一種山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它的組成包括：電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置(1)，GPRS網(wǎng)(2)，Internet網(wǎng)絡(luò)(3)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)(4)，其特征在于：電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置(1)，將監(jiān)測(cè)的小水電站的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)定時(shí)或者將異常參數(shù)通過(guò)GPRS網(wǎng)(2)與Internet網(wǎng)絡(luò)(3)發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)(4)，參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)(4)通過(guò)其內(nèi)的GIS系統(tǒng)(5)電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置(1)的GPS模塊(6)實(shí)施故障定位。適合山區(qū)密集的小水電站發(fā)布，節(jié)約大量的人力資源成本，不需要重復(fù)建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)約系統(tǒng)的投入成本；建立統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，優(yōu)化本地區(qū)的電力系統(tǒng)運(yùn)行，科學(xué)合理進(jìn)行電力資源的優(yōu)化與調(diào)度。
【專利說(shuō)明】
一種山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)電變電站的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)，尤其是小水電站的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)擁有豐富的水能資源，其中小水電資源的開發(fā)潛能非常大，但是小水電站主要集中在偏遠(yuǎn)、封閉的山區(qū)，技術(shù)裝備普遍落后。機(jī)電設(shè)備陳舊老化，先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用較少，自動(dòng)化程度較低，完全靠人工對(duì)機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控和管理，且工人的工作環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、事故頻繁、生產(chǎn)效率低下，總體運(yùn)行維護(hù)水平低。
[0003]從上個(gè)世紀(jì)六七十年代開始，隨著我國(guó)電網(wǎng)電力設(shè)備的不斷建設(shè)，全國(guó)范圍內(nèi)各個(gè)城鄉(xiāng)包括偏遠(yuǎn)山區(qū)已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了供電，極大的方便了山區(qū)和各個(gè)城鄉(xiāng)居民的生活和生產(chǎn)勞動(dòng)。但是由于電力線路建設(shè)初期，電力設(shè)備的不穩(wěn)定和性能的缺陷、自然環(huán)境的惡劣以及設(shè)備的老化故障等等，經(jīng)常發(fā)生大面積的停電事故，對(duì)人們的正常生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了巨大的影響。此類大面積停電事故的發(fā)生，使得人們開始認(rèn)識(shí)到要從電網(wǎng)整體和區(qū)域的不同角度對(duì)電網(wǎng)加強(qiáng)繼電保護(hù)和自動(dòng)控制，加強(qiáng)對(duì)供電系統(tǒng)的故障切除和自動(dòng)保護(hù)功能，從而使得電網(wǎng)能夠繼續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，為人們的生產(chǎn)生活提供諸多便利。
[0004]通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高這些電力設(shè)備的互連互通能力；同時(shí)，提升小水電站的配電系統(tǒng)的智能化程度，使之能夠監(jiān)測(cè)到設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)從簡(jiǎn)單的故障判斷切除，提升到具有用電情況分析等高級(jí)功能;此外，建立網(wǎng)上統(tǒng)一的操作監(jiān)視平臺(tái)和故障的快速定位會(huì)更好地發(fā)揮作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述情況，提出一種山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下:
[0006]1.—種山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它的組成包括:電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置1，GPRS網(wǎng)2，Internet網(wǎng)絡(luò)3，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)4，工作過(guò)程:電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置I，將監(jiān)測(cè)的小水電站的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)定時(shí)或者將異常參數(shù)通過(guò)GPRS網(wǎng)2與Internet網(wǎng)絡(luò)3發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)4，參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)4通過(guò)其內(nèi)的GIS系統(tǒng)5電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置I的GPS模塊6實(shí)施故障定位。
[0007]2.電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置I，它的組成為一組電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器8，信號(hào)調(diào)理電路9，微處理器1，GPS模塊6和GPRS天線模塊7，電源模塊11，一組電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器8采集水電站電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路9輸入至微處理器10，經(jīng)微處理器10處理，由GPRS天線模塊7發(fā)射出去。
[0008]3.—組電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器8，分別為接入點(diǎn)A、B、C三相電流電壓傳感器，有功功率傳感器，無(wú)功功率傳感器，功率因數(shù)傳感器，分界斷路器開關(guān)的開合狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，過(guò)電壓監(jiān)測(cè)傳感器，單項(xiàng)接地故障監(jiān)測(cè)傳感器，相間短路故障監(jiān)測(cè)傳感器。
[0009]4.微處理器10是DSP微處理器或者ARM處理器。
[0010]本實(shí)用新型能夠取得的積極技術(shù)效果如下:
[0011]I)適合山區(qū)密集的小水電站發(fā)布，節(jié)約大量的人力資源成本。
[0012]2)利用現(xiàn)有的GPRS、Internet、GPS、GIS的基礎(chǔ)設(shè)施，不需要重復(fù)建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)約系統(tǒng)的投入成本。
[0013]3)建立統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可以優(yōu)化本地區(qū)的電力系統(tǒng)運(yùn)行，科學(xué)合理進(jìn)行電力資源的優(yōu)化與調(diào)度。
[0014]4)快速進(jìn)行故障定位，能夠保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成圖。
[0016]圖2是電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置組成圖。
[0017]圖3是ADE7878外圍電路。
[0018]圖4是電流電壓信號(hào)調(diào)理電路。
[0019]圖5是電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0020]圖中:電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置1，GPRS網(wǎng)2，Internet網(wǎng)絡(luò)3，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)4，613系統(tǒng)5，6?3模塊6，6?1?天線模塊7，一組電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器8，信號(hào)調(diào)理電路9，微處理器10，電源模塊11。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明如何實(shí)施。
[0022]1.山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過(guò)程
[0023]如圖1所示，它的組成包括:電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置，GPRS網(wǎng)，Internet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)，工作過(guò)程:電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置，將監(jiān)測(cè)的小水電站的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)定時(shí)或者將異常參數(shù)通過(guò)GPRS網(wǎng)與Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)，參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)通過(guò)其內(nèi)的GIS系統(tǒng)電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置的GPS模塊實(shí)施故障定位。
[0024]2.電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置
[0025]電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置組成如圖2所示，具體實(shí)施以下:
[0026]2.1芯片的選擇
[0027]系統(tǒng)的核心芯片的選型很大程度上決定了系統(tǒng)的性能和系統(tǒng)的成本。這兩個(gè)因素也是在整個(gè)選型過(guò)程中需要權(quán)衡的重要方面。本次設(shè)計(jì)的小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本要求如下:
[0028]I)障發(fā)生到響應(yīng)輸出控制信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間不能大于15ms (控制系統(tǒng)要求小于50ms，而繼電器等器件響應(yīng)大約在35ms)，因此在這過(guò)程中需要完成采樣和數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，要求處理器的速度比較快；
[0029]2)主控制器要通過(guò)SPI通信的方式獲取外部采樣芯片的采樣實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這要求主控芯片首先具有SPI通信模塊，其次SPI模塊的通信速度要越快越好，這樣獲取采樣數(shù)據(jù)的速度就越快；
[0030]3)主控制器要通過(guò)UART串行的方式和ZigBee模塊、GPRS模塊S頂900A、PC端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而進(jìn)行人機(jī)交互操作。因此，選擇的主控芯片需要至少擁有3路串行通訊口；
[0031]4)主控制器需要通過(guò)I2C總線和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和鐵電存儲(chǔ)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通訊速度可以按照I2C標(biāo)準(zhǔn)速度進(jìn)行。因此，選擇的主控芯片需要包含至少I路I2C模塊，將兩個(gè)從器件掛在I2C總線上，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
[0032]5)主控制器需要獲取外部的開關(guān)狀態(tài)信息，同時(shí)需要將控制信息輸出到外部的被控器件，因此I/O端口是必須的。根據(jù)系統(tǒng)的要求，需要至少8路狀態(tài)輸入(其中4路需要有中斷功能的端口)和8路狀態(tài)輸出；
[0033]6)主控制器需要將大批量數(shù)據(jù)(大約16K)進(jìn)行定時(shí)的快速存儲(chǔ)，讀寫速度最好和RAM接近，且數(shù)據(jù)更新速度為Ims—次，頻率要求很高。因此，需要主控芯片最好內(nèi)部帶有大容量的RAM空間進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，同時(shí)需要主控制芯片具有內(nèi)部定時(shí)器。
[0034]7)主控制器開發(fā)周期較短，最好選用熟悉的芯片，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)低，開發(fā)過(guò)程快速。同時(shí)，便于將來(lái)的二次開發(fā)和升級(jí)，同時(shí)需要性能優(yōu)異，便于將來(lái)升級(jí)時(shí)移植進(jìn)入操作系統(tǒng)，便于開發(fā)維護(hù)。
[0035]基于以上的控制器需求，選用目前比較主流的ARM7核的控制芯片是比較有利的。ARM7TDM1-S處理器最高可在72MHz的工作頻率下工作，同時(shí)內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)空間高達(dá)512kB，便于存儲(chǔ)大規(guī)模的程序甚至操作系統(tǒng)。同時(shí)，具有系統(tǒng)編程(ISP)和應(yīng)用編程(IAP)模式，便于程序開發(fā)和調(diào)試。同時(shí)，在ARM局部總線上有32kB的SRAM，在以太網(wǎng)模塊中的16kB靜態(tài)RAM和USB接口中的8kB靜態(tài)RAM都可以用作SRAM，來(lái)提供應(yīng)用程序高性能快速的CPU訪問(wèn)，完全可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。ARM7TDM1-S處理器同時(shí)具有先進(jìn)的向量中斷控制器，可以支持多達(dá)32個(gè)向量中斷。4個(gè)通用定時(shí)器可以完成系統(tǒng)的定時(shí)任務(wù)?？撮T狗定時(shí)器可以防止系統(tǒng)在收到電磁干擾跑飛程序的情況下自動(dòng)復(fù)位重啟。標(biāo)準(zhǔn)的ARM測(cè)試調(diào)試接口，與現(xiàn)有調(diào)試測(cè)試工具兼容。在這ARM7TDM1-S系列處理器中再根據(jù)系統(tǒng)要求的一些端口和通訊模塊功能、性能和價(jià)格等綜合考慮選擇LPC2366為主控制器的主控芯片。除了上述特點(diǎn)和功能外，它還具有10/1 OOEthernet、USB2.0全速接口、I路SPI接口、4路UART接口、2個(gè)同步串行接口 SSP、3路I2C接口等完全滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。其中LPC2366采用的是32位ARM7TDM1-S處理器，具有標(biāo)準(zhǔn)的32位ARM指令集和16位THUMB指令集，便于程序開發(fā)。
[0036]2.2采樣模塊電路設(shè)計(jì)
[0037]在ADE7878外圍電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，基本參照芯片手冊(cè)的推薦電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖3所示其中，VDD引腳為ADE7878提供電源，電源應(yīng)該保持在3.3V± 10%的工作電壓。DVDD引腳連接到片內(nèi)數(shù)字部分LDO 2.5V輸出，所以對(duì)地接0.1uF和4.7uF的電容。AVDD引腳連接到的是片內(nèi)模擬部分的LDO 2.5V輸出，同樣對(duì)地接0.22uF和4.7uF的電容。其中PMO和PMl引腳為芯片工作模式控制引腳，連接到主控芯片的I/O 口 iESET引腳低電平有效，用于復(fù)位ADE7878，同樣連接主控芯片I/O口。IAP和IAN、IBP和IBN、ICP和ICN、INP和INN為四組電流模擬輸入通道，輸入的應(yīng)為差分電壓信號(hào)，最大幅值不超過(guò)±0.5V。同樣VN、VCP、VBP、VAP為電壓模擬輸入通道，輸入的是單端電壓信號(hào)，最大輸入信號(hào)也為±0.5￥。55、1051、1050、50^為一組SPI接口，用于和外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[i]<JRQ0和IRQl為中斷輸出口，低電平有效，應(yīng)接主控芯片的中斷I/O口。REF引腳提供對(duì)片上基準(zhǔn)電壓的訪問(wèn)，可以連接兩去耦電容到AGND。CLKIN和CLKOUT能夠?yàn)锳DE7878提供時(shí)鐘源，外接16.384MHz晶體振蕩器。
[0038]ADE7878采樣芯片輸入的是±0.5V的電壓信號(hào)，如何使外部的電流電壓互感器中的大電流大電壓信號(hào)能夠被ADE7878所接受，這就需要信號(hào)調(diào)理電路。信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)如圖4
[0039]所示。前端的電流互感器采用的是CT43B402交流電流采樣器。它可以將被測(cè)交流電流隔離轉(zhuǎn)換成同頻率同相的交流電流信號(hào)。支持輸入信號(hào)線性范圍0%?120%標(biāo)稱輸入，線性誤差0.08%，輸入頻響25Hz?5kHz，過(guò)載能力30倍標(biāo)稱值持續(xù)5秒。該電流互感器的輸入/輸出標(biāo)稱變比為2000:1。電壓互感器采用的是PT43B402交流電壓采樣器。它可以將被測(cè)交流電壓隔離轉(zhuǎn)換成同頻率同相的交流電流信號(hào)。支持輸入信號(hào)線性范圍0%?120%標(biāo)稱輸入，線性誤差0.08%,輸入頻響25Hz?5kHz，過(guò)載能力2倍標(biāo)稱值可持續(xù)。對(duì)于電流信號(hào)IA來(lái)說(shuō)，從外部經(jīng)過(guò)電流互感器之后，進(jìn)行了 2000倍的縮小，然后通過(guò)電阻R65和R67，其兩端的電壓信號(hào)進(jìn)入ADE7878采樣芯片，同時(shí)，這信號(hào)通過(guò)R66、R68、C54、C56組成的電阻電容濾波網(wǎng)絡(luò)，濾除高頻噪聲。對(duì)于電壓信號(hào)VA來(lái)說(shuō)，通過(guò)Rl高精度電阻，轉(zhuǎn)成電流信號(hào)從電壓互感器出去，此電流信號(hào)最大為1mA，因此對(duì)于測(cè)量多大的電壓需要配合適當(dāng)?shù)碾娮鑂l，電流信號(hào)再通過(guò)電阻R79轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)，輸入ADE7878采樣，其中電容C70起到濾除高頻噪聲作用。
[0040]2.3電源模塊電路設(shè)計(jì)
[0041]在小水電站的監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，由于將強(qiáng)電部分的輸入輸出模塊電路和以主控芯片為主的信息處理部分電路分開，因此在電源設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮電源在兩塊電路板上的分布和連接關(guān)系(如圖3、圖4)。在輸入輸出模塊的電路板中，從外部開關(guān)電源獲取三路相互隔離的直流電壓:220V、24V、25V。其中220V電壓用于控制驅(qū)動(dòng)分合閘電機(jī)，僅存在于輸入輸出模塊電路板中。24V電壓用于繼電器的控制以及通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)成5V電壓提供主控芯片電路板的正常工作。5V電壓在主控芯片電路板中再通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)成3.3V提供LPC2366、采樣芯片ADE7878等主要芯片使用，同時(shí)轉(zhuǎn)換成4V電壓供GPRS模塊S頂900A工作。輸入輸出模塊電路板中的另一路25V電壓主要提供該板子上IGBT控制芯片F(xiàn)0D3120的正常工作。
[0042]2.4 GPRS天線通信模塊
[0043]本系統(tǒng)采用S頂900A來(lái)完成GPRS無(wú)線通信功能，通過(guò)UART接口與LPC1778主芯片連接，主芯片將需要傳輸?shù)膮f(xié)議通過(guò)UART發(fā)給S頂900A，然后由S頂900A往外發(fā)出，工作方式簡(jiǎn)單、可靠。SIM900A的工作電壓為3.2V?4.8V ；在AT指令中選擇TCP或者IP通訊協(xié)議；有42.8kbps的最大上行、85.6kbps的最大下行速率；自帶S頂卡接口 [ii][iii][iv] APRS無(wú)線通訊模塊的外圍電路設(shè)計(jì)如圖5所示，主芯片的TXD、RXD引腳分別與S頂900A的RXD、TXD相連接；通過(guò)主芯片的1 口控制驅(qū)動(dòng)電路來(lái)使能S頂900A;用1口開控制S頂900A的復(fù)位。
[0044]2.5 GPS模塊
[0045]全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)是美國(guó)于1988年建立并運(yùn)用于軍方的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。目前，擁有GPS接收機(jī)的用戶在全球范圍內(nèi)任意地點(diǎn)使用該系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)導(dǎo)航定位與測(cè)速。此外，用戶還可以利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的授時(shí)功能進(jìn)行高精度時(shí)間校準(zhǔn)。
[0046]供配電網(wǎng)中的電力設(shè)備提供精確時(shí)間。由于電力設(shè)備的數(shù)量不斷增加，尤其是新能源設(shè)備的科技含量不斷提高，為保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行，監(jiān)控中心和配電站對(duì)時(shí)鐘的統(tǒng)一性有了更嚴(yán)格的要求，時(shí)鐘的精確和統(tǒng)一對(duì)于電力系統(tǒng)的正常工作十分重要。GPS可以提供精確統(tǒng)一的時(shí)間，能夠很好的解決這一難題。
[0047]定位單元在本系統(tǒng)中要完成兩個(gè)任務(wù)，一是坐標(biāo)定位，二是時(shí)間同步。針對(duì)坐標(biāo)定位的精度要求，選擇GPS芯片時(shí)除了根據(jù)需要的精度選擇單、雙頻外，還需要注意以下幾個(gè)方面:功耗、內(nèi)存、頻道數(shù)、采樣率和輸出數(shù)據(jù)格式。
[0048]針對(duì)時(shí)間同步，目前使用較多的公共時(shí)間基準(zhǔn)主要有三種形式:無(wú)線廣播電臺(tái)授時(shí)信號(hào)、衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)和電視時(shí)鐘信號(hào)。無(wú)線廣播電臺(tái)的短波授時(shí)可實(shí)現(xiàn)誤差在ms級(jí)的時(shí)間傳遞，長(zhǎng)波授時(shí)可實(shí)現(xiàn)誤差在us級(jí)的時(shí)間傳遞;衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)的最小誤差可在納秒以內(nèi)；電視時(shí)鐘信號(hào)一般可實(shí)現(xiàn)誤差小于1us的時(shí)間傳遞。上述所述的三種時(shí)間同步中，衛(wèi)星授時(shí)方式的時(shí)間同步技術(shù)在傳遞精度、覆蓋范圍上都是最優(yōu)的。
[0049]基于以上的分析，最終選用了性價(jià)比較高的NEO—SQ，由瑞士U—blox生產(chǎn)，具有獨(dú)立的其中最新的GPS衛(wèi)星信號(hào)搜索技術(shù)，具有高抗干擾性能，能夠在接收信號(hào)的任意地區(qū)范圍內(nèi)快速獲取信號(hào)并進(jìn)行準(zhǔn)確定位。近幾年來(lái)，U—bloxGPS—直以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、工作高效、維護(hù)方便而深受青睞，在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0050]利用GPS高精度、高可靠性的坐標(biāo)定位和同步時(shí)間，對(duì)故障斷路器的跳閘動(dòng)作進(jìn)行記錄并搜索坐標(biāo)，進(jìn)行故障地點(diǎn)定位，為后續(xù)維修提供可靠依據(jù)，縮短整個(gè)維修時(shí)間，減小損失。
[0051]2.6 GIS技術(shù)
[0052]地理信息系統(tǒng)(GIS)是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)支持下，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中有關(guān)空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進(jìn)行預(yù)處理、輸入、存儲(chǔ)、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應(yīng)用以及在不同用戶、不同系統(tǒng)、不同地點(diǎn)之間傳輸?shù)乩頂?shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。GIS根據(jù)自身內(nèi)容來(lái)劃分，通常由兩種基本類型組成:工具型與應(yīng)用型。這兩類運(yùn)用于不同的系統(tǒng)要求上，其特點(diǎn)在于將坐標(biāo)位置、地理信息及其相關(guān)屬性通過(guò)地理編碼的形式整合為檢索的關(guān)鍵詞。這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息處理的獨(dú)特方式不同于其他任何系統(tǒng)。
[0053]地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)在我國(guó)近些年電力方面研究相對(duì)較少，且比較落后?，F(xiàn)代配電網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)備日益龐大、功能復(fù)雜、數(shù)量眾多，針對(duì)電網(wǎng)中大量的屬性信息，需要統(tǒng)一管理并隨時(shí)調(diào)用，而且正在從過(guò)去的主要集中在配電系統(tǒng)管理，向輸變電與配電于一體的供配電自動(dòng)化系統(tǒng)管理的方向發(fā)展。針對(duì)電網(wǎng)信息的時(shí)空屬性，要能夠時(shí)刻提供完整、準(zhǔn)確的相關(guān)信息，也就是能夠?qū)⑹占痛鎯?chǔ)的屬性信息進(jìn)行統(tǒng)一管理并隨時(shí)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的信息共享。這些都對(duì)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、查詢提出了更加嚴(yán)格的指標(biāo)，要解決這些問(wèn)題的最好方法就是利用最新發(fā)展的地理信息系統(tǒng)技術(shù)在故障斷路器地理定位上使用GIS技術(shù)，還未檢索到文獻(xiàn)涉及到。本實(shí)用新型將把這一技術(shù)應(yīng)用在故障斷路器的定位上，它可以實(shí)現(xiàn)斷路器信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的匹配查詢，發(fā)揮其強(qiáng)大的信息處理能力和數(shù)據(jù)顯示功能，同時(shí)能夠有效結(jié)合坐標(biāo)位置、電子地圖和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，完成綜合管理。
[0054]3.監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)
[0055]根據(jù)用戶操作的需要，需要小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)命令上傳自己的運(yùn)行參數(shù)等維護(hù)信息，包括:設(shè)備編號(hào)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)地址、小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作情況、設(shè)定工作參數(shù)(設(shè)定的越限值、延時(shí)保護(hù)時(shí)間等)。同時(shí)需要小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)用戶的直接命令進(jìn)行相關(guān)的分合閘保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)客戶端主機(jī)或者現(xiàn)場(chǎng)遙測(cè)器通過(guò)操作界面向指定設(shè)備編號(hào)的設(shè)備發(fā)送分合閘命令時(shí)，能夠準(zhǔn)確無(wú)誤執(zhí)行動(dòng)作。為了防止誤操作，小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要分步判斷執(zhí)行，即選擇、校核口令和權(quán)限、執(zhí)行動(dòng)作。當(dāng)指令發(fā)出響應(yīng)并執(zhí)行動(dòng)作后，需要立即上報(bào)該事件并在客戶端給予顯示相關(guān)操作信息?；炯夹g(shù)指標(biāo)如下:
[0056]I)指令遙測(cè)響應(yīng)時(shí)間<5s;
[0057]I)指令遙測(cè)響應(yīng)時(shí)間<5s;
[0058]2)遠(yuǎn)程通訊中斷后重新建立時(shí)間<5min。
[0059]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為小水電站的監(jiān)測(cè)設(shè)備本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新和存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)更新和存儲(chǔ)兩部分。小水電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備本地的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要不斷更新替換，以保證異常故障事件發(fā)生后能夠調(diào)出故障發(fā)生前2秒鐘內(nèi)的電網(wǎng)電流電壓等數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)中心，得到上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，需要保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)于運(yùn)行數(shù)據(jù)，需要為每一個(gè)小水電接入點(diǎn)每月建立一張小水電運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄表，每當(dāng)收到一條新的運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)就需要添加到該表中。對(duì)于異常故障事件，需要為每一個(gè)小水電站的每年建立一張異常故障事件表，同樣每次更新。對(duì)于每一次的小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)改變時(shí)又需要建立相應(yīng)的維護(hù)信息表?；炯夹g(shù)指標(biāo)如下:
[0060]I)儲(chǔ)異常報(bào)警事件發(fā)生前2s內(nèi)的電網(wǎng)電流電壓數(shù)據(jù)；
[0061 ] 2)在數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)(電網(wǎng)三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、分界短路開關(guān)狀態(tài)等)和異常報(bào)警事件；
[0062]3)數(shù)據(jù)最大容量>300GB;
[0063]4)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)保存時(shí)限>12個(gè)月；
[0064]5)歷史故障報(bào)警事件保存時(shí)限>18個(gè)月。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種山區(qū)小水電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它的組成包括:電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置(I)，GPRS網(wǎng)(2) ,Internet網(wǎng)絡(luò)(3)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)(4)，其特征在于:電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置(I)，將監(jiān)測(cè)的小水電站的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)定時(shí)或者將異常參數(shù)通過(guò)GPRS網(wǎng)(2)與Internet網(wǎng)絡(luò)(3)發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)(4)，參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)(4)通過(guò)其內(nèi)的GIS系統(tǒng)(5)電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置(I)的GPS模塊(6)實(shí)施故障定位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與發(fā)射裝置(I)，它的組成為一組電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器(8)，信號(hào)調(diào)理電路(9)，微處理器(10)，GPS模塊(6)和GPRS天線模塊(7)，電源模塊(11)，一組電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器(8)采集水電站電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路(9)輸入至微處理器(10)，經(jīng)微處理器(10)處理，由GPRS天線模塊(7)發(fā)射出去。3.根據(jù)權(quán)利要求2述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的一組電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器(8)，分別為接入點(diǎn)A、B、C三相電流電壓傳感器，有功功率傳感器，無(wú)功功率傳感器，功率因數(shù)傳感器，分界斷路器開關(guān)的開合狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，過(guò)電壓監(jiān)測(cè)傳感器，單項(xiàng)接地故障監(jiān)測(cè)傳感器，相間短路故障監(jiān)測(cè)傳感器。4.據(jù)權(quán)利要求2述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的微處理器(10)是DSP微處理器或者ARM處理器。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205539227SQ201620045021
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月14日
【發(fā)明人】秦亞杰, 朱建良
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)