一种智能台区识别装置及方法与流程

本发明涉及电力电子技术领域与数字信号编码领域，具体涉及一种智能台区识别装置及方法。

背景技术：

目前,供电公司对于电力用户的用电性质的确认和管理，多通过电力用户的用电申请单上的信息,而对于电力用户的用电性质的改变和真实的用电性质都缺乏有效的监督和管理,而用电检查环节也对此类情况缺乏有效的检测手段。

现有的低压电缆与台区集抄系统采集居民电能量信息，再对采集的数据进行统计处理，无法实现对低压电缆与台区电力用户的用电性质进行分析,从而导致供电公司处于非常被动的状态；此外,现有的低压电能信息系统还由于低压电缆与台区用户多,结构复杂,导致其系统在检查时,存在人力、物力投入巨大、对电力监测依赖性较大和难以取得预期效果的情况。

常用的电缆和台区识别方式为在低压电缆上,电压为100V左右时,通过对电缆火线与零线短接,发送一个大电流脉冲,在电缆上面的设备,通过检测该电流脉冲,判断电缆属性。同时,电缆设备槛车该点波形,在全网络检测发送社会发送台区，以达到识别的目的。但这种方法有很多缺点：第一,对夹钳接触点要求高,如果接触不好,在高达100V处短路,容易造成火花,而且容易造成设备损害,更重要的是,接触不好,大电流脉冲发射不出去,影响测试结果；第二，对电线质量要求高，如果发射机在末端,而电缆阻抗特别大，则电流发送不成功而且电压差全部损耗在电缆上，接在台区初始段的设备根本接收到电压信号；第三,如果一条非发送电缆同时存在大功率设备,耗电特别大,就会造成电缆电流识别不准备,产生误判。所以单一的电压短路方法效果并不太好。后来改进了,电流信号使用短路发送,电压信号使用载波发送。申请号为200820234129.9的实用新型专利就是这样发送的设备，载波信号能够更好在的电缆台区里面发送，相比单一短路产生的电压凹坑信号,传输距离好了很多,但是载波信号为交流信号,可以很容易穿过电压器，从而将信号发送到其它台区,产生误判。申请号201410014575.9提供了一种新的注入电压脉冲式的台区识别,优点为在过零处注入正向的电压脉冲，但该专利没有提供电流识别。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的电缆和台区识别技术问题，本发明提供了一种智能台区识别装置及方法，以解决现有技术中存在的系统体积较大、结构复杂、便携性差、信号抗干扰能力较差和容易造成误识别等问题，以满足低压电缆与台区电力用户的用电性质信息采集和监督管理的实际需要。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种智能台区识别装置，所述智能台区识别装置为信号注入与识别发送的一体机结构；所述智能台区识别装置包括信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块和信息显示模块；其中信号发射模块采用过零点发送负压大电流脉冲方式；所述信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块、信息显示模块通过线缆相连接。

优选的是，所述信号发射模块采用与电网隔离的ACDC开关电源模块供电。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号发射模块采用的ACDC开关电源模块为12V/2A。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号发射模块包括继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制模块。

在上述任一技术方案中优选的是，所述继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制模块连接构成信号发射模块，所述信号发射模块发送的信号相对于电网电压为负压。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号发射模块连接电压检测模块；所述信号发射模块发送的信号处于电网过零点，电压检测模块接收电网过零脉冲信号。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电压检测模块连接电流检测模块构成检测电路。

在上述任一技术方案中优选的是，所述检测电路采用三路同时检测模式，鉴别ABC相序是否接入正确。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电流检测模块采用电流互感器夹钳检测电流。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电流检测模块采用罗氏线圈检测电流。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电流检测模块判断电缆属性时优先判断电流方向。

本发明还公开了一种智能台区识别方法，包括如上任一项所述的智能台区识别装置，所述智能台区识别装置在低压电网过零点时，对低压电网发送负压信号，利用电流环检测电流大小与方向，识别电缆属性，检测电缆电压波形，识别电缆台区归属。

在上述任一技术方案中优选的是，所述智能台区识别装置利用电网50Hz的每个波形进行二进制编码，实现不同信息的发送。

在上述任一技术方案中优选的是，所述智能台区识别装置的信号发射模块连接电压检测模块，对电网注入的电压脉冲为负压，信号刚好在过零点发送。

在上述任一技术方案中优选的是，所述对电网注入负压的发送负压的方法包括：采用继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制器模块，继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制器模块连接构成信号发射模块，其中，电容为储能电容供电，所述电阻为充电电阻。

在上述任一技术方案中优选的是，所述发送负压的方法，采用继电器进行切换工作，使得发射电路可以在三相电压的每一项工作。

在上述任一技术方案中优选的是，所述智能台区识别装置的检测电路包括电压检测模块和电流检测模块，使用三路同时检测，可以鉴别ABC相序是否接入正确，如果接入错误，报警。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电流检测模块可以通过电流方向从而更加准确的判断出发送电缆的所对应的支路。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电流检测模块可以采用电流互感器夹钳或罗氏线圈来检测电流。

针对现有技术中存在的识别台区系统体积较大、结构复杂、便携性差、信号抗干扰能力较差和容易造成误识别等问题，本发明的智能台区识别装置及方法，可以满足低压电缆与台区电力用户的用电性质信息采集和监督管理的实际需要。

本发明的智能台区识别装置为信号注入与识别发送的一体机结构，智能台区识别装置包括信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块、信息显示模块，所述信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块、信息显示模块通过线缆相连接。本发明的智能台区识别装置的系统结构简单，便携性好，在低压电网过零点时，对低压电网发送负压信号，利用电流环检测电流大小与方向，识别电缆属性，检测电缆电压波形，识别电缆台区归属。相比传统使用载波方式通讯，或使用过零点附近短路方式通讯，本发明的智能台区识别装置及方法具有负压信号具有信号更强、电流反向等诸多信号优点。

与现有技术相比，本发明的上述技术方案还具有如下有益效果：

相比于该现有技术中注入的正向电压脉冲，本发明的技术方案提高的反向注入电压脉冲的优点有：只需要注入正向一半的脉冲就可以产生同样大小反向的凹坑波形，发射电路更加简单,成本更加低廉，正向电压脉冲注入需要开关管在火线测开关，这样，需要高压的PMOS管或者使用隔离驱动的方法，但成本就比较高，使用本发明的技术方案的负压输入法，将零线与发送电源的正极相连接,这样只需要使用最最普通的NMOS管,或者可控硅,都可以轻松的控制，从来大大降低了发送模块的成本,一个开关管、3个继电器，使用直接驱动的方式，使用了继电器切换三项发送,使得一个发送单元就可以满足ABC三相电缆，达到了成本最低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为按照本发明的智能台区识别装置及方法的一优选实施例的台区电缆分布示意图；

图2为按照本发明的智能台区识别装置及方法的一优选实施例的台区识别装置的信号发射模块示意图；

图3为按照本发明的智能台区识别装置及方法的一优选实施例的台区识别装置的发射波形的发送前示意图；

图4为按照本发明的智能台区识别装置及方法的一优选实施例的台区识别装置的发射波形的发送后示意图；

图5为按照本发明的智能台区识别装置及方法的一优选实施例的台区识别装置的发送电流示意图；

图6为按照本发明的智能台区识别装置及方法的一优选实施例的台区识别装置的电路原理示意图；

图7为按照本发明的智能台区识别装置及方法的一优选实施例的台区识别装置及方法的判断逻辑与使用说明并参照接线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

为了克服电缆和台区识别在现有技术中所存在的问题，本发明实施例提出一种智能台区识别装置及方法。

本发明实施例所述的智能台区识别装置是一种信号注入与识别发送的一体机，它包括信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块、信息显示模块，信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块、信息显示模块通过线缆相连接。信号发射模块采用与电网隔离的ACDC开关电源模块供电，12V/2A。信号发射模块包括继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制模块，继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制模块连接构成信号发射模块，信号发射模块发送的信号相对于电网电压为负压。信号发射模块连接电压检测模块；信号发射模块发送的信号处于电网过零点，电压检测模块接收电网过零脉冲信号。

本发明实施例所述的智能台区识别装置，电压检测模块连接电流检测模块构成检测电路，检测电路采用三路同时检测模式，鉴别ABC相序是否接入正确。电流检测模块采用电流互感器夹钳检测电流，或采用罗氏线圈检测电流。电流检测模块可以判断电缆属性时优先判断电流方向。

本发明实施例所述的智能台区识别装置，其智能台区识别方法：智能台区识别装置在低压电网过零点时，对低压电网发送负压信号，利用电流环检测电流大小与方向，识别电缆属性，检测电缆电压波形，识别电缆台区归属。

本发明实施例所述的智能台区识别方法，智能台区识别装置利用电网50Hz的每个波形进行二进制编码，实现不同信息的发送。智能台区识别装置的信号发射模块连接电压检测模块，对电网注入的电压脉冲为负压，信号刚好在过零点发送。对电网注入负压的发送负压的方法包括：采用继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制器模块，继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制器模块连接构成信号发射模块，其中，电容为储能电容供电，所述电阻为充电电阻。发送负压的方法，采用继电器进行切换工作，使得发射电路可以在三相电压的每一项工作。智能台区识别装置的检测电路包括电压检测模块和电流检测模块，使用三路同时检测，可以鉴别ABC相序是否接入正确，如果接入错误，报警。电流检测模块可以通过电流方向从而更加准确的判断出发送电缆的所对应的支路。电流检测模块可以采用电流互感器夹钳或罗氏线圈来检测电流。

本实施例所述的智能台区识别装置的系统结构简单，便携性好，在低压电网过零点时，对低压电网发送负压信号，利用电流环检测电流大小与方向，识别电缆属性，检测电缆电压波形，识别电缆台区归属。

实施例2

同实施例1一样，为了克服电缆和台区识别在现有技术中所存在的问题，本发明实施例提出一种智能台区识别装置及方法，该智能台区识别装置是一种信号注入与识别发送的一体机，它包括信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块、信息显示模块，信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块、信号处理模块、信息显示模块通过线缆相连接。信号发射模块采用与电网隔离的ACDC开关电源模块供电，12V/2A。信号发射模块包括继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制模块，继电器、电容、电阻、开关管、电源模块和控制模块连接构成信号发射模块，信号发射模块发送的信号相对于电网电压为负压。信号发射模块连接电压检测模块；信号发射模块发送的信号处于电网过零点，电压检测模块接收电网过零脉冲信号。智能台区识别装置及方法可以满足低压电缆与台区电力用户的用电性质信息采集和监督管理的实际需要。

如图1至图7所示，智能台区识别装置及方法使用了发射接收电流检测的一体机模式，它包含信号发射模块、电压检测模块、电流检测模块。信号发射模块使用了与电网隔离的ACDC开关电源模块供电，优选的是12V/2A；再通过限量电阻R1将能量储存与储能电阻C1、电阻R1，优选的是51R/2W，电容C1优选的是10000uF/35V。由比较器组成过零点检测电路，优选的使用的比较器中的三个比较器分别对ABC三项对比，判断过零点时间和相序，发现相序错误报警，如图6所示。

本实施例所述的智能台区识别装置及方法，当检测到过接近过零点，接近电压优选的是电网电压20V的时候，开启开关管，开关管优选的为NMOS管和可控硅。发送信号时，电网电压瞬间从20v直接到负12v，等于电网发送了一个32V的凹坑，但这32V的压差绝对不同于从100v拉到0v的压差，当电网100v时，每个支路的电流也很大。所以，单个支路短路，如果导线本身电阻大，接触不好，所产生的电流就不会很大，就会造成电流识别不出来的情况。另外，因为电网在100v的时候供电能力很强，电流不够大是不足以把电网电压拉下来，而采用过零点负压发送，发送分支电流瞬间加大，而其它分支反而电流会反向，这样电流识别方面效果特别明显。过零点时，电网电流很小，电网电压很容易扰动。这样过零点发送的电压波形，就很容易传递到电网的各个角落。

本实施例所述的智能台区识别装置及方法，控制模块使用高速AD对每一路电压进行采样，但发送电压波形在过零点不为正弦波时，通过比对误差大小，精准的判断出是否现在台区网络有信号发出。电流检测模块，优选的使用罗氏线圈，也可以使用电流互感器夹钳。

本实施例所述的智能台区识别装置及方法，可以使用多个罗氏线圈同时对各个分支进行电流测试，优选的是使用四个线圈。当一个线圈电流大小瞬间变大，其它线圈电流变为负的时候，判断出电流分支的属性。

本实施例所述的智能台区识别装置及方法，判断逻辑与使用说明，并参照接线如图7所示：

每个设备带有分机号，例如现在看到有两个设备：设备1，设备2；

现在识别分支箱与台区的归属，假设有3个分支箱；

设备1安置在台区处，ABC三个电压夹钳分别对应夹在ABC电缆上，无需区分夹在那个分支上；零线夹钳夹在零线上，三个电流环分别套在台区处电缆出线的1号、2号、3号零线上，设备2接在分支箱1处；

设备1自动识别设备有无接线错误，接线错误则报警；

设备2按键发送后设备1检测到电压信号在A相，电流信号在1号分支上，设备1立刻回复信号，电压A相，电流1号分支；

设备2无需使用电流环，设备2接收到信号，设备2显示屏显示电压A相，电流1号分支完成识别；

同上所述步骤，完成表箱与分支箱的识别和表箱与台区的识别。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。