基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端制造技术

本实用新型专利技术公开了基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，包括电流采样终端，电流采样终端内设置有取能电路、测量电路、MCU处理器及指示器无线通讯模块，MCU处理器分别与取能电路、测量电路及指示器无线通讯模块相连接；取能电路内设置有取能CT及电能获取模块，MCU处理器连接电能获取模块，电能获取模块连接取能CT，且取能CT连接架空配电线路的相线；电能获取模块内设置有整流滤波模块、过压保护模块、电压处理模块、储能模块、升压模块、升压降压转换器；为能够低成本完成架空线路（架空配电线路）的零序电流高速采样提供硬件平台，进一步为配网自动化系统提供最准确的接地电流信号。

Zero sequence current acquisition terminal of overhead distribution line based on clock synchronization technology

The utility model discloses overhead distribution line clock synchronization acquisition terminal based on zero sequence current, including the current sampling terminal, the terminal is arranged in the current sampling circuit, measuring circuit, MCU processor and wireless communication module MCU indicator, and the processor is respectively measuring circuit and indicator circuit, wireless communication module connected to; the circuit is arranged in the CT and electric energy acquisition module, MCU processor connected power acquisition module, electric energy acquisition module is connected with the CT, and the CT phase line connecting the overhead distribution lines; electric energy acquisition module is arranged in the rectifier filter module, overvoltage protection module, voltage processing module, storage module the boost module, buck boost converter; low cost can be completed for overhead lines (overhead distribution lines) of the zero sequence current high-speed sampling provides hardware platform To provide the most accurate grounding current signal for distribution automation system.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统智能化
，具体的说，是基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端。
技术介绍
出于成本原因及维护工作量的缘故，世界上大部分国家的配电网络都采用小电流接地系统。即：中心变电站的变压器中性点不接地或者通过消弧线圈接地。当发生线路单相接地的时候，接地电流非常小，不会造成设备由于大电流流过而损坏；发生单相接地的时候配网依然可以带病坚持工作2~24小时。单相接地时，由于故障电流小，使得故障选线较困难，常规变电所是靠绝缘监视装置发出信号，告知运行人员，然后由运行人员通过接在电压互感器二次相电压中表的量值来判断故障点。由于绝缘监视装置只能判断某一电压等级系统有无接地，而不能指出故障点所在的线路，所以为了找出故障点，必须依次短时断开各条线路开关，确认是非故障线路后再恢复供电，这样，将严重影响供电的可靠性。目前配网是按顺序来试拉的，重要的负荷后拉，不重要的负荷先拉，因此有时故障消除的时间就比较长，在这个过程中，可能会引发弧光接地过电压或短路等后果，影响整个装置的安全生产。随着城市的快速发展，大、中城市的配网线路的架空线路逐步被电缆线路取代，电缆对接地电流是非常容易取样的。因为：3I0=IA+IB+IC；只要将三相电缆同时穿过一个零序互感器，零序互感器二次侧即可获取零序电流，只要判断零序电路大小即可判断出单相接地故障。目前我国大部分城市配网还有30%~40%的架空配网线路，县城及农村电网80%~100%是架空线路，架空线路没有绝缘材料填充到线路的三相导体中间，所以每相导线之间以及导线和大地之间均有绝缘距离要求，一般不小11cm。这样架空线路就无法通过零序互感器而获得零序电流，这也造成架空线路配网自动化很难准确判断接地故障。目前国内也有部分厂家在架空线路断路器上加装零序互感器的方式来采集零序电流，这样的方法和电缆测试零序电流非常类似。由于架空线没有绝缘材料保护很难通过三相电流相加的方式获取零序电流，造成配网的接地故障取样无法准确获取，当发生接地故障的时候只有通过人工拉合开关核实故障区域，即费时又影响供电可靠率。通过架空线柱上开关（断路器）加装零序互感器的方式，虽然能准确获取零序电流，但由于造价高、安装困难，无法大面积推广，依然无法有效解决零序电流取样问题。配网架空线路由于绝缘距离、安装方式、成本等因素限制，无法准确获取线路中的零序电流，造成发生单相接地的时候无法快速故障定位。
技术实现思路
本技术的目的在于设计出基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，为能够低成本完成架空线路（架空配电线路）的零序电流高速采样提供硬件平台，进一步为配网自动化系统提供最准确的接地电流信号。本技术通过下述技术方案实现：基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，包括电流采样终端，所述电流采样终端内设置有取能电路、测量电路、MCU处理器及指示器无线通讯模块，所述MCU处理器分别与取能电路、测量电路及指示器无线通讯模块相连接。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：所述取能电路内设置有取能CT及电能获取模块，所述MCU处理器连接电能获取模块，所述电能获取模块连接取能CT，且取能CT连接架空配电线路的相线。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：所述电能获取模块内设置有整流滤波模块、过压保护模块、电压处理模块、储能模块、升压模块、升压降压转换器，所述取能CT连接整流滤波模块，所述整流滤波模块连接过压保护模块，所述过压保护模块连接电压处理模块，所述电压处理模块连接储能模块，所述储能模块分别连接升压模块和升压降压转换器，所述升压模块和升压降压转换器皆与测量电路相连接，所述升压降压转换器还分别与MCU处理器和指示器无线通讯模块相连接。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：测量电路内设置有测量CT及A/D转换电路，所述MCU处理器连接A/D转换电路，所述A/D转换电路分别与升压模块和升压降压转换器相连接；所述A/D转换电路连接测量CT，且测量CT连接架空配电线路的相线。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：所述A/D转换电路内设置有取样比较电路、常规电流检测放大模块、大电流检测放大模块，所述测量CT连接取样比较电路，所述取样比较电路分别连接常规电流检测放大模块、大电流检测放大模块，所述常规电流检测放大模块、大电流检测放大模块皆与MCU处理器相连接，所述升压降压转换器的输出端与取样比较电路相连接，所述升压模块的输出端分别与常规电流检测放大模块、大电流检测放大模块相连接。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：还包括电压互感器及数据接收器，所述电压互感器与数据接收器相连接，所述指示器无线通讯模块通过无线信号与数据接收器相连接。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：所述数据接收器内设置有嵌入式处理器、GPRS模块、GPS模块、存储器电路及采集ZigBee模块，所述嵌入式处理器分别与GPRS模块、电压互感器的电压采样前端处理电路、存储器电路、GPS模块及采集ZigBee模块相连接，所述采集ZigBee模块通过无线信号与电流采样终端相连接，所述电压采样前端处理电路的输入端与相线相连接。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：所述数据接收器内还设置有外围电路，所述外围电路内设置有分别与嵌入式处理器相连接的通信接口电路、JTAG下载口、指示灯、按键模块、看门狗电路及调试接口。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置方式：所述电流采样终端为3个，且皆与3相架空配电线路的相线相连接。本技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本技术能够低成本完成架空线路（架空配电线路）的零序电流高速采样，为配网自动化系统提供最准确的接地电流信号，使得小电流接地系统发生单相接地的时候能快速故障定位。（2）本技术所述电流采样终端不需要额外能源供电，具有安装方便，信号可靠稳定的特点。（3）本技术应用低成本的时钟同步技术进行电流采样终端和数据接收器的时钟同步；并且在全配网线路中，所有的数据接收器的时钟同步；利用指示器无线通讯模块和采集ZigBee模块完成数据接收器和电流采样终端的时钟同步功能。（4）本技术利用电压互感器获取能量，以便通过数据接收器来完成三相电流的矢量运算，以三相电流矢量值为原始数据，为通过算法计算出零序电流波形、零序电流占空比、零序电流单位时间变化率等值提供硬件平台。（5）本技术采用ZiGbee通讯模式完成数据接收器和线路故障指示器（电流采样终端）的数据交互与通讯。（6）本技术可以低成本的采集架空线路零序电路。（7）本技术能够低成本实现架空线的零序电流采样，其成本是柱上断路器采集零序电流成本的20%，使得农村配网自动化成为可能，有着重大经济意义和推广价值。（8）本技术可提高零序电流测量精度，通过一次电流采样后计算得到零序电流，可以实现微弱零序电流的采样，根据实验本技术所述采集终端采集的最小零序电流可以达到30mA。（9）本技术按照每个周波64-1024次高速采样，并进行数据处理和保存，可以轻松实现零序电流暂态波形的采集、录制工作，相关数据均在数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，其特征在于：包括电流采样终端，所述电流采样终端内设置有取能电路、测量电路、MCU处理器及指示器无线通讯模块，所述MCU处理器分别与取能电路、测量电路及指示器无线通讯模块相连接。

【技术特征摘要】
1.基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，其特征在于：包括电流采样终端，所述电流采样终端内设置有取能电路、测量电路、MCU处理器及指示器无线通讯模块，所述MCU处理器分别与取能电路、测量电路及指示器无线通讯模块相连接。2.根据权利要求1所述的基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，其特征在于：所述取能电路内设置有取能CT及电能获取模块，所述MCU处理器连接电能获取模块，所述电能获取模块连接取能CT，且取能CT连接架空配电线路的相线。3.根据权利要求2所述的基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，其特征在于：所述电能获取模块内设置有整流滤波模块、过压保护模块、电压处理模块、储能模块、升压模块、升压降压转换器，所述取能CT连接整流滤波模块，所述整流滤波模块连接过压保护模块，所述过压保护模块连接电压处理模块，所述电压处理模块连接储能模块，所述储能模块分别连接升压模块和升压降压转换器，所述升压模块和升压降压转换器皆与测量电路相连接，所述升压降压转换器还分别与MCU处理器和指示器无线通讯模块相连接。4.根据权利要求3所述的基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，其特征在于：测量电路内设置有测量CT及A/D转换电路，所述MCU处理器连接A/D转换电路，所述A/D转换电路分别与升压模块和升压降压转换器相连接；所述A/D转换电路连接测量CT，且测量CT连接架空配电线路的相线。5.根据权利要求4所述的基于时钟同步技术的架空配电线路零序电流采集终端，其特征在于：所述A/D转换电路内设置有取样比较电路、常规电流检测放大模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新宇，李家健，邹家义，
申请(专利权)人：四川瑞霆电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51