一種對配電線路故障進行遠程監測通信的系統的制作方法
【專利摘要】一種對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，屬于監測通信系統領域，包括故障檢測模塊、與控制中心主站連接的集中器子站和檢測裝置；檢測裝置包括底座、端蓋和密封罩；故障檢測模塊配置有穿心式電流互感器和指示器，指示器與集中器子站連接，底座、端蓋上設相對應的定位部、互感器容腔；穿心式電流互感器分為上、下各一個半環，下半環固定在底座上，上半環經卡裝滑座裝配在端蓋上，卡裝滑座可沿垂直方向移動，端蓋上設裝配壓緊螺柱的螺紋孔，卡裝滑座上方設壓板，壓緊螺柱與壓板間設彈簧，其提高了檢測精度，能夠保證長時間運行后檢測的穩定性，實現遠程監測通信，方便故障的排查、定位及采取應對措施的迅速性，提高配電線路的維護效率。
【專利說明】
一種對配電線路故障進行遠程監測通信的系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及電網配電線路監測通信系統領域，具體說是一種對配電線路運行過程中存在的故障進行遠程監測通信的系統。【背景技術】
[0002]配網自動化大大提高了供電可靠性和供電質量，縮短了事故處理時間，減少了停電范圍。但目前配電終端(FTU/DTU/TTU) —般部署在開關或變壓器位置，對長距離的配電架空線路缺少管控。同時，配電架空線路存在傳輸距離遠、線路分支多、運行情況復雜、環境和氣候條件比較惡劣等特點，線路的外破、設備故障和雷電等自然災害常常會導致架空線路出現短路、接地故障，發生故障時，故障區段(位置)難以確定，給檢修工作帶來不小的困難， 尤其是偏遠地區，查找起來更是費時費力。
[0003]配電線路一旦發生故障就會影響電能的正常輸送，因此對配電線路進行故障監測、故障定位是提高供電可靠性的重要手段。
[0004]配電線路故障定位裝置都需要安裝在配電架空線路上，因此對裝置的可靠性及安裝方便性的要求較高。現有的配電線路故障定位裝置主要由底座，及安裝在底座上的故障監測模塊、壓線框架組成，通過底座與壓線框架合抱住線纜的方式實現裝置的安裝，故障監測模塊中配置有一個穿心式電流互感器，該電流互感器具有兩個作用，第一個作用是為故障監測模塊供電，第二個作用是向故障監測模塊提供監測信號。由于電流互感器既要為故障監測模塊供電，又要為故障監測模塊提供監測信號，取電與測量之間存在著矛盾，如果提高小電流狀態下的取電能力，在大電流狀態下就會發生飽和而嚴重影響測量精度，如果要保證大電流時的測量精度，在小電流狀態時感應取電往往不能滿足裝置的正常工作；為了確保裝置的正常工作，往往只能犧牲測量精度，因此現有配電線路故障定位裝置的故障捕捉準確率都較差(準確度約為40?50%)，還普遍存在誤報；而且現有配電線路故障定位裝置的安裝較為復雜，需要8個動作才能完成產品安裝，其中產品初始固定需要6個動作才能完成，工作效率較差。
[0005]目前對架空線路故障的檢測主要存在以下不足:電流互感器精度低，目前這些故障指示器一般都是直接利用粗糙夾具夾在線路上以形成導磁回路，由于腐蝕及彈簧彈力下降等原因，容易導致電流互感器的氣隙過大及磁通回路不理想等情況，進而導致了電流互感器的精度降低，從而反映不出較小的電流變化，而且安裝結構復雜，工作效率較差;機械式架空線路故障指示器都是單獨判斷、單獨顯示報警，巡線工作量非常大，而且故障排查困難和定位不迅速;不具備通訊安全的功能;GPRS公網環境比較復雜，安全性較差，存在網絡層安全隱患及應用層安全隱患。【實用新型內容】
[0006]針對目前的線路故障監測裝置，精度低、檢測不穩定、不具有遠程監測通信功能的缺陷，本實用新型提供了一種對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，其不僅提高了對故障的而檢測精度，而且能夠保證長時間運行后檢測的穩定性并能實現遠程監測通信，方便故障的排查、定位及采取應對措施的迅速性，提高配電線路的維護效率及對用戶的服務質量。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是:
[0008]一種對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，包括檢測配電線路工況的故障檢測模塊、與控制中心主站連接的集中器子站和檢測裝置;所述檢測裝置包括底座、端蓋和密封罩;所述故障檢測模塊設置在檢測裝置中，故障檢測模塊配置有穿心式電流互感器和傳送故障信號的指示器;故障檢測模塊中指示器的本地通信采用無線調頻通信機制與所述集中器子站連接。
[0009]所述端蓋置于底座的上端面且端蓋的寬度小于底座上端面的寬度，密封罩固定安裝在底座的上端面并將端蓋嵌裝置于其內腔中；在所述底座的上端面設有向上開放的穿線槽，對應地，在端蓋和密封罩的下端面分別設置向下開放的穿線槽;在底座的上端面、端蓋的下端面設置相對應的定位部;在底座的上端面、端蓋的下端面分別于穿線槽的左右兩側設置相對應的互感器容腔;所述穿心式電流互感器有兩個，其中的一個穿心式電流互感器為取電環，另一個穿心式電流互感器為測量環，取電環的繞組接到故障監測模塊的電源輸入端口，測量環的繞組接到故障監測模塊的監測信號輸入端口；每個穿心式電流互感器都分為上、下各一個半環，并且兩個穿心式電流互感器的下半環分別固定在底座上端面的互感器容腔內，兩個穿心式電流互感器的上半環則分別通過卡裝滑座裝配在端蓋下端面的互感器容腔內，并使固定卡裝穿心式電流互感器上半環的卡裝滑座在對應的互感器容腔內能夠沿垂直方向往復直線移動;在端蓋上互感器容腔底面的中心位置設置軸線垂直的螺紋孔，在端蓋的互感器容腔內于卡裝滑座的上方設置一壓板，壓板在對應的互感器容腔內能夠沿垂直方向往復直線移動;在端蓋上的螺紋孔內設置壓緊螺柱;在壓緊螺柱的下端面與壓板的上端面間設置彈簧;壓緊螺柱的上端面設置棱柱狀沉槽。[〇〇1〇]進一步，所述故障檢測模塊中的指示器中嵌裝有ESAM數據安全芯片。通過嵌入在指示器中的ESAM數據安全芯片，實現安全存儲、數據加/解密、雙向身份認證、線路加密傳輸等功能，解決了傳輸的安全性，有效的克服了目前GPRS公網環境通信安全性無法保障的難題。
[0011]進一步，在壓板上端面對應螺紋孔設置導向孔，導向孔的內徑小于螺紋孔的孔徑； 在壓緊螺柱的下端設置與壓板上的導向孔配合的圓柱凸臺，使圓柱凸臺的軸向長度不大于導向孔的軸向深度。
[0012]進一步，在壓板的下端面中部設置縱向截面呈等腰梯形的凹槽，且對應地在卡裝滑座上設置凸臺，使凹槽的深度不小于凸臺的高度，并保證凸臺與凹槽的側壁之間接觸配合。
[0013]進一步，在壓板的下端面中部設置縱向截面呈等腰梯形的凸臺，且對應地在卡裝滑座上設置凹槽，使凹槽的深度不小于凸臺的高度，并保證凸臺與凹槽的側壁之間接觸配合。
[0014]進一步，設置在所述底座上端面的定位部為兩個小端朝上的圓錐體或者兩個大端在上的圓錐孔;對應地，設置在所述端蓋下端面的定位部為兩個大端在上的圓錐孔或者兩個小端朝上的圓錐體;兩個圓錐體和兩個圓錐孔的中心軸線分別沿底座上端面和端蓋下端面的對角線設置。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]其不僅提高了對故障的而檢測精度，而且能夠保證長時間運行后檢測的穩定性并能實現遠程監測通信，方便故障的排查、定位及采取應對措施的迅速性，提高配電線路的維護效率及對用戶的服務質量。雙電流互感器的設計使得取電及檢測由不同的電流互感器完成，有效解決了感應取電與檢測之間的矛盾，使電流互感器的檢測精度高，對故障捕捉準確率提高；電流感應器的內嵌式裝配和密封罩的外部密封作用，能夠保證互感器的精度及長期運行的穩定性、可靠性。【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的通信原理框圖；
[0018]圖2為本實用新型中檢測單元的整體結構示意圖；[0〇19]圖3為本實用新型中底座的俯視結構不意圖；
[0020]圖4為圖3中A-A剖面結構示意圖；[0021 ]圖5為本實用新型中端蓋的仰視結構示意圖；[〇〇22]圖6為圖5中B-B剖面結構示意圖；
[0023]圖7為本實用新型中壓塊相對上半環卡座在裝配方位上的垂直向剖面結構示意圖；
[0024]圖8為本實用新型中密封罩的仰視結構示意圖；
[0025]圖9為圖8中C-C剖面結構示意圖；[〇〇26]圖中:1底座，11下半環容腔，12定位部，2端蓋，21上半環容腔，22定位部，23螺紋孔，3密封罩，31密封板，4穿線槽，5下半環卡座，6上半環卡座，7壓塊，71導向孔，8壓緊螺柱， 9彈簧。【具體實施方式】
[0027]為便于理解本實用新型的技術內容，下面便結合附圖及運行過程對其技術方案作進一步說明。
[0028]如圖1至圖9所示的一種對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，包括檢測配電線路工況的故障檢測模塊、與控制中心主站連接的集中器子站和檢測裝置。所述檢測裝置包括底座1、端蓋2和密封罩3。所述故障檢測模塊設置在檢測裝置中，故障檢測模塊配置有穿心式電流互感器和傳送故障信號的指示器;所述故障檢測模塊中指示器的本地通信采用無線調頻通信機制與所述集中器子站連接。檢測裝置通過其內設置的電流互感器及故障檢測模塊對線路的運行工況進行實時監測，并借助與集中器子站建立的無線調頻通信方式進行信號傳送，最終由集中器子站(即指示器通訊終端)將信號傳送到主站，而反映到控制中心的監控界面上。從而能夠在遠程對線路的運行工況實現實時監察。方便故障的排查、定位及采取應對措施的迅速性，提高配電線路的維護效率及對用戶的服務質量。[〇〇29]集中器本地通訊采用433M短距離微功率無線模塊，實現與集中器子站的通信，通信采用ACK機制完善通信鏈路的可靠性；同時通過“兩問一答”機制保證低功耗。解決了 ZIGBEE、藍牙模塊的缺陷，耗電少，通訊流量少，單機通信維護要求成本低。
[0030]故障檢測模塊中指示器的本地通信采用無線調頻通信機制，使用頻率為433MHz， 發射頻率小于10mW，占用帶寬不大于400kHz，通信距離為100米，最大可達1000米。線路發生故障時，指示器在〇?3秒鐘內主動通過無線調頻通信方式與集中器子站進行數據通信； 若指示器未接收到集中器子站的確認幀，則會立即重發，最多重發3次。各指示器的地址編號不同。指示器采用極低功耗設計，大部分能量從高壓導線感應取電。當負荷電流大于20A 時采用“有問必答”或者定時主動方式；當負荷電流小于20A時，以“兩問一答”方式，其它時間指示器內部無線通訊模塊處在休眠狀態從而減少電池損耗。
[0031]所述故障檢測模塊中的指示器中嵌裝有ESAM數據安全芯片。通過嵌入在指示器中的ESAM數據安全芯片，實現安全存儲、數據加/解密、雙向身份認證、線路加密傳輸等功能， 解決了傳輸的安全性，有效的克服了目前GPRS公網環境通信安全性無法保障的難題。
[0032]如圖2至圖9所示，所述端蓋2及密封罩3均呈半圓柱體狀，在密封罩3的下端面仿照端蓋2的外形設置腔體，即在軸向(俯視或者仰視視圖的前后方向)上端蓋2的長度小于密封罩3的長度，在密封蓋3前后兩端設置密封板31與端蓋2的前后端面接觸。所述端蓋2置于底座1的上端面且端蓋2的寬度小于底座1上端面的寬度，密封罩3固定安裝在底座1的上端面并將端蓋2嵌裝置于其內腔中。密封罩3的下端邊緣及底座1的上端面邊緣設置水平延伸的凸緣，在凸緣上設置一周螺紋孔，這樣密封罩3與底座1便能夠通過螺栓連接成一體。[0033 ]如圖2至圖6及圖8、圖9所示，在所述底座1的上端面設有向上開放的穿線槽4，對應地，在端蓋2和密封罩3(密封罩3的密封板31)的下端面分別設置向下開放的穿線槽4。在底座1的上端面、端蓋2的下端面分別于穿線槽4的左右兩側設置相對應的互感器容腔，在底座 1上端面設置的互感器容腔稱之為下半環容腔11，在端蓋2下端面設置的互感器容腔稱之為上半環容腔21。
[0034]如圖3至圖6所示，在底座1的上端面、端蓋2的下端面設置相對應的定位部12(22)。 即設置在所述底座1上端面的定位部12為兩個小端朝上的圓錐體或者兩個大端在上的圓錐孔;對應地，設置在所述端蓋2下端面的定位部22為兩個大端在上的圓錐孔或者兩個小端朝上的圓錐體;兩個圓錐體和兩個圓錐孔的中心軸線分別沿底座1上端面和端蓋2下端面的對角線設置。圖示中，底座1上端面對角線上的定位部12—個為圓錐體，另一個為圓錐孔，端蓋 2下端面對角線上的定位部22—個為圓錐孔，另一個為圓錐體，底座1上為圓錐體的定位部 12與端蓋2上為圓錐孔的定位部22對應配合，反之，端蓋上為圓錐體的定位部22與底座1上為圓錐孔的定位部12對應配合。
[0035]在底座1與端蓋2之間通過其上設置的定位部12(22)來使二者裝配關系相對固定， 以保證在底座1上端面設置的下半環容腔11與在端蓋2下端面設置的上半環容腔21位置的對應。在裝配好后，底座1與端蓋2之間通過定位部形成楔形連接關系，在移動過程中不容易相對錯位，發生相對位置偏移。即便可能會在底座1的上端面和端蓋2的下端面之間存在一定的縫隙。[〇〇36]所述故障檢測模塊配置有兩個穿心式電流互感器，其中的一個穿心式電流互感器為取電環，另一個穿心式電流互感器為測量環，取電環的繞組接到故障監測模塊的電源輸入端口，測量環的繞組接到故障監測模塊的監測信號輸入端口。每個穿心式電流互感器都分為上、下各一個半環，并且如圖2所示，將兩個穿心式電流互感器的下半環分別裝配在底座1上端面的下半環容腔11內，兩個穿心式電流互感器的上半環則分別裝配在端蓋2下端面的上半環容腔21內。具體地，電流互感器的下半環首先被固定在下半環卡座5內，然后再將下半環卡座5固定嵌置在下半環容腔11內；電流互感器的上半環首先被固定在上半環卡座6 (亦稱為卡裝滑座)內，然后再將上半環卡座6裝配在上半環容腔21內，并使上半環卡座6在上半環容腔21內形成滑塊配合結構，即上半環卡座6的垂直側壁與上半環容腔21的垂直內壁接觸，相對形成滑塊與滑道結構，使上半環卡座6能夠在上半環容腔21內沿垂直方向往復直線滑移。
[0037]如圖2、圖5至圖6所示，在端蓋2上半環容腔21的底面中心位置設有軸線垂直的螺紋孔23。在端蓋2的上半環容腔21內于上半環卡座6(卡裝滑座)的上方設置一壓板7,壓板7 在上半環容腔21內與上半環卡座6—樣能夠在上半環容腔21內沿垂直方向往復直線滑移。 在壓板7上對應端蓋2上的螺紋孔23設置有導向孔71，導向孔71的內徑小于螺紋孔23的孔徑。在壓板7的下端面中部設置呈等腰梯形體的且在前后方向上為條形的凹槽(凹槽的內端面面積小于開口端面積)，壓板7的下端面中心與凹槽的中心重合。如圖7所示，凹槽的縱向 (視圖的前后向)截面為等腰梯形。對應于壓板7上的凹槽，在上半環卡座6(卡裝滑座)的上端面設置凸臺。凸臺為凹槽的仿形結構，凸臺的兩斜面相對垂直面的夾角與凹槽兩斜壁相對垂直面的夾角大小一致，使凹槽的深度大于凸臺的高度，在壓板7向下移動壓緊在上半環卡座6上端面上時，凹槽的斜壁與凸臺的斜面接觸。在端蓋2上的螺紋孔23內設置壓緊螺柱 8,在壓緊螺柱8的下端設置與壓板7上的導向孔71配合的圓柱凸臺，導向孔71的內徑與圓柱凸臺的外徑一致，裝配后應保證導向孔71與圓柱凸臺的同軸度，并使圓柱凸臺的軸向長度不大于導向孔71的軸向深度。在壓緊螺柱8的下端套置彈簧9,圓柱凸臺被套置于彈簧9內與彈簧9內壁之間最好不接觸，彈簧9的下端與壓板7的上端面配合，即在壓板7的導向孔71上端口設置沉孔使彈簧9的下端嵌置在該沉孔內。在壓緊螺柱8的上端面設置六棱柱狀的沉槽。
[0038]需要說明的是，在端蓋2上設置的螺紋孔23,其軸線經過相對應的上半環容腔21底面的中心。螺紋孔23的軸線以定位部22的軸線為基準。下半環容腔11底面的中心以定位部 112的軸線為基準同時有要保證下半環卡座5在下半環容腔11內的位置裝配精度。在前述的基礎上，依靠壓緊螺柱8下端圓柱凸臺與壓板7導向孔71之間的裝配要求對壓板7的位置進行調整，使相對螺紋孔23的軸線固定，然后通過壓板7下端的凹槽與上半環卡座6上端面凸臺之間的配合，完成對上半環卡座6的位置調整，從而保證設置在上半環卡座6內的電流互感器的上半環與對應設置在底座1上的下半環的中心的同心度。通過向下旋轉壓緊螺柱8使壓板7下移作用在上半環卡座6上，而使上半環卡座6內的電流互感器的上半環下端面與對應設置在底座1上的下半環上端面接觸，消除同一組電流互感器上半環、下半環對應端面之間的垂間距。同時因為密封罩3將端蓋2及其上裝配部件完全密封在內，所以能夠有效避免端蓋2上裝配構件受到腐蝕，從而保證彈簧9性能的穩定，保證電流互感器運行可靠性。通過上述結構對電流互感器上、下半環相對位置的調節，能夠保證上下半環之間的同心度及緊密抱合性，避免感應磁通的流失，提高了取電環的取電能力和測量環檢測信號準確性，保證了整個裝置對故障捕捉的準確性。[〇〇39]除說明書所述的技術特征外，均為本專業技術人員的已知技術。
【主權項】
1.一種對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，其特征是:包括檢測配電線路工況的故障檢測模塊、與控制中心主站連接的集中器子站和檢測裝 置；所述檢測裝置包括底座、端蓋和密封罩；所述故障檢測模塊設置在檢測裝置中，故障檢測模塊配置有穿心式電流互感器和傳送 故障信號的指示器;所述故障檢測模塊中的指示器與所述集中器子站連接；所述端蓋置于底座的上端面且端蓋的寬度小于底座上端面的寬度，密封罩固定安裝在 底座的上端面并將端蓋嵌裝置于其內腔中；在所述底座的上端面設有向上開放的穿線槽，對應地，在端蓋和密封罩的下端面分別 設置向下開放的穿線槽；在底座的上端面、端蓋的下端面設置相對應的定位部；在底座的上端面、端蓋的下端面分別于穿線槽的左右兩側設置相對應的互感器容腔；所述穿心式電流互感器有兩個，其中的一個穿心式電流互感器為取電環，另一個穿心 式電流互感器為測量環，取電環的繞組接到故障監測模塊的電源輸入端口，測量環的繞組 接到故障監測模塊的監測信號輸入端口；每個穿心式電流互感器都分為上、下各一個半環， 并且兩個穿心式電流互感器的下半環分別固定在底座上端面的互感器容腔內，兩個穿心式 電流互感器的上半環則分別通過卡裝滑座裝配在端蓋下端面的互感器容腔內，并使固定卡 裝穿心式電流互感器上半環的卡裝滑座在對應的互感器容腔內能夠沿垂直方向往復直線 移動；在端蓋上互感器容腔底面的中心位置設置軸線垂直的螺紋孔，在端蓋的互感器容腔內 于卡裝滑座的上方設置一壓板，壓板在對應的互感器容腔內能夠沿垂直方向往復直線移 動；在端蓋上的螺紋孔內設置壓緊螺柱;壓緊螺柱的上端面設置棱柱狀沉槽；在壓緊螺柱的下端面與壓板的上端面間設置彈簧。2.根據權利要求1所述的對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，其特征是:所述故 障檢測模塊中的指示器中嵌裝有ESAM數據安全芯片。3.根據權利要求1或2所述的對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，其特征是:在 壓板上端面對應螺紋孔設置導向孔，導向孔的內徑小于螺紋孔的孔徑;在壓緊螺柱的下端 設置與壓板上的導向孔配合的圓柱凸臺，使圓柱凸臺的軸向長度不大于導向孔的軸向深 度。4.根據權利要求3所述的對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，其特征是:在壓板 的下端面中部設置縱向截面呈等腰梯形的凹槽，且對應地在卡裝滑座上設置凸臺，使凹槽 的深度不小于凸臺的高度，并保證凸臺與凹槽的側壁之間接觸配合。5.根據權利要求3所述的對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，其特征是:在壓板 的下端面中部設置縱向截面呈等腰梯形的凸臺，且對應地在卡裝滑座上設置凹槽，使凹槽 的深度不小于凸臺的高度，并保證凸臺與凹槽的側壁之間接觸配合。6.根據權利要求1或2所述的對配電線路故障進行遠程監測通信的系統，其特征是:設 置在所述底座上端面的定位部為兩個小端朝上的圓錐體或者兩個大端在上的圓錐孔;對應 地，設置在所述端蓋下端面的定位部為兩個大端在上的圓錐孔或者兩個小端朝上的圓錐體;兩個圓錐體和兩個圓錐孔的中心軸線分別沿底座上端面和端蓋下端面的對角線設置。
【文檔編號】G01R31/08GK205665356SQ201620548044
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】杜洪濤, 申相國, 魏華東, 謝克峰, 盧正友, 程興防, 褚棟棟, 張麗, 張忠喜, 展慧燕, 肖超, 張東江
【申請人】國網山東省電力公司東阿縣供電公司, 國家電網公司