一种对配电线路故障进行远程监测通信的系统的制作方法
【专利摘要】一种对配电线路故障进行远程监测通信的系统，属于监测通信系统领域，包括故障检测模块、与控制中心主站连接的集中器子站和检测装置；检测装置包括底座、端盖和密封罩；故障检测模块配置有穿心式电流互感器和指示器，指示器与集中器子站连接，底座、端盖上设相对应的定位部、互感器容腔；穿心式电流互感器分为上、下各一个半环，下半环固定在底座上，上半环经卡装滑座装配在端盖上，卡装滑座可沿垂直方向移动，端盖上设装配压紧螺柱的螺纹孔，卡装滑座上方设压板，压紧螺柱与压板间设弹簧，其提高了检测精度，能够保证长时间运行后检测的稳定性，实现远程监测通信，方便故障的排查、定位及采取应对措施的迅速性，提高配电线路的维护效率。
【专利说明】
一种对配电线路故障进行远程监测通信的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电网配电线路监测通信系统领域，具体说是一种对配电线路运行过程中存在的故障进行远程监测通信的系统。【背景技术】
[0002]配网自动化大大提高了供电可靠性和供电质量，缩短了事故处理时间，减少了停电范围。但目前配电终端(FTU/DTU/TTU) —般部署在开关或变压器位置，对长距离的配电架空线路缺少管控。同时，配电架空线路存在传输距离远、线路分支多、运行情况复杂、环境和气候条件比较恶劣等特点，线路的外破、设备故障和雷电等自然灾害常常会导致架空线路出现短路、接地故障，发生故障时，故障区段(位置)难以确定，给检修工作带来不小的困难， 尤其是偏远地区，查找起来更是费时费力。
[0003]配电线路一旦发生故障就会影响电能的正常输送，因此对配电线路进行故障监测、故障定位是提高供电可靠性的重要手段。
[0004]配电线路故障定位装置都需要安装在配电架空线路上，因此对装置的可靠性及安装方便性的要求较高。现有的配电线路故障定位装置主要由底座，及安装在底座上的故障监测模块、压线框架组成，通过底座与压线框架合抱住线缆的方式实现装置的安装，故障监测模块中配置有一个穿心式电流互感器，该电流互感器具有两个作用，第一个作用是为故障监测模块供电，第二个作用是向故障监测模块提供监测信号。由于电流互感器既要为故障监测模块供电，又要为故障监测模块提供监测信号，取电与测量之间存在着矛盾，如果提高小电流状态下的取电能力，在大电流状态下就会发生饱和而严重影响测量精度，如果要保证大电流时的测量精度，在小电流状态时感应取电往往不能满足装置的正常工作；为了确保装置的正常工作，往往只能牺牲测量精度，因此现有配电线路故障定位装置的故障捕捉准确率都较差(准确度约为40?50%)，还普遍存在误报；而且现有配电线路故障定位装置的安装较为复杂，需要8个动作才能完成产品安装，其中产品初始固定需要6个动作才能完成，工作效率较差。
[0005]目前对架空线路故障的检测主要存在以下不足:电流互感器精度低，目前这些故障指示器一般都是直接利用粗糙夹具夹在线路上以形成导磁回路，由于腐蚀及弹簧弹力下降等原因，容易导致电流互感器的气隙过大及磁通回路不理想等情况，进而导致了电流互感器的精度降低，从而反映不出较小的电流变化，而且安装结构复杂，工作效率较差;机械式架空线路故障指示器都是单独判断、单独显示报警，巡线工作量非常大，而且故障排查困难和定位不迅速;不具备通讯安全的功能;GPRS公网环境比较复杂，安全性较差，存在网络层安全隐患及应用层安全隐患。【实用新型内容】
[0006]针对目前的线路故障监测装置，精度低、检测不稳定、不具有远程监测通信功能的缺陷，本实用新型提供了一种对配电线路故障进行远程监测通信的系统，其不仅提高了对故障的而检测精度，而且能够保证长时间运行后检测的稳定性并能实现远程监测通信，方便故障的排查、定位及采取应对措施的迅速性，提高配电线路的维护效率及对用户的服务质量。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是:
[0008]一种对配电线路故障进行远程监测通信的系统，包括检测配电线路工况的故障检测模块、与控制中心主站连接的集中器子站和检测装置;所述检测装置包括底座、端盖和密封罩;所述故障检测模块设置在检测装置中，故障检测模块配置有穿心式电流互感器和传送故障信号的指示器;故障检测模块中指示器的本地通信采用无线调频通信机制与所述集中器子站连接。
[0009]所述端盖置于底座的上端面且端盖的宽度小于底座上端面的宽度，密封罩固定安装在底座的上端面并将端盖嵌装置于其内腔中；在所述底座的上端面设有向上开放的穿线槽，对应地，在端盖和密封罩的下端面分别设置向下开放的穿线槽;在底座的上端面、端盖的下端面设置相对应的定位部;在底座的上端面、端盖的下端面分别于穿线槽的左右两侧设置相对应的互感器容腔;所述穿心式电流互感器有两个，其中的一个穿心式电流互感器为取电环，另一个穿心式电流互感器为测量环，取电环的绕组接到故障监测模块的电源输入端口，测量环的绕组接到故障监测模块的监测信号输入端口；每个穿心式电流互感器都分为上、下各一个半环，并且两个穿心式电流互感器的下半环分别固定在底座上端面的互感器容腔内，两个穿心式电流互感器的上半环则分别通过卡装滑座装配在端盖下端面的互感器容腔内，并使固定卡装穿心式电流互感器上半环的卡装滑座在对应的互感器容腔内能够沿垂直方向往复直线移动;在端盖上互感器容腔底面的中心位置设置轴线垂直的螺纹孔，在端盖的互感器容腔内于卡装滑座的上方设置一压板，压板在对应的互感器容腔内能够沿垂直方向往复直线移动;在端盖上的螺纹孔内设置压紧螺柱;在压紧螺柱的下端面与压板的上端面间设置弹簧;压紧螺柱的上端面设置棱柱状沉槽。[〇〇1〇]进一步，所述故障检测模块中的指示器中嵌装有ESAM数据安全芯片。通过嵌入在指示器中的ESAM数据安全芯片，实现安全存储、数据加/解密、双向身份认证、线路加密传输等功能，解决了传输的安全性，有效的克服了目前GPRS公网环境通信安全性无法保障的难题。
[0011]进一步，在压板上端面对应螺纹孔设置导向孔，导向孔的内径小于螺纹孔的孔径； 在压紧螺柱的下端设置与压板上的导向孔配合的圆柱凸台，使圆柱凸台的轴向长度不大于导向孔的轴向深度。
[0012]进一步，在压板的下端面中部设置纵向截面呈等腰梯形的凹槽，且对应地在卡装滑座上设置凸台，使凹槽的深度不小于凸台的高度，并保证凸台与凹槽的侧壁之间接触配合。
[0013]进一步，在压板的下端面中部设置纵向截面呈等腰梯形的凸台，且对应地在卡装滑座上设置凹槽，使凹槽的深度不小于凸台的高度，并保证凸台与凹槽的侧壁之间接触配合。
[0014]进一步，设置在所述底座上端面的定位部为两个小端朝上的圆锥体或者两个大端在上的圆锥孔;对应地，设置在所述端盖下端面的定位部为两个大端在上的圆锥孔或者两个小端朝上的圆锥体;两个圆锥体和两个圆锥孔的中心轴线分别沿底座上端面和端盖下端面的对角线设置。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]其不仅提高了对故障的而检测精度，而且能够保证长时间运行后检测的稳定性并能实现远程监测通信，方便故障的排查、定位及采取应对措施的迅速性，提高配电线路的维护效率及对用户的服务质量。双电流互感器的设计使得取电及检测由不同的电流互感器完成，有效解决了感应取电与检测之间的矛盾，使电流互感器的检测精度高，对故障捕捉准确率提高；电流感应器的内嵌式装配和密封罩的外部密封作用，能够保证互感器的精度及长期运行的稳定性、可靠性。【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的通信原理框图；
[0018]图2为本实用新型中检测单元的整体结构示意图；[0〇19]图3为本实用新型中底座的俯视结构不意图；
[0020]图4为图3中A-A剖面结构示意图；[0021 ]图5为本实用新型中端盖的仰视结构示意图；[〇〇22]图6为图5中B-B剖面结构示意图；
[0023]图7为本实用新型中压块相对上半环卡座在装配方位上的垂直向剖面结构示意图；
[0024]图8为本实用新型中密封罩的仰视结构示意图；
[0025]图9为图8中C-C剖面结构示意图；[〇〇26]图中:1底座，11下半环容腔，12定位部，2端盖，21上半环容腔，22定位部，23螺纹孔，3密封罩，31密封板，4穿线槽，5下半环卡座，6上半环卡座，7压块，71导向孔，8压紧螺柱， 9弹簧。【具体实施方式】
[0027]为便于理解本实用新型的技术内容，下面便结合附图及运行过程对其技术方案作进一步说明。
[0028]如图1至图9所示的一种对配电线路故障进行远程监测通信的系统，包括检测配电线路工况的故障检测模块、与控制中心主站连接的集中器子站和检测装置。所述检测装置包括底座1、端盖2和密封罩3。所述故障检测模块设置在检测装置中，故障检测模块配置有穿心式电流互感器和传送故障信号的指示器;所述故障检测模块中指示器的本地通信采用无线调频通信机制与所述集中器子站连接。检测装置通过其内设置的电流互感器及故障检测模块对线路的运行工况进行实时监测，并借助与集中器子站建立的无线调频通信方式进行信号传送，最终由集中器子站(即指示器通讯终端)将信号传送到主站，而反映到控制中心的监控界面上。从而能够在远程对线路的运行工况实现实时监察。方便故障的排查、定位及采取应对措施的迅速性，提高配电线路的维护效率及对用户的服务质量。[〇〇29]集中器本地通讯采用433M短距离微功率无线模块，实现与集中器子站的通信，通信采用ACK机制完善通信链路的可靠性；同时通过“两问一答”机制保证低功耗。解决了 ZIGBEE、蓝牙模块的缺陷，耗电少，通讯流量少，单机通信维护要求成本低。
[0030]故障检测模块中指示器的本地通信采用无线调频通信机制，使用频率为433MHz， 发射频率小于10mW，占用带宽不大于400kHz，通信距离为100米，最大可达1000米。线路发生故障时，指示器在〇?3秒钟内主动通过无线调频通信方式与集中器子站进行数据通信； 若指示器未接收到集中器子站的确认帧，则会立即重发，最多重发3次。各指示器的地址编号不同。指示器采用极低功耗设计，大部分能量从高压导线感应取电。当负荷电流大于20A 时采用“有问必答”或者定时主动方式；当负荷电流小于20A时，以“两问一答”方式，其它时间指示器内部无线通讯模块处在休眠状态从而减少电池损耗。
[0031]所述故障检测模块中的指示器中嵌装有ESAM数据安全芯片。通过嵌入在指示器中的ESAM数据安全芯片，实现安全存储、数据加/解密、双向身份认证、线路加密传输等功能， 解决了传输的安全性，有效的克服了目前GPRS公网环境通信安全性无法保障的难题。
[0032]如图2至图9所示，所述端盖2及密封罩3均呈半圆柱体状，在密封罩3的下端面仿照端盖2的外形设置腔体，即在轴向(俯视或者仰视视图的前后方向)上端盖2的长度小于密封罩3的长度，在密封盖3前后两端设置密封板31与端盖2的前后端面接触。所述端盖2置于底座1的上端面且端盖2的宽度小于底座1上端面的宽度，密封罩3固定安装在底座1的上端面并将端盖2嵌装置于其内腔中。密封罩3的下端边缘及底座1的上端面边缘设置水平延伸的凸缘，在凸缘上设置一周螺纹孔，这样密封罩3与底座1便能够通过螺栓连接成一体。[0033 ]如图2至图6及图8、图9所示，在所述底座1的上端面设有向上开放的穿线槽4，对应地，在端盖2和密封罩3(密封罩3的密封板31)的下端面分别设置向下开放的穿线槽4。在底座1的上端面、端盖2的下端面分别于穿线槽4的左右两侧设置相对应的互感器容腔，在底座 1上端面设置的互感器容腔称之为下半环容腔11，在端盖2下端面设置的互感器容腔称之为上半环容腔21。
[0034]如图3至图6所示，在底座1的上端面、端盖2的下端面设置相对应的定位部12(22)。 即设置在所述底座1上端面的定位部12为两个小端朝上的圆锥体或者两个大端在上的圆锥孔;对应地，设置在所述端盖2下端面的定位部22为两个大端在上的圆锥孔或者两个小端朝上的圆锥体;两个圆锥体和两个圆锥孔的中心轴线分别沿底座1上端面和端盖2下端面的对角线设置。图示中，底座1上端面对角线上的定位部12—个为圆锥体，另一个为圆锥孔，端盖 2下端面对角线上的定位部22—个为圆锥孔，另一个为圆锥体，底座1上为圆锥体的定位部 12与端盖2上为圆锥孔的定位部22对应配合，反之，端盖上为圆锥体的定位部22与底座1上为圆锥孔的定位部12对应配合。
[0035]在底座1与端盖2之间通过其上设置的定位部12(22)来使二者装配关系相对固定， 以保证在底座1上端面设置的下半环容腔11与在端盖2下端面设置的上半环容腔21位置的对应。在装配好后，底座1与端盖2之间通过定位部形成楔形连接关系，在移动过程中不容易相对错位，发生相对位置偏移。即便可能会在底座1的上端面和端盖2的下端面之间存在一定的缝隙。[〇〇36]所述故障检测模块配置有两个穿心式电流互感器，其中的一个穿心式电流互感器为取电环，另一个穿心式电流互感器为测量环，取电环的绕组接到故障监测模块的电源输入端口，测量环的绕组接到故障监测模块的监测信号输入端口。每个穿心式电流互感器都分为上、下各一个半环，并且如图2所示，将两个穿心式电流互感器的下半环分别装配在底座1上端面的下半环容腔11内，两个穿心式电流互感器的上半环则分别装配在端盖2下端面的上半环容腔21内。具体地，电流互感器的下半环首先被固定在下半环卡座5内，然后再将下半环卡座5固定嵌置在下半环容腔11内；电流互感器的上半环首先被固定在上半环卡座6 (亦称为卡装滑座)内，然后再将上半环卡座6装配在上半环容腔21内，并使上半环卡座6在上半环容腔21内形成滑块配合结构，即上半环卡座6的垂直侧壁与上半环容腔21的垂直内壁接触，相对形成滑块与滑道结构，使上半环卡座6能够在上半环容腔21内沿垂直方向往复直线滑移。
[0037]如图2、图5至图6所示，在端盖2上半环容腔21的底面中心位置设有轴线垂直的螺纹孔23。在端盖2的上半环容腔21内于上半环卡座6(卡装滑座)的上方设置一压板7,压板7 在上半环容腔21内与上半环卡座6—样能够在上半环容腔21内沿垂直方向往复直线滑移。 在压板7上对应端盖2上的螺纹孔23设置有导向孔71，导向孔71的内径小于螺纹孔23的孔径。在压板7的下端面中部设置呈等腰梯形体的且在前后方向上为条形的凹槽(凹槽的内端面面积小于开口端面积)，压板7的下端面中心与凹槽的中心重合。如图7所示，凹槽的纵向 (视图的前后向)截面为等腰梯形。对应于压板7上的凹槽，在上半环卡座6(卡装滑座)的上端面设置凸台。凸台为凹槽的仿形结构，凸台的两斜面相对垂直面的夹角与凹槽两斜壁相对垂直面的夹角大小一致，使凹槽的深度大于凸台的高度，在压板7向下移动压紧在上半环卡座6上端面上时，凹槽的斜壁与凸台的斜面接触。在端盖2上的螺纹孔23内设置压紧螺柱 8,在压紧螺柱8的下端设置与压板7上的导向孔71配合的圆柱凸台，导向孔71的内径与圆柱凸台的外径一致，装配后应保证导向孔71与圆柱凸台的同轴度，并使圆柱凸台的轴向长度不大于导向孔71的轴向深度。在压紧螺柱8的下端套置弹簧9,圆柱凸台被套置于弹簧9内与弹簧9内壁之间最好不接触，弹簧9的下端与压板7的上端面配合，即在压板7的导向孔71上端口设置沉孔使弹簧9的下端嵌置在该沉孔内。在压紧螺柱8的上端面设置六棱柱状的沉槽。
[0038]需要说明的是，在端盖2上设置的螺纹孔23,其轴线经过相对应的上半环容腔21底面的中心。螺纹孔23的轴线以定位部22的轴线为基准。下半环容腔11底面的中心以定位部 112的轴线为基准同时有要保证下半环卡座5在下半环容腔11内的位置装配精度。在前述的基础上，依靠压紧螺柱8下端圆柱凸台与压板7导向孔71之间的装配要求对压板7的位置进行调整，使相对螺纹孔23的轴线固定，然后通过压板7下端的凹槽与上半环卡座6上端面凸台之间的配合，完成对上半环卡座6的位置调整，从而保证设置在上半环卡座6内的电流互感器的上半环与对应设置在底座1上的下半环的中心的同心度。通过向下旋转压紧螺柱8使压板7下移作用在上半环卡座6上，而使上半环卡座6内的电流互感器的上半环下端面与对应设置在底座1上的下半环上端面接触，消除同一组电流互感器上半环、下半环对应端面之间的垂间距。同时因为密封罩3将端盖2及其上装配部件完全密封在内，所以能够有效避免端盖2上装配构件受到腐蚀，从而保证弹簧9性能的稳定，保证电流互感器运行可靠性。通过上述结构对电流互感器上、下半环相对位置的调节，能够保证上下半环之间的同心度及紧密抱合性，避免感应磁通的流失，提高了取电环的取电能力和测量环检测信号准确性，保证了整个装置对故障捕捉的准确性。[〇〇39]除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
【主权项】
1.一种对配电线路故障进行远程监测通信的系统，其特征是:包括检测配电线路工况的故障检测模块、与控制中心主站连接的集中器子站和检测装 置；所述检测装置包括底座、端盖和密封罩；所述故障检测模块设置在检测装置中，故障检测模块配置有穿心式电流互感器和传送 故障信号的指示器;所述故障检测模块中的指示器与所述集中器子站连接；所述端盖置于底座的上端面且端盖的宽度小于底座上端面的宽度，密封罩固定安装在 底座的上端面并将端盖嵌装置于其内腔中；在所述底座的上端面设有向上开放的穿线槽，对应地，在端盖和密封罩的下端面分别 设置向下开放的穿线槽；在底座的上端面、端盖的下端面设置相对应的定位部；在底座的上端面、端盖的下端面分别于穿线槽的左右两侧设置相对应的互感器容腔；所述穿心式电流互感器有两个，其中的一个穿心式电流互感器为取电环，另一个穿心 式电流互感器为测量环，取电环的绕组接到故障监测模块的电源输入端口，测量环的绕组 接到故障监测模块的监测信号输入端口；每个穿心式电流互感器都分为上、下各一个半环， 并且两个穿心式电流互感器的下半环分别固定在底座上端面的互感器容腔内，两个穿心式 电流互感器的上半环则分别通过卡装滑座装配在端盖下端面的互感器容腔内，并使固定卡 装穿心式电流互感器上半环的卡装滑座在对应的互感器容腔内能够沿垂直方向往复直线 移动；在端盖上互感器容腔底面的中心位置设置轴线垂直的螺纹孔，在端盖的互感器容腔内 于卡装滑座的上方设置一压板，压板在对应的互感器容腔内能够沿垂直方向往复直线移 动；在端盖上的螺纹孔内设置压紧螺柱;压紧螺柱的上端面设置棱柱状沉槽；在压紧螺柱的下端面与压板的上端面间设置弹簧。2.根据权利要求1所述的对配电线路故障进行远程监测通信的系统，其特征是:所述故 障检测模块中的指示器中嵌装有ESAM数据安全芯片。3.根据权利要求1或2所述的对配电线路故障进行远程监测通信的系统，其特征是:在 压板上端面对应螺纹孔设置导向孔，导向孔的内径小于螺纹孔的孔径;在压紧螺柱的下端 设置与压板上的导向孔配合的圆柱凸台，使圆柱凸台的轴向长度不大于导向孔的轴向深 度。4.根据权利要求3所述的对配电线路故障进行远程监测通信的系统，其特征是:在压板 的下端面中部设置纵向截面呈等腰梯形的凹槽，且对应地在卡装滑座上设置凸台，使凹槽 的深度不小于凸台的高度，并保证凸台与凹槽的侧壁之间接触配合。5.根据权利要求3所述的对配电线路故障进行远程监测通信的系统，其特征是:在压板 的下端面中部设置纵向截面呈等腰梯形的凸台，且对应地在卡装滑座上设置凹槽，使凹槽 的深度不小于凸台的高度，并保证凸台与凹槽的侧壁之间接触配合。6.根据权利要求1或2所述的对配电线路故障进行远程监测通信的系统，其特征是:设 置在所述底座上端面的定位部为两个小端朝上的圆锥体或者两个大端在上的圆锥孔;对应 地，设置在所述端盖下端面的定位部为两个大端在上的圆锥孔或者两个小端朝上的圆锥体;两个圆锥体和两个圆锥孔的中心轴线分别沿底座上端面和端盖下端面的对角线设置。
【文档编号】G01R31/08GK205665356SQ201620548044
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】杜洪涛, 申相国, 魏华东, 谢克峰, 卢正友, 程兴防, 褚栋栋, 张丽, 张忠喜, 展慧燕, 肖超, 张东江
【申请人】国网山东省电力公司东阿县供电公司, 国家电网公司