一种智能电网传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能电网传感装置，它包括中央处理器，以及与中央处理器连接的全球定位系统、大容量数据缓冲器、温度传感器、高精度模数转换器、感应取电电路、短距离无线通信模块、远距离无线通信模块，所述中央处理器还连接有数模转换器，该数模转换器连接晶体振荡器，所述晶体振荡器与中央处理器连接。其采用从电力线感应电流取电的方式，给装置自供电，不需要外接电源和电池；不受单端电源供电限制，受负载波动、谐波、接地电阻及故障合闸角等因素影响小；故障特征提取有效利用了初始故障暂态信息和对端信息，可有效解决小电流接地系统单相接地故障选线和定位问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及35kV以下配电网系统中的一种智能电网传感装置。
技术介绍
国家电网公司已提出全面建设坚强智能电网的发展目标，电网状态检测技术为提高智能电网安全稳定水平和电网设备管理效益提供了有力的技术支撑。智能配电系统三大目标：安全可靠、优质高效、灵活互动。智能电网中配电环节的重点工程包括：配电网网架建设和改造、配电自动化试点和实用化、关联和整合相关的信息孤岛、分布电源的接入与控制和配用电系统的互动应用等。为了满足用户对供电可靠性、电能质量及优质服务的要求，满足分布式电源、集中与分布式储能的无扰接入，未来电网中传统的配电系统运行模式和管理方法亟待改善；智能配电网络是坚强智能电网的基石，坚强在特高压，智能在配电网。现有配电自动化系统存在诸多弊端：(1)缺少在线测量数据，无法及时获悉线路运行情况；(2)故障排查定位效率极低，甚至需要人为停电来寻找故障线路和故障地点；(3)为安全考虑，一般只输送远低于额定线路容量的功率，导致现有配电网极大地浪费。而现有的选线装置或者故障指示器存在以下问题：(1)选线装置方法单一。一般局限于采用单端电气量的比幅比相法、五次谐波法、能量函数法、小波法等某一种选线方法来实现，成功率极低；(2)传统故障指示器基于本地过电流,只适合单端电源线路,且电池供电，寿命短，易坏。35kV及以下配电网一般按小电流接地(中性点不接地或经消弧线圈接地)方式运行，其主要优点是当系统发生单相接地故障时，稳态故障电流不大，系统可继续运行2至3小时。对于单相瞬时接地故障，故障点电弧可以自行熄灭；对于单相永久接地，系统可以带故障暂时运行数小时，因此国内35kV及以下配电网大都采用这种接地方式。其缺点是发生单相永久接地故障时，很难检测出是哪一条线路故障。因故障会引起非故障相电压大幅度升高，而且间歇性弧光接地可能引起电弧过电压，威胁系统设备绝缘安全，较长时间运行可能会引起绝缘击穿发生恶性相间故障，需尽快确定故障线路，排除故障，否则有大的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种在小电流接地系统发生单相接地故障时能自动选线，且能实现快速定位故障线路的装置。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种智能电网传感装置，它包括:中央处理器，用于通过控制高精度模数转换器实现对电力线电流的实时采样，通过控制温度传感器实现对电力线电压采集并转化为温度数据，以及对全球定位系统器的初始化、定时信息和地理坐标信息的解析和处理，以及对短距离通信器和远距离通信器的初始化和通信调度；全球定位系统，用于给采样数据加载精确的时间标签；大容量数据缓冲器，用于存储电力线在设定时间范围内的实时温度、电流和电压数据；温度传感器，该传感器与电力线直接接触，用于将测得的电力线的温度会转换成电压信号；高精度模数转换器，用于对电力线电流实时数据采样；短距离无线通信器，用于安装在相邻处的智能电网传感装置之间的相互通信，然后由主装置对相邻处的智能电网传感装置统一进行数据采集、分发及与远端后台的通信；远距离无线通信器，用于智能电网传感装置和后台之间的数据通信；数模转换器，用于将中央处理器上计算的时钟偏差从数字信号转换为模拟电压信号；以及晶体振荡器，用于给中央处理器提供高精度的工作时钟，根据全球定位系统输出的秒脉冲信号进行自动频率校准。作为上述方案的进一步优化，所述中央处理器与全球定位系统、大容量数据缓冲器、温度传感器、高精度模数转换器、短距离无线通信器、远距离无线通信器和数模转换器相连接，所述数模转换器连接晶体振荡器，所述晶体振荡器与中央处理器连接。进一步地，它还包括感应取电电路，用以从电力线感应取电并给中央处理器和其他装置供电。进一步地，所述中央处理器采用32位低功耗处理器。进一步地，所述温度传感器采用电阻温度探测传感器。进一步地，所述模数转换器采样速率为每秒50个周波，每个周波采样256个样点。进一步地，所述温度传感器探测导线温度范围为-40~125℃。进一步地，它还包括开盒螺杆、上盖和下盖，所述上盖和下盖紧密结合，所述开盒螺杆设于下盖下部，且所述开盒螺杆的顶端与上盖内面接触。本专利技术的装置利用全球定位系统(GPS)来实现各点采样数据的精确同步，然后通过短距离及远距离无线通信，将各点的采样数据统一传送给后台的云服务器，后台服务器采用暂态差动电流算法、稳态零序功率和人工决策系统来实现综合的故障选线和定位。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下特点：（1）采用从电力线感应电流取电的方式，给装置自供电，不需要外接电源和电池；（2）不受单端电源供电限制，受负载波动、谐波、接地电阻及故障合闸角等因素影响小；（3）故障特征提取有效利用了初始故障暂态信息和对端信息，可有效解决小电流接地系统单相接地故障选线和定位问题。附图说明图1是本专利技术一实施例的应用示意图。图2是本专利技术一实施例的外部结构俯视示意图。图3是本专利技术一实施例的外部结构仰视示意图。图4是本专利技术一实施例的内部结构示意图。具体实施方式下面结合附图和优选实施例对本专利技术作更为具体的描述。如图1所示，为本实施例的应用于配电网的示意图。本实施例的装置安装在35KV及以下的配电网各母线和分支线上，每处会安装3个装置(对应电力线的A相、B相、C相)，利用装置内的全球定位系统(GPS)来实现各点装置内部采样数据的精确同步，然后通过短距离无线通信器集中汇总到一台主装置上，主装置再通过远距离无线通信(3G/4G)的基站和因特网最终转发给后台主控站。后台主控站采用各种故障判决算法和人工决策系统来实现故障的综合选线和定位。图2和图3示出了本实施例的外部结构示意图。该装置与电力线完全绝缘，无论电力线是否承载电流都能够通过开合结构安装和拆卸。装置的开合通过开盒螺杆206来实现，顺时针旋转，装置上盖201、下盖204两部分分离，卡入电力线，再逆时针旋转，上、下部分闭合。而压舌202会在装置上下盖闭合后压紧电力线。装置上盖201、下盖204里面内置电流互感器用于取电和测量。装置中的电子电路被放置在图中电气安装盒203里，同时有散热片209用于散热，LED灯208用于故障就地指示，而内置天线205则用于通信。另外SIM卡槽207用于安装用于远距离无线通信(3G/4G)的SIM卡。此外，整个装置除了卡扣电力线部分，其他部分都做了防水处理。图4为本实施例内部功能结构示意图。其中300为中央处理器(CPU)。该处理器采用32位低功耗处理器，由感应取电电路301输出的电能供电，接受晶体振荡器305的时钟输出作为工作时钟。通过控制高精度模数转换器302实现对电力线电流的实时采样，通过控制温度传感器实现电力线温度采集。采样的数据会打上统一的全球定位系统(GPS)307的时间标签，然后缓存在大容量数据缓冲器306中。即可利用短距离无线通线器308实现相邻装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电网传感装置，其特征在于，它包括:中央处理器，用于通过控制高精度模数转换器实现对电力线电流的实时采样，通过控制温度传感器实现对电力线电压采集并转化为温度数据，以及对全球定位系统器的初始化、定时信息和地理坐标信息的解析和处理，以及对短距离通信器和远距离通信器的初始化和通信调度；全球定位系统，用于给采样数据加载精确的时间标签；大容量数据缓冲器，用于存储电力线在设定时间范围内的实时温度、电流和电压数据； 温度传感器，该传感器与电力线直接接触，用于将测得的电力线的温度会转换成电压信号；高精度模数转换器，用于对电力线电流实时数据采样；短距离无线通信器，用于安装在相邻处的智能电网传感装置之间的相互通信，然后由主装置对相邻处的智能电网传感装置统一进行数据采集、分发及与远端后台的通信；远距离无线通信器，用于智能电网传感装置和后台之间的数据通信；数模转换器，用于将中央处理器上计算的时钟偏差从数字信号转换为模拟电压信号；以及晶体振荡器，用于给中央处理器提供高精度的工作时钟，根据全球定位系统输出的秒脉冲信号进行自动频率校准。

【技术特征摘要】
1.一种智能电网传感装置，其特征在于，它包括:
中央处理器，用于通过控制高精度模数转换器实现对电力线电流的实时采样，通过控制温度传感器实现对电力线电压采集并转化为温度数据，以及对全球定位系统器的初始化、定时信息和地理坐标信息的解析和处理，以及对短距离通信器和远距离通信器的初始化和通信调度；
全球定位系统，用于给采样数据加载精确的时间标签；
大容量数据缓冲器，用于存储电力线在设定时间范围内的实时温度、电流和电压数据；
温度传感器，该传感器与电力线直接接触，用于将测得的电力线的温度会转换成电压信号；
高精度模数转换器，用于对电力线电流实时数据采样；
短距离无线通信器，用于安装在相邻处的智能电网传感装置之间的相互通信，然后由主装置对相邻处的智能电网传感装置统一进行数据采集、分发及与远端后台的通信；
远距离无线通信器，用于智能电网传感装置和后台之间的数据通信；
数模转换器，用于将中央处理器上计算的时钟偏差从数字信号转换为模拟电压信号；以及
晶体振荡器，用于给中央处理器提供高精度的工作时钟，根据全球定位系统输出的秒脉冲信号进行自动频率校准。
2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：方明，朱志明，倪贵成，徐兴文，
申请(专利权)人：苏州银蕨电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32