一种在线工频相位监测装置的制作方法

本实用新型涉及电网标识设备领域，具体而言，涉及一种在线工频相位监测装置。

背景技术：

在配电领域，核相是指用仪表或其他手段核对两电源或环路相位、相序是否相同。也就是在实际电力的运行中，对相位差的测量。新建、改建、扩建后的变电所和输电线路，以及在线路检修完毕、向用户送电前，都必须进行三相电路核相试验，以确保输电线路相序与用户三相负载所需求的相序一致。

经实用新型人调研发现，现有的定相方式主要有以下几种形式：

1、本地有线定相：国内高压电力线路定相均采用有线方式，装置多，定相时至少需要4人进行操作，1人担当指挥，2人穿绝缘靴、戴绝缘手套担任定相员，1人仪表记录。定相工作根据指挥人员的命令进行，高压操作员将高压引线固定在绝缘棒上，长短适宜，用绝缘棒引高压线接触高压电源点时，动作协调，两人相互照应，以免出现差错，造成危险，这种方法存在的问题是对于高压线路，尤其是对高压架空线路的相位检测时，要求两个装置同时与两根导线接触，采用有线方式使用很不方便，且具有一定的危险性。

2、本地无线定相：无线定相系统进行定相时，对电网无任何特别的干预，电网仍能保持正常工作，而且能使定相工作在几分钟内正确完成。无线定相器是通过无线电信号来通讯，使用范围可以扩展到10米左右，并可以穿过围墙和隔板使用，一个人可以轻松和安全地操作两个仪器，相较于有线定相减少了费时费力的麻烦。但是无线定相有地域的局限性，定相范围很小，对于离得较远的电力线网络无法完成定相。

3、远程无线定相：利用GPS卫星授时技术和无线传输技术，使定相距离可以达到500公里以上，包含本地无线定相仪器的所有优点，解决了定相范围小的难题。同时还能针对环网柜、分接箱、变压器等电力设备的特点进行定相。

以上几种无线定相仪只能完成点对点的定相，随着电力系统的不断发展，为了适应未来电力线网络的复杂化，有必要设计制造出一种在线工频相位监测装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种在线工频相位监测装置，能够实现对工频相位进行在线实时监测，并从根本上解决电网中的统一初相角核对的难题。

本实用新型是采用以下的技术方案来实现的。

一种在线工频相位监测装置，用于测量多个测试点的相位，包括相位监测基站、多个相位采集器、多个相位监测联络机以及多个太阳能组件，多个相位采集器一一对应地与多个相位监测联络机通信连接，用于采集多个测试点的电压数据和相位信息并传递至相位监测联络机，多个太阳能组件一一对应地与多个相位监测联络机连接，以向多个相位监测联络机供电。每个相位监测联络机包括第一控制器、第一电压模块、第一GPS卫星天线、第一通信模块以及核相模块，第一电压模块与第一控制器连接，用于接收电压数据和相位信息并传递至第一控制器，第一GPS卫星天线与第一控制器连接，用于采集GPS秒时间信息并传递至第一控制器，第一通信模块与第一控制器连接并与相位监测基站通信连接，用于将GPS秒时间信息、电压数据和相位信息传输至相位监测基站，核相模块与第一控制器连接，用于对相位信息进行核相。

进一步地，相位采集器包括采集模块、第二控制器和第二通信模块，采集模块与第二控制器连接，用于采集测试点的电压数据与GPS秒时间信息并传递至第二控制器，第二控制器与第二通信模块连接，第二通信模块与第一电压模块通信连接。

进一步地，第二通信模块为蓝牙通信模块。

进一步地，相位监测基站包括相位监测基站主机、基站采集器、第二GPS卫星天线、高精时钟电路以及第三通信模块，基站采集器与相位监测基站主机通信连接，用于采集标准相位信息并传输至相位监测基站主机，相位监测基站主机与第三通信模块连接，第三通信模块与第一通信模块通信连接，以获取电压数据、相位信息和GPS秒时间信息，第二GPS卫星天线和高精时钟电路均与相位监测基站主机连接。

进一步地，相位监测基站还包括电阻式触摸屏，电阻式触摸屏与相位监测基站主机连接，用于显示标准相位信息。

进一步地，第三通信模块为4G手机网络通信模块。

进一步地，太阳能组件包括太阳能电池板、充放电控制器、逆变输出机构以及蓄电池，太阳能电池板与充放电控制器连接，充放电控制器与蓄电池连接，以控制太阳能电池板对蓄电池充电，充放电控制器还与逆变输出机构连接，以控制蓄电池通过逆变输出机构放电，逆变输出机构与相位监测联络机连接，以向相位监测联络机供电。

进一步地，逆变输出机构包括DC/AC逆变器和变压器，DC/AC逆变器与变压器串联，且DC/AC逆变器与充放电控制器连接，变压器与相位监测联络机连接。

进一步地，第一通信模块为无线蓝牙通信模块。

一种在线工频相位监测装置，用于测量多个测试点的相位，包括相位监测基站、多个相位采集器、多个相位监测联络机、数据服务器以及多个太阳能组件，多个相位采集器一一对应地与多个相位监测联络机通信连接，用于采集多个测试点的电压数据和相位信息并传递至相位监测联络机，多个太阳能组件一一对应地与多个相位监测联络机连接，以向多个相位监测联络机供电。每个相位监测联络机包括第一控制器、第一电压模块、第一GPS卫星天线、第一通信模块以及核相模块，第一电压模块与第一控制器连接，用于接收电压数据和相位信息并传递至第一控制器，第一GPS卫星天线与第一控制器连接，用于接收GPS秒时间信息并传递至第一控制器，第一通信模块与第一控制器连接并与数据服务器通信连接，用于将GPS秒时间信息和电压数据和相位信息传输至数据服务器，核相模块与第一控制器连接，用于对电压数据、相位信息和GPS秒时间信息进行核相。相位监测基站与数据服务器通信连接，用于采集标准相位信息并上传至数据服务器。数据服务器包括服务器本体和用户查询端，服务器本体具有数据库，用于存储电压数据、相位信息与GPS秒时间信息，用户查询端与服务器本体连接，用于查询电压数据、相位信息与GPS秒时间信息。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种在线工频相位监测装置，用多个相位采集器通过采集多个测试点的电压数据和相位信息来采集多个测试点的初相角，并将采集到的电压数据和相位信息至相位监测联络机，相位监测联络机上的第一通信模块与相位监测基站通信连接，并通过第一GPS卫星天线采集GPS秒时间信息，以将电压数据、相位信息和GPS秒时间信息传递至相位监测基站。相位监测基站采集当地的基准相位并与相位采集器采集到的初相角进行比对，来确定多个测试点的相位。同时通过太阳能组件对相位监测联络机进行供电，十分节能。相较于现有技术，本实用新型提供的一种在线工频相位监测装置，从根本上解决了电网中统一初相角核对的难题，同时节能环保，维护方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的在线工频相位监测装置的结构示意图；

图2为图1中相位监测联络机的连接结构示意图；

图3为图1中的相位采集器的连接示意图；

图4为图1中的相位监测基站的连接结构示意图；

图5为图1中太阳能组件的内部电路连接示意图；

图6为本实用新型第二实施例提供的在线工频相位监测装置的结构示意图。

图标：100、200-在线工频相位监测装置；110-相位监测基站；111-相位监测基站主机；113-基站采集器；115-第二GPS卫星天线；117-第三通信模块；119-电阻式触摸屏；130-相位采集器；131-采集模块；133-第二控制器；135-第二通信模块；150-相位监测联络机；151-第一控制器；153-第一电压模块；155-第一GPS卫星天线；157-第一通信模块；159-核相模块；170-太阳能组件；171-太阳能电池板；173-充放电控制器；175-逆变输出机构；1751-DC/AC逆变器；1753-变压器；177-蓄电池；210-数据服务器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

参照图1(图中虚线表示通信连接)，本实施例提供一种在线工频相位监测装置100，用于测量多个测试点的相位，该在线工频相位监测装置100包括相位监测基站110、多个相位采集器130、多个相位监测联络机150以及多个太阳能组件170。多个相位采集器130一一对应地与多个相位监测联络机150通信连接，用于采集多个测试点的电压数据和相位信息并传递至相位监测联络机150。多个太阳能组件170一一对应地与多个相位监测联络机150连接，以向多个相位监测联络机150供电。多个相位监测联络机150均与相位监测基站110通信连接，以将多个相位采集器130采集到的电压数据和相位信息传递至相位监测基站110进行比对。

相位监测基站110在固定地点不间断的采集标准相位信息，并将此信号作为核相的标准A、B、C三相，在今后每一次核相时，在线实时相位监测联络机150传递的相位信息都会标准相位信息进行对比，与标准A相同相的可判定为A相，与标准B相同相的可判定为B相，与标准C相同相的可判定为C相。

在采集相位信息与电压数据的过程中，用高内阻、低偏流、抗干扰、抗静电的电子器件取50HZ线路的电容电流,由有源一阶低通滤波器电路选出50Hz的信号。其中有源滤波器的优点：1.谐振频率可以由电阻电容任意决定，放大器可以补偿谐振电路；2.能够得到高Q值的滤波电路(Q是指电路的品质因素)；3.可以在Q值不变的前提下，任意改变谐振频率送到信号整形电路(整形电路的特点：滞回比较方法具有两个阀值电压，即电路具有滞回特性,因此就具有了一定的抗干扰能力)。然后，对信号进行处理、校正、整形后送到第一通信模块157的输入端。

在本实施例中，相位监测基站110采用AC220V供电。相位监测联络机150采用太阳能组件170供电。太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现P-N转换的固体装置。它是对光有响应并能将光能转换成电力的器件，选用产生光伏高效应的多晶硅材料。它的发电原理是P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，然后直接连接相位监测联络机150内的蓄电池177，直接为蓄电池177充电。相位采集器130采用10Ah/3.7V锂电池供电。由于相位采集器130每10分钟工作0.02s，其余时间处于休眠状态，工作状态时耗电量在3～5mAh之间，休眠状态时时耗电量在0.1mAh以下，通过上述条件可知10年中处于工作状态的时间共计0.292小时，累计耗电量最大为0.0015A；处于休眠状态的时间共计87595.13小时，累计耗电量最大为8.76A，10年总计耗电量为8.7615A。所以，理论上相位采集器130中锂电池的使用寿命为10年以上。

参见图2(图中虚线表示通信连接)，每个相位监测联络机150包括第一控制器151、第一电压模块153、第一GPS卫星天线155、第一通信模块157以及核相模块159，第一电压模块153与第一控制器151连接，用于接收电压数据和相位信息并传递至第一控制器151。第一GPS卫星天线155与第一控制器151连接，通过该第一GPS卫星天线155可接收到GPS卫星发射的GPS秒时间信息，接收到GPS卫星发射的GPS秒时间信息后传递至第一控制器151。第一通信模块157与第一控制器151连接并与相位监测基站110通信连接，用于将GPS秒时间信息、电压数据和相位信息传输至相位监测基站110，核相模块159与第一控制器151连接，用于对电压数据和相位信息进行核相。

在本实施例中，第一通信模块157为无线蓝牙通信模块。值得注意的是，此处第一通信模块157也可以是4G网络通信模块或无线WiFi通信模块等其他通信模式，在此不作具体限定。

参见图3(图中虚线表示通信连接)，相位采集器130包括采集模块131、第二控制器133和第二通信模块135，采集模块131与第二控制器133连接，用于采集测试点的电压数据并传递至第二控制器133，第二控制器133与第二通信模块135连接，第二通信模块135与第一电压模块153通信连接。

在本实施例中，相位采集器130安装在架空线路典型测试点的位置，实时采集测试点的相位信息以及电压数据，然后将相位信息与电压数据通过无线跳频通信技术发送到相位监测联络机150。

优选地，第二通信模块135为蓝牙通信模块。当然并不仅仅限于此，也可以是通过有线通信或者通过局域网进行通信等其他模式，在此不作具体限定。

值得注意的是，相位采集器130可以是安装在架空线路上的固定式相位采集器130，也可以是一手持终端，方便对不同的测试点进行相位采集与电压采集。

参见图4，相位监测基站110包括相位监测基站主机111、基站采集器113、第二GPS卫星天线115、第三通信模块117以及电阻式触摸屏119，基站采集器113与相位监测基站主机111通信连接，用于采集标准相位信息并传输至相位监测基站主机111，相位监测基站主机111与第三通信模块117连接，第三通信模块117与第一通信模块157通信连接，以获取电压数据和相位信息，第二GPS卫星天线115与相位监测基站主机111连接，通过第二GPS卫星天线115可以获取来自GPS卫星的标准时间，使得基站采集器113每3s采集一次标准相位信息。当然，值得注意的是，此处基站采集器113采集标准相位信息的周期并不仅仅限于3s，也可以是5s或8s等，在此不作具体限定。电阻式触摸屏119与相位监测基站主机111连接，用于显示标准相位信息，方便工作人员实时了解到该地区的标准相位信息。

在本实施例中，第三通信模块117为4G手机网络通信模块。当然并不仅仅限于此，也可以是通过网线连接或无线WiFi等其他模式进行通信，在此不作具体限定。

需要说明的是，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)由一组美国国防部在1978年开始陆续发射的卫星所组成，共有24颗卫星运行在6个地心轨道平面内，根据时间和地点，地球上可见的卫星数量一直在4颗至11颗之间变化。第一GPS卫星天线155与第二GPS卫星天线115都是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。为获得准确的GPS时间，第一GPS卫星天线155或第二GPS卫星天线115必须先接受到至少4颗GPS卫星的信号，计算出自己所在的三维位置。在已经得出具体位置后，第一GPS卫星天线155或第二GPS卫星天线115只要接受到1颗GPS卫星信号就能保证时钟的走时准确性。

参见图5，太阳能组件170包括太阳能电池板171、充放电控制器173、逆变输出机构175以及蓄电池177，太阳能电池板171与充放电控制器173连接，充放电控制器173与蓄电池177连接，以控制太阳能电池板171对蓄电池177充电，充放电控制器173还与逆变输出机构175连接，以控制蓄电池177通过逆变输出机构175放电，逆变输出机构175与相位监测联络机150连接，以向相位监测联络机150供电。

逆变输出机构175包括DC/AC逆变器1751和变压器1753，DC/AC逆变器1751与变压器1753串联，且DC/AC逆变器1751与充放电控制器173连接，变压器1753与相位监测联络机150连接。

在本实施例中，太阳能组件170安装在相位监测联络机150上。当然，此处太阳能组件170也可以单独设置，并通过导线与相位监测联络机150连接，当太阳能组件170体积较大时适用于单独设置。

综上所述，本实施例提供的一种在线工频相位监测装置100，通过基站采集器113采集目标区域内内的标准相位信息并上传到监测基站主机。通过多个相位采集器130采集测试点的相位信息，且第一通信模块157与第二通信模块135通信连接，将相位采集器130采集到的相位信息传输至相位监测联络机150上，同时第一通信模块157与第三通信模块117通信连接，将相位采集器130采集到的相位信息与基站采集器113采集到的标准相位信息进行比对，与标准A相同相的可判定为A相，与标准B相同相的可判定为B相，与标准C相同相的可判定为C相。同时在相位监测联络机150上安装有太阳能组件170，通过太阳能电池板171吸收太阳能并转化成电能向相位监测联络机150供电。相较于现有技术，本实施例提供的在线工频相位监测装置100能够实现实时监测，实时核相的功能，在任意时间内都可进行数据交流并完成统一初相角核对。从根本上解决了电网中的统一初相角核对的难题，同时具有环保、维护费用地、稳定性好等优点。

第二实施例

参见图6(图中虚线表示通信连接)，本实施例提供了一种在线工频相位监测装置200，用于测量多个测试点的相位，包括相位监测基站110、多个相位采集器130、多个相位监测联络机150、数据服务器210以及多个太阳能组件170，多个相位采集器130一一对应地与多个相位检测通信连接，用于采集多个测试点的电压数据和相位信息并传递至相位监测联络机150，多个太阳能组件170一一对应地与多个相位监测联络机150连接，以向多个相位监测联络机150供电。每个相位监测联络机150均与数据服务器210通信连接，同时相位监测基站110与数据服务器210也通信连接。

相位监测基站110在固定地点不间断的采集标准相位信息，并将此信号作为核相的标准A、B、C三相，然后通过互联网将这个基准相位信息上传至数据库服务器中。在今后每一次核相时，在线实时相位监测联络机150传动的相位信息都会与数据库服务器中的实时标准相位信息进行对比，与标准A相同相的可判定为A相，与标准B相同相的可判定为B相，与标准C相同相的可判定为C相。

每个相位监测联络机150包括第一控制器151、第一电压模块153、第一GPS卫星天线155、第一通信模块157以及核相模块159，第一电压模块153与第一控制器151连接，用于接收电压数据和相位信息并传递至第一控制器151，第一GPS卫星天线155与第一控制器151连接，用于接收GPS秒时间信息并传递至第一控制器151，第一通信模块157与第一控制器151连接并与数据服务器210通信连接，用于将GPS秒时间信息和电压数据和相位信息传输至数据服务器210，核相模块159与第一控制器151连接，用于对电压数据和相位信息和GPS秒时间信息进行核相。相位监测基站110与数据服务器210通信连接，用于采集标准相位信息并上传至数据服务器210。

数据服务器210包括服务器本体和用户查询端，服务器本体具有数据库，用于存储电压数据和相位信息与GPS秒时间信息，用户查询端与服务器本体连接，用于查询电压数据和相位信息与GPS秒时间信息。

在本实施例中，数据库服务器实时监控运行情况，对异常数据进行报警，数据库服务器通过高速宽带接入Internet，数据库服务器提供互联网服务器和数据库服务器的功能。在某一电网区域范围内，配备一台相位监测基站110，该相位监测基站110通过基站采集器113可以24小时不间断地采集当地电网的A、B、C三相相角的信息，以及卫星GPS秒时间信息，并将这些信息实时传输到服务器。服务器有了这些信息，就可以确定每一GPS秒时间当地电网A、B、C三相的相角；并将这些信息存储到数据库中，便于用户查询。

本实施例提供了一种在线工频相位监测装置200，通过设置数据服务器210，相位监测联络机150可以通过手机4G网络方式同数据库服务器建立连接，并将测试点采集到的相位信息连带采集时刻的GPS秒时间信息发送给数据库服务器，数据库服务器通过将该信息同相位监测基站110采集到的在同一GPS秒时间当地电网的A、B、C三相的相角信息进行比对就可以确定远程测量点线路为A相、B相还是C相。数据库服务器再将比对结果发回在线实时相位监测联络机150，显示测量结果。且数据服务器210具有查询端，方便工作人员实时查询当地标准相位信息。相较于现有技术，本实施例提供的一种在线工频相位监测装置200，能够实现实时监测、实时核相的功能，同时核相过程方便，在任意时间内都可进行数据交流并完成统一初相角核对。从根本上解决了电网中的统一初相角核对的难题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。