专利名称：配电网智能故障定位保护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及配电网中的故障检测技术，尤其是一种配电网智能故障定位保护 系统。
背景技术：
目前，配电网故障信息主要依靠安装在变电站、开闭所及线路开关的现场终端装 置采集。配网自动化要求在配电网逐步安装SCADA系统，在配网变电站安装RTU，在配电系 统断路器、重合器、分段器、柱上负荷开关、环网柜安装FTU，与馈线主站通信，提供配电系统 运行控制及管理所需的数据，执行主站给出的对配电设备的控制调节指令，以实现馈线自 动化的各项功能。但这些配电网自动化设备的投资巨大，目前只在少数负荷密度大的城市 配电网中应用。配电网的故障选线往往还是停留手动人工拉闸的办法，不能实现快速、准确 的故障定位。严重影响配电网供电的可靠性。并且因为配电系统分支线多而复杂，在发生 短路故障时一般仅出口断路器跳闸，即使在主干线上用开关分段，也只能隔离有限的几段， 要找出具体故障位置往往需耗费大量人力、物力和时间。故障查找虽研究较多，也有各种成 型产品提供，但基本上都需人工现场查找，自动化水平不高。
实用新型内容本实用新型目的在于，克服现有技术的缺点，提供一种能够避免人工现场查找，自 动化监测水平较高的配电网智能故障定位保护系统。为了达到上述目的，本实用新型提供一种配电网智能故障定位保护系统，由设置 有地理信息系统的监控主站、中心站、电流传感器和子站组成；配电网的每个台区设置一个 中心站，子站安装在线路的节点处，电流传感器安装在各线路节点的分支线上；每个台区 内，中心站与子站之间建立无线自组网络，中心站与子站之间、子站与子站之间通过无线自 组网络进行信息交互；电流传感器检测到的电流通过短距离无线通讯传送到所属节点的子 站，子站将电流传感器传送来的电流信息与自身检测得到所在节点的开关状态通过无线自 组网络传送到中心站，各台区的中心站把处理电流信息和开关状态产生的结果集中送到监 控主站。而且，所述子站由太阳能电池板、蓄电池、无线接收模块、无线自组网模块和单片 机组成；太阳能电池板产生的电能输入蓄电池，蓄电池向单片机、无线接收模块和无线自 组网模块输出提供工作电源，无线接收模块单向接收电流传感器在分支线上采集的电流信 号，单片机通过无线自组网模块与中心站和其他子站建立双向通信，单片机与所在节点的 继电器建立获取开关状态和控制开关状态的双向通信。而且，所述中心站和监控主站采用计算机实现，中心站设置与子站相应的无线自 组网模块，监控主站与中心站之间通过以太网实现通信。而且，所述电流传感器采用无线自取电电流传感器，所述无线自取电电流传感器 包括有测量线圈、AD转换模块、单片机、取能线圈和无线发送模块；
3[0008]所述测量线圈安装到配电线路上，测量线圈从配电线路测得的模拟量电流信息输 入AD转换模块，经AD转换模块转换为数字量电流信息后送入单片机；所述取能线圈由磁感应线圈、整流电路、滤波电路和电源变换电路组成；磁感应 线圈通过磁场从配电线路上取得的交流电压输出到整流电路，交流电压经整流电路转变为 直流脉动电压后输出到滤波电路，直流脉动电压经滤波电路进行平滑后输出到电源变换电 路，电源变换电路输出无线自取电电流传感器的工作电压；所述无线发送模块连接单片机，单片机将数字量电流信息编码后经无线发送模块 发送到子站的无线接收模块。上述智能故障定位系统能帮助维修人员迅速赶赴现场，排除故障，恢复正常供电， 大大提高供电可靠性，同时也大大减少故障巡线人员的数量和寻线时间，大大提高工作效率。
图1为本实用新型实施例的系统结构示意图；图2为本实用新型实施例的子站结构示意图；图3为本实用新型实施例的无线自取电电流传感器结构示意具体实施方式
配电网一般包括多个台区，实施例在配电网的每个台区设置一个中心站。每个台 区中，配电网线路可能会在某个节点出现多个分支，子站安装在线路的节点处，电流传感器 安装在各线路节点的分支线上。每个台区内，中心站与子站之间建立无线自组网络，中心站 与子站之间、子站与子站之间通过无线自组网络进行信息交互。电流传感器检测到的电流 通过短距离无线通讯传送到所属节点的子站，子站将电流传感器传送来的电流信息与自身 检测得到所在节点的开关状态通过无线自组网络传送到中心站，各台区的中心站把处理电 流信息和开关状态产生的结果集中送到监控主站。以下将结合附图和实施例对本实用新型 作进一步说明。图1是配电网智能故障定位保护系统的示意图，该系统包括电流传感器FI、子站 ST、中心站CS和监控主站MS。电流传感器FI安装在各线路节点处的分支线上，测量电流信息并上传到上级节 点的子站ST处，因此设计工作性能良好的电流传感器FI有利于系统稳定工作。为了能够 便捷地上传电流信息，实施例的电流传感器FI采用一种无线自取电电流传感器，所述无线 自取电电流传感器包括有测量线圈201、AD转换模块202、单片机203、取能线圈205和无线 发送模块204，参见图3。传统电流传感器一般包括测量线圈、AD转换模块和单片机，测量线 圈安装到配电线路上，测量线圈从配电线路测得的模拟量电流信息输入AD转换模块，经AD 转换模块转换为数字量电流信息后送入单片机。实施例为了便于上传电流信息，设置无线 发送模块204连接单片机204，单片机203将数字量电流信息编码后经无线发送模块204发 送到子站ST的无线接收模块104。并且设置取能线圈205获得工作电源，以免需要外接电 源。所述取能线圈205可由磁感应线圈、整流电路、滤波电路和电源变换电路组成；磁感应 线圈通过磁场从配电线路上取得的交流电压输出到整流电路，交流电压经整流电路转变为直流脉动电压后输出到滤波电路，直流脉动电压经滤波电路进行平滑后输出到电源变换电 路，电源变换电路输出无线自取电电流传感器的工作电压，为单片机203、AD转换模块202 和无线发送模块204这几个需要工作电源的部分供电，具体实施可参考所用电路芯片的使 用说明。图2是实施例的子站结构示意图，子站ST由太阳能电池板101、蓄电池102、无线 接收模块104、无线自组网模块105和单片机103组成；太阳能电池板101给蓄电池102充 电，蓄电池102为子站ST提供工作电源。单片机103通过无线接收模块104单向接收无线 自取电电流传感器的电流信号，并通过无线自组网模块105与相邻子站建立无线自组网， 实现子站间信息交互，通过该无线自组网与中心站CS建立双向通信。子站ST通常是安装 在线路的断路器K上，子站ST可以接收中心站CS的指令，开合断路器K并向上传断路器K 的当前状态。实施例中，子站ST安装在线路的分支处，可以接收3只电流传感器FI发送过来的 电流信息。子站ST在收到电流信息后，根据整定值判断，并将本地址的子站电流、故障及开 关状态信息通过无线自组网络通讯系统发给中心站Cs。本台区中心站CS得到该信息后进行处理，将处理结果送给监控主站MS进行显示。 监控主站MS依据从各台区中心站收到的这些动作信息，进行网络拓扑计算分析，与地理信 息系统相结合，可以直接显示出故障点地理位置信息，并在地理背景上显示出来，还可以打 印出地理位置信息。运行维修人员可以直接到故障点排除故障。系统还可以进行网络重构， 减少停电或故障范围。具体实施时，每个中心站CS可以采用一台PC机，利用无线自组网模块与本台区内 的子站ST进行通讯，并在软件上显示与监控。监控主站MS也采用计算机，它是用以太网与 所有中心站通讯，并监控所有中心站。可见，本实用新型所提供系统保护功能可由多级保护组成，第一级保护为子站自 身组成，超过整定值则发出动作信号或故障信号。第二级为子站与相邻节点的子站组成，可 以形成电流差动保护。第三级为中心站发出，可以根据整个台区的电流及开关状态，进行电 网络重构，提高供电可靠性。可以设定，系统出现短路或接地故障时，子站检测到短路故障 电流或特定信号电流，并通过内置GPS模块获得其相位；然后，电流传感器I通过短距离通 信系统，将信号传送给相隔2 IOm的子站，子站则发送显示故障状态至中心站。
权利要求一种配电网智能故障定位保护系统，其特征在于由设置有地理信息系统的监控主站、中心站、电流传感器和子站组成；配电网的每个台区设置一个中心站，子站安装在线路的节点处，电流传感器安装在各线路节点的分支线上；每个台区内，中心站与子站之间建立无线自组网络，中心站与子站之间、子站与子站之间通过无线自组网络进行信息交互；电流传感器检测到的电流通过短距离无线通讯传送到所属节点的子站，子站将电流传感器传送来的电流信息与自身检测得到所在节点的开关状态通过无线自组网络传送到中心站，各台区的中心站把处理电流信息和开关状态产生的结果集中送到监控主站。
2.根据权利要求1所述的配电网智能故障定位保护系统，其特征在于所述子站由太 阳能电池板、蓄电池、无线接收模块、无线自组网模块和单片机组成；太阳能电池板产生的 电能输入蓄电池，蓄电池向单片机、无线接收模块和无线自组网模块输出提供工作电源，无 线接收模块单向接收电流传感器在分支线上采集的电流信号，单片机通过无线自组网模块 与中心站和其他子站建立双向通信，单片机与所在节点的继电器建立获取开关状态和控制 开关状态的双向通信。
3.根据权利要求2所述的配电网智能故障定位保护系统，其特征在于所述中心站和 监控主站采用计算机实现，中心站设置与子站相应的无线自组网模块，监控主站与中心站 之间通过以太网实现通信。
4.根据权利要求1或2或3所述的配电网智能故障定位保护系统，其特征在于所述电 流传感器采用无线自取电电流传感器，所述无线自取电电流传感器包括有测量线圈、AD转 换模块、单片机、取能线圈和无线发送模块；所述测量线圈安装到配电线路上，测量线圈从配电线路测得的模拟量电流信息输入AD 转换模块，经AD转换模块转换为数字量电流信息后送入单片机；所述取能线圈由磁感应线圈、整流电路、滤波电路和电源变换电路组成；磁感应线圈通 过磁场从配电线路上取得的交流电压输出到整流电路，交流电压经整流电路转变为直流脉 动电压后输出到滤波电路，直流脉动电压经滤波电路进行平滑后输出到电源变换电路，电 源变换电路输出无线自取电电流传感器的工作电压；所述无线发送模块连接单片机，单片机将数字量电流信息编码后经无线发送模块发送 到子站的无线接收模块。
专利摘要本实用新型提供一种配电网智能故障定位保护系统，其特征在于由设置有地理信息系统的监控主站、中心站、电流传感器和子站组成；配电网的每个台区设置一个中心站，子站安装在线路的节点处，电流传感器安装在各线路节点的分支线上；每个台区内，中心站与子站之间建立无线自组网络，中心站与子站之间、子站与子站之间通过无线自组网络进行信息交互；电流传感器检测到的电流通过短距离无线通讯传送到所属节点的子站，子站将电流传感器传送来的电流信息与自身检测得到所在节点的开关状态通过无线自组网络传送到中心站，各台区的中心站把处理电流信息和开关状态产生的结果集中送到监控主站。
文档编号G08C17/02GK201726119SQ20102020261
公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者刘晓蕾, 杜小刚, 袁荣湘, 邓翔天, 黄凯荣 申请人:武汉大学