一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法及系统与流程

1.本发明涉及电磁式互感器应用技术领域，更具体地，涉及一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法及系统。


背景技术：

2.随着中国经济的不断发展，人们在工作和生活对电力的需求也在迅速增加，输变电线路数量越来越多，电压等级也越来越高，同时线路故障也在不断增加，对人们的生活生产及经济发展造成一定的影响；在数字化变电站技术方面，传统的电磁式互感器虽然信号稳定、抗干扰能力强，但传统的有线回路模式使得数据传输效率较低，电子式互感器采用光纤传输技术，使得数据传输效率大大提高，但是信号稳定性较差，抗干扰能力弱。
3.由于电力系统朝着信息数字化、集约化和自动化方面高速发展，需要互感器可以兼顾信号稳定、数据传输效率高的特点。
4.因此，需要一种技术，以实现基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的技术。


技术实现要素：

5.本发明技术方案提供一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法及系统，以解决如何基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的问题。
6.为了解决上述问题，本发明提供了一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法，所述方法包括：
7.通过电磁感应式无线传输互感器从高压侧输出电力系统的电流信号和电压信号；
8.通过采集卡采集电力系统的电流信号和电压信号，并对所述电流信号和电压信号进行数字化处理，生成电力系统的数字电流信号和数字电压信号；
9.通过传输单元将电力系统的数字电流信号和数字电压信号发送至数据处理终端；
10.通过所述数据处理终端实时接收电力系统的数字电流信号和数字电压信号，基于电力系统的数字电流信号和数字电压信号对电力系统进行电力调配。
11.优选地，所述电磁感应式无线传输互感器包括电流互感器和电压互感器。
12.优选地，所述电流互感器为0.66kv电压等级的电磁式电流互感器；
13.所述电压互感器为与电力系统电压相匹配的电磁式电压互感器，所述电压互感器的二次绕组置于高压侧，为采集卡和传输单元提供电源。
14.优选地，还包括：通过传输单元将电力系统的数字电流信号和数字电压信号通过移动网络发送至数据处理终端。
15.基于本发明的另一方面，本发明提供一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的系统，所述系统包括：
16.电磁感应式无线传输互感器，用于从高压侧输出电力系统的电流信号和电压信
号；
17.采集卡，用于采集电磁感应式无线传输互感器输出的电流信号和电压信号，并对所述电流信号和电压信号进行数字化处理，生成电力系统的数字电流信号和数字电压信号；
18.传输单元，用于将电力系统的数字电流信号和数字电压信号发送至数据处理终端；
19.数据处理终端，用于接收电力系统的数字电流信号和数字电压信号，基于电力系统的数字电流信号和数字电压信号对电力系统进行电力调配。
20.优选地，所述电磁感应式无线传输互感器包括电流互感器和电压互感器。
21.优选地，所述电流互感器为0.66kv电压等级的电磁式电流互感器；
22.所述电压互感器为与电力系统电压相匹配的电磁式电压互感器，所述电压互感器的二次绕组置于高压侧，为采集卡和传输单元提供电源。
23.优选地，所述传输单元还用于：将电力系统的数字电流信号和数字电压信号通过移动网络发送至数据处理终端。
24.本发明技术方案提供一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法及系统，其中方法包括：通过电磁感应式无线传输互感器输出电力系统的电流信号和电压信号；采集电力系统的电流信号和电压信号，并对电流信号和电压信号进行数字化处理，生成电力系统的数字电流信号和数字电压信号；将电力系统的数字电流信号和数字电压信号发送至数据处理终端；通过数据处理终端实时接收电力系统的数字电流信号和数字电压信号，基于电力系统的数字电流信号和数字电压信号对电力系统进行电力调配。本发明技术方案中无线传输互感器的应用不仅能够满足电力系统的要求，而且可以实现电力系统控制便携化，基于无线通信技术，在确保保密安全级别的前提下可以对全国电力系统互感器的状态实施即时监控。
附图说明
25.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
26.图1为根据本发明优选实施方式的一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法流程图；
27.图2为根据本发明优选实施方式的电磁感应式无线传输互感器工作方法流程图；
28.图3为根据本发明优选实施方式的电流互感器电气原理示意图；
29.图4为根据本发明优选实施方式的电压互感器电气原理示意图；
30.图5为根据本发明优选实施方式的电力系统应用实施示意图；以及
31.图6为根据本发明优选实施方式的一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的系统结构图。
具体实施方式
32.现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示
例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
33.除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
34.图1为根据本发明优选实施方式一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法流程图。
35.本发明提供一种电磁感应式无线传输互感器，采用电磁式电流和电压互感器与现代移动通信技术结合应用于电力系统的数据采集和传输，实现对电力系统中的主要信号进行数字采集和无线数字传输，对变电站的超远程监控，提高数字化变电站的自动化程度。
36.如图1所示，本发明提供一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法，方法包括：
37.步骤101：通过电磁感应式无线传输互感器从高压侧输出电力系统的电流信号和电压信号；
38.优选地，电磁感应式无线传输互感器包括电流互感器和电压互感器；
39.在电力系统的支路的三相线上的每相线上分别设置2只电流互感器和1只电压互感器；其中每只电流互感器有4个二次绕组，每只电压互感器有3个三次绕组；
40.在电力系统的支路的每相线路上配置11路采集卡，通过11路采集卡分别采集电力系统的支路的电流信号和电压信号。
41.优选地，电流互感器为0.66kv电压等级的电磁式电流互感器；
42.电压互感器为与电力系统电压相匹配的电磁式电压互感器，电压互感器的二次绕组置于高压侧，为采集卡和传输单元提供电源。
43.步骤102：通过采集卡采集电力系统的电流信号和电压信号，并对电流信号和电压信号进行数字化处理，生成电力系统的数字电流信号和数字电压信号；优选地，采集卡的总采样率≥6mb/s。
44.步骤103：通过传输单元将电力系统的数字电流信号和数字电压信号发送至数据处理终端；
45.步骤104：通过数据处理终端实时接收电力系统的数字电流信号和数字电压信号，基于电力系统的数字电流信号和数字电压信号对电力系统进行电力调配。
46.优选地，还包括：将电力系统的数字电流信号和数字电压信号通过移动网络发送至数据处理终端。
47.本发明电磁感应式无线传输互感器工作方法为：互感器二次绕组输出的电流和电压信号经过数据采集单元的采集和数字化处理后，将系统的数字信号通过移动通信网络发送到数据终端，为终端客户提供电网系统的实时数字信号，同时数据终端根据需要可以通过移动通信网络对电网进行电力调配。其工作方法如图2所示：
48.本发明中，电力系统电流电压信号采集具体原理为：电流互感器是低压电流互感器，其二次绕组负荷为精密电阻，将大电流信号，转换成供数据采集器接收的电压信号。电压互感器二次绕组位于高压侧，一方面电压互感器二次绕组可以提供数据采集器接收的电压信号，另一方面电压互感器二次绕组可以为电压和电流的数据采集器提供稳定的电源。
电压和电流的信号采集可以共用一路数据采集器，提高设备的使用效率。
49.本发明提供电流互感器电气原理图如3所示，电压互感器电气原理图4所示。
50.电流互感器和电压互感器采集的模拟信号经过模拟数字转换器数字化转换后就可以经过移动通信协议进行信号传输。
51.移动通信协议即为电力系统的数字信号通过目前实行的4g通信网络或未来5g网络量子通信网络等系统传输到电力系统显示控制终端的技术协议，协议主要内容为通信安全协议和通信数率协议。通信安全协议是保证电力信息安全性，即保证电力系统信号的正确输送也保证防止对电力系统的破坏发生，有相对独立的信息传递网络和一定的密级；通信数率协议，由于电力系统电气设备多，数据传输的数据量巨大，所以保证大数据量的传输畅通，必须保证足够的通信数率。
52.电磁感应式无线传输互感器采用电磁式电流和电压互感器与现代移动通信技术结合，将使得智能变电站功能更加集约化﹑智能化和效率化，同时为电气设备的安全可靠性提供了新的方法。
53.图5为根据本发明优选实施方式的电力系统应用实施示意图。
54.某电压等级三相电力系统的某支路互感器配置包括6只电流互感器和3只电压互感器，每相线路上配置2只电流互感器和1只电压互感器，电流互感器与电压互感器按计量和保护功能设计，每只电流互感器有4个二次绕组，每只电压互感器有3个二次绕组，因此每相线路上共11个二次绕组。每相配11路的采集卡，采集互感器绕组数据采集卡的采样率按每绕组0.54mb/s(2分的分辨率用于精确计算系统电流与电压的夹角和运行状态下的互感器带电校准)的数率，每相线路采集卡的总采样率≥6mb/s。本发明中与采集卡连接的是具有连接无线网络和通信功能的数据处理器(具有拓展功能的采集卡)，数据处理器作用是采集、处理和传输数据并根据需要设置系统保护参数，向系统电器元件发送动作指令，部分功能根据需要保留或取消。系统内的其他由通信网络连接的电器元件还有断路器、开关等。
55.本发明还包括建立系统内无线局域网或移动通信网络。系统内设主控制器一台，功能有：接收和处理数据处理器发送的系统实时数据，显示系统的数据，根据需要设置系统保护参数，向系统电器元件发送动作指令，向上一级控制系统发送数据压缩包(4g通信网络)或实时数据(5g通信系统)。与数据处理器重复的功能可根据设计要求处理。
56.本发明的电流互感器采用0.66kv绝缘水平的(电磁式)电流互感器代替不同电压等级的电流互感器测量系统一次电流，经过数字化处理后通过无线传输及接收的方式获得电力系统一次电流的数据。本发明的电压互感器采用与系统电压等级匹配的电磁式电压互感器，互感器二次绕组置于系统一次高压侧采集电压，经过数字化处理后通过无线传输及接收的方式获得系统一次电压的数据，同时电压互感器二次绕组可以为数字处理和传输模块提供稳定电源。其特点是没有低压二次回路，高压侧采集信号，高压侧供电。
57.图6为根据本发明优选实施方式的一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的系统结构图。如图6所示，本发明提供一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的系统，系统包括：
58.电磁感应式无线传输互感器601，用于从高压侧输出电力系统的电流信号和电压信号。优选地，电磁感应式无线传输互感器包括电流互感器和电压互感器；在电力系统的支路的三相线上的每相线上分别设置2只电流互感器和1只电压互感器；其中每只电流互感器
有4个二次绕组，每只电压互感器有3个三次绕组；在电力系统的支路的每相线路上配置11路采集卡，通过11路采集卡分别采集电力系统的支路的电流信号和电压信号。优选地，电流互感器为0.66kv电压等级的电磁式电流互感器；电压互感器为与电力系统电压相匹配的电磁式电压互感器，电压互感器的二次绕组置于高压侧，为采集卡和传输单元提供电源。
59.采集卡602，用于采集电磁感应式无线传输互感器输出的电流信号和电压信号，并对电流信号和电压信号进行数字化处理，生成电力系统的数字电流信号和数字电压信号；优选地，采集卡的总采样率≥6mb/s。
60.传输单元603，用于将电力系统的数字电流信号和数字电压信号发送至数据处理终端；优选地，传输单元还用于：将电力系统的数字电流信号和数字电压信号通过移动网络发送至数据处理终端。
61.数据处理终端604，用于接收电力系统的数字电流信号和数字电压信号，基于电力系统的数字电流信号和数字电压信号对电力系统进行电力调配。
62.本发明优选实施方式的一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的系统600与本发明优选实施方式的一种基于电磁感应式无线传输互感器获取电力数据的方法100相对应，在此不再进行赘述。
63.已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
64.通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。