电力系统的实时测量装置和控制装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统的实时测量装置和控制装置。所述的实时测量装置包括就地监测单元和和无线局域网WLAN通信单元，其中，所述就地监测单元用于实时获取所述电力系统的电信号，并将获取的电信号通过所述无线局域网WLAN通信单元发送给所述电力系统的实时控制装置；所述无线局域网WLAN通信单元用于在所述就地监测单元和电力系统的实时控制装置之间进行通信。采用本发明可以避免铺设通信线路，并且数据传输速度快，单位时间传输的数据量大，能够满足电力系统的保护装置获取电力设备的大量电信号的需要。
【专利说明】电力系统的实时测量装置和控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统，尤其涉及高压电力系统的测量领域。
【背景技术】
[0002]电力系统中存在大量的高压设备，例如变压器、母线、和高压开关等。为了保护这些高压设备，电力系统中设置了多种保护装置，例如保护继电器和断路器等。为保障这些保护装置能够及时准确地动作，需要实时地获取电力系统电信号的精确值，即调控电力系统保护装置所需的电信号的采样频率需要非常高。为此，通常在电力系统高压设备的附近设置传感装置，例如计量和控制用互感器来采集高压设备的电流和电压。图1中示出一种电力系统电信号的测量和控制系统。该系统包括采集电流信号的电流互感器CT1，采集到的模拟电流信号通过模数转换器21转换成数字信号，再经过逻辑控制电路22的滤波等处理作业后将电信号传输给和电力设备的保护装置连接的控制单元3，最后由控制单元3根据采集到的电信号产生调控保护装置的信号。
[0003]现有的电力系统多采用电缆将传感装置采集的电信号传递给控制单元。由于高压设备可能会向设置在其附近的模数转换器和逻辑控制电路(以下合称为信号处理模块)释放电荷，因此，需要利用隔离装置23隔离信号处理模块和控制系统，以防止电荷产生的电动势损害控制系统和控制系统侧的工作人员。但是，现有的隔离装置23只能隔离几千伏的电压，不能隔离更高的电压。同时，控制单元3需要实时地获取大量的电信号以实时地调控保护装置，但是信号处理模块和控制单元之间长距离的电缆会大大限制信号传输的速度，无法满足控制单元对实时信号的需要。
【发明内容】
[0004]基于存在的上述问题，本发明旨在提出无需隔离的信号处理模块和控制系统，并且提高信号处理模块和控制系统之间信号传输速度的装置。具体而言，本发明的一个实施例提供一种电力系统的实时测量装置，其特征在于，该实时测量装置包括就地监测单元和无线局域网WLAN通信单元，其中，所述就地监测单元用于，实时采集所述电力系统的电信号，并将采集到的电信号通过所述无线局域网WLAN通信单元发送给所述电力系统的实时控制装置；所述无线局域网WLAN通信单元用于，在所述就地监测单元和实时控制装置之间进行通信。
[0005]需要说明的是，这里说实时测量装置包括就地监测单元和无线局域网WLAN通信单元，并不是说无线局域网WLAN通信单元必须独立于就地监测单元设置，无线局域网WLAN通信单元可以独立于就地监测单元设置，但更优选，无线局域网WLAN通信单元是设置在就地监测单元中的一个功能模块。
[0006]优选，所述实时采集的电力系统的电信号为电力系统的电流、电压、频率和功率信号。
[0007]所述就地监测单元包括模数转换模块和微处理器，其中所述模数转换模块用于将电力系统的模拟电信号转换成数字信号，所述微处理器用于处理转换后的数字电信号，并将处理后得到的信号封装成能够在无线局域网WLAN中传送的报文。
[0008]优选，所述就地监测单元为一个或多个，各就地监测单元和实时控制单元之间可通过无线局域网WLAN通信。
[0009]优选，所述就地监测单元还包括传感器，所述传感器用于采集电力系统中电力设备的电信号，并将电信号传递给模数转换器。
[0010]本发明的另外一个实施例还提出一种电力系统的实时控制装置，其特征在于，该实时控制装置包括无线局域网WLAN通信单元和实时控制单元，其中，所述无线局域网WLAN通信单元用于，在上述实时测量装置和实时控制装置之间传送报文；所述实时控制单元用于，拆封通过所述无线局域网WLAN通信单元发送的包含实时采集的所述电力系统电信号的报文，并对其进行处理。
[0011]从以上描述可以看出，在本发明的实施例中，采用无线局域网WLAN通信技术在电力系统的就地监测单元和实时控制单元之间进行数据传输。采用WLAN通信技术可以满足电力系统的保护装置对电力设备电信号的采样频率高，单位时间需要传输的信号量大的要求。具体而言，本发明的实施例可以达到下述技术效果。一、避免铺设通讯线路，降低投入成本；二、避免设置隔离就地监测单元和实时控制单元的设施，使本发明能够应用至更高电压等级的电力系统中；三、提高数据的传输速度，确保电力设备的保护装置实时地获取电力设备的精确的电信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]本发明的其它特点、特征、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中:
[0013]图1示出一种现有的电力系统电信号的测量和控制系统；
[0014]图2示出了按照本发明一个实施例的电力系统的实时测量装置的示意图；
[0015]图3示出了按照本发明一个实施例的实时控制装置的示意图；以及
[0016]图4示出了包括多个就地监测单元和实时控制单元的实施例的的示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明的实施例采用无线局域网WLAN通信技术在电力系统的就地监测单元和实时控制单元之间进行数据传输。
[0018]图2示出本发明一个实施例中的实时测量装置。该实时测量装置包括就地监测单元和无线局域网WLAN通信单元，就地监测单元用于实时采集所述电力系统的电信号，并将采集到的电信号通过所述无线局域网WLAN通信单元发送给电力系统的实时控制装置；无线局域网WLAN通信单元用于，在就地监测单元和实时控制单元之间进行通信。需要说明的是，这里的表述“实时测量装置包括就地监测单元和和无线局域网WLAN通信单元”并不是说无线局域网WLAN通信单元必须独立于就地监测单元设置，无线局域网WLAN通信单元可以独立于就地监测单元设置，但优选，无线局域网WLAN通信单元是设置在就地监测单元中的一个功能模块。
[0019]如图2所示，就地监测单元5包括模数转换模块51和微处理器52，其中模数转换模块51用于将电力系统的模拟电信号转换成数字信号，微处理器52用于处理经模数转换器51转换后的数字电信号，并将处理后得到的信号封装成能够通过无线局域网WLAN传送的报文。其中，电力系统的模拟电信号可以为电力设备(例如变压器和输电线)的电流、电压、频率和功率等控制电力系统的保护装置所需的电信号。微处理器52可以采用FPGA(field programmable gate array)> DSP (digital signal processor)或其它的芯片。
[0020]就地监测单元5还可以包括电信号采样传感器4，例如电流互感器、电流互感器或者采样电阻等，传感器将采集到的信号传递给模数转换器。需要说明的是，上述模数转换模块51可以是一个独立设置的模数转换器，也可以是附设在采样传感器4上的功能模块。
[0021]无线局域网WLAN通信单元主要包括WLAN控制器(即WLAN接入点AP)6，其利用无线电波(RF)通过TPC/IP等通信协议将就地监测单元处理后的报文发送给实时控制装置，还可以接收实时控制装置发送的包含对电力系统保护装置进行调控的指令的报文。该通信单元是WLAN领域标准的功能单元,这里不再详述其结构。
[0022]本发明的另外一个实施例还提供一种与上述测量装置配合使用的电力系统的实时控制装置，如图3所示，该实时控制装置包括无线局域网WLAN通信单元7和实时控制单元8。无线局域网WLAN通信单元7主要包括WLAN控制器(即WLAN接入点AP)，其利用无线电波通过TPC/IP等通信协议接收就地监测单元发送的包含电信号的报文，还可以发送包含对电力系统的保护装置进行调控的指令的报文。该通信单元是WLAN领域标准的功能单元，故这里不再详述其结构。实时控制单元可以为微处理器(可采用FPGA、DSP或者其它芯片)，其用来拆封报文并对其进行处理。实时控制单元还可以根据报文中的信息产生对保护装置的调控指令。
[0023]为适应复杂的电力系统的需求，本发明的另外一个优选实施例包括多个上述就地监测单元7和实时控制单元8，参见图4，各就地监测单元7和实时控制单元8之间借助无线局域网WLAN 9传输信息。这样可以在不同的就地监测单元7和实时控制单元8之间实时地发送和接收信号和控制指令等，从而使得信息的传递更加灵活方便。
[0024]本发明的实施例使得电力系统的实时测量和控制装置，包括以较高的频率采集电信号的传感装置、信号处理装置和实时控制装置之间的通信更加灵活方便，能够满足IEC61850标准关于变电站监控系统拓扑结构的要求。同时，本发明的实施例也无需铺设通信电缆或光缆，WLAN通信方式的数据传递速度也能够满足电力设备的保护装置对获取准确实时的电信号的需要。
[0025]本领域技术人员应当理解，上面所公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下作出各种变形和改变，这些变形和改变都应该落入在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来定义。
【权利要求】
1.一种电力系统的实时测量装置，其特征在于，该实时测量装置包括就地监测单元和无线局域网WLAN通信单元，其中， 所述就地监测单元用于，实时获取所述电力系统的电信号，并将获取的电信号通过所述无线局域网WLAN通信单元发送给电力系统的实时控制装置； 所述无线局域网WLAN通信单元用于，在所述就地监测单元和电力系统的实时控制装置之间进行通信。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述实时获取的电力系统的电信号为所述电力系统中电力设备的电流、电压、频率和功率信号。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述就地监测单元包括模数转换模块和微处理器，其中所述模数转换模块用于将电力系统的模拟电信号转换成数字信号，所述微处理器用于处理转换后的数字电信号，并将处理后的信号封装成能够在无线局域网WLAN中传送的报文。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述就地监测单元为一个或多个，各就地监测单元和电力系统的实时控制装置之间可通过无线局域网WLAN通信。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述就地监测单元还包括传感器，所述传感器用于采集电力系统中电力设备的电信号，并将电信号传递给模数转换器。
6.一种电力系统的实时控制装置，其特征在于，该实时控制装置包括无线局域网WLAN通信单元和实时控制单元，其中， 所述无线局域网WLAN通信单元用于，在所述实时控制装置和权利要求1-5所述的实时测量装置之间传送报文； 所述实时控制单元用于，拆封通过所述无线局域网WLAN通信单元发送的包含实时采集的所述电力系统中电力设备电信号的报文，并对其进行处理。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述实时采集的电力系统的电信号为电力系统的电流、电压、频率和功率信号。
8.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述实时控制单元为一个或多个，各实时控制单元和所述实时测量装置之间可通过无线局域网WLAN通信。
【文档编号】G08C17/02GK103794039SQ201210430047
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】米夏埃尔·贝克, 姚吉隆, 杨超, 王澜锦, 宋英华, 赵研峰 申请人:西门子公司