一種10KV及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)的制作方法
一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
1.本實用新型涉及10kv及以下配電網(wǎng)線損，特別是對10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測異常定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2.目前，我國各省（市、區(qū)）的農(nóng)村電網(wǎng)供電結(jié)構(gòu)一般是以縣為主要單位，并形成了以110kv為主的縣電網(wǎng)輻射網(wǎng)絡(luò)，110kv電壓等級大多由 110/35/10/0.4kv組合而成。其中，10kv配網(wǎng)作為較低等級的中壓配網(wǎng)，支路復(fù)雜，設(shè)備參數(shù)類型多，依據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，其線損電量約占總損失電量的 60%—65%，因此10kv電壓等級電網(wǎng)的降損工作是縣級供電單位線損管理的重點。
3.10kv統(tǒng)計線路損耗率是通過電力供應(yīng)量和高低壓用戶的用電量計算，供電統(tǒng)計時間間隔為一個月，用電量與供電量間的統(tǒng)計時間間隔不一致。供電公司不能同時完成所有用戶的抄表工作，并且高低壓用戶月用電量統(tǒng)計時間周期與供電量統(tǒng)計時間周期不一致。這導(dǎo)致供電和及出售的電力不一致。這種情況影響統(tǒng)計線路損耗率的準確性，這樣統(tǒng)計線路損耗率就不能滿足管理要求，有必要實現(xiàn)10k v 配電網(wǎng)實時線路損耗統(tǒng)計分析方法。
4.供電臺區(qū)線損異常管控工作不能達到監(jiān)控實時化、診斷快速化、分析準確化、治理定位化、防控超前化。供電臺區(qū)線損異常亟待需要開發(fā)一個實時、智能、可靠、快捷、功能實用和操作簡單的監(jiān)控和診斷平臺，提升線損異常智能化、精細化管控能力。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
5.針對上述技術(shù)問題，本實用新型將提出一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下：
6.一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，它的組成包括：低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置1，低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置2，10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置3，4g通信網(wǎng)絡(luò)4，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)5和監(jiān)測終端6。低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置1，低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置2和10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置3，將實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過4g通信網(wǎng)絡(luò)4傳輸至監(jiān)測終端6，經(jīng)監(jiān)測終端6判斷如果實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)異常，監(jiān)測終端6將此信息發(fā)送至北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)5，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)5將數(shù)據(jù)異常發(fā)生地的經(jīng)緯度和時間發(fā)回監(jiān)測終端6。
7.所述低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置1采用dczl14-xl02型采集器并加裝4g通信模塊。
8.所述低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置2采用lmu-1c1w智能低壓監(jiān)測裝置并加裝小電量臺區(qū)治理模塊，還加裝4g通信模塊。
9.所述小電量臺區(qū)治理模塊，包括主開關(guān)和子開關(guān)兩部分，主開關(guān)實現(xiàn)定時開端、遠程手動開斷、與子開關(guān)通信、與子開關(guān)聯(lián)動開斷功能；子開關(guān)具備與主開關(guān)通信、自帶可充電鋰電池、不使用電時超過10分鐘自動斷開。
10.所述10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置3采用zkd33三相變壓器負荷監(jiān)測儀并加裝4g
通信模塊。
11.所述監(jiān)測終端6組成：監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，北斗定位模塊，lcd顯示屏，4g通信模塊。
12.所述4g通信模塊使用映翰通公司的ir9i5l模塊。
13.所述北斗定位模塊使用和芯星通公司的um220-iii模塊。
14.本實用新型的技術(shù)效果：
15.本實用新型加強了對用電參數(shù)的數(shù)據(jù)分析功能、提高了電表運行參數(shù)質(zhì)量，進一步加強了自動監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供更大的保障；使用小電量臺區(qū)治理模塊，針對季節(jié)性、時段性較高的農(nóng)業(yè)臺區(qū)采用間歇式供電的運行模式，這種運行模式在滿足負荷正常用電的基礎(chǔ)上可以有效降低配電線路空載損耗；北斗定位和4g通信的10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測，解決了設(shè)備較大、維護成本高、監(jiān)測點分散的問題，同時又通過加入定位模塊，能夠迅速定位線損異常位置，便于分析線損的主要原因。
附圖說明
16.圖1是一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)組成圖。
17.圖2是小電量臺區(qū)治理模塊拓撲結(jié)構(gòu)圖。
18.圖3是監(jiān)測終端硬件結(jié)構(gòu)圖。
19.圖4是um220-iii模塊結(jié)構(gòu)框圖。
20.圖中：1為低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置，2為低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置，3為10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置，4為4g通信網(wǎng)絡(luò)，5為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，6為監(jiān)測終端。
具體實施方式
21.下面結(jié)合附圖，對本實用新型具體實施方式做進一步的說明。
22.1.總體方案
23.一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，它的組成包括：低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置1，低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置2，10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置3，4g通信網(wǎng)絡(luò)4，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)5和監(jiān)測終端6。低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置1，低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置2和10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置3，將實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過4g通信網(wǎng)絡(luò)4傳輸至監(jiān)測終端6，經(jīng)監(jiān)測終端6判斷如果實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)異常，監(jiān)測終端6將此信息發(fā)送至北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)5，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)5將數(shù)據(jù)異常發(fā)生地的的經(jīng)緯度和時間發(fā)回監(jiān)測終端6。如圖1所示。
24.低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置1采用dczl14-xl02型采集器并加裝4g通信模塊。
25.低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置2采用lmu-1c1w智能低壓監(jiān)測裝置并加裝小電量臺區(qū)治理模塊，還加裝4g通信模塊。
26.小電量臺區(qū)治理模塊，包括主開關(guān)和子開關(guān)兩部分，主開關(guān)實現(xiàn)定時開端、遠程手動開斷、與子開關(guān)通信、與子開關(guān)聯(lián)動開斷功能；子開關(guān)具備與主開關(guān)通信、自帶可充電鋰電池、不用電時超過10分鐘自動斷開。如圖2所示。
27.10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置3采用zkd33三相變壓器負荷監(jiān)測儀并加裝4g通信模塊。
28.監(jiān)測終端6組成：監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，北斗定位模塊，lcd顯示屏，4g通信模塊。如圖3所
示。
29.4g通信模塊使用映翰通公司的ir9i5l模塊。
30.北斗定位模塊使用和芯星通公司的um220-iii模塊。如圖4所示。
31.2.低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置
32.220伏單相在線監(jiān)測裝置，采用國網(wǎng)的dczl14-xl02型采集器，超級電容掉電可維持信息上傳3分鐘、零火線電流電壓監(jiān)測，實時分布式計算供電回路的有功、無功進行采集和上傳。項目裝置接線設(shè)計簡潔，操作簡單，確保了在各種復(fù)雜工況下的穩(wěn)定使用。并加裝4g通信模塊，收發(fā)采集的數(shù)據(jù)。
33.3.低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置
34.低壓三相負荷監(jiān)測儀采用lmu-1c1w智能低壓監(jiān)測裝置，可以實現(xiàn)三相四線制電壓（4個）、電流（4個）、有功、無功進行采集和上傳。通過對臺區(qū)低壓側(cè)三相負荷平衡的自動調(diào)整和低壓側(cè)線路末端電壓的監(jiān)測及改善，對降低線損、提高電壓質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。
35.低壓三相負荷監(jiān)測儀能夠極大的提高臺區(qū)自動化水平，工作人員能夠?qū)ε_區(qū)運行狀態(tài)進行詳細的查看和分析，不僅保障了人員的人身安全，還節(jié)約了大量的人財物等直接經(jīng)濟成本。同時，異常點的及時發(fā)現(xiàn)能夠使得管理人員及時處理，保障臺區(qū)線路的正常運行，不因線路末端電壓低、負荷不平衡等因素而造成的重大經(jīng)濟損失。安全高效的保障供電，也為企業(yè)生產(chǎn)、人民生活帶來了極大的經(jīng)濟效益，具有很大的經(jīng)濟效益與重大的社會效益。
36.小電量臺區(qū)治理模塊，主要包括主開關(guān)和子開關(guān)兩部分，主開關(guān)可以實現(xiàn)定時開端、遠程手動開斷、與子開關(guān)通信、與子開關(guān)聯(lián)動開斷功能；子開關(guān)具備與主開關(guān)通信、自帶可充電鋰電池、不用電超過10分鐘自動斷開。
37.針對季節(jié)性、時段性較高的農(nóng)業(yè)臺區(qū)采用間歇式供電的運行模式，即在空載情況下臺區(qū)變壓器低壓出線開關(guān)自動分閘切斷供電，在用戶需要工作時變壓器出線開關(guān)能自動合閘，這種運行模式（詳見圖2所示）在滿足負荷正常用電的基礎(chǔ)上可以有效降低配電線路空載損耗。
38.加裝4g通信模塊，收發(fā)采集的數(shù)據(jù)。
39.4.10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置
40.10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置采用zkd33三相變壓器負荷監(jiān)測儀，10千伏線路分支電流在線監(jiān)測可以實現(xiàn)帶電安裝退運；實現(xiàn)對監(jiān)測點電流進行采集和上傳；系統(tǒng)適用于線損計算、防竊電領(lǐng)域，可做到對分支線路用電情況實時、準確、直觀和全面的監(jiān)測。通過安裝在10千伏線路高壓側(cè)的負荷監(jiān)測儀采集高壓側(cè)三相電流數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)發(fā)送到二次側(cè)的數(shù)據(jù)接收器，通過接收到的高壓側(cè)電流數(shù)據(jù)和默認的電壓數(shù)據(jù)計算分支線路的視在功率。
41.加裝4g通信模塊，收發(fā)采集的數(shù)據(jù)。
42.5.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
43.中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（英文名稱：beidou navigation satellite system，簡稱bds）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
44.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并且具備短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r能力，定位精度為分米、厘米級別，測速精度0.2米/
秒，授時精度10納秒。
45.北斗系統(tǒng)創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信能力，具有實時導(dǎo)航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務(wù)五大功能。
46.服務(wù)中國及周邊地區(qū)用戶，具備動態(tài)分米級、靜態(tài)厘米級的精密定位服務(wù)能力。
47.6. 監(jiān)測終端
48.監(jiān)測終端的硬件設(shè)計工作主要是基于stm32f103vet6芯片的核心控制板的制作，包括：電路原理圖的設(shè)計，pcb制板，電路板的焊接及相關(guān)功能的測試等。其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示設(shè)計包括stm32f103vet6最小系統(tǒng)以及外圍功能擴展電路的核心控制器電路板，傳感器模塊通過i/o口和uart串口與控制器連接，北斗模塊和4g模塊通過uart串口與控制器連接。
49.stm32f103vet6是基于arm cortex-m3處理器內(nèi)核的32位閃存微控制器，cpu最高速度達72mhz，具有高性能、低功耗、高集成度和開發(fā)簡易等特點。芯片集成定時器、adc、spi、i
2 c、usb、usart等多種外設(shè)功能，具有512k字節(jié)容量的閃存程序存儲器；2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，多達16個輸入通道，轉(zhuǎn)換范圍0-3.3v；2個dma控制器，共12個dma通道，支持的外設(shè)包括adc、spi、usb、usart等。此外還包含串行單線調(diào)試和jtag接口；2個i
2 c接口，2個spi接口，5個usart接口。采用基于固件庫的開發(fā)方式，大大降低了學(xué)習(xí)的門檻和開發(fā)周期。
50.對監(jiān)測點的定位選用和芯星通公司的um220-iiiｎ北斗/gps雙模定位模塊，具有多頻率高性能的特點，能夠同時支持bd2b1、gpsl1兩個頻點。模塊3.3v供電，含有2個uart接口，波特率為4800-115200bps，lvttl電平輸出。其中串口1為主串口，支持數(shù)據(jù)傳輸、固件升級功能，串口2僅支持數(shù)據(jù)傳輸，不支持固件升級，留作備用。模塊的定位精度為2.5米。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。
51.配電網(wǎng)技術(shù)線損異常判斷框架，主要包括三個階段：拓撲匹配、參數(shù)估計以及支路老化評估。針對配電網(wǎng)線損異常類型為技術(shù)線損異常的饋線，在拓撲匹配階段，首先考慮所有開關(guān)（聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)）的全部開閉狀態(tài)生成備選拓撲結(jié)構(gòu)集，然后基于各開關(guān)支路上的電壓幅值曲線的計算值與實際值之間的偏差大小，在備選拓撲結(jié)構(gòu)集中選出最佳匹配拓撲結(jié)構(gòu)。其次，在參數(shù)估計階段，通過特殊牛頓迭代算法，結(jié)合基于老化特性的固定步長（fixed step aging parameter，fsap）迭代算法，估計最佳匹配拓撲結(jié)構(gòu)的支路參數(shù)實際值（電導(dǎo)和電納）。最后，在支路老化評估階段，通過比較支路參數(shù)的估計值與理論銘牌值之間的偏差，評估配電網(wǎng)各支路的老化程度，識別電力設(shè)備老化引起的技術(shù)線損異常點。
52.7.4g通信
53.4g通信技術(shù)是第四代的移動信息系統(tǒng)，是在3g技術(shù)上的一次更好的改良，其相較于3g通信技術(shù)來說一個更大的優(yōu)勢，是將wlan技術(shù)和3g通信技術(shù)進行了很好的結(jié)合，使圖像的傳輸速度更快，讓傳輸圖像的質(zhì)量和圖像看起來更加清晰。在智能通信設(shè)備中應(yīng)用4g通信技術(shù)讓用戶的上網(wǎng)速度更加迅速，速度可以高達100mbps。
54.td-lte主要是從三個層面對網(wǎng)絡(luò)信息進行布點規(guī)劃，其中核心層是為了提高傳輸數(shù)據(jù)的速度，減少用戶端到的傳輸時間；業(yè)務(wù)層是為了完成數(shù)據(jù)的處理和交換，在4g通信業(yè)務(wù)中，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息非常多，業(yè)務(wù)層可以有效提升原來的傳輸速率，緩解接受數(shù)據(jù)的延時性；傳輸層主要是用來引用無源光網(wǎng)絡(luò)，在olt和nou之間實現(xiàn)分光。其中onu在上行端口應(yīng)采用雙pon傳輸模式，在局端設(shè)備附近形成一個保護網(wǎng)，避免數(shù)據(jù)流失。
55.軟硬件之間的相互配合的程度便是平時我們所說的兼容性，如果軟硬件之間的沖突減少便會表現(xiàn)成兼容性的提高，如果沖突多那么兼容性就會降低。4g通信技術(shù)的出現(xiàn)便很好的提高了兼容性這一性能，減少了軟硬件在工作過程中的沖突，讓軟硬件之間的配合更加默契，這同時也很大程度上避免了故障的發(fā)生。4g通信技術(shù)很大程度上提高了兼容性的一個表現(xiàn)就是我們很少再會遇見之前經(jīng)常出現(xiàn)的卡頓和閃退等多種故障，讓人們使用通信設(shè)備的過程中更加順暢和流利。
技術(shù)特征：
1.一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，它的組成包括：低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置（1），低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置（2），10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置（3），4g通信網(wǎng)絡(luò)（4），北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（5）和監(jiān)測終端（6），其特征是，低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置（1），低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置（2）和10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置（3），將實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過4g通信網(wǎng)絡(luò)（4）傳輸至監(jiān)測終端（6），經(jīng)監(jiān)測終端（6）判斷如果實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)異常，監(jiān)測終端（6）將此信息發(fā)送至北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（5），北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（5）將數(shù)據(jù)異常發(fā)生地的經(jīng)緯度和時間發(fā)回監(jiān)測終端（6）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，其特征是，所述低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置（1）采用dczl14-xl02型采集器并加裝4g通信模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，其特征是，所述低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置（2）采用lmu-1c1w智能低壓監(jiān)測裝置并加裝小電量臺區(qū)治理模塊，還加裝4g通信模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，其特征是，所述小電量臺區(qū)治理模塊，包括主開關(guān)和子開關(guān)兩部分，主開關(guān)實現(xiàn)定時開端、遠程手動開斷、與子開關(guān)通信、與子開關(guān)聯(lián)動開斷功能；子開關(guān)具備與主開關(guān)通信、自帶可充電鋰電池、不使用電時超過10分鐘自動斷開。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，其特征是，所述10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置（3）采用zkd33三相變壓器負荷監(jiān)測儀并加裝4g通信模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，其特征是，所述監(jiān)測終端（6）組成：監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，北斗定位模塊，lcd顯示屏，4g通信模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求2、3、5和6任一權(quán)利要求所述的一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，其特征是，所述4g通信模塊使用映翰通公司的ir9i5l模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種10kv及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，其特征是，所述北斗定位模塊使用和芯星通公司的um220-iii模塊。
技術(shù)總結(jié)
本實用新型公開了一種10KV及以下配電網(wǎng)線損實時在線監(jiān)測與異常定位系統(tǒng)，組成：低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置（1），低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置（2），10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置（3），4G通信網(wǎng)絡(luò)（4），北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（5）和監(jiān)測終端（6）。低壓單相負荷在線監(jiān)測裝置（1），低壓三相負荷在線監(jiān)測裝置（2）和10千伏線路電流在線監(jiān)測裝置（3），將實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過4G通信網(wǎng)絡(luò)（4）傳輸至監(jiān)測終端（6），經(jīng)監(jiān)測終端（6）判斷如果實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)異常，監(jiān)測終端（6）將此信息發(fā)送至北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（5），北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（5）將數(shù)據(jù)異常發(fā)生地的的經(jīng)緯度和時間發(fā)回監(jiān)測終端（6）。為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供更大的保障。定運行提供更大的保障。定運行提供更大的保障。
