配網線路故障定位裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種配網線路故障定位裝置，包括電流傳感模塊、與該電流傳感模塊相連的數據采集模塊，以及與該數據采集模塊相連的電源模塊；所述的電流傳感模塊包含印制板羅氏線圈及信號調理放大電路，線路從印制板羅氏線圈中穿過，感應線路電流并產生電壓信號，經調理后送至數據采集模塊；所述的電源模塊包括套設在線路外的感應取能磁芯，與該感應取能磁芯相連的功率控制及保護模塊、整流濾波模塊、第一級DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊、鋰電池和電源管理模塊。本實用新型可以支持電流相量采集、故障錄波、遠程通訊等，具有傳統故障指示器由于電源所限而無法負擔的功能，在未來有較好的應用前景。
【專利說明】
配網線路故障定位裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及配電網的故障定位，具體是一種配網線路故障定位裝置。
【背景技術】
[0002]配電網的故障定位是配電自動化的關鍵組成部分。在配電網發生故障后，對故障點及時、準確的定位是快速消除配電網故障的基礎，對于保障用戶供電有著重大意義。統計數據顯示，我國配電網中發生的故障主要為單相接地故障，其中架空線配網故障中，單相接地故障所占比例高達80%以上。因此，開發可定位單相接地故障的配電網故障定位裝置對配電網安全而穩定地運行、提高供電可靠性有重大意義。
[0003]當前用于配電網單相接地故障定位的裝置研發主要集中于兩種類型，FTlKFeederTerminal Unit)以及故障指示器。由于FTU成本巨大，且體積較大，需要安裝在線柱或配電柜內，無法安裝在架空線上，上述原因造成用于故障定位的FTU難以在配電網大規模高密度布局;故障指示器一般不具有數據存儲的功能，且由于故障指示器的電源所限，通常無法負擔遠距離通訊模塊所需功率。
[0004]廣域測量需要獲得每個故障定位節點的三相同步電流數據，從而提取故障信息。若使用信號線纜將三相的裝置連接，則增大了相間短路的風險，為線路安全考慮，三相間不宜使用有線的方式進行連接。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術的不足，提出一種配網線路故障定位裝置，加強了數據采集的可靠性以及裝置無線通訊可行性。
[0006]本實用新型的實用新型目的通過以下技術方案實現:
[0007]—種配網線路故障定位裝置，包括電流傳感模塊、與該電流傳感模塊相連的數據采集模塊，以及與該數據采集模塊相連的電源模塊；
[0008]所述的電流傳感模塊包含印制板羅氏線圈及信號調理放大電路，線路從印制板羅氏線圈中穿過，感應線路電流并產生電壓信號，經調理后送至數據采集模塊；
[0009]所述的數據采集模塊對所述的電流傳感模塊傳輸的數據進行采樣；
[0010]所述的電源模塊包括套設在線路外的感應取能磁芯，與該感應取能磁芯相連的功率控制及保護模塊、整流濾波模塊、第一級DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊、鋰電池和電源管理模塊;所述功率控制及過壓保護模塊并聯于取能磁芯的二次側，整流橋的交流輸入端子分別接到取能磁芯的二次側輸出端，濾波模塊并聯到整流橋的直流輸出側，并作為第一級DC/DC的輸入，充電管理模塊根據第一級DC/DC的輸出電壓，調節對鋰電池的充電電流，供電管理模塊的輸入端分別接鋰電池和第一級DC/DC的輸出，第二級DC/DC串接與供電管理模塊和負載之間。
[0011]所述的數據采集模塊包括主控制器，和與主控制器分別連接的GPS模塊、Zigbee模塊和GPRS模塊；
[0012]所述的GPS模塊，用于同步測量；
[0013]所述的Zigbee模塊，用于相間數據及指令傳輸；
[0014]所述的GPRS模塊，用于與遠程監控主站通訊。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0016]1.在線路斷電或電流不足時，能正常運行一段時間，在負荷波動或線路故障時，配網線路出現電流突然變大的情況下，也能正常運行。
[0017]2.在電流幅值為50A至800A的范圍內，采集效果均很理想，誤差可保持在允許范圍之內。
[0018]3.相間通過ZigBee網絡通訊，可在實際距離內安全通信，丟包率接近于零；
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型配網線路故障定位裝置的結構示意圖。
[0020]圖2是本實用新型中電源模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0022]請參閱圖1，圖1是本實用新型配網線路故障定位裝置的結構示意圖，如圖所示，一種配網線路故障定位裝置，包括電流傳感模塊、與該電流傳感模塊相連的數據采集模塊，以及與該數據采集模塊相連的電源模塊;所述的電流傳感模塊包含印制板羅氏線圈及信號調理放大電路，線路從印制板羅氏線圈中穿過，感應線路電流并產生電壓信號，經調理后送至數據采集模塊;所述的數據采集模塊對所述的電流傳感模塊傳輸的數據進行采樣。
[0023]圖2是本實用新型中電源模塊的電路圖，如圖所示，電源模塊包括套設在線路外的感應取能磁芯，與該感應取能磁芯相連的功率控制及保護模塊、整流濾波模塊、DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊、鋰電池和電源管理模塊。功率控制及過壓保護模塊主要實現對感應取電電源的過壓過流保護，并聯于取能磁芯的二次側，整流橋的交流輸入端子分別接到取能磁芯的二次側輸出端，濾波模塊并聯到整流橋的直流輸出側，并作為第一級DC/DC的輸入，充電管理模塊根據第一級DC/DC的輸出電壓，調節對鋰電池的充電電流。供電管理模塊的輸入有鋰電池和第一級DC/DC的輸出，根據不同的工況調節鋰電池和第一級DC/DC的輸出電流，第二級DC/DC串接與供電管理模塊和負載之間，將5V變成3.3V為負載供電。
[0024]本實施例中數據采集模塊以低功耗處理器MSP430F5438為主控制器，主控芯片選擇美國德州儀器生產的16位精簡指令集處理器MSP430F5438。在芯片資源方面，該芯片具備了4個通用串行通訊接口，可滿足ZIGBEE、GPS等模塊對串口資源的需求；12位A/D轉換器可用于采樣電流傳感模塊輸入的模擬信號；SPI接口可外圍存儲波形數據的鐵電存儲器同步通信；其內置的DMA控制器可用于CTU在低功耗狀態時將采樣數據寫入到鐵電存儲器內，25MIPS的高性能使得對電流數據波形的FFT計算成為可能。為了同步測量電流相量，以及給錄波信息加蓋絕對時間戳，GPS模塊需要給控制器提供絕對時間信息。當相位測量的精度要求為50Hz下0.1°時，GPS模塊的時間誤差應在5ys以下。選用瑞士U-blox公司Fastrax IT530微型GPS模塊。該模塊的PPS秒脈沖誤差僅為lus，可以很好地滿足同步采樣的需求。Zigbee模塊負責通過GRPS通信的A相將未裝備GPRS模塊的B、C相終端采集的電流數據傳輸至可與遠程監控主站，A相經ZigBee模塊向B、C兩相發送控制指令。選擇美國Digi公司生產的XBeeDM2.4嵌入式射頻模塊執行不同的相之間的短距離通訊業務。通過GPRS通訊模塊接收遠程監控主站的控制命令并上傳故障電流數據。選擇Motorola的G24模塊作為GPRS通訊模塊的主要部分。G24工作時需連接S頂卡，故在電路板上需要加裝SIM卡槽。連接MSP430F5438的UART3與TXD、RXD與G24的TXD、RXD。!?〗連接MSP430F5438的中斷源，當模塊收到信息后會向控制器提請中斷。
[0025]本實用新型分A相節點和B、C相節點，A相節點為裝有GPRS模塊的主節點。初始化配置完成后，以DMA方式持續對電流進行采樣。主循環中，依次查詢裝置電源狀態、監控主站狀態并執行相應動作。MSP430F5438本身可根據采集到的電流數據通過FFT獲得電流幅值并在發生閾值越限時報警。通過結合GPS秒脈沖、GPS報文和MSP430F5438的RTC時鐘，對采樣數據加蓋絕對時間戳。接到監控主站的命令后，A相通過ZIGBEE向其余兩相請求數據，數據首先存儲到鐵電存儲器，并整體打包并通過GPRS通訊上傳至主站。通常配電線路的相間距為數十厘米到三米以內，裝置若要正常通訊，需保證兩相間的ZigBee可通信距離大于相間距。
[0026]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種配網線路故障定位裝置，其特征在于，包括電流傳感模塊、與該電流傳感模塊相連的數據采集模塊，以及與該數據采集模塊相連的電源模塊； 所述的電流傳感模塊包含印制板羅氏線圈及信號調理放大電路，線路從印制板羅氏線圈中穿過，感應線路電流并產生電壓信號，經調理后送至數據采集模塊； 所述的數據采集模塊對所述的電流傳感模塊傳輸的數據進行采樣； 所述的電源模塊包括套設在線路外的感應取能磁芯，與該感應取能磁芯相連的功率控制及保護模塊、整流濾波模塊、第一級DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊、鋰電池和電源管理模塊;所述功率控制及過壓保護模塊并聯于取能磁芯的二次側，整流橋的交流輸入端子分別接到取能磁芯的二次側輸出端，濾波模塊并聯到整流橋的直流輸出側，并作為第一級DC/DC的輸入，充電管理模塊根據第一級D C / D C的輸出電壓，調節對鋰電池的充電電流，供電管理模塊的輸入端分別接鋰電池和第一級DC/DC的輸出，第二級DC/DC串接與供電管理模塊和負載之間。2.根據權利要求1所述的配網線路故障定位裝置，其特征在于，所述的數據采集模塊包括主控制器，和與主控制器分別連接的GPS模塊、Zigbee模塊和GPRS模塊； 所述的GPS模塊，用于同步測量； 所述的Zigbee模塊，用于相間數據及指令傳輸； 所述的GPRS模塊，用于與遠程監控主站通訊。
【文檔編號】G01R31/08GK205620502SQ201620400125
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】張朝暉, 劉亞東, 劉寧, 李峰, 姚安川, 李曉冬, 修善杰, 盛戈皞, 江秀臣
【申請人】國家電網公司, 國網山東省電力公司德州供電公司, 上海交通大學