一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统技术方案

一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统，采取高压侧计量装置与低压侧终端分离设计，在10kV高压侧设计等电位悬浮的高压侧计量装置，分别安装在高压侧A、B、C各相，低压侧终端通过470MHz微功率无线通信方式与高压侧计量装置通信；计量装置可以同时接收GPS卫星时钟和北斗卫星时钟作为装置的时间基准源；并利用GPS卫星时钟、北斗卫星时钟和计量装置内置的晶振时钟性能分析优选后，融合产生高精度的秒时钟信号同步时钟源。该系统通过对10kV电力线路配网互倒点电压和电流等数据采集和计量数据时间精确同步，可实现分压、分区、分线、分台区线损自动统计分析和指标过程监控，提高线损管理标准化、智能化、精益化和自动化水平。

A kind of power parameter synchronous acquisition and measurement system for 10 kV distribution network reciprocal point

【技术实现步骤摘要】
一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统
本专利技术属于配电网
，具体涉及一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统。
技术介绍
随着经济建设的发展，电力用户对供电可靠性要求越来越高，配电线路之间装设联络开关，以实现配电线路的互倒互带，提高运行的灵活性，减少停电。前期建设过程中，由于技术手段缺乏，对于配网线路中大量互倒点缺少数据采集与监测，基于精益化管理要求，首先需要保证电网送电、用电和倒电的所有节点实现电能量采集全覆盖以及各计量点准确的同期计量数据，只有具备了完整的同期计量数据才能够进行配电网分台区、分馈线的线损计算分析。为实现配网互倒点的计量需要，传统的解决方法是采用组合式电压、电流互感器安装在10kV高压线路的采集点，但户外高压线路应用形式多样、现场情况复杂，传统的组合式互感器体积重量过大，对已有线路安装改造难度很高；传统组合式互感器电能计量方案铜、铁及绝缘材料消耗多，自身运行损耗较高；存在铁磁谐振的可能，安全隐患较多，体积、重量大，安装不便。另外，已投运环网柜联络点大量需要补装计量装置，环网柜自身空间有限，要补装计量装置只能通过改造环网柜实现；环网柜改造施工复杂，需要较长时间停电，影响供电可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统。采用北斗和GPS双卫星时钟数字锁相同步的方式，极大提高计量装置同步时钟源的精度和可靠性。本专利技术提供一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统，包括设置于高压侧的计量装置与位于低压侧的终端，计量装置的计量模块分别安装于高压侧的A和C相，主控模块安装于B相，终端与计量装置无线通信连接；计量装置中，电流采样信号直接进入处于A、C相点位的计量模块，电压采样信号由横跨在相间的高压分压电容获得，分压臂电容分别以A、C相为基准电位，将取得的电压分别传送至A相和C相的计量模块，计算出A相和C相的电功率，并将结果通过光纤传输到B相的控制模块，B相的主控模块累计A、C相的电功率获取电量数据，并在电量数据中加入时间信息，再通过无线信道传输至低压侧的终端；终端包括主控单元、存储单元、显示单元、时钟同步单元和通信单元；主控单元的存储端与存储单元相连，显示端连接显示单元，时钟同步单元连接主控单元的时钟信号端；时钟同步单元同时采用GPS卫星时钟和北斗卫星时钟作为时间基准源，通过GPS卫星时钟、北斗卫星时钟和终端内置的晶振时钟融合产生时钟信号同步时钟源。作为本专利技术的进一步技术方案，终端通过470MHz微功率无线通信方式与计量装置通信连接。进一步的，时钟同步单元通过北斗卫星接收机和GPS卫星接收机分别接收北斗系统和GPS系统的授时信号，时钟同步单元包括分频电路、分频系数控制电路、环路滤波电路、相位比较电路和校正脉冲发生电路；校正脉冲发生电路，用于将北斗卫星接收机和GPS卫星接收机输出的信号作为输入信号，产生一个窄脉冲信号Ub，该脉冲信号Ub在信号1PPS的上升沿到来的时刻产生且信号的脉冲宽度远小于1PPS周期，该时刻的相位用信号Ub表示；相位比较电路，用于实时检测脉冲信号Ub出现在PPS信号的前半周期还是后半周期，从而判断PPS信号相位超前或者滞后于1PPS信号的相位，并根据检测结果产生相位差信号Ud作为环路滤波电路的输入信号；环路滤波电路，用于滤除相位比较电路的输出信号Ud中的噪声和高频成分，输出信号Uc作为分频系数控制电路的输入信号；分频系数控制电路，用于根据相位比较结果PPS信号的相位滞后或者超前1PPS的相位来调整分频系数，若PPS连续n次滞后或者超前，分频系数则会保持连续，则下个PPS会提前或者延时n个晶振周期；若不需要进行相位调整，则分频系数按fclk进行计算；分频电路，用于将分频系数作为输入信号，控制分频电路产生PPS信号，调整PPS信号的高电平和低电平的持续时间。进一步的，主控单元基于ARM处理器构建，将高压侧计量装置采集到的各类计量数据进行运算处理，并实时存储到存储单元中。进一步的，存储单元采用NANDFLASH作为存储介质，实现数据和程序的存储。进一步的，显示单元由彩色LCD图形显示器构成，用于本地的数据显示与查看。进一步的，通信单元包括无线通信单元、本地通信单元和远程通信单元，无线通信单元由470MHz微功率无线模组构成，用于低压侧的终端与高压侧的计量装置之间的数据通信；本地通信单元通过蓝牙、Zigbee与手持PDA设备进行本地通信；远程通信单元采用模块化，通过GPRS/3G/4G通信方式与主站系统远程通信，实现远程数据传输。主站系统通过采集安装在各配网互倒点的计量装置的数据，结合供电线路网络拓扑，通过各计量点同期数据的采集，实现线损自动统计分析和指标过程监控。本专利技术得有益效果为：1、高压侧计量装置采用罗氏线圈等电位悬浮取样，可以在10kV母线带电时进行安装，无需线路停电，提高供电可靠性。高压侧悬浮计量装置安装尺寸小巧，对于杆上线路复杂、安装空间有限的环境优势明显。2、无需二次导线，防窃电能力强。3、高压侧悬浮计量装置与低压侧终端之间采用微功率无线通信方式，高低压侧线路电气完全隔离，安全性好。4、10kV电力线路配网互倒点计量装置采取北斗和GPS双卫星时钟数字锁相同步，在卫星时钟有效时，根据卫星时钟误差分析模型，晶振时钟在线修正本地时钟的随机误差；在卫星时钟失效时，根据晶振时钟的误差分析模型，继续产生高精度时钟同步信号，由此可以极大提高计量装置同步时钟源的精度和可靠性。5、本专利技术通过对10kV电力线路配网互倒点电压和电流等数据采集和计量数据时间精确同步，可实现分压、分区、分线、分台区线损自动统计分析和指标过程监控，提高线损管理标准化、智能化、精益化和自动化水平。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图；图2为本专利技术的时钟同步示意图。具体实施方式请参阅图1，本实施例提供一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统，采用高压侧计量装置与低压侧终端分离设计，在10kV高压侧设计等电位悬浮的高压侧计量装置，分别安装在高压侧A、B、C各相，低压侧终端通过470MHz微功率无线通信方式与高压侧计量装置通信。以下对高压侧计量装置的原理和结构进行详细阐述。在10kV配电网大部分中性点不接地，系统没有零序电流通过，因此可以使用两元件法来进行电能计量。对中性点不接地系统，满足下式关系：即三相总功率或电能可以通过检测AB、CB间电压和A、C相电流获得。本系统采取等电位悬浮技术，以A相为例，电流采样信号直接进入处于A相电位的计量模块；电压采样信号由横跨在相间的高压分压电容获得，分压臂电容CL以A相为基准电位，CL上取得的电压直接传送至A相计量模块，在A相计量模块中计算出、相乘的电功率结果，该结果通过光纤传递至B相主控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统，其特征在于，包括设置于高压侧的计量装置与位于低压侧的终端，所述计量装置的计量模块分别安装于高压侧的A和C相，主控模块安装于B相，所述终端与所述计量装置无线通信连接；/n所述计量装置中，电流采样信号直接进入处于A、C相点位的计量模块，电压采样信号由横跨在相间的高压分压电容获得，分压臂电容分别以A、C相为基准电位，将取得的电压分别传送至A相和C相的计量模块，计算出A相和C相的电功率，并将结果通过光纤传输到B相的控制模块，B相的主控模块累计A、C相的电功率获取电量数据，并在电量数据中加入时间信息，再通过无线信道传输至低压侧的终端；/n所述终端包括主控单元、存储单元、显示单元、时钟同步单元和通信单元；所述主控单元的存储端与所述存储单元相连，显示端连接所述显示单元，所述时钟同步单元连接所述主控单元的时钟信号端；所述时钟同步单元同时采用GPS卫星时钟和北斗卫星时钟作为时间基准源，通过GPS卫星时钟、北斗卫星时钟和终端内置的晶振时钟融合产生时钟信号同步时钟源。/n

【技术特征摘要】
1.一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统，其特征在于，包括设置于高压侧的计量装置与位于低压侧的终端，所述计量装置的计量模块分别安装于高压侧的A和C相，主控模块安装于B相，所述终端与所述计量装置无线通信连接；
所述计量装置中，电流采样信号直接进入处于A、C相点位的计量模块，电压采样信号由横跨在相间的高压分压电容获得，分压臂电容分别以A、C相为基准电位，将取得的电压分别传送至A相和C相的计量模块，计算出A相和C相的电功率，并将结果通过光纤传输到B相的控制模块，B相的主控模块累计A、C相的电功率获取电量数据，并在电量数据中加入时间信息，再通过无线信道传输至低压侧的终端；
所述终端包括主控单元、存储单元、显示单元、时钟同步单元和通信单元；所述主控单元的存储端与所述存储单元相连，显示端连接所述显示单元，所述时钟同步单元连接所述主控单元的时钟信号端；所述时钟同步单元同时采用GPS卫星时钟和北斗卫星时钟作为时间基准源，通过GPS卫星时钟、北斗卫星时钟和终端内置的晶振时钟融合产生时钟信号同步时钟源。


2.根据权利要求1所述的一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统，其特征在于，所述终端通过470MHz微功率无线通信方式与所述计量装置通信连接。


3.根据权利要求1所述的一种10kV电力线路配网互倒点电力参数同步采集计量系统，其特征在于，所述时钟同步单元通过北斗卫星接收机和GPS卫星接收机分别接收北斗系统和GPS系统的授时信号，所述时钟同步单元包括分频电路、分频系数控制电路、环路滤波电路、相位比较电路和校正脉冲发生电路；
所述校正脉冲发生电路，用于将北斗卫星接收机和GPS卫星接收机输出的信号作为输入信号，产生一个窄脉冲信号Ub，该脉冲信号Ub在信号1PPS的上升沿到来的时刻产生且信号的脉冲宽度远小于1PPS周期，该时刻的相位用信号Ub表示；
所述相位比较电路，用于实时检测脉冲信号Ub出现在PPS信号的前半周期还是后半周期，从而判断PPS信号相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振国，张照娣，吴丽，周宇，周世云，谢士昭，吴前进，
申请(专利权)人：光一科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32