)測。
[0015]如圖2所示，在感應(yīng)線圈上并聯(lián)接入一個壓敏電阻和肖特基二極管，限制了線圈兩端的電壓，當(dāng)線圈由導(dǎo)通狀態(tài)切斷時，其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓能被二極管所吸收，開關(guān)的電弧也就被消除了，避免了電能的浪費。
[0016]綜上所述，本發(fā)明通過懸掛在架空線路上的感應(yīng)線圈裝置采集架空線路上的交流電，當(dāng)被測交流電流通過感應(yīng)線圈時，判斷相應(yīng)的電勢信號實現(xiàn)對輸電線路電流狀態(tài)的在線監(jiān)測，具有測量精度高，靈敏度高，性價比高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，并且可在強(qiáng)磁場，強(qiáng)電壓等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。
[0017]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明的具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括控制中心、數(shù)據(jù)傳輸端和監(jiān)控終端，所述數(shù)據(jù)傳輸端分別與控制中心、監(jiān)控終端進(jìn)行無線通信；所述監(jiān)控終端包括依次連接的電流數(shù)據(jù)采集單元105、全波精密整流單元106、二階低通濾波單元107、采樣保持單元108、差分放大檢測單元109、MCU處理單元110和無線射頻通信單元104。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制中心包括主機(jī)101、GPRS無線通信單元102，并通過GPRS無線通信單元102與數(shù)據(jù)傳輸端進(jìn)行相互連接通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸端包括GPRS無線通信模塊111、微處理器103、無線射頻通信模塊112，并通過無線射頻通信模塊112與監(jiān)控終端進(jìn)行相互連接通信，通過GPRS無線通信模塊111與控制中心進(jìn)行相互連接通信。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電流數(shù)據(jù)采集單元105包括感應(yīng)線圈、壓敏電阻和肖特基二極管，所述壓敏電阻和肖特基二極管串聯(lián)后與感應(yīng)線圈并聯(lián)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，通過感應(yīng)線圈上并聯(lián)接入一個壓敏電阻和肖特基二極管，限制線圈兩端的電壓，當(dāng)線圈由導(dǎo)通狀態(tài)切斷時，二極管吸收電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓，消除開關(guān)的電弧。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述二階低通濾波單元107包括兩個RC環(huán)節(jié)和放大電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線射頻通信單元104包括外部晶振、天線和與MCU處理單元110聯(lián)系的通信接口。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述全波精密整流單元106包括兩個運放和二極管。9.一種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、控制中心主機(jī)通過GPRS無線通信單元發(fā)送查詢指令獲取電流信號； 步驟二、由數(shù)據(jù)傳輸端響應(yīng)接收主機(jī)發(fā)送的指令并經(jīng)過微處理器處理后通過無線射頻通信單元發(fā)送給監(jiān)控終端； 步驟三、監(jiān)測終端接收到指令后將采集到的電流經(jīng)處理后回傳至數(shù)據(jù)傳輸端，經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸端轉(zhuǎn)發(fā)后回傳至控制中心； 步驟四、控制中心依據(jù)采集的電流信號對輸電線路的電流狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如果出現(xiàn)異常進(jìn)行報警。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輸電線路電流狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制中心、數(shù)據(jù)傳輸端和監(jiān)控終端，所述數(shù)據(jù)傳輸端分別與控制中心、監(jiān)控終端進(jìn)行無線通信；所述監(jiān)控終端包括依次連接的電流數(shù)據(jù)采集單元、全波精密整流單元、二階低通濾波單元、采樣保持單元、差分放大檢測單元、MCU處理單元和無線射頻通信單元。本發(fā)明提出的輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)通過電流的測量數(shù)據(jù)直觀地監(jiān)測導(dǎo)線的運行狀態(tài)，提高了在線監(jiān)測的準(zhǔn)確性和實時性。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105242144
【申請?zhí)枴緾N201510701471
【發(fā)明人】丁緒星, 宋鳳樓, 朱誠, 黃重春, 喬啟星, 涂全勝, 凌敏, 高麗
【申請人】安徽師范大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月23日