专利名称：配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用GPRS/GSM模块进行数据通讯的实时监控系统，特 别是指一种用于电力配电网的GPRS/GSM实时监控系统，适用于所有电力配电 网，包括城市配电网、油田配电网、农村配电网。其中GPRS是"GeneralPacket Radio Service"的縮写，其中文含义为"通用分组无线业务"，是在现有的GSM系 统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与GSM系统最根本的区别 是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。
背景技术：
近几年来，随着我国输电网自动化程度的提高，地、县调系统及无人值守 变电站的综合自动化程度也迅速发展与提高。随之而来的是大家对配电网的重 要性有了新的认识，意识到了加快配电网自动化的发展，是提高配电网供电可 靠性的一个关键环节。近年来偷盗电力设施的案件也大量发生，我国电力系统 配电网其配电线路多，并且大部分呈辐射状，供电半径长，地形复杂，在配网 自动化改造方面非常困难。由于线路和系统成本的原因，电力设备防盗和现场 数据信息远控一直是需要解决的技术难题， 一直是苦于没有合适的通讯方式和 低成本的系统无法实施。而本实用新型的远控系统成本低廉、通讯可靠、性价 比高，适合我国国情。20世纪70年代末，我国开始进行系统单相接地自动选线方法的研究和探索， 陆续研制出一些系统接地自动选线装置。就其工作原理而言，大致可分为以下 几种①零序功率方向原理；②故障线路零序电流最大原理；③暂态零序电压 方向原理(首半波原理)。上述装置经历了从晶体管分立元件到集成电路和微机测 控的发展过程。基于上述三种原理的产品是靠定值或功率方向原理动作的，但 是仅限于在配网变电站检测到故障却一直没有形成能够进行数据远控的配网定 位系统。也有人试图将GPS卫星定位技术用于接地系统单相接地的选线与定位， 但因受接地系统运行结线复杂、分支较多的原因制约，导致研制及运行投入成 本过高，用户难以接受其昂贵价格而放弃。常规变电所仍是利用传统的交流绝 缘监察装置来指示接地相别和接地程度，不能进行自动选线与定位。发明内容本实用新型的目的在于提供一种配网设备防盗故障定位及数据远传控制系 统，通过对电力配电网接地故障远程监测并定位故障点、电力设备人为破坏和 电力设备现场数据实现自动化信息远控和实时监控，以解决现有常规变电所仍 是利用传统的交流绝缘监察装置存在的不能进行自动选线与定位的问题，以及GPS卫星定位技术用于接地系统单相接地的选线与定位，因受接地系统运行结 线复杂、分支较多的原因制约，导致研制及运行投入成本过高，用户难以接受 其昂贵价格的问题。为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下该远控系统包括设置在检测中心的中心机系统，设置在配电网变电所母 线上的故障检测及信号发射器，高压断路器附近的故障侦测控制器，用户设备 附近的防盗终端及数据采集器，用于检测远控信息的传感器系统；所述的中心 机系统包括设置在监控中心的GPRS/GSM接收设备和监控计算机及软件管理系 统；将所述的故障侦测控制器和数据采集器联系在一起的通讯链路，与数据采 集器相连接的用户传感器系统、防盗终端和信号远控的GPRS/GSM模块；所述 的数据采集器的信息输入端通过通讯链路或有线网络与防盗终端、用户传感器 系统、故障侦测控制器相连，信息输出端通过移动GPRS/GSM网络和移动基 站与所述的中心机系统相连。所述的数据采集器包括微控制器、用于发送信息的GPRS/GSM模块、防 盗终端、通讯链路接口、用于接收信息的传感器接口、实时时钟、系统电源， 所述的GPRS/GSM模块、防盗终端、通讯链路接口、用于接收信息的传感器 接口、实时时钟、系统电源分别与微控制器相连并接受微控制器的控制，所述 的系统电源与GPRS/GSM模块相连，给GPRS/GSM模块提供电能。所述的用户传感器系统为电压检测传感器、电流检测传感器、功率因数传 感器和能感知具体用户设备所需远控信息的传感器。 所述的故障检测及信号发射器(II)为可以检测到接地故障并能够发射大于40Hz注入信号的检测发射装置。所述的故障侦测控制器(ni)为可以侦测到配电线路上由故障检测及信号发 射器(n)发射的注入信号，并能够向高压断路器发送控制命令的侦测控制装置。 所述的通讯链路为现场进行短距离通讯的红外通讯链路、无线通讯链路。 本实用新型的有益效果是这套系统立足于国情，配电网的实际要求是结 合配电网的实际问题，以符合供电可靠性及用户供电的要求，不搞形式、不追 潮流、不盲目，结合技术和经济将有限的资金投入到较为实际有效的电网改造 中去，解决较为突出的技术问题。以保证供电可靠性为前提，确保电力用户用 电的时效性，满足电力用户的供电需求。无论电力能源紧缺还是电力富裕，从 用户用电的实际要求为出发点，做好用户用电的服务工作避免其它事故所造成 供电的影响，体现用户是电力经营部门的需要。提高网络的供电能力，减少用 户的停电机率，网络的互供能力主要反应在网络接线、负荷的合理调整。采用 自动化装备，提高设备的故障判断能力和自动隔离敌障，恢复非故障线路的供 电条件。解决配电网用户设备的技术性能，提高设备的自身可靠性运行能力， 尤其是配电网开关设备的操动机构及内部结构适应于户外(户内)运行条件， 做到检修周期长，设备运行可靠。大大地减轻运行人员的劳动强度和维护费用。 便于系统的监控，方便配电网的经济调度，历史数据的记录和査备，事件记录 的查询规划。基于配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统的研制成功为配 网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、配电管理及确保电网安全 提供了一种先进的监控设备，使配网系统管理水平进一步提高。
图1为本实用新型的总体构成示意图；图2为本实用新型的防盗终端及数据采集器内部各部件之间数据传输示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式
，加以附图对本实用新型进行详细描述。如图l所示，本实用新型包括设置在检测中心的中心机系统I:该中心机 系统I包括设置在监控中心的GPRS/GSM接收设备A2、监控计算机Al(包括软 件管理系统)；GPRS/GSM接收设备A2用来接收电力设备现场数据采集器V通 过移动基站C发送来的GPRS/GSM信息，通过通讯端口和监控计算机Al通讯。 软件管理系统主要用于接收、分析处理各数据采集器V发回的在线检测数据， 实时监控线路的运行状况，分合高压断路器进行负荷调控。当发生线路故障时， 系统可快速确定故障区段，并远程控制以隔离或切除相应故障区段。将该信息 进行处理、分析、记录等，出现异常情况时进行事故报警。设置在配电网变电站B1母线上的故障检测及信号发射器II:安装于变电站 内或故障线路母线上，当线路发生接地故障时，该装置可向线路中性点注入检 测信号，用于高压断路器D附近的故障侦测控制器III进行检测和故障点定位。安装于高压断路器上的用于用户终端高压断路器D上的故障侦测控制器 III:在线检测线路运行状况，并将检测数据通过通讯链路发送到现场数据采集 器V，也可以接收数据采集器V转发的监控中心的是否切断断路器刀闸的控制 命令。其工作电源取自于运行线路导线负荷电流感应所产生的能量，并且可以 实现零负荷启动。避免了受自然环境的影响，使用简便、可靠、终生免维护。防盗终端IV检测电力设备的运行及安全数据，并在数据异常时实时发送给 数据采集器V。所述的数据釆集器V的信息输入端通过通讯链路或有线网络与防盗终端 IV、用户传感器系统VI、故障侦测控制器III相连，信息输出端通过移动 GPRS/GSM网络、移动基站C与远程中心机I系统相连。参见图2，所述的数据采集器V包括微控制器1、用于发送信息的GPRS模 块2、防盗终端3、通讯链路接口 4、用于接收信息的传感器接口 5、实时时钟6、 系统电源7。所述的GPRS/GSM模块2、防盗终端3、通讯链路接口 4、用于 接收信息的传感器接口 5、实时时钟6、系统电源7分别与微控制器1相连并接 受微控制器1的控制，所述的系统电源7与GPRS/GSM模块2相连，给 GPRS/GSM模块2提供电能。每个数据采集器均设有独立的地址信息。用户传感器系统VI为电压检测传感器、电流检测传感器、功率因数传感器 和能感知具体用户设备所需远控信息的传感器。 本实用新型的工作过程是(一).由安装在配电网母线上，能够监测变电站各个出线是否出现接地故 障的故障检测及信号发射器II，在故障情况下发出专用信号由安装在高压断路器 附近的故障侦测控制器III接收，故障侦测控制器III通过通讯链路将该信号发 送到数据采集器V。(二 ).通过电力设备现场的有线网络将防盗终端信息和传感器信息传递给 数据采集器V，由数据采集器V进行控制、处理；传感器系统VI检测电力设备 现场的情况。(三).经过数据釆集器V处理后的信息通过移动GPRS/GSM网络传给移 动基站，再由移动基站发给远程检测的中心机系统I所接收。监测中心接收到线 路信息和地址信息后，自动或人为判断是否需要对故障点进行跳闸或者其他动 作，并发送命令给数据采集器，执行相关动作。所述的数据采集器V中的微控制器1实时接收通讯链路的故障信号、检测 传感器接口和防盗终端的数据信息，读取传感器状态，对状态进行故障分析， 然后控制GPRS/GSM模块2，把处理后的数据打包发送到设置在监控中心的 GPRS/GSM接收设备。采用GPRS/GSM等移动通讯方式完成数据传输。不用自行建设通讯网络， 通讯费用低，网络稳定可靠，免维护。故障侦测控制器III可与一般型高压断路器组合。通过系统管理软件可对数据采集器下达指令，控制高压断路器的分合，实 现负荷调控和故障区段隔离和切除。因为该系统采用移动公网通讯，为了确保 系统的安全性及保密性，数据采集器只接收后台软件管理系统所发出的指令。
权利要求1、 一种配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统，其特征在于该远控系统包括中心机系统(i)，故障检测及信号发射器(n)，故障侦测控制器(ni)，防盗终端(IV)及数据采集器(V)，传感器系统(VI);所述的中心机系统(I)包括设置在监控中心的GPRS/GSM接收设备(A2)和监控计算机及软件管理系统(A1);将所述的故障侦测控制器(m)和数据采集器(v)联系在一起的通讯链路，与数据采集器(V)相连接的用户传感器系统(VI)、防盗终端(IV)和信号远控的GPRS/GSM 模块(2);所述的数据采集器(V)的信息输入端通过通讯链路或有线网络与防盗终端(iv)、用户传感器系统(vi)、故障侦测控制器(m)相连，信息输出端通过移动GPRS/GSM网络和移动基站(C)与所述的中心机系统①系统相连。
2、 根据权利要求1所述的配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统， 其特征在于所述的数据采集器(V)包括微控制器(l)、用于发送信息的GPRS /GSM模块(2)、防盗终端(3)、通讯链路接口(4)、用于接收信息的传感器接口(5)、 实时时钟(6)、系统电源(7)，所述的GPRS/GSM模块(2)、防盗终端(3)、通讯链 路接口(4)、用于接收信息的传感器接口(5)、实时时钟(6)、系统电源(7)分别与微 控制器(l)相连并接受微控制器(l)的控制，所述的系统电源(7)与GPRS/GSM模 块(2)相连，给GPRS/GSM模块(2)提供电能。
3、 根据权利要求1所述的配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统， 其特征在于所述的用户传感器系统(VI)为电压检测传感器、电流检测传感器、 功率因数传感器和能感知具体用户设备所需远控信息的传感器。
4、 根据权利要求1所述的配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统， 其特征在于所述的故障检测及信号发射器(II)为可以检测到接地故障并能够发 射大于40Hz注入信号的检测发射装置。
5、 根据权利要求1所述的配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统， 其特征在于所述的故障侦测控制器(III)为可以侦测到配电线路上由故障检测及信号发射器(n)发射的注入信号，并能够向高压断路器发送控制命令的侦测控制装置。
6、根据权利要求1所述的配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统， 其特征在于所述的通讯链路为现场进行短距离通讯的红外通讯链路、无线通 讯链路。
专利摘要一种配网设备防盗故障定位及数据远传控制系统，包括中心机系统、故障检测及信号发射器、故障侦测控制器、防盗终端及数据采集器、传感器系统，所述系统还包括GPRS/GSM接收设备的中心机及软件管理系统；联系故障侦测控制器和数据采集器的通讯线路、与数据采集器相联系的传感器、信号远控的GPRS/GSM模块；传感器通过现场的通讯链路将信息传递给数据采集器的单片机，由单片机进行控制、处理；经过处理后的信息通过GPRS/GSM模块传给移动基站，再转发给中心机的GPRS/GSM接收设备，至中心机接收并进行处理。本实用新型支持多种传感器，能满足多用户要求，适合各种用户使用；能实时监控电力设备运行情况，实现配网设备防盗故障定位及数据远传控制。
文档编号H04L12/28GK201039211SQ20072014122
公开日2008年3月19日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者吕凤环, 周春利, 周永娟 申请人:周春利;吕凤环;周永娟