一种基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置，包括信号采集�？�、信号调理�？�、微控制器、无线通信�？�、存储器和供电模块；所述供电�？榱拥轿⒖刂破鞯墓┑缍耍鲂藕挪杉？椴杉涞缤腥嗟嫉缦呃碌脑萏缌�、电压，并通过所述信号调理�？樽怀墒视谒鑫⒖刂破鞯牡缌鳌⒌缪贡曜嫉缙叫藕藕笫淙氲剿鑫⒖刂破鳎鑫⒖刂破魍ü鑫尴咄ㄐ拍？榇釉冻讨斩嘶竦盟龅缌鳌⒌缪贡曜嫉缙叫藕诺氖凳苯邮帐奔洌⒔邮盏降牡缌鳌⒌缪贡曜嫉缙叫藕虐词凳苯邮帐奔涞乃承蛐纬扇嗟嫉缦呃碌耐降牡缌鞑ㄐ魏偷缪共ㄐ问荼４娴剿龃娲⑵髦校芄蛔魑收霞觳獾囊谰荩兄谔岣吖收霞觳獾木沸�。
【专利说明】一种基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置。
【背景技术】
[0002]智能电网技术的兴起，将信息处理技术、有线/无线通信技术、先进电子传感技术等融为一体，新型数字型故障指示器及FTU/DTU等配电网自动化设备的推广已经部分缓解了配电网故障停电带来的经济及社会压力。但是，如果没有先行建立一个较基础的、包含完整的针对配网线路运行线路电流、电压/电场信息的原始故障波形数据库，各种故障诊断及定位方法依然只能依靠电磁软件仿真得到的数据来进行设计的情况下，要提高故障诊断的准确性依然困难很大。为了更快、更准确的对配电线路故障进行定位，最好有大量的实际线路故障发生时刻直接在配网线路上采集的故障电流及故障电压/电场数据，虽然FTU/DTU等配电网自动化设备也在不断地推广应用过程中，但其并未将故障录波功能应用到现�。舛钥古涞缤收险锒霞岸ㄎ环矫娴难芯抗ぷ魇呛艽蟮乃鹗�。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置，能够实时为配电网故障检测提供三相导电线缆的同步的电流波形和电压波形数据。
[0004]解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0005]一种基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置，其特征在于:所述的录波装置包括信号采集�？�、信号调理�？�、微控制器、无线通信�？�、存储器和供电�？椋凰龉┑缒？榱拥轿⒖刂破鞯墓┑缍耍鲂藕挪杉？椴杉涞缤腥嗟嫉缦呃碌脑萏缌鳌⒌缪梗⑼ü鲂藕诺骼砟？樽怀墒视谒鑫⒖刂破鞯牡缌�、电压标准电平信号后输入到所述微控制器，所述微控制器通过所述无线通信�？榇釉冻讨斩嘶竦盟龅缌�、电压标准电平信号的实时接收时间，并将连续接收到的电流、电压标准电平信号按实时接收时间的顺序形成三相导电线缆的同步的电流波形和电压波形数据保存到所述存储器中。
[0006]作为本实用新型的一种实施方式，所述的信号采集�？榘ㄓ糜诓杉萏缌鞯牡缌骰ジ衅骱陀糜诓杉萏缪沟牡绯〖觳獯衅鳎龅缌骰ジ衅骱偷绯〖觳獯衅鞣直鸢沧霸谌嗟嫉缦呃律希⒘拥叫藕诺骼砟？榈南嘤κ淙攵丝凇�
[0007]作为本实用新型的一种改进，所述的供电�？榘üβ士刂破鳎还β士刂破鹘龅缌骰ジ衅鞔尤嗟嫉缦呃禄竦玫哪芰孔怀珊鲜实牡绻β氏蛩鑫⒖刂破鞴┑�。
[0008]作为本实用新型的一种改进，所述的供电模块还包括备用电池和用于切换备用电池与所述功率控制器供电的电源管理器，所述功率控制器和备用电池通过该电源管理器连接到微控制器的供电端。
[0009]作为本实用新型的一种改进，所述的微控制器设有电流阀值和电压阀值，微控制器仅在接收到的电流、电压标准电平信号分别超过所述电流阀值和电压阀值时，自动启动所述无线通信模块并将此时的电流波形和电压波形数据保存到所述存储器中。
[0010]作为本实用新型的一种改进，所述的无线通信�？榛谏淦低ㄐ欧绞胶褪狈指从猛ㄐ判橛胨鲈冻讨斩怂蛲ㄐ糯洌鑫⒖刂破魍ü尴咄ㄐ拍？榻邮盏剿鲈冻讨斩朔⒊龅那恐拼シ⒅噶钍保芸仄舳鑫尴咄ㄐ拍？椴⒔耸钡牡缌鞑ㄐ魏偷缪共ㄐ问荼４娴剿龃娲⑵髦小�
[0011]作为本实用新型的一种改进，所述微控制器设有用于连接故障检测装置的通信端口，故障检测装置通过微控制器读取所述存储器中保存的电流波形和电压波形数据。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0013]第一，本实用新型通过信号采集�？�、信号调理�？�、微控制器和无线通信模块，能够将一段时间内的配电网中三相导电线缆的电流波形和电压波形数据保存到所述存储器中，作为故障检测的依据，使得故障检测装置不再需要依赖于电流有效值、电流幅值或电场幅值等少量的数值信息进行故障检测，有助于提高故障检测的精确性；
[0014]第二，本实用新型通过无线通信�？槭迪至巳嗟嫉缦呃碌娜嘀涞牟杉藕诺奈尴咄焦δ埽渚哂懈咄骄龋嘀涞氖奔渫骄瓤梢源锏�33ms，使得三相之间的相角误差小于0.6度，降低了三相叠加获取零序电流的误差，保证架空线测量零序电流的精度，；
[0015]第三，本实用新型的无线通信�？椴捎檬狈指从梦尴咄ㄐ判椋辉谛枰行畔⒋涞氖笨炭羯淦低ㄐ牛谄溆嗍笨躺淦低ㄐ糯τ诠乇兆刺蟠蠼档土讼低彻模�
[0016]第四，本实用新型的微控制器通过电源管理器和功率控制器从三相导电线缆获得供电，通过功率控制限制取电功率同时避免短路大电流造成电源的损坏；并且，在功率控制器的自取电方式不能获得足够的电功率时，通过电源管理器自动切换成备用电池，确保了录波装置的工作可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0018]图1为本实用新型的配电网在线故障录波装置的系统架构图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本实用新型的基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置，包括信号采集�？�、信号调理模块、微控制器MCU、无线通信�？椤⒋娲⑵骱凸┑缒？椤�
[0020]本实用新型的信号采集�？榘ㄓ糜诓杉涞缤腥嗟嫉缦呃碌脑萏缌鞯牡缌骰ジ衅骱陀糜诓杉涞缤腥嗟嫉缦呃碌脑萏缪沟牡绯〖觳獯衅鳎缌骰ジ衅骱偷绯〖觳獯衅鞣直鸢沧霸谌嗟嫉缦呃律希⒘拥叫藕诺骼砟？榈南嘤κ淙攵丝凇Ｐ藕诺骼砟？榻邮招藕挪杉？椴杉降脑萏缌�、电压信号，其将该初级的暂态电流信号转换成能够满足微控制器输入要求的电流标准电平信号，将对暂态电压信号经过采样电阻后获得的微弱电压信号经过放大，再通过电压跟随器缓冲、隔离和提高带载能力，最后经过二阶低通滤波滤除噪声干扰，从而转换成满足微控制器输入要求的电压标准电平信号，无线通信�？榛谏淦低ㄐ欧绞胶褪狈指从猛ㄐ判橛朐冻讨斩怂蛲ㄐ糯洌⒖刂破鹘邮招藕诺骼砟？槭涑龅牡缌�、电压标准电平信号，通过该无线通信�？榇釉冻讨斩嘶竦玫缌鳌⒌缪贡曜嫉缙叫藕诺氖凳苯邮帐奔洌⒔邮盏降牡缌�、电压标准电平信号按实时接收时间的顺序形成三相导电线缆的同步的电流波形和电压波形数据保存到存储器中。另外，微控制器通过无线通讯模块与远程终端采用射频通信方式进行双向信息传输，既可以将获得的各种状态信息、数值信息、波形信息发送出去，也可以接受外部指令，具有遥信和遥测功能。
[0021]上述暂态电流信号幅值低，频率高，为了能够在持续几百安培的线路电流中，获取持续时间仅为10?20ms、幅值低于IA的高频率暂态故障电流，智能配电网监测器采用了电子式电流互感器，该互感器有如下优点:
[0022]高灵敏度:暂态故障电流幅值大于I安培即可检出。
[0023]高带宽:可测量1000赫兹以内的暂态故障电流。
[0024]高一致性:电子式电流互感器采用计算机辅助设计技术和数字加工技术，生产过程全数字化、全自动化，工艺参数稳定性好，大批量生产时各项工艺参数一致性可以控制在1%以内，这一点对于三相叠加获取零序电流至关重要。
[0025]高抗干扰性:架空线电子式电流互感器工作环境非常恶劣，处在严重的电磁干扰环境中，这就要求电子式电流互感器必须具备很强的抗干扰性能。
[0026]本实用新型可以采用多种故障录波模式来触发录波，具体的:微控制器预设有电流阀值和电压阀值，微控制器仅在接收到的电流、电压标准电平信号分别超过电流阀值和电压阀值时，自动启动无线通信�？椴⒔耸钡牡缌鞑ㄐ魏偷缪共ㄐ问荼４娴酱娲⑵髦校煌ü侠砩柚玫缌鞣е岛偷缪狗е档娜≈担湍苁沟迷诩觳獾降牡缌鞑ㄐ位蛘叩缌饔行е捣⑸槐洌⑶彝槐淞砍瓒ǖ牡缌縻兄凳保⒖刂破骰岽シ⒙疾ǎ锹枷麓シ⑹笨糖昂蟮牡缌鞑ㄐ魏偷绯〔ㄐ涡藕牛换蛘撸诩觳獾降牡缪共ㄐ位蛘叩缪狗捣⑸槐洌⑶彝槐淞砍瓒ㄣ兄凳保⒖刂破骰岽シ⒙疾ǎ锹枷麓シ⑹笨糖昂蟮牡缌鞑ㄐ魏偷绯〔ㄐ涡藕拧Ａ硗猓⒖刂破魍ü尴咄ㄐ拍？榻邮盏皆冻讨斩朔⒊龅那恐拼シ⒅噶钍保不崃⒖檀シ⒙疾ǎ芸仄舳尴咄ㄐ拍？椴⒔シ⑹笨糖昂蟮牡缌鞑ㄐ魏偷缪共ㄐ问荼４娴酱娲⑵髦�。
[0027]本实用新型的供电�？榘üβ士刂破�、备用电池和用于切换备用电池与功率控制器供电的电源管理器，功率控制器和备用电池通过电源管理器连接到微控制器的供电端；功率控制器将电流互感器从三相导电线缆线路电力产生的磁场中获得的能量转换成合适的电功率以自取电方式向微控制器供电。由于电流互感器从三相导电线缆线路电流产生的磁场中获取能量的能力强、效率高，而且体积�。虼耍呗返缌餍∈保üβ士刂破髯畲蠡〉绻β剩〉阶畲蠊β剩鲂�6?IOA线路电流，就可以支持配电网在线录波装置全功能正常工作，而线路电流大时，通过功率控制器限制取电功率，使电流互感器不饱和，降低输出电压，改善取电条件，仍然能够取到充足的能源，短路大电流时，通过功率控制器可迅速停止取电，避免电流互感器在巨大电流冲击下损坏，当电流互感器取电功率足够时，使用电流互感器作为供电电源；当电流互感器取电功率不够时，使用备用电池作为供电电源，备用电池正常工作电压3.6V，容量达到8Ah，可以供配电网在线录波装置工作三个月。
[0028]本实用新型的微控制器还设有用于连接故障检测装置的通信端口，故障检测装置通过微控制器读取存储器中保存的电流波形和电压波形数据。由于上述电流波形和电场波形，精度高，稳定性好，采样率很高，保留了丰富的频率分量，对于故障检测特别是接地故障检测，提供了丰富而且高质量的信息，在故障检测上采用的信息，无论是量还是质上，都远超传统故障指示器，在电机反送电检测上，由于有高采样率高质量的电流波形信号，可以准确分辨出电机反送电过程中电流的衰减过程，这一过程不同于停电过程中的电流突然衰减，可以解决传统故障指示器电机反送电导致短路检测误判的问题，在同杆架设问题上，由于具有高采样率高质量的电流波形信号，具有较高的电流分辨率，可以准确分辨出停电情况和小电流情况，同时具有高稳定性的电场波形信号，可以准确分辨出由于电压跌落导致的电场信号变化，在接地故障检测上优势更加突出，依据高采样率高质量的电流波形信号和电场波形信号，可以非常灵敏地检出由于接地故障产生的暂态电流变化，以及由于电压跌落导致电场信号变化，可以筛选出暂态故障电流大于IA的接地故障。
[0029]本实用新型不局限与上述【具体实施方式】，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种基于无线三相同步技术的配电网在线故障录波装置，其特征在于:所述的录波装置包括信号采集�？�、信号调理�？�、微控制器(MCU)、无线通信�？�、存储器和供电�？椋凰龉┑缒？榱拥轿⒖刂破鞯墓┑缍耍鲂藕挪杉？椴杉涞缤腥嗟嫉缦呃碌脑萏缌�、电压，并通过所述信号调理模块转换成适于所述微控制器的电流、电压标准电平信号后输入到所述微控制器，所述微控制器通过所述无线通信�？榇釉冻讨斩嘶竦盟龅缌�、电压标准电平信号的实时接收时间，并将连续接收到的电流、电压标准电平信号按实时接收时间的顺序形成三相导电线缆的同步的电流波形和电压波形数据保存到所述存储器中。
2.根据权利要求1所述的录波装置，其特征在于:所述的信号采集�？榘ㄓ糜诓杉萏缌鞯牡缌骰ジ衅骱陀糜诓杉萏缪沟牡绯〖觳獯衅鳎龅缌骰ジ衅骱偷绯〖觳獯衅鞣直鸢沧霸谌嗟嫉缦呃律希⒘拥叫藕诺骼砟？榈南嘤κ淙攵丝凇�
3.根据权利要求2所述的录波装置，其特征在于:所述的供电�？榘üβ士刂破鳎还β士刂破鹘龅缌骰ジ衅鞔尤嗟嫉缦呃禄竦玫哪芰孔怀珊鲜实牡绻β氏蛩鑫⒖刂破鞴┑�。
4.根据权利要求3所述的录波装置，其特征在于:所述的供电�？榛拱ū赣玫绯睾陀糜谇谢槐赣玫绯赜胨龉β士刂破鞴┑绲牡缭垂芾砥鳎龉β士刂破骱捅赣玫绯赝ü玫缭垂芾砥髁拥轿⒖刂破鞯墓┑缍�。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的录波装置，其特征在于:所述的微控制器设有电流阀值和电压阀值，微控制器仅在接收到的电流、电压标准电平信号分别超过所述电流阀值和电压阀值时，自动启动所述无线通信�？椴⒔耸钡牡缌鞑ㄐ魏偷缪共ㄐ问荼４娴剿龃娲⑵髦�。
6.根据权利要求5所述的录波装置，其特征在于:所述的无线通信模块基于射频通信方式和时分复用通信协议与所述远程终端双向通信传输，所述微控制器通过无线通信�？榻邮盏剿鲈冻讨斩朔⒊龅那恐拼シ⒅噶钍保芸仄舳鑫尴咄ㄐ拍？椴⒔耸钡牡缌鞑ㄐ魏偷缪共ㄐ问荼４娴剿龃娲⑵髦�。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的录波装置，其特征在于:所述微控制器设有用于连接故障检测装置的通信端口，故障检测装置通过微控制器读取所述存储器中保存的电流波形和电压波形数据。
【文档编号】G01R31/08GK203772931SQ201420007026
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】余南华, 李传健, 赵永发, 刘玮, 周克林, 郭晋楠, 张建平 申请人:广东电网公司电力科学研究院
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