小電流接地故障在線信息監測控制方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種小電流接地故障在線信息監測控制方法及裝置，監測控制方法包括接地故障遠程自動監測控制方法、遠程人工監測控制方法和GPRS模塊自動重啟三個方法；裝置安裝在遠程監控中心的監測控制裝置、安裝在線路上的零序電壓和零序電流監測控制裝置；零序電壓或零序電流監測控制裝置包括ADC控制器模塊、定時器模塊、ARMCortex-M3處理器芯片、GPS模塊、WatchDog控制器模塊、外接KB3030GPRS模塊、各外接接口組成的通用部件以及由繼電器等元件組成的GPRS開關控制電路；該方法與裝置使利用廣域監測技術進行小電流接地故障在線信息監測控制過程中的數據積壓，GPRS通信利用效率問題得到了解決。
【專利說明】小電流接地故障在線信息監測控制方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統配電【技術領域】，特別涉及在配電系統中利用廣域測量技術進行監測控制的一種小電流接地系統單相接地故障在線信息監測控制方法及裝置。
【背景技術】
[0002]目前，我國的電力系統配電網絡以非有效接地方式為主，包括中性點不接地、中性點經消弧線圈接地和中性點經高阻抗接地方式，其中經消弧線圈接地方式占主要部分，在經消弧線圈接地的配電網系統中，由于消弧線圈的補償作用，線路中零序電流特征信息遭到破壞，在這種情況下，判斷并定位單相接地故障區段成為一個尚未得到很好解決的難題。
[0003]申請號為201220012928.8的《小電流接地故障區段在線定位方法及其系統》專利和申請號為201210027405.5的《小電流接地故障分區分段在線定位方法》專利，提出小電流接地故障區段定位概念及方法，但現存裝置發送零序電壓及零序電流相量信息是單向通信，可控性差，且在發生故障時，由于數據積壓，造成GPRS通信不暢，出現亂碼現象并且造成傳感器線路板最小系統死機，此外由于小電流單相接地故障發生頻率具有季節周期性，大量無故障數據占用了通信信道，使費用增加。
[0004]本發明在于克服上述技術中的缺陷，在小電流接地系統中，提供一種提高廣域測量技術中的信道利用率、便捷可靠的技術方法和新型裝置。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種小電流接地故障在線信息監測控制方法及裝置。
[0006]本發明所述方法及裝置是按以下述技術方案實現的:
所述方法包括單相接地故障遠程自動監測控制方法、遠程人工監測控制方法和GPRS模塊自動重啟三個方法:
(一)、遠程自動監測控制方法
O首先利用GPS時間同步模塊，對所有廣域監測范圍內的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置進行時間同步接入整定；
2)在輸電線路正常運行時，利用零序電壓監測控制裝置和若干零序電流監測控制裝置采集線路的零序電壓及零序電流相量信息，存入緩存器，并以GPS秒脈沖驅動，將新數據覆蓋舊數據；
3)當線路的零序電壓幅值大于等于設定的閾值時，由零序電壓監測控制裝置發送報警信息到監測控制裝置；
4)監測控制裝置接收報警后，通過監測控制裝置的GPRS通信模塊，群發命令信息到廣域范圍內的本線路下游的所有零序電流監測控制裝置，啟動各零序電流監測控制裝置的GPRS通信模塊，將記錄的5秒零序電流相量信息發送到監測控制裝置的電流接收模塊。
[0007](二 )、遠程人工監測控制方法 O首先利用GPS時間同步模塊，對所有廣域監測范圍內的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置進行時間同步接入整定；
2)由人工通過監測控制裝置的喚醒、重啟模塊，單獨發送、組合發送、群發零序電流監測控制裝置命令信息，遠程啟動單獨、一組、所有廣域監測范圍內的零序電流監測控制裝置的GPRS模塊，發送零序電流信息；工作人員通過監測控制裝置人工喚醒、重啟模塊，單獨發送、組合發送、群發零序電流監測控制裝置重啟信息，遠程重啟單獨、一組、所有廣域監測范圍內的零序電流監測控制裝置。
[0008](三)、GPRS模塊自動重啟方法
1)設定裝置的電流(電壓)測點斷電控制模塊每隔10-20分鐘周期生成一個帶有確認信息的數據包；
2)監測控制裝置的GPRS通信模塊發送確認數據包到廣域監測范圍內的所有零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置；
3)零序電壓/零序電流監測繼電器控制裝置接收到信息；
4)如果信息在10-20分鐘間隔內收到，重置計時器生成10-20分鐘間隔中斷，等待下次確認信息；
5)如果信息在10-20分鐘間隔未收到，零序電壓/零序電流監測繼電器控制裝置通過繼電器控制GPRS斷電2秒鐘；重置計時器生成10-20分鐘間隔中斷。
[0009]一種所述小電流接地故障在線信息監測控制方法的監測控制裝置，其包含有三部分:安裝在遠程監控中心的監測控制裝置，安裝在線路上的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置；所述的零序電壓或零序電流監測控制裝置包括ADC控制器模塊、定時器模塊、ARM Cortex-M3處理器芯片、GPS模塊、WatchDog控制器模塊、外接KB3030GPRS模塊、各外接接口組成的通用部件以及一個專門設計的GPRS開關控制電路；實現信號信道周期監測的GPRS開關控制電路由三級管、發光二級管、二級管、繼電器和兩個電阻和輔助插件組成，其三級管Q2的基極接電阻R66，發射極接地，集電極接繼電器的端子6并與二極管DD5的陽極和發光二極管Dll的陰極并聯，發光二極管Dll的陽極接電阻R67后與繼電器的端子2和二極管DD5的陰極并聯，電源接在繼電器的I和2端子上，繼電器的端子5接插件PWR2.5，GPRS開關控制電路的一條出線PCll接ARM Cortex_M3處理器的65端子，另兩條出線接KB3030的端子，其中的一條在GPRS開關控制電路內部經彈片S接地。
[0010]由于采用了上述方法及裝置，使利用廣域監測技術進行小電流接地故障在線信息監測控制過程中的數據積壓，GPRS通信利用效率問題得到了解決。
[0011]【專利附圖】
【附圖說明】
圖1為小電流接地系統接地故障在線信息監測控制方法流程圖；
圖2為零序電壓或零序電流監測控制裝置系統方框圖；
圖3為GPRS開關控制電路結構接線示意圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖，對本發明的方法、裝置的結構和電路進行詳細說明:
由圖1可見，本發明的監測控制裝置包含有三部分，即安裝在遠程監控中心的監測控制裝置，安裝在線路上的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置；裝置采用的監測控制方法是:
一、遠程自動監測控制方法
O首先利用GPS時間同步模塊，對所有廣域監測范圍內的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置進行時間同步接入整定。
[0013]2)當線路中無故障發生時，零序電壓監測控制裝置和每一個零電流監測控制裝置采集零序電壓及零序電流相量信息，存入緩存器，并以GPS秒脈沖驅動，將新數據覆蓋舊數據，不啟動GPRS模塊發送相量信息。
[0014]3)當線路的零序電壓幅值大于等于設定的閾值時，那么，此線路及其下游支路中出現了單相接地故障，零序電壓監測控制裝置GPRS通信模塊將零序電壓相量報警信息發送到監測控制裝置。
[0015]4)監測控制裝置的電壓接收模塊接收到零序電壓監測控制裝置發送的線路零序電壓的相量報警信息后，監測控制裝置進行報警，通過監測控制裝置的GPRS通信模塊，群發命令信息到廣域范圍內的本線路下游的所有零序電流監測控制裝置，啟動各零序電流監測控制裝置的GPRS通信模塊，將記錄的5秒零序電流相量信息發送到監測控制裝置的電流接收模塊。
[0016]二、遠程人工監測控制方法
為確保遠程自動監測控制方法的數據準確到達及工作人員實時查看廣域范圍內的所有零序電壓/零序電流監測控制裝置的采集信息，建立遠程人工監測控制方法。
[0017]I)首先利用GPS時間同步模塊，對所有廣域監測范圍內的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置進行時間同步接入整定。
[0018]2)工作人員通過監測控制裝置人工喚醒、重啟模塊，單獨發送、組合發送、群發零序電流監測控制裝置命令信息，遠程啟動單獨、一組、所有廣域監測范圍內的零序電流監測控制裝置的GPRS模塊，發送零序電流信息。工作人員通過監測控制裝置人工喚醒、重啟模塊，單獨發送、組合發送、群發零序電流監測控制裝置重啟信息，遠程重啟單獨、一組、所有廣域監測范圍內的零序電流監測控制裝置。
[0019]三、GPRS模塊自動重啟方法
為了提高系統的穩定性，確保遠程自動監測控制方法，遠程人工監測控制方法GPRS模塊通信的通暢，建立GPRS模塊自動重啟方法。
[0020]I)監測控制裝置的電流、電壓測點斷電控制模塊每隔10-20分鐘周期生成一個帶有確認信息的數據包。
[0021]2)監測控制裝置的GPRS通信模塊發送確認數據包到廣域監測范圍內的所有零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置。
[0022]3)零序電壓/零序電流監測繼電器控制裝置接收到信息。
[0023]4)如果信息在10-20分鐘間隔內收到，重置計時器生成10-20分鐘間隔中斷，等待下次確認信息。
[0024]5)如果信息在10-20分鐘間隔未收到，零序電壓/零序電流監測繼電器控制裝置通過繼電器控制GPRS斷電2秒鐘，重置計時器生成10-20分鐘間隔中斷。
[0025]由圖2、圖3可見，本發明的零序電壓或零序電流監測控制裝置包括ADC控制器、定時器、ARM Cortex-M3處理器芯片、GPS模塊、WatchDog控制器模塊、外接KB3030GPRS模塊、相關外接接口組成的通用部件，這些部件可按電力電子設備功能和組合方式安裝，在設備中，為了實施本發明的方法，特別專門設計了一個GPRS開關控制電路部分，其電路結構和接線如下:實現信號信道周期監測的GPRS開關控制電路由三級管、發光二級管、二級管、繼電器和兩個電阻和輔助插件組成，其三級管Q2的基極接電阻R66，發射極接地，集電極接繼電器的端子6并與二極管DD5的陽極和發光二極管Dll的陰極并聯，發光二極管Dll的陽極接電阻R67后與繼電器的端子2和二極管DD5的陰極并聯，電源接在繼電器的I和2端子上，繼電器的端子5接插件PWR2.5,GPRS開關控制電路的一條出線PCll接ARM Cortex_M3處理器的65端子，另兩條出線接KB3030的端子，其中的一條在GPRS開關控制電路內部經彈片S接地。
[0026]本發明的裝置所采用的電子器件與材料全部選用標準件與國標材料，以最佳配合為標準，在此不進行詳細說明。
【權利要求】
1.一種小電流接地系統接地故障在線信息監測控制方法，其特征在于:所述方法包括接地故障遠程自動監測控制方法、遠程人工監測控制方法和GPRS模塊自動重啟三個方法: (一)、遠程自動監測控制方法 1)首先利用GPS時間同步模塊，對所有廣域監測范圍內的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置進行時間同步接入整定； 2)在輸電線路正常運行時，利用零序電壓監測控制裝置和若干零序電流監測控制裝置采集線路的零序電壓及零序電流相量信息，存入緩存器，并以GPS秒脈沖驅動，將新數據覆蓋舊數據； 3)當線路的零序電壓幅值大于等于設定的閾值時，由零序電壓監測控制裝置發送報警信息到監測控制裝置； 4)監測控制裝置接收報警后，通過監測控制裝置的GPRS通信模塊，群發命令信息到廣域范圍內的本線路下游的所有零序電流監測控制裝置，啟動各零序電流監測控制裝置的GPRS通信模塊，將記錄的5秒零序電流相量信息發送到監測控制裝置的電流接收模塊； (二 )、遠程人工監測控制方法 O首先利用GPS時間同步模塊，對所有廣域監測范圍內的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置進行時間同步接入整定； 2)由人工通過監測控制裝置的喚醒、重啟模塊，單獨發送、組合發送、群發零序電流監測控制裝置命令信息，遠程啟動單獨、一組、所有廣域監測范圍內的零序電流監測控制裝置的GPRS模塊，發送零序電流信息；工作人員通過監測控制裝置人工喚醒、重啟模塊，單獨發送、組合發送、群發零序電流監測控制裝置重啟信息，遠程重啟單獨、一組、所有廣域監測范圍內的零序電流監測控制裝置；` (三)、GPRS模塊自動重啟方法 1)設定裝置的電流(電壓)測點斷電控制模塊每隔10-20分鐘周期生成一個帶有確認信息的數據包； 2)監測控制裝置的GPRS通信模塊發送確認數據包到廣域監測范圍內的所有零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置； 3)零序電壓/零序電流監測繼電器控制裝置接收到信息； 4)如果信息在10-20分鐘間隔內收到，重置計時器生成10-20分鐘間隔中斷，等待下次確認信息； 5)如果信息在10-20分鐘間隔未收到，零序電壓/零序電流監測繼電器控制裝置通過繼電器控制GPRS斷電2秒鐘；重置計時器生成10-20分鐘間隔中斷。
2.根據權利要求1所述小電流接地故障在線信息監測控制方法的監測控制裝置，其包含有三部分:安裝在遠程監控中心的監測控制裝置，安裝在線路上的零序電壓監測控制裝置和零序電流監測控制裝置；所述的零序電壓或零序電流監測控制裝置包括ADC控制器模塊、定時器模塊、ARM Cortex-M3處理器芯片、GPS模塊、WatchDog控制器模塊、外接KB3030GPRS模塊、各外接接口組成的通用部件以及一個GPRS開關控制電路，其特征在于:實現信號信道周期監測的GPRS開關控制電路由三級管、發光二級管、二級管、繼電器和兩個電阻和輔助插件組成，其三級管Q2的基極接電阻R66，發射極接地，集電極接繼電器的端子6并與二極管DD5的陽極和發光二極管Dll的陰極并聯，發光二極管Dll的陽極接電阻R67后與繼電器的端子2和二極管DD5的陰極并聯，電源接在繼電器的I和2端子上，繼電器的端子5接插件PWR2.5，GPRS開關控制電路的一條出線PCll接ARM Cortex_M3處理器的65端子，另兩條出線接KB3030的端子，其中的一條在GPRS開關控制電路內部經彈片S接地。`
【文檔編號】H02J13/00GK103683513SQ201310725050
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】牛卓博, 唐亮, 鄧宏懷, 鄭顧平, 李剛, 馬粵, 彭增焰, 韓晉舉, 李超, 鄭思遠, 郭巖, 李強, 劉兆雄, 朱維, 陳彥毓 申請人:國家電網公司, 國網河北省電力公司, 國網河北省電力公司保定供電分公司, 華北電力大學（保定）