小电流接地故障在线信息监测控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种小电流接地故障在线信息监测控制方法及装置，监测控制方法包括接地故障远程自动监测控制方法、远程人工监测控制方法和GPRS模块自动重启三个方法；装置安装在远程监控中心的监测控制装置、安装在线路上的零序电压和零序电流监测控制装置；零序电压或零序电流监测控制装置包括ADC控制器模块、定时器模块、ARMCortex-M3处理器芯片、GPS模块、WatchDog控制器模块、外接KB3030GPRS模块、各外接接口组成的通用部件以及由继电器等元件组成的GPRS开关控制电路；该方法与装置使利用广域监测技术进行小电流接地故障在线信息监测控制过程中的数据积压，GPRS通信利用效率问题得到了解决。
【专利说明】小电流接地故障在线信息监测控制方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统配电【技术领域】，特别涉及在配电系统中利用广域测量技术进行监测控制的一种小电流接地系统单相接地故障在线信息监测控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国的电力系统配电网络以非有效接地方式为主，包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高阻抗接地方式，其中经消弧线圈接地方式占主要部分，在经消弧线圈接地的配电网系统中，由于消弧线圈的补偿作用，线路中零序电流特征信息遭到破坏，在这种情况下，判断并定位单相接地故障区段成为一个尚未得到很好解决的难题。
[0003]申请号为201220012928.8的《小电流接地故障区段在线定位方法及其系统》专利和申请号为201210027405.5的《小电流接地故障分区分段在线定位方法》专利，提出小电流接地故障区段定位概念及方法，但现存装置发送零序电压及零序电流相量信息是单向通信，可控性差，且在发生故障时，由于数据积压，造成GPRS通信不畅，出现乱码现象并且造成传感器线路板最小系统死机，此外由于小电流单相接地故障发生频率具有季节周期性，大量无故障数据占用了通信信道，使费用增加。
[0004]本发明在于克服上述技术中的缺陷，在小电流接地系统中，提供一种提高广域测量技术中的信道利用率、便捷可靠的技术方法和新型装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小电流接地故障在线信息监测控制方法及装置。
[0006]本发明所述方法及装置是按以下述技术方案实现的:
所述方法包括单相接地故障远程自动监测控制方法、远程人工监测控制方法和GPRS模块自动重启三个方法:
(一)、远程自动监测控制方法
O首先利用GPS时间同步模块，对所有广域监测范围内的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置进行时间同步接入整定；
2)在输电线路正常运行时，利用零序电压监测控制装置和若干零序电流监测控制装置采集线路的零序电压及零序电流相量信息，存入缓存器，并以GPS秒脉冲驱动，将新数据覆盖旧数据；
3)当线路的零序电压幅值大于等于设定的阈值时，由零序电压监测控制装置发送报警信息到监测控制装置；
4)监测控制装置接收报警后，通过监测控制装置的GPRS通信模块，群发命令信息到广域范围内的本线路下游的所有零序电流监测控制装置，启动各零序电流监测控制装置的GPRS通信模块，将记录的5秒零序电流相量信息发送到监测控制装置的电流接收模块。
[0007](二 )、远程人工监测控制方法 O首先利用GPS时间同步模块，对所有广域监测范围内的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置进行时间同步接入整定；
2)由人工通过监测控制装置的唤醒、重启模块，单独发送、组合发送、群发零序电流监测控制装置命令信息，远程启动单独、一组、所有广域监测范围内的零序电流监测控制装置的GPRS模块，发送零序电流信息；工作人员通过监测控制装置人工唤醒、重启模块，单独发送、组合发送、群发零序电流监测控制装置重启信息，远程重启单独、一组、所有广域监测范围内的零序电流监测控制装置。
[0008](三)、GPRS模块自动重启方法
1)设定装置的电流(电压)测点断电控制模块每隔10-20分钟周期生成一个带有确认信息的数据包；
2)监测控制装置的GPRS通信模块发送确认数据包到广域监测范围内的所有零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置；
3)零序电压/零序电流监测继电器控制装置接收到信息；
4)如果信息在10-20分钟间隔内收到，重置计时器生成10-20分钟间隔中断，等待下次确认信息；
5)如果信息在10-20分钟间隔未收到，零序电压/零序电流监测继电器控制装置通过继电器控制GPRS断电2秒钟；重置计时器生成10-20分钟间隔中断。
[0009]一种所述小电流接地故障在线信息监测控制方法的监测控制装置，其包含有三部分:安装在远程监控中心的监测控制装置，安装在线路上的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置；所述的零序电压或零序电流监测控制装置包括ADC控制器模块、定时器模块、ARM Cortex-M3处理器芯片、GPS模块、WatchDog控制器模块、外接KB3030GPRS模块、各外接接口组成的通用部件以及一个专门设计的GPRS开关控制电路；实现信号信道周期监测的GPRS开关控制电路由三级管、发光二级管、二级管、继电器和两个电阻和辅助插件组成，其三级管Q2的基极接电阻R66，发射极接地，集电极接继电器的端子6并与二极管DD5的阳极和发光二极管Dll的阴极并联，发光二极管Dll的阳极接电阻R67后与继电器的端子2和二极管DD5的阴极并联，电源接在继电器的I和2端子上，继电器的端子5接插件PWR2.5，GPRS开关控制电路的一条出线PCll接ARM Cortex_M3处理器的65端子，另两条出线接KB3030的端子，其中的一条在GPRS开关控制电路内部经弹片S接地。
[0010]由于采用了上述方法及装置，使利用广域监测技术进行小电流接地故障在线信息监测控制过程中的数据积压，GPRS通信利用效率问题得到了解决。
[0011]【专利附图】
【附图说明】
图1为小电流接地系统接地故障在线信息监测控制方法流程图；
图2为零序电压或零序电流监测控制装置系统方框图；
图3为GPRS开关控制电路结构接线示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图，对本发明的方法、装置的结构和电路进行详细说明:
由图1可见，本发明的监测控制装置包含有三部分，即安装在远程监控中心的监测控制装置，安装在线路上的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置；装置采用的监测控制方法是:
一、远程自动监测控制方法
O首先利用GPS时间同步模块，对所有广域监测范围内的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置进行时间同步接入整定。
[0013]2)当线路中无故障发生时，零序电压监测控制装置和每一个零电流监测控制装置采集零序电压及零序电流相量信息，存入缓存器，并以GPS秒脉冲驱动，将新数据覆盖旧数据，不启动GPRS模块发送相量信息。
[0014]3)当线路的零序电压幅值大于等于设定的阈值时，那么，此线路及其下游支路中出现了单相接地故障，零序电压监测控制装置GPRS通信模块将零序电压相量报警信息发送到监测控制装置。
[0015]4)监测控制装置的电压接收模块接收到零序电压监测控制装置发送的线路零序电压的相量报警信息后，监测控制装置进行报警，通过监测控制装置的GPRS通信模块，群发命令信息到广域范围内的本线路下游的所有零序电流监测控制装置，启动各零序电流监测控制装置的GPRS通信模块，将记录的5秒零序电流相量信息发送到监测控制装置的电流接收模块。
[0016]二、远程人工监测控制方法
为确保远程自动监测控制方法的数据准确到达及工作人员实时查看广域范围内的所有零序电压/零序电流监测控制装置的采集信息，建立远程人工监测控制方法。
[0017]I)首先利用GPS时间同步模块，对所有广域监测范围内的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置进行时间同步接入整定。
[0018]2)工作人员通过监测控制装置人工唤醒、重启模块，单独发送、组合发送、群发零序电流监测控制装置命令信息，远程启动单独、一组、所有广域监测范围内的零序电流监测控制装置的GPRS模块，发送零序电流信息。工作人员通过监测控制装置人工唤醒、重启模块，单独发送、组合发送、群发零序电流监测控制装置重启信息，远程重启单独、一组、所有广域监测范围内的零序电流监测控制装置。
[0019]三、GPRS模块自动重启方法
为了提高系统的稳定性，确保远程自动监测控制方法，远程人工监测控制方法GPRS模块通信的通畅，建立GPRS模块自动重启方法。
[0020]I)监测控制装置的电流、电压测点断电控制模块每隔10-20分钟周期生成一个带有确认信息的数据包。
[0021]2)监测控制装置的GPRS通信模块发送确认数据包到广域监测范围内的所有零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置。
[0022]3)零序电压/零序电流监测继电器控制装置接收到信息。
[0023]4)如果信息在10-20分钟间隔内收到，重置计时器生成10-20分钟间隔中断，等待下次确认信息。
[0024]5)如果信息在10-20分钟间隔未收到，零序电压/零序电流监测继电器控制装置通过继电器控制GPRS断电2秒钟，重置计时器生成10-20分钟间隔中断。
[0025]由图2、图3可见，本发明的零序电压或零序电流监测控制装置包括ADC控制器、定时器、ARM Cortex-M3处理器芯片、GPS模块、WatchDog控制器模块、外接KB3030GPRS模块、相关外接接口组成的通用部件，这些部件可按电力电子设备功能和组合方式安装，在设备中，为了实施本发明的方法，特别专门设计了一个GPRS开关控制电路部分，其电路结构和接线如下:实现信号信道周期监测的GPRS开关控制电路由三级管、发光二级管、二级管、继电器和两个电阻和辅助插件组成，其三级管Q2的基极接电阻R66，发射极接地，集电极接继电器的端子6并与二极管DD5的阳极和发光二极管Dll的阴极并联，发光二极管Dll的阳极接电阻R67后与继电器的端子2和二极管DD5的阴极并联，电源接在继电器的I和2端子上，继电器的端子5接插件PWR2.5,GPRS开关控制电路的一条出线PCll接ARM Cortex_M3处理器的65端子，另两条出线接KB3030的端子，其中的一条在GPRS开关控制电路内部经弹片S接地。
[0026]本发明的装置所采用的电子器件与材料全部选用标准件与国标材料，以最佳配合为标准，在此不进行详细说明。
【权利要求】
1.一种小电流接地系统接地故障在线信息监测控制方法，其特征在于:所述方法包括接地故障远程自动监测控制方法、远程人工监测控制方法和GPRS模块自动重启三个方法: (一)、远程自动监测控制方法 1)首先利用GPS时间同步模块，对所有广域监测范围内的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置进行时间同步接入整定； 2)在输电线路正常运行时，利用零序电压监测控制装置和若干零序电流监测控制装置采集线路的零序电压及零序电流相量信息，存入缓存器，并以GPS秒脉冲驱动，将新数据覆盖旧数据； 3)当线路的零序电压幅值大于等于设定的阈值时，由零序电压监测控制装置发送报警信息到监测控制装置； 4)监测控制装置接收报警后，通过监测控制装置的GPRS通信模块，群发命令信息到广域范围内的本线路下游的所有零序电流监测控制装置，启动各零序电流监测控制装置的GPRS通信模块，将记录的5秒零序电流相量信息发送到监测控制装置的电流接收模块； (二 )、远程人工监测控制方法 O首先利用GPS时间同步模块，对所有广域监测范围内的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置进行时间同步接入整定； 2)由人工通过监测控制装置的唤醒、重启模块，单独发送、组合发送、群发零序电流监测控制装置命令信息，远程启动单独、一组、所有广域监测范围内的零序电流监测控制装置的GPRS模块，发送零序电流信息；工作人员通过监测控制装置人工唤醒、重启模块，单独发送、组合发送、群发零序电流监测控制装置重启信息，远程重启单独、一组、所有广域监测范围内的零序电流监测控制装置；` (三)、GPRS模块自动重启方法 1)设定装置的电流(电压)测点断电控制模块每隔10-20分钟周期生成一个带有确认信息的数据包； 2)监测控制装置的GPRS通信模块发送确认数据包到广域监测范围内的所有零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置； 3)零序电压/零序电流监测继电器控制装置接收到信息； 4)如果信息在10-20分钟间隔内收到，重置计时器生成10-20分钟间隔中断，等待下次确认信息； 5)如果信息在10-20分钟间隔未收到，零序电压/零序电流监测继电器控制装置通过继电器控制GPRS断电2秒钟；重置计时器生成10-20分钟间隔中断。
2.根据权利要求1所述小电流接地故障在线信息监测控制方法的监测控制装置，其包含有三部分:安装在远程监控中心的监测控制装置，安装在线路上的零序电压监测控制装置和零序电流监测控制装置；所述的零序电压或零序电流监测控制装置包括ADC控制器模块、定时器模块、ARM Cortex-M3处理器芯片、GPS模块、WatchDog控制器模块、外接KB3030GPRS模块、各外接接口组成的通用部件以及一个GPRS开关控制电路，其特征在于:实现信号信道周期监测的GPRS开关控制电路由三级管、发光二级管、二级管、继电器和两个电阻和辅助插件组成，其三级管Q2的基极接电阻R66，发射极接地，集电极接继电器的端子6并与二极管DD5的阳极和发光二极管Dll的阴极并联，发光二极管Dll的阳极接电阻R67后与继电器的端子2和二极管DD5的阴极并联，电源接在继电器的I和2端子上，继电器的端子5接插件PWR2.5，GPRS开关控制电路的一条出线PCll接ARM Cortex_M3处理器的65端子，另两条出线接KB3030的端子，其中的一条在GPRS开关控制电路内部经弹片S接地。`
【文档编号】H02J13/00GK103683513SQ201310725050
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】牛卓博, 唐亮, 邓宏怀, 郑顾平, 李刚, 马粤, 彭增焰, 韩晋举, 李超, 郑思远, 郭岩, 李强, 刘兆雄, 朱维, 陈彦毓 申请人:国家电网公司, 国网河北省电力公司, 国网河北省电力公司保定供电分公司, 华北电力大学（保定）