一种电网状态监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及电网状态监测系统。


背景技术：

2.近几年来，电力传感器作为智能电网的重要组成部分，随着智能电网建设的推进，极大的提升了电网抵御风险水平。电力传感器设备伴随着电力用户、发电厂、变电站进行分布，电力传感器类型多，分布广，有的需要贴近源端、有的需要贴近用电端。在电网状态监测系统中，需同步采集各类传感器数据，传感器采集的同步准确性直接影响到电网状态监测精准度，同时电网频率受有功负荷的变化影响，其在一定区间内波动，这对传感器的精准同步照成严重的影响。
3.目前，一般解决电力传感器同步采集通信的方式包括：
4.基于光纤专网互感器网络和无线专网互感器网络。光纤专网互感器网络是针对电力传感器敷设光纤，组建光纤专网；无线专网互感器网络以无线短距离通讯为基础，构建无线通信网络的方式来实现。采用这两种方式解决时存在使用周期长、投入成本高等。
5.基于ieee802.15.4标准的无线网络来构建电力传感器网络。该方式要求所有电力传感器均作为该网络中节点，构建出一个网状网络，该种处理方式仅适合普通电力传感器网络，不能解决远程同步传输问题。
6.基于5g等无线通信技术的电力传感器网络。该方式受5g基站架设及覆盖范围影响，因此应用受到限制，实现成本高。


技术实现要素：

7.本技术的目的在于提供一种电网状态监测系统，用以解决现有技术成本高的问题。
8.为实现上述目的，本实用新型提出了一种电网状态监测系统，包括：监测服务器、host、dtu数据单元、ttu数据单元和电力传感器；
9.所述监测服务器与host无线通讯连接；所述host与dtu数据单元通过以太网通讯连接；
10.dtu数据单元包括dtu mcu，dtu mcu连接以太网通讯模块和dtu电力线载波通信模块，所述dtu电力线载波通信模块包括调制解调电路，调制解调电路通过滤波器和耦合器连接到三相电网；
11.ttu数据单元包括ttu mcu，ttu mcu连接485通讯模块和ttu电力线载波通信模块，所述485通讯模块用于与电力传感器相适配；ttu电力线载波通信模块包括调制解调电路，调制解调电路通过滤波器和耦合器连接到单相电网。
12.进一步的，所述dtu mcu和ttu mcu均连接有状态指示灯。
13.进一步的，所述dtu数据单元还设有三相开关电源；所述ttu数据单元还设有单相开关电源。
14.进一步的，所述dtu mcu和ttu mcu均为双核mcu。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型使用高速电力线载波通信技术，作为dtu数据单元与ttu数据单元间通信方式，通信距离远、传输速率高、通信性能稳定、抗干扰能力强，可解决相同台区内各类传感器同步采集传输问题，提高电网状态监测精准度水平。
附图说明
16.图1是本实用新型的结构图；
17.图2是本实用新型的ttu数据单元电路原理图；
18.图3是本实用新型的dtu数据单元电路原理图。
具体实施方式
19.如图3所示的电网状态监测系统，包括监测服务器、host(主机)、dtu数据单元、ttu数据单元和各种类型的电力传感器(如电压传感器，电流传感器等)。
20.监测服务器与host无线通讯连接，例如通过gprs、internet网络连接。
21.host还具有以太网接口，用于连接dtu的以太网接口。如图1所示，host设有rj45接口，用于与dtu的rj45接口相连。dtu数据单元与host设备使用rj45接口进行通信，以实现dtu设备灵活布置、互感器注册、同步采集控制及数据上报操作。
22.dtu数据单元的电路原理图如图3所示，包括mcu(本实施例采用arm+dsp双核单片机)，mcu连接以太网通讯模块，该以太网通讯模块包括上述dtu以太网接口；mcu还连接有调制解调电路，调制解调电路通过滤波器和耦合器连接到三相电网(a、b、c、n)。耦合器包括阻波器和耦合电容。
23.调制解调电路、滤波器和耦合器构成电力线载波通信模块。因此，本实施例采用了电力载波通信的方式来建立电网状态监测网络。
24.dtu数据单元还包括三相开关电源模块，用于通过三相电网取电，生成dtu所需要的低压直流电源。mcu还控制连接有状态指示灯，用于指示电力线载波通信的状态。
25.ttu数据单元的电路原理图如图2所示，包括mcu(本实施例采用arm+dsp双核单片机)，mcu连接485通讯模块，该485通讯模块包括rs485接口，用于与各种电力传感器相适配。同dtu数据单元相同，电力线载波通信模块包括调制解调电路，调制解调电路通过滤波器和耦合器连接到单相电网(l、n)，即连接单相电网a、n，b、n或者c、n。
26.与dtu数据单元类似，ttu数据单元也包括单相开关电源模块，用于通过单相电网取电，生成ttu所需要的低压直流电源。mcu还控制连接有状态指示灯，用于指示电力线载波通信的状态。
27.dtu数据处理单元采用a、b、c三相全部接入方式，ttu数据处理单元依据传感器供电方式，采用单相接入方式。
28.其中，ttu数据处理单元使用rs485与传感器进行连接，使传感器以host为目标，进行注册、登录及数据上报操作。ttu数据处理单元通过传感器注册信息自学习当前所使用的传感器的类型、数据类别、采集频率、访问上报方式，根据其所发送的通信请求进行响应，并进行同步管理。
29.ttu数据处理单元使用处理器自身唯一的设备序列号作为高速载波通信地址，同
时通过获取当前所连接传感器设备资产号及传感器类别等分别作为互感器数据上报源通信地址及设备类别参数。dtu数据处理单元采用多级随机产生随机数的方式产生高速电力线载波通信地址。
30.dtu数据处理单元与ttu数据处理单元均具备高速电力线载波通信功能，使用电力线作为通信信道，依托高速电力线载波技术特点(通信速率高、抗干扰能力强等)在低发射功率条件下实现远距离通信。dtu数据处理单元周期广播允许连接帧，用于告知ttu数据处理模块当前允许进行连接，ttu数据处理单元接收到允许连接帧时，依据自身当前连接状态，在未完成连接时，以传感器地址作为源地址向dtu数据处理单元发起连接，dtu数据处理单元接收到该连接请求帧时，向host设备确认该传感器是否允许被连接，并依据host设备反馈结果进行连接确认帧回复。dtu数据处理单元仅在上电24小时或未完成至少一个ttu数据单元的连接请求时开放连接，4小时超时且至少完成一个ttu数据单元的连接后不在允许连接，停止发送允许连接帧。
31.ttu数据处理单元完成与dtu数据处理单元连接后，记录当前所连接dtu数据单元地址信息，不再对其他dtu数据处理单元进行连接尝试，若连续3分钟没有接收所连接dtu所发送的载波数据帧，则切换自身状态为失联状态，失联状态内侦听其他允许dtu但不发起连接请求，在失联状态下接受到所连接dtu所发送的载波数据帧，则回复在线状态，若处于失联状态超过10分钟，则切换自身状态为离线，同时向允许发起连接dtu发起连接请求。
32.dtu设备周期性发送同步短报文，将dtu设备的过零时刻信息进行广播，ttu设备接收到该过零时刻信息时，对自身过零信号进行精准修正，保持与dtu设备过零信号严格一致。dtu数据处理单元接收到host设备同步采集指令时，dtu计算出当前同步采集指令传输时长，以本地接入交流电源过零点为信号发送截止时刻，分别在所接入的a、b、c三相上依次发送。ttu数据处理单元接收到该同步采集指令时，若自身所接入的相位过零点到达，则立即出发传感器采集当前状态数据，数据采集完毕后，将所采集到数据通过主动上报方式通过高速电力线载波发送到dtu。
33.本实用新型使用高速电力线载波通信技术，作为dtu数据单元与ttu数据单元间通信方式，通信距离远、传输速率高、通信性能稳定、抗干扰能力强，可解决相同台区内各类传感器同步采集传输问题，提高电网状态监测精准度水平。