專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制的 一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
低壓電網(wǎng)是輸配電系統(tǒng)的末端，是電網(wǎng)與廣大用戶(hù)最終連接的重要環(huán)節(jié)。隨 著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和文明程度的提高，用戶(hù)對(duì)安全用電、供電質(zhì)量的要求日益提高， 同時(shí)實(shí)施用戶(hù)供電可靠性管理是電力部門(mén)創(chuàng)建一流供電企業(yè)的核心內(nèi)容。目前，我國(guó)低壓電網(wǎng)，特別是農(nóng)村電網(wǎng)長(zhǎng)期以來(lái)缺乏全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確、實(shí) 用的監(jiān)控手段，自動(dòng)化管理水平不高，不但影響電力市場(chǎng)的效益，還損壞電力企 業(yè)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)形象，隨著新農(nóng)村電力建設(shè)的實(shí)施和深入，電力企業(yè)對(duì)自身也提出 確保供電可靠率、電壓合格率等與用戶(hù)切身相關(guān)的各項(xiàng)承諾。在滿(mǎn)足廣大用戶(hù)安 全用電、可靠用電的同時(shí)，也是電力企業(yè)滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和提髙自身效益， 拓展電力市場(chǎng)的有效途徑。農(nóng)村電網(wǎng)的質(zhì)量和建設(shè)水平，長(zhǎng)期以來(lái)落后于城市電網(wǎng)，建設(shè)改造程度也滯 后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，目前普遍存在著配電裝備水平低，供電線(xiàn)路質(zhì)量較差，安 全事故時(shí)有發(fā)生的現(xiàn)狀，因此加強(qiáng)農(nóng)村電網(wǎng)的自動(dòng)化監(jiān)控管理，提高安全用電水 平，確保農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和人身財(cái)產(chǎn)安全有著經(jīng)濟(jì)和政治的雙重意義。電力企業(yè)在實(shí)施農(nóng)村安全用電上，除嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)電氣安全規(guī)程和通過(guò)學(xué)習(xí)， 宣傳安全用電知識(shí)、法規(guī)，提高用戶(hù)安全用電意識(shí)外，加強(qiáng)供電、配電的安全裝 備的使用和投入，提高配電線(xiàn)路的保護(hù)與絕緣水平，同時(shí)對(duì)漏電保護(hù)裝置的安裝率和投運(yùn)率提出雙雙達(dá)到100%要求，但要達(dá)到雙百的目標(biāo)，確保供電可靠率，有 效提升安全、有序用電，還必須解決目前存在的以下諸多問(wèn)題當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況 時(shí)，不能有效、準(zhǔn)確、快速找到并排除漏電故障點(diǎn)，漏電保護(hù)裝置不能確保正常 運(yùn)行，觸電傷亡事故和電氣火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生；對(duì)線(xiàn)路漏電流沒(méi)有有效的監(jiān)測(cè)， 無(wú)法預(yù)警和消除漏電隱患，導(dǎo)致漏電保護(hù)裝置頻繁跳閘，影響供電連續(xù)性；配變臺(tái)區(qū)至用戶(hù)之間的各級(jí)保護(hù)電器的漏電保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作特性配 合水平低，無(wú)法確保裝置動(dòng)作的可靠性和選擇性，導(dǎo)致越級(jí)跳閘，造成較大范圍 停電；各保護(hù)電器的運(yùn)行狀態(tài)不能得到及時(shí)的監(jiān)控和控制；線(xiàn)路負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)(如電壓、電流、漏電流、功率等)不能得到及時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄、分析和統(tǒng)計(jì)，對(duì)異常狀況和隱患缺乏預(yù)防手段和判斷依據(jù)；電網(wǎng)屮保護(hù)裝置沒(méi)有形成全面、集中、完 整的監(jiān)控系統(tǒng)，目前基本上還是獨(dú)立、單一的，運(yùn)行效率低、自動(dòng)化管理水平低； 現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員工作量大，電工工作效率低下，不利于安全供電和影響電力系統(tǒng)經(jīng) 濟(jì)效益。實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型目的在于設(shè)計(jì)提供一種低壓電網(wǎng)自 動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)線(xiàn)路負(fù)荷運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)、分析、顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能斷 路器的遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，包含一組智能斷路器，通過(guò)內(nèi)置的通信 單元與GPRS DTU通訊單元連接，GPRS DTU通訊單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與監(jiān)控中心 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，GPRS DTU通訊單元與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)服 務(wù)器與監(jiān)控中心之間通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的智能斷路器包括CPU 中央處理單元及與其連接的零序互感器、分勵(lì)脫扣器、電機(jī)重合閘機(jī)構(gòu)、重合閘判斷單元，還包括與CPU中央處理單元上相應(yīng)引腳連接的電流互感器、通信單元、 顯示單元、存儲(chǔ)單元、時(shí)鐘電路、按鍵輸入單元。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的GPRS DTU通訊單元與 一組智能斷路器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)雙工傳輸。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于GPRS DTU通訊單元與監(jiān)控中 心之間通過(guò)Internet互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)建立TCP/IP數(shù)據(jù)鏈路。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CPU中央處理單元的相 應(yīng)引腳連接設(shè)置電壓互感器。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CPU中央處理單元的相 應(yīng)引腳連接設(shè)置缺零判斷電路。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CPU中央處理單元的相 應(yīng)引腳連接設(shè)置缺相判斷電路。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于零序互感器通過(guò)信號(hào)處理單 元與CPU中央處理單元上的相應(yīng)引腳連接。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于電流互感器、電壓互感器通 過(guò)電參數(shù)信號(hào)處理單元與CPU中央處理單元上的相應(yīng)引腳連接。所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的通信單元設(shè)置與外部 GPRS DTU通信單元連接的通信接口。本實(shí)用新型對(duì)電網(wǎng)線(xiàn)路運(yùn)行工況、電參數(shù)和異常進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、存儲(chǔ)、記錄、 分析，幫助電工査找并排除線(xiàn)路故障，提高保護(hù)器投運(yùn)率，同時(shí)降低線(xiàn)損；發(fā)現(xiàn) 異常狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，減少故障跳閘次數(shù)，減少停電范圍和停電時(shí)間，并為事故原 因提供有效的分析依據(jù)；利用GPRS通信，使多個(gè)臺(tái)區(qū)的斷路器形成一個(gè)全面、集 中、有序、可控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)置和控制；負(fù)荷測(cè)量無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)帶電進(jìn)行，避免觸電危險(xiǎn)；斷路器故障自我診斷和漏電保護(hù)器定期遠(yuǎn)程試跳檢 査，提高電力設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)減少維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖； 圖2智能斷路器結(jié)構(gòu)框圖； 圖3智能斷路器的電源電路原理圖；圖4智能斷路器的缺零判斷、缺相判斷、重合閘判斷電路原理圖； 圖5智能斷路器的重合閘單元電路原理圖； 圖6智能斷路器的分勵(lì)脫扣單元電路原理圖； 圖7智能斷路器的信號(hào)處理單元電路原理圖； 圖8智能斷路器的通信單元電路原理圖； 圖9智能斷路器的CPU中央處理單元電路原理圖； 圖10智能斷路器的時(shí)鐘單元電路原理圖； 圖11智能斷路器的電參數(shù)處理單元電路原理圖； 圖12、 13智能斷路器的存儲(chǔ)單元電路原理圖。
具體實(shí)施方式
零序互感器5將感應(yīng)到的漏電信號(hào)通過(guò)圖7所示的接口 J4傳輸?shù)叫盘?hào)處理單 元8，信號(hào)處理單元8對(duì)接收到的漏電信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，漏電信號(hào)的放大由 芯片U3實(shí)現(xiàn)，芯片U3為通用運(yùn)算放大器芯片，這里我們使用的是LM358。漏電 信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大處理后，由芯片U4的1腳輸出。芯片U4的1腳連接到CPU 中央處理單元13中芯片U5的相應(yīng)引腳上。圖9所示的CPU中央處理單元的芯片 U5為一個(gè)8位的CPU。 CPU要求工作主頻率在12MHz以上，抗干擾能力強(qiáng)的高性 能單片機(jī)，如，M0T0系列、ARM7系列、ARM9系列，這里我們使用了 M0T0系列的MC68HC908AP32單片機(jī)。芯片U4的1腳輸出的信號(hào)連接到芯片U5的29腳，該信 號(hào)通過(guò)CPU內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后得到有效的漏電流值，把漏電流值跟系統(tǒng)里設(shè)置 的參數(shù)進(jìn)行比較和運(yùn)算。系統(tǒng)中的參數(shù)通過(guò)按鍵輸入單元15進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)設(shè)置 的參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元20中，圖13所示的存儲(chǔ)單元用芯片U13來(lái)存儲(chǔ)設(shè)置的參 數(shù)。芯片U13為一個(gè)EEPR0M，這里我們使用的是24WC256。當(dāng)零序互感器5感應(yīng) 到的漏電流大于設(shè)定的額定漏電流時(shí)，CPU驅(qū)動(dòng)分勵(lì)脫扣器16脫扣跳閘，起到漏 電保護(hù)作用。電流互感器6感應(yīng)到的電流信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理單元A4a進(jìn)行濾波、放大等 一系列處理，然后進(jìn)入CPU,通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后得到有效電流信號(hào)值跟系統(tǒng)里設(shè)置 的參數(shù)進(jìn)行比較和運(yùn)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理，當(dāng)發(fā)生的電流大于根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī) 定的設(shè)定的額定電流與過(guò)載電流、短路電流的關(guān)系值，CPU驅(qū)動(dòng)分勵(lì)脫扣器16脫 扣跳閘，起到電流過(guò)載、短路保護(hù)作用。當(dāng)智能斷路器跳閘后，CPU會(huì)通過(guò)重合閘判斷單元18自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)重合閘17， 若合閘后5S內(nèi)，漏電流還大于設(shè)定的額定動(dòng)作值，則CPU驅(qū)動(dòng)分勵(lì)脫扣器16跳 閘并自鎖。另外，由相應(yīng)的互感器感應(yīng)到的缺零、缺相信號(hào)通過(guò)缺零判斷電路io、 缺相判斷電路11直接輸入CPU中央處理單元13，驅(qū)動(dòng)分勵(lì)脫扣器16脫扣跳閘， 起到缺零、缺相保護(hù)作用。電流互感器6、電壓互感器7采集到的電流、電壓信號(hào)輸入到電參數(shù)處理單 元9，電參數(shù)處理單元9的電路原理圖如圖11所示，信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓、濾波等處理 后接到芯片U8上。芯片U8為高精度三相電能計(jì)量芯片，這里我們使用的是 ATT7026。芯片U8對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后得到電流、電壓、功率等電參數(shù)，將電參數(shù) 結(jié)合時(shí)鐘單元14的時(shí)鐘送給CPU。時(shí)鐘單元14的芯片U7是具有高精度時(shí)鐘和微 機(jī)校時(shí)功能的時(shí)鐘芯片，這里我們使用的是SD2003，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線(xiàn)路運(yùn)行工況。CPU對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效選擇存儲(chǔ)，并供系統(tǒng)對(duì)電壓波動(dòng)(過(guò)壓、欠壓)進(jìn)行保護(hù)。 CPU將信號(hào)傳輸?shù)斤@示單元19，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。通信單元12中的芯片U4連接到CPU中央處理單元13的芯片U5上的相應(yīng)引 腳，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。通信單元12從CPU中央處理單元13中讀取到的 數(shù)據(jù)通過(guò)接口 J5發(fā)送到GPRS DTU通信模塊2，從而實(shí)現(xiàn)智能斷路器1與GPRS DTU 通信模塊2之間的數(shù)據(jù)雙工傳輸。芯片U4為串口電平轉(zhuǎn)換芯片，這里我們使用了 MAX232。 一套GPRS DTU通信模塊2可以分別管理多個(gè)智能斷路器1進(jìn)行數(shù)據(jù)雙工 傳輸。智能斷路器1所有的數(shù)據(jù)傳輸及報(bào)警信息都通過(guò)一套GPRS DTU通訊模塊2來(lái) 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，GPRS DTU通訊模塊與智能斷路器的通信單元通過(guò)有線(xiàn)連接進(jìn)行數(shù) 據(jù)雙工傳輸，實(shí)時(shí)發(fā)送智能斷路器運(yùn)行信息。當(dāng)用戶(hù)需要采集智能斷路器上的數(shù) 據(jù)時(shí)，通過(guò)監(jiān)控中心3發(fā)送指令，智能斷路器收到指令后做出相應(yīng)的響應(yīng)，這時(shí) 可對(duì)保護(hù)、報(bào)警定值參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能斷路器l的遠(yuǎn)方控制。監(jiān)控中心3通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4與低壓電網(wǎng)中的智能斷路的GPRS DTU通訊模塊 2建立TPC/IP數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能斷路器1中數(shù)據(jù)的雙向傳輸，監(jiān)控中心3可 以遠(yuǎn)程讀取智能斷路器相關(guān)電參數(shù)以及進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和控制。通過(guò)保護(hù)器漏 電特性的合理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了分級(jí)漏電保護(hù)系統(tǒng)中上、下級(jí)保護(hù)器具有了選擇性跳 閘保護(hù)能力；通過(guò)對(duì)斷路器過(guò)載、短路特性的合理設(shè)置，提高上、下斷路器的配 合水平，確保斷路器動(dòng)作的可靠性和選擇性。監(jiān)控中心3的PC機(jī)終端軟件對(duì)采集到的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，被測(cè)量的參數(shù)包括三 相相電壓、三相線(xiàn)電流、三相有功功率、三相無(wú)功功率、三相有功電量、三相無(wú) 功電量、功率因數(shù)，同時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，自動(dòng)生成種類(lèi)報(bào)表和曲線(xiàn)。 對(duì)漏電、過(guò)載、短路保護(hù)定值計(jì)算，并記錄線(xiàn)路運(yùn)行異常工況。
權(quán)利要求1.一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于一組智能斷路器(1)通過(guò)內(nèi)置的通信單元與GPRS DTU通訊單元(2)連接，GPRS DTU通訊單元(2)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(4)與監(jiān)控中心(3)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，GPRS DTU通訊單元(2)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(4)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(4)與監(jiān)控中心(3)之間通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的智能 斷路器(1)包括CPU中央處理單元(13)及與其連接的零序互感器(5)、分勵(lì)脫 扣器(16)、電機(jī)重合閘機(jī)構(gòu)(17)、重合閘判斷單元(18)，還包括與CPU中央處 理單元(13)上相應(yīng)引腳連接的電流互感器(6)、通信單元(12)、顯示單元(19)、 存儲(chǔ)單元(20)、時(shí)鐘電路(14)、按鍵輸入單元(15)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的GPRS DTU通訊單元(2)與一組智能斷路器(1)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)雙工傳輸。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于GPRS DTU通 訊單元(2)與監(jiān)控中心(3)之間通過(guò)Internet互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)建立TCP/IP數(shù)據(jù)鏈 路。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CPU中 央處理單元(13)的相應(yīng)引腳連接設(shè)置電壓互感器(7)。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CPU中 央處理單元(13)的相應(yīng)引腳連接設(shè)置缺零判斷電路(10)。
7. 如權(quán)利要求2所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述CPU中 央處理單元(13)的相應(yīng)引腳連接設(shè)置缺相判斷電路(11)。
8. 如權(quán)利要求2所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于零序互感器(5) 通過(guò)信號(hào)處理單元(8)與CPU中央處理單元(13)上的相應(yīng)引腳連接。
9. 如權(quán)利要求2所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于電流互感器(6) 、電壓互感器(7)通過(guò)電參數(shù)信號(hào)處理單元(9)與CPU中央處理單元(13) 上的相應(yīng)引腳連接。
10. 如權(quán)利要求2所述的一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的通信 單元(12)設(shè)置與外部GPRS DTU通信單元(2)連接的通信接口。
專(zhuān)利摘要一種低壓電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，屬于電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。包括智能斷路器、GPRS DTU通訊模塊、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和監(jiān)控中心四部分。智能斷路器和GPRS DTU通訊模塊通過(guò)有線(xiàn)傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)雙工通信，監(jiān)控中心和GPRS DTU通訊模塊之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)控中心對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理并做出相應(yīng)的響應(yīng)，對(duì)智能斷路器進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。對(duì)漏電流自動(dòng)檢測(cè)和記錄分析，發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，并為事故原因提供有效的分析依據(jù)；利用GPRS通信，進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)置和控制；斷路器故障自我診斷和漏電保護(hù)器定期遠(yuǎn)程試跳檢查，提高電力設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)減少維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H02H7/26GK201118280SQ20072011371
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者黎 郭 申請(qǐng)人:黎 郭