一種智能電網(wǎng)傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及35kV以下配電網(wǎng)系統(tǒng)中的一種智能電網(wǎng)傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)家電網(wǎng)公司已提出全面建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)為提高智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和電網(wǎng)設(shè)備管理效益提供了有力的技術(shù)支撐。
[0003]智能配電系統(tǒng)三大目標(biāo):安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、靈活互動(dòng)。智能電網(wǎng)中配電環(huán)節(jié)的重點(diǎn)工程包括:配電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)和改造、配電自動(dòng)化試點(diǎn)和實(shí)用化、關(guān)聯(lián)和整合相關(guān)的信息孤島、分布電源的接入與控制和配用電系統(tǒng)的互動(dòng)應(yīng)用等。為了滿足用戶對(duì)供電可靠性、電能質(zhì)量及優(yōu)質(zhì)服務(wù)的要求，滿足分布式電源、集中與分布式儲(chǔ)能的無擾接入，未來電網(wǎng)中傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)運(yùn)行模式和管理方法亟待改善；智能配電網(wǎng)絡(luò)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基石，堅(jiān)強(qiáng)在特高壓，智能在配電網(wǎng)。
[0004]現(xiàn)有配電自動(dòng)化系統(tǒng)存在諸多弊端:
(1)缺少在線測(cè)量數(shù)據(jù)，無法及時(shí)獲悉線路運(yùn)行情況；
(2)故障排查定位效率極低，甚至需要人為停電來尋找故障線路和故障地點(diǎn)；
(3)為安全考慮，一般只輸送遠(yuǎn)低于額定線路容量的功率，導(dǎo)致現(xiàn)有配電網(wǎng)極大地浪費(fèi)。
[0005]而現(xiàn)有的選線裝置或者故障指示器存在以下問題:
(1)選線裝置方法單一。一般局限于采用單端電氣量的比幅比相法、五次諧波法、能量函數(shù)法、小波法等某一種選線方法來實(shí)現(xiàn)，成功率極低；
(2)傳統(tǒng)故障指示器基于本地過電流，只適合單端電源線路，且電池供電，壽命短，易壞。
[0006]35kV及以下配電網(wǎng)一般按小電流接地(中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地)方式運(yùn)行，其主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，穩(wěn)態(tài)故障電流不大，系統(tǒng)可繼續(xù)運(yùn)行2至3小時(shí)。對(duì)于單相瞬時(shí)接地故障，故障點(diǎn)電弧可以自行熄滅；對(duì)于單相永久接地，系統(tǒng)可以帶故障暫時(shí)運(yùn)行數(shù)小時(shí)，因此國(guó)內(nèi)35kV及以下配電網(wǎng)大都采用這種接地方式。其缺點(diǎn)是發(fā)生單相永久接地故障時(shí)，很難檢測(cè)出是哪一條線路故障。因故障會(huì)引起非故障相電壓大幅度升高，而且間歇性弧光接地可能引起電弧過電壓，威脅系統(tǒng)設(shè)備絕緣安全，較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可能會(huì)引起絕緣擊穿發(fā)生惡性相間故障，需盡快確定故障線路，排除故障，否則有大的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)能自動(dòng)選線，且能實(shí)現(xiàn)快速定位故障線路的裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種智能電網(wǎng)傳感裝置，它包括: 中央處理器，用于通過控制高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線電流的實(shí)時(shí)采樣，通過控制溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線電壓采集并轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)據(jù)，以及對(duì)全球定位系統(tǒng)器的初始化、定時(shí)信息和地理坐標(biāo)信息的解析和處理，以及對(duì)短距離通信器和遠(yuǎn)距離通信器的初始化和通信調(diào)度；
全球定位系統(tǒng)，用于給采樣數(shù)據(jù)加載精確的時(shí)間標(biāo)簽；
大容量數(shù)據(jù)緩沖器，用于存儲(chǔ)電力線在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度、電流和電壓數(shù)據(jù)；
溫度傳感器，該傳感器與電力線直接接觸，用于將測(cè)得的電力線的溫度會(huì)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào);
高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)電力線電流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣；
短距離無線通信器，用于安裝在相鄰處的智能電網(wǎng)傳感裝置之間的相互通信，然后由主裝置對(duì)相鄰處的智能電網(wǎng)傳感裝置統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分發(fā)及與遠(yuǎn)端后臺(tái)的通信；遠(yuǎn)距離無線通信器，用于智能電網(wǎng)傳感裝置和后臺(tái)之間的數(shù)據(jù)通信；
數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將中央處理器上計(jì)算的時(shí)鐘偏差從數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)；
以及
晶體振蕩器，用于給中央處理器提供高精度的工作時(shí)鐘，根據(jù)全球定位系統(tǒng)輸出的秒脈沖信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)頻率校準(zhǔn)。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述中央處理器與全球定位系統(tǒng)、大容量數(shù)據(jù)緩沖器、溫度傳感器、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器、短距離無線通信器、遠(yuǎn)距離無線通信器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接晶體振蕩器，所述晶體振蕩器與中央處理器連接。
[0010]進(jìn)一步地，它還包括感應(yīng)取電電路，用以從電力線感應(yīng)取電并給中央處理器和其他裝置供電。
[0011]進(jìn)一步地，所述中央處理器采用32位低功耗處理器。
[0012]進(jìn)一步地，所述溫度傳感器采用電阻溫度探測(cè)傳感器。
[0013]進(jìn)一步地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率為每秒50個(gè)周波，每個(gè)周波采樣256個(gè)樣點(diǎn)。
[0014]進(jìn)一步地，所述溫度傳感器探測(cè)導(dǎo)線溫度范圍為-40~ 125°C。
[0015]進(jìn)一步地，它還包括開盒螺桿、上蓋和下蓋，所述上蓋和下蓋緊密結(jié)合，所述開盒螺桿設(shè)于下蓋下部，且所述開盒螺桿的頂端與上蓋內(nèi)面接觸。
[0016]本發(fā)明的裝置利用全球定位系統(tǒng)(GPS)來實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的精確同步，然后通過短距離及遠(yuǎn)距離無線通信，將各點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳送給后臺(tái)的云服務(wù)器，后臺(tái)服務(wù)器采用暫態(tài)差動(dòng)電流算法、穩(wěn)態(tài)零序功率和人工決策系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)綜合的故障選線和定位。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下特點(diǎn):
(1)采用從電力線感應(yīng)電流取電的方式，給裝置自供電，不需要外接電源和電池；
(2)不受單端電源供電限制，受負(fù)載波動(dòng)、諧波、接地電阻及故障合閘角等因素影響小;
(3)故障特征提取有效利用了初始故障暫態(tài)信息和對(duì)端信息，可有效解決小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線和定位問題。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)仰視示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更為具體的描述。
[0023]如圖1所示，為本實(shí)施例的應(yīng)用于配電網(wǎng)的示意圖。本實(shí)施例的裝置安裝在35KV及以下的配電網(wǎng)各母線和分支線上，每處會(huì)安裝3個(gè)裝置(對(duì)應(yīng)電力線的A相、B相、C相)，利用裝置內(nèi)的全球定位系統(tǒng)(GPS)來實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)裝置內(nèi)部采樣數(shù)據(jù)的精確同步，然后通過短距離無線通信器集中匯總到一臺(tái)主裝置上，主裝置再通過遠(yuǎn)距離無線通信(3G/4G)的基站和因特網(wǎng)最終轉(zhuǎn)發(fā)給后臺(tái)主控站。后臺(tái)主控站采用各種故障判決算法和人工決策系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)故障的綜合選線和定位。
[0024]圖2和圖3示出了本實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置與電力線完全絕緣，無論電力線是否承載電流都能夠通過開合結(jié)構(gòu)安裝和拆卸。裝置的開合通過開盒螺桿206來實(shí)現(xiàn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，裝置上蓋201、下蓋204兩部分分離，卡入電力線，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上、下部分閉合。而壓舌202會(huì)在裝置上下蓋閉合后壓緊電力線。裝置上蓋201、下蓋204里面內(nèi)置電流互感器用于取電和測(cè)量。裝置中的電子電路被放置在圖中電氣安裝盒203里，同時(shí)有散熱片209用于散熱，LED燈208用于故障就地指示，而內(nèi)置天線205則用于通信。另外S頂卡槽207用于安裝用于遠(yuǎn)距離無線通信(3G/4G)的S頂卡。此外，整個(gè)裝置除了卡扣電力線部分，其他部分都做了防水處理。
[0025]圖4為本實(shí)施例內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)示意圖。其中300為中央處理器(CPU)。該處理器采用32位低功耗處理器，由感應(yīng)取電電路301輸出的電能供電，接受晶體振蕩器305的時(shí)鐘輸出作為工作時(shí)鐘。通過控制高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器302實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線電流的實(shí)時(shí)采樣，通過控制溫度傳感器實(shí)現(xiàn)電力線溫度采集。采樣的數(shù)據(jù)會(huì)打上統(tǒng)一的全球定位系統(tǒng)(GPS) 307的時(shí)間標(biāo)簽，然后緩存在大容量數(shù)據(jù)緩沖器306中。即可利用短距離無線通線器308實(shí)現(xiàn)相鄰裝置之間的數(shù)據(jù)通信，也可以通過遠(yuǎn)距離無線通信器309實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)端后臺(tái)系統(tǒng)的交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度和監(jiān)控。
[0026]301為感應(yīng)取電電路。該電路完成從電力線感應(yīng)取能功能，給中央處理器300和所有其他電路供電，實(shí)現(xiàn)裝置的自供電，不需要外接電源和后備電池。
[0027]302為高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線電流的實(shí)時(shí)采樣。
[0028]303為溫度傳感器。溫度傳感器采用電阻溫度探測(cè)傳感器，該傳感器會(huì)直接和電力線接觸，其測(cè)量得到的溫度會(huì)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，中央控制器會(huì)完成對(duì)電壓信號(hào)的采樣和存儲(chǔ)，并最終轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)據(jù)。
[0029]304為數(shù)模轉(zhuǎn)換器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將中央處理器計(jì)算獲得的時(shí)鐘偏差從數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，從而去控制晶體振蕩器，來實(shí)現(xiàn)晶體振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)。
[0030]305為晶體