一种故障录波监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及故障录波技术领域，具体涉及一种故障录波监测系统。


背景技术：

2.智能电网的实现依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控，物联网作为智能信息感知末梢，是推动智配电网发展的重要辅助手段。随着智能电网目标的提出和深入建设，配电设备的在线监测及状态检修作为配电网智能化的重要内容已为行业所重视，通过实时或周期性的分析诊断，为配电线路的故障定位、隐患预知、灾害预警及智能化维护提供科学决策，对提高配网供电可靠性及运行效率具有重要意义。而故障录波监测系统可以迅速锁定故障区域并查出故障。
3.故障录波主站采取的定时调取模式，无论录波器是否产生了新录波文件、无论新录波文件是否是故障录波文件，故障录波主站都会向录波器定时发送录波文件列表或新录波文件的调取指令。因此故障录波主站的通信服务器长期处于持续工作状态，系统资源开销大、设备维护成本高。此外，根据运行数据统计，录波器日常产生的录波文件中包含的故障录波文件不足2%，定时调取所得的录波文件大多是非故障文件，而这些非故障文件长期占用电网网络带宽，造成网络堵塞，致使真正的故障录波文件上送效率低下。
4.同样的，故障录波器分布广泛、数据量大，集中管理模式给主站性能造成极大压力，导致主站系统负荷过高造成高延时、卡顿、宕机等现场时有发生，大量原始信息涌入主站也给运维人员造成干扰。
5.人工报送模式则对人员的工作量投入和专业经验积累提出了较高要求，而随着电网规模的快速扩张和电网企业人力资源短缺之间的矛盾日益突出，造成人工报送耗时长、易出错，直接影响电网事故处理效率，延长了事故停电时间，给电网企业的电能销售、设备运维以及社会用电单位经济生产带来较大损失。因此，亟需提供一种故障录波监测系统，可以提高数据传输有效率。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种故障录波监测系统，具体技术方案如下：
7.一种故障录波监测系统，包括设置在变电站监测各个电压等级母线的故障录波子系统、故障录波主站、显示告警模块；所述故障录波子系统、故障录波主站、显示告警模块依次连接；
8.所述故障录波子系统包括数据采集模块、控制模块、通信开关、通信模块、工作电源；所述数据采集模块、控制模块、通信开关、通信模块依次连接；所述工作电源分别与数据采集模块、控制模块、通信模块连接，用于为故障录波子系统提供工作电源；所述通信模块与故障录波主站连接；
9.所述数据采集模块用于采集各电压等级母线的电压信号，并将采集的电压传输至
控制模块；所述控制模块用于将数据采集模块采集的电压信号与设定阈值比较，判断对应被监测母线是否发生故障，若是发生故障，则启动录波和控制通信开关闭合，并将故障录波文件通过通信模块传输至故障录波主站；所述故障录波主站用于将故障录波文件进行分析处理并传输至显示告警模块；所述显示告警模块用于将故障信息进行显示以及发送给相关人员进行告警。
10.优选地，所述数据采集模块包括正极线路取样单元、负极线路取样单元、正极光电隔离单元、负极光电隔离单元、ad采样单元；所述ad采样单元至少包括两个ad转换通道；所述正极线路取样单元、正极光电隔离单元、ad采样单元依次连接；所述负极线路取样单元、负极光电隔离单元、ad采样单元依次连接；所述ad采样单元与控制模块连接；
11.所述正极线路取样单元用于采集被监测正极母线上的电压信号，并将采集的信号传输至正极光电隔离单元；所述正极光电隔离单元用于将正极线路取样单元采样的电压信号进行光电隔离放大后传输至ad采样单元；所述ad采样单元用于将正极线路取样单元隔离放大后的电压信号转换为数字电压信号，并将转换后的电压信号传输至控制模块进行处理判断对应的被监测正极母线是否发生故障；
12.所述负极线路取样单元用于采集被监测负极母线上的电压信号，并将采集的信号传输至负极光电隔离单元；所述负极光电隔离单元用于将负极线路取样单元采样的电压信号进行光电隔离放大后传输至ad采样单元；所述ad采样单元用于将负极线路取样单元隔离放大后的电压信号转换为数字电压信号，并将转换后的电压信号传输至控制模块进行处理判断对应的被监测负极母线是否发生故障。
13.优选地，所述ad采样单元包括12位ad芯片，基准电压为2.5v。
14.优选地，所述正极光电隔离单元和负极光电隔离单元的放大倍数为6倍。
15.优选地，所述正极线路取样单元包括电性串联于正极母线+km和地线之间的电阻r1和电阻r2，其中电阻r1设于靠近地线的一端，电阻r2设于靠近正极母线+km的一端；所述负极光电隔离单元与电阻r1并联。
16.优选地，所述负极线路取样单元包括电性串联于负极母线-km和地线之间的电阻r3和电阻r4，其中电阻r3设于靠近地线的一端，电阻r4设于靠近负极母线-km的一端；所述负极光电隔离单元与电阻r3并联。
17.优选地，所述电阻r1的阻值为1kω，电阻r2的阻值为1000kω。
18.优选地，所述电阻r3的阻值为1kω，电阻r4的阻值为1000kω。
19.优选地，所述显示告警模块包括告警单元、显示单元。
20.优选地，所述告警单元采用短信的方式告警。
21.本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的故障录波监测系统，包括设置在变电站监测各个电压等级母线的故障录波子系统、故障录波主站、显示告警模块，故障录波子系统判断发生故障时才将故障录波文件发送至故障录波主站，能减少故障录波主站对全网故障录波子系统定时轮询消耗的大量系统资源以及对网络带宽的占用，避免站端数据传输拥堵和高延时；保证了故障录波文件传输的准确性，避免了故障录波主站对非故障录波文件接收处理，能够大幅提升故障录波主站的故障的分析效率。
22.而且本实用新型提供的故障录波子系统，能够对-400v到+400v直流电压进行采集取样，相对现有的故障录波系统提高了监测范围，采用的ad转换单元，提高了监测的精度。
23.本实用新型可以同时监测正极母线和负极母线，提高了监测效率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
25.图1为本实用新型的原理示意图；
26.图2为本实用新型的应用原理图。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
29.还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
30.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
31.如图1-2所示，一种故障录波监测系统，包括设置在变电站监测各个电压等级母线的故障录波子系统、故障录波主站、显示告警模块；故障录波子系统、故障录波主站、显示告警模块依次连接；
32.故障录波子系统包括数据采集模块、控制模块、通信开关、通信模块、工作电源；数据采集模块、控制模块、通信开关、通信模块依次连接；工作电源分别与数据采集模块、控制模块、通信模块连接，用于为故障录波子系统提供工作电源；通信模块与故障录波主站连接；
33.数据采集模块用于采集各电压等级母线的电压信号，并将采集的电压传输至控制模块；控制模块用于将数据采集模块采集的电压信号与设定阈值比较，判断对应被监测母线是否发生故障，若是发生故障，则启动录波和控制通信开关闭合，并将故障录波文件通过通信模块传输至故障录波主站；故障录波主站用于将故障录波文件进行分析处理并传输至显示告警模块；显示告警模块用于将故障信息进行显示以及发送给相关人员进行告警。
34.数据采集模块包括正极线路取样单元、负极线路取样单元、正极光电隔离单元、负极光电隔离单元、ad采样单元；ad采样单元至少包括两个ad转换通道；正极线路取样单元、
正极光电隔离单元、ad采样单元依次连接；负极线路取样单元、负极光电隔离单元、ad采样单元依次连接；ad采样单元与控制模块连接；
35.正极线路取样单元用于采集被监测正极母线上的电压信号，并将采集的信号传输至正极光电隔离单元；正极光电隔离单元用于将正极线路取样单元采样的电压信号进行光电隔离放大后传输至ad采样单元；ad采样单元用于将正极线路取样单元隔离放大后的电压信号转换为数字电压信号，并将转换后的电压信号传输至控制模块进行处理判断对应的被监测正极母线是否发生故障；
36.负极线路取样单元用于采集被监测负极母线上的电压信号，并将采集的信号传输至负极光电隔离单元；负极光电隔离单元用于将负极线路取样单元采样的电压信号进行光电隔离放大后传输至ad采样单元；ad采样单元用于将负极线路取样单元隔离放大后的电压信号转换为数字电压信号，并将转换后的电压信号传输至控制模块进行处理判断对应的被监测负极母线是否发生故障。
37.其中，ad采样单元包括12位ad芯片，基准电压为2.5v，分辨率是0.6mv，可以选择tlc2543芯片，由于分辨率高，因此提高了本实用新型的故障监测精度，对于微小的故障也能识别。正极光电隔离单元和负极光电隔离单元的放大倍数为6倍，分别包括线性光耦和放大倍数为6倍的放大电路，线性光耦用于实现光电隔离，放大电路用于实现电压信号放大。正极线路取样单元包括电性串联于正极母线+km和地线之间的电阻r1和电阻r2，其中电阻r1设于靠近地线的一端，电阻r2设于靠近正极母线+km的一端；负极光电隔离单元与电阻r1并联。负极线路取样单元包括电性串联于负极母线-km和地线之间的电阻r3和电阻r4，其中电阻r3设于靠近地线的一端，电阻r4设于靠近负极母线-km的一端；负极光电隔离单元与电阻r3并联。电阻r1的阻值为1kω，电阻r2的阻值为1000kω。电阻r3的阻值为1kω，电阻r4的阻值为1000kω。在本实施例中，正极光电隔离单元、负极光电隔离单元分别与ad转换单元之间可设置滤波电路，用于对隔离放大后的正极电压信号或负极电压信号进行滤波，以提高ad转换的精度。
38.以监测400v正极母线为例，在经过正极线路取样单元取样后，电阻r1处的输出电压大概是400v*1kω/(1kω+1000kω)＝400mv，经过正极光电隔离单元进行光电隔离、6倍放大后，电压信号为：400mv*6＝2.4v＜2.5v，满足ad采样单元130的要求。同样的，对于负极母线-km而言同样满足。因此本实用新型能监测400v电压等级的正负母线的故障，且分辨率为0.6mv，监测精度高。
39.显示告警模块包括告警单元、显示单元。显示单元包括上位机、web平台等。告警单元采用短信的方式告警，包括喇叭、数据传输单元dtu，故障录波主站通过无线电台与数据传输单元dtu连接，数据传输单元dtu通过gprs通信的方式将短信发送给运维人员，数据传输单元dtu与故障录波主站连接的无线电台通过设定同一频率，同一参数的无线电，跟与数据传输单元dtu连接的无线电台相建立全双工无线连接。故障录波主站通过无线电台将信息发送给数据传输单元dtu，数据传输单元dtu将相应的告警短信发送给手机。通过手机短信，可以及时知道变电站母线出现故障，提高了故障处理的时效性。
40.本实用新型的工作原理为：
41.正极线路取样单元采集被监测正极母线上的电压信号，并将采集的信号传输至正极光电隔离单元；正极光电隔离单元将正极线路取样单元采样的电压信号进行光电隔离放
大后传输至ad采样单元；ad采样单元将正极线路取样单元隔离放大后的电压信号转换为数字电压信号，并将转换后的电压信号传输至控制模块进行处理判断对应的被监测正极母线是否发生故障；
42.负极线路取样单元采集被监测负极母线上的电压信号，并将采集的信号传输至负极光电隔离单元；负极光电隔离单元将负极线路取样单元采样的电压信号进行光电隔离放大后传输至ad采样单元；ad采样单元将负极线路取样单元隔离放大后的电压信号转换为数字电压信号，并将转换后的电压信号传输至控制模块进行处理判断对应的被监测负极母线是否发生故障。
43.控制模块将ad采样单元转换后的电压信号与对应设定阈值比较，判断对应被监测母线是否发生故障，若是发生故障，则启动录波和控制通信开关闭合，并将故障录波文件通过通信模块传输至故障录波主站；故障录波主站将故障录波文件进行分析处理并传输至显示告警模块；显示告警模块将故障信息进行显示以及发送给相关人员进行短信告警。当然，本技术的显示告警模块也可以通过语音的方式进行告警，这是现有技术，在此不再赘述。
44.控制模块可以选择stm32系列中的型号为stm32f407zgt6的单片机。该单片机可以选择168m的系统时钟，以1k的采样速率对直流供电系统进行电压信号的采集。即每1ms该故障录波子系统采集一次电压信号。具体的，本实用新型还设置存储模块，存储模块与控制模块连接，控制模块对供电电压大小进行5秒的缓存，该供电电压大小可以以连续的波的形式呈现。当控制模块判断当前直流供电系统发生故障时，即可将故障前5秒的缓存传递至存储模块进行存储。同时，控制模块还将故障后5秒内的供电电压大小传递至存储模块进行缓存，以实现故障录波的功能。
45.本实用新型不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。