專利名稱：高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)監(jiān)測及控制技術領域，尤其是涉及一種高壓用 戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)。
背景技術：
隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會需求普遍增長，拉動了電力需求的持 續(xù)擴大，而電力的生產(chǎn)供應相對于需求顯得曰益緊缺，于是，對用電負荷 進行科學化管理就成為迫切需求。另一方面高壓用戶也相應不斷增加，由 于對高壓用戶的管理上存在很大難度導致目前用戶有竊電行為屢禁不止， 并且因為用戶側(cè)故障而引發(fā)系統(tǒng)故障的情況屢屢發(fā)生，極大影響了電網(wǎng)的 運行安全，因此對配電網(wǎng)高壓用戶的負荷監(jiān)控已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨 勢。而裝用電力負荷控制裝置是貫徹落實國家有關計劃用電政策、實現(xiàn)控 制到戶的技術手段，是加強用電管理槁好計劃用電、節(jié)約用電、保證電網(wǎng) 安全經(jīng)濟運行、提高電力資源社會效益的重要措施。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提 供一種高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)，其設計合理、使用操作簡便、 智能化程度高且性能安全可靠，能有效解決高壓用戶電能監(jiān)控中所存在的 各種實際問題且使用效果非常好。
為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是 一種高壓用戶電 能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在三相供電線路中各斷路 器上且對相應供電區(qū)段的線路運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的前端數(shù)據(jù)釆集裝 置、與前端數(shù)據(jù)采集裝置通過無線通信方式進行雙向通信的后臺管理系統(tǒng)置；所 述前端數(shù)據(jù)釆集裝置包括對單相接地故障和相間短路故障進行實時監(jiān)測 的線路故障監(jiān)測電路、對用戶側(cè)是否發(fā)生竊電、缺相、過流、失壓或過負 荷情況進行實時監(jiān)測的用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路、對線路故障監(jiān)測電路與 用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路所監(jiān)測信號進行分析判斷、存儲并將判斷結(jié)果同 步上傳至后臺管理系統(tǒng)且能根據(jù)后臺管理系統(tǒng)的控制指令控制斷路器分
合動作并能相應對故障區(qū)段進行切除或隔離的微型處理器MCU和對微型處 理器MCU進行供電的供電單元；所述后臺管理系統(tǒng)為對前端數(shù)據(jù)采集裝置 所傳來的數(shù)據(jù)進行綜合分析處理并相應判斷得出具體線路故障發(fā)生區(qū)段 和用戶側(cè)異常情況發(fā)生區(qū)段并相應進行報警和存儲記錄且同步向微型處 理器MCU發(fā)送控制指令的控制計算機；所述線路故障監(jiān)測電路和用戶側(cè)異 常情況監(jiān)測電路均接微型處理器MCU，微型處理器MCU分別與斷路器和斷 路器輔助開關相接，微型處理器MCU與后臺管理系統(tǒng)間進行雙向通信。
所述線路故障監(jiān)測電路中對單相接地故障進行監(jiān)測的單相接地監(jiān)測 電路包括對零序電流進行實時監(jiān)測的零序電流互感器、與零序電流互感器 相接的1/V轉(zhuǎn)換電路、與1/V轉(zhuǎn)換電路相接的選頻放大電路、分別與選頻 放大電路相接的工頻濾波電路和異頻濾波電路、分別與工頻濾波電路和異 頻濾波電路相接的多選一模擬開關和與多選一模擬開關相接的A/D轉(zhuǎn)換電 路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路接微型處理器MCU;所述線路故障監(jiān)測電路中對相 間短路故障進行監(jiān)測的相間短路故障監(jiān)測電路包括依次相接的分別對A B C 三相電流進行實時監(jiān)測的電流互感器組、全橋整流電路、信號放大電路和 對信號放大電路所輸出信號與所設定閾值進行比較的比較器，所述比較器 接微型處理器MCU。
所述用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路包括電流互感器組和分別對ABC三相電 壓進行實時監(jiān)測的電壓互感器組，電流互感器組和電壓互感器組均與微型 處理器MCU相接，所述電流互感器組和電壓互感器組與微型處理器MCU接 有對線路用電費用進行計量的計量模塊。所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置與后臺管理系統(tǒng)之間的通信方式為GSM、CDMA、GPRS或SMS通信方式。
所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置釆用由鋁鋼材料制成的密封外殼，所述密封外殼上設置有懸掛機構(gòu)。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點
1、 可在后臺管理系統(tǒng)中顯示高壓用戶分布情況和柱上斷路器分合運行狀況、圖例及簡要說明。
2、 通過前端數(shù)據(jù)采集裝置對各用戶的負荷運行情況進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)不安全因素，消除事故隱患，使配電網(wǎng)安全運行。
3、 通過系統(tǒng)監(jiān)測功能及時發(fā)現(xiàn)用戶計量表故障，防止竊電，避免用電量損失，必要時可對用戶實行遠程斷電控制。
4、 系統(tǒng)具備故障診斷功能，可及時發(fā)現(xiàn)并隔離故障區(qū)段，保證非故障用戶的正常供電，縮短故障處理時間。
5、 在設定的時間段內(nèi)統(tǒng)計電壓合格率、供電可靠率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。
6、 系統(tǒng)所使用高壓開關可直接對用戶開關改造即可使用，系統(tǒng)取電及電壓測量功能的實現(xiàn)均無需高壓PT，可節(jié)省投資成本。
7、 系統(tǒng)集用戶負荷監(jiān)測、故障判斷、故障切除、電壓合格率、供電可靠率的考核等多種功能于一體。
8、 完全符合國家電網(wǎng)公司新頒發(fā)的《電力負荷管理系統(tǒng)功能規(guī)范》和《電力負荷管理系統(tǒng)通用技術條件》對終端的要求，完全實現(xiàn)《電力負荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約-2004》。支持DL/T645-1997協(xié)議以及業(yè)內(nèi)多種國內(nèi)外常用表計協(xié)議。
9、 通信方式靈活終端上有更多的獨立串行總線，很容易外接多種功能模塊，使終端具有更好的擴展性；可根據(jù)用戶不同通信條件靈活配置終端通信模塊(選配不同插件)，支持GSM/GPRS/SMS/CDMA等多種無線網(wǎng)絡通信方式。10、 終端電磁兼容性能優(yōu)良，能抵御高壓尖鋒脈沖、強磁場、強靜電、
雷擊浪涌的干擾、且具有較強的溫度自適應能力范圍；各電路板模塊釆用
多級軟、硬件看門狗電路及復位電路，終端運行安全可靠且易于維護。
11、 密封式設計，鋁鋼材料，壁掛式結(jié)構(gòu)、體積輕巧、安裝方便。
12、 性能優(yōu)良，工作溫度為-25。C-+70°C，電壓和電流測量精度為1.0級，備用電源維持工作時間^7天，整機性能和系統(tǒng)抗干擾性能性能均符合行業(yè)標準要求。
13、 應用前景廣泛，該系統(tǒng)投入運行后，可及時、準確的將高壓用電戶電量信息、故障信息反饋到主站，實現(xiàn)遠程自動抄表、電能質(zhì)量監(jiān)測、功率因數(shù)監(jiān)測、快速切除用戶側(cè)故障等功能，對有效的提高計量設備的防竊電功能、降低線損、提升電能計量的公正性、公平性、準確性將起到積極的作用。
綜上所述，本實用新型設計合理、使用操作簡便、智能化程度高且性能安全可靠，該系統(tǒng)是綜合應用了現(xiàn)代微電子技術、計算機技術，集用電管理和負荷控制于一身的專業(yè)設備，是實現(xiàn)需求側(cè)管理現(xiàn)代化的重要組成部份，也是電力負荷管理系統(tǒng)的配套終端產(chǎn)品，大用戶用電管理終端實現(xiàn)負荷監(jiān)測與控制，并能實現(xiàn)自動抄表、計量設備監(jiān)測和防竊電。其結(jié)合國家有關技術指標和廣大電力用戶的實際需求，利用先進的GSM/GPRS/CDMA移動網(wǎng)絡通信技術以及高速單片機設計開發(fā)而成，具有信號覆蓋面廣、穩(wěn)定性好、實用性強、功能強大等特點，可廣泛應用于電力管理與服務領域中具有較高的實用價值，因而本實用新型能有效解決高壓用戶電能監(jiān)控中所存在的各種實際問題且使用效果非常好。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖l為本實用新型的電路框圖。附圖標記說明l一前端數(shù)據(jù)釆集裝置;
l-12 — I/V轉(zhuǎn)換電路；l-15 —異頻濾波電路；
l-18 —電流互感器組；1-10—比較器；
l-22 —計量模塊；l-41一蓄電池；
1- 44一高壓電容；
2— 后臺管理系統(tǒng)；
5 —斷路器輔助開關。
l-l一線路故障監(jiān)測電路；
l-13—選頻放大電路；1-16 —多選一模擬開關；
1-19—全橋整流電路；l-2 —用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路；
l-3—微型處理器MCU;1-42 —電池保護模塊；l-45—整流濾波電路；3—數(shù)據(jù)傳輸裝置；
l-ll一零序電流互感
器；
l-14一工頻濾波電路；l-17—A/D轉(zhuǎn)換電路；
1-20—信號放大電路；l-21 —電壓互感器組；
l-4一供電單元；1-43—穩(wěn)壓模塊一；l-46—穩(wěn)壓模塊二；4一斷路器；
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括安裝在三相供電線路中各斷路器4上且對相應供電區(qū)段的線路運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的前端數(shù)據(jù)采集裝置1、與前端數(shù)據(jù)釆集裝置1通過無線通信方式進行雙向通信的后臺管理系統(tǒng)2和實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)釆集裝置1與后臺管理系統(tǒng)2間雙向通信的數(shù)據(jù)傳輸裝置3。所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置1與后臺管理系統(tǒng)2之間的通信方式為GSM、CDMA、GPRS或SMS通信方式。所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置1釆用由鋁鋼材料制成的密封外殼，所述密封外殼上設置有懸掛機構(gòu)。
所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置l包括對單相接地故障和相間短路故障進行實時監(jiān)測的線路故障監(jiān)測電路1-1、對用戶側(cè)是否發(fā)生竊電、缺相、過流、失壓或過負荷情況進行實時監(jiān)測的用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路1-2、對線路故障監(jiān)測電路1-1與用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路l-2所監(jiān)測信號進行分析判斷、存儲并將判斷結(jié)果同步上傳至后臺管理系統(tǒng)2且能根據(jù)后臺管理系統(tǒng)2的控制指令控制斷路器4分合動作并能相應對故障區(qū)段進行切除或隔離
的微型處理器MCU1-3和對微型處理器MCU1-3進行供電的供電單元1-4。所述后臺管理系統(tǒng)2為對前端數(shù)據(jù)采集裝置1所傳來的數(shù)據(jù)進行綜合分析處理并相應判斷得出具體線路故障發(fā)生區(qū)段和用戶側(cè)異常情況發(fā)生區(qū)段并相應進行報警和存儲記錄且同步向微型處理器MCU1-3發(fā)送控制指令的控制計算機。所述線路故障監(jiān)測電路1-1和用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路1-2均接微型處理器MCUl-3，微型處理器MCUl-3分別與斷路器4和斷路器輔助開關5相接，微型處理器MCUl-3與后臺管理系統(tǒng)2間進行雙向通信。
所述線路故障監(jiān)測電路1-1中對單相接地故障進行監(jiān)測的單相接地監(jiān)測電路包括對零序電流進行實時監(jiān)測的零序電流互感器l-ll、與零序電流互感器1-11相接的I/V轉(zhuǎn)換電路1-12、與I/V轉(zhuǎn)換電路1-12相接的選頻放大電路1-13、分別與選頻放大電路l-13相接的工頻濾波電路1-14和異頻濾波電路1-15、分別與工頻濾波電路1-14和異頻濾波電路1-15相接的多選一模擬開關1-16和與多選一模擬開關1-16相接的A/D轉(zhuǎn)換電路1-17。所述A/D轉(zhuǎn)換電路1-17接微型處理器MCU1-3。
所述線路故障監(jiān)測電路1 -1中對相間短路故障進行監(jiān)測的相間短路故障監(jiān)測電路包括依次相接的分別對ABC三相電流進行實時監(jiān)測的電流互感器組l-18、全橋整流電路l-19、信號放大電路1-20和對信號放大電路1-20所輸出信號與所設定閾值進行比較的比較器1-10,所述比較器1-10接微型處理器MCUl-3。
所述用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路1-2包括電流互感器組1-18和分別對ABC三相電壓進行實時監(jiān)測的電壓互感器組1-21，電流互感器組1-18和電壓互感器組1-21均與微型處理器MCU1-3相接，所述電流互感器組1-18和電壓互感器組1-21與微型處理器MCUl-3接有對線路用電費用進行計量的計量模塊l-22。
本實用新型的工作過程是所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置1通過其線路故障監(jiān)測電路1-1和用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路1-2實時對被監(jiān)測供電區(qū)段上的用戶進線側(cè)電流、電壓、有功功率、無功功率、單相接地、相間短路故障
等進行監(jiān)測，同時通過微型處理器MCU1-3對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理后具
有缺相、過流、失壓等報警功能，并且對于用戶發(fā)生單相接地、相間短路故障具有自動監(jiān)測報警并自動隔離故障功能，同時可自動記錄、貯存數(shù)據(jù)。
另外，微型處理器MCUl-3將所監(jiān)測判斷的數(shù)據(jù)傳送至后臺管理系統(tǒng)2。
所述后臺管理系統(tǒng)2接收前端數(shù)據(jù)采集裝置1具體是微型處理器MCUl-3所發(fā)送來的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控各用戶的用電狀況，發(fā)現(xiàn)用戶側(cè)出現(xiàn)異常情況(如竊電行為、過負荷用電)通過微型處理器MCU1-3遠程分合斷路器4進行負荷控制。當用戶側(cè)發(fā)生線路故障時，系統(tǒng)可快速確定故障區(qū)段，并遠程控制前端數(shù)據(jù)釆集裝置1隔離或切除相應故障區(qū)段。同時，后臺管理系統(tǒng)2還具備歷史數(shù)據(jù)查詢、報表打印、事故追憶等功能，可統(tǒng)計出某段時間內(nèi)的電壓合格率、供電可靠率，實時監(jiān)測用戶側(cè)的功率因數(shù)變化及時合理地就地對大用戶進行無功補償提高功率因數(shù)，降低線損，從而提髙電網(wǎng)的負載能力和供電質(zhì)量；并能準確記錄下用戶端的每天峰、谷、平三個時段及24小時用電負荷、用電量及負荷利用率。從負荷總加的曲線上調(diào)度人員可以看到負荷起伏情況、分析用電狀況，可以及時通知用戶采取削峰填谷措施，調(diào)荷節(jié)電、增收減支，為科學合理調(diào)度，提供可靠數(shù)據(jù)。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在三相供電線路中各斷路器(4)上且對相應供電區(qū)段的線路運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的前端數(shù)據(jù)采集裝置(1)、與前端數(shù)據(jù)采集裝置(1)通過無線通信方式進行雙向通信的后臺管理系統(tǒng)(2)和實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)采集裝置(1)與后臺管理系統(tǒng)(2)間雙向通信的數(shù)據(jù)傳輸裝置(3)；所述前端數(shù)據(jù)采集裝置(1)包括對單相接地故障和相間短路故障進行實時監(jiān)測的線路故障監(jiān)測電路(1-1)、對用戶側(cè)是否發(fā)生竊電、缺相、過流、失壓或過負荷情況進行實時監(jiān)測的用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路(1-2)、對線路故障監(jiān)測電路(1-1)與用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路(1-2)所監(jiān)測信號進行分析判斷、存儲并將判斷結(jié)果同步上傳至后臺管理系統(tǒng)(2)且能根據(jù)后臺管理系統(tǒng)(2)的控制指令控制斷路器(4)分合動作并能相應對故障區(qū)段進行切除或隔離的微型處理器MCU(1-3)和對微型處理器MCU(1-3)進行供電的供電單元(1-4)；所述后臺管理系統(tǒng)(2)為對前端數(shù)據(jù)采集裝置(1)所傳來的數(shù)據(jù)進行綜合分析處理并相應判斷得出具體線路故障發(fā)生區(qū)段和用戶側(cè)異常情況發(fā)生區(qū)段并相應進行報警和存儲記錄且同步向微型處理器MCU(1-3)發(fā)送控制指令的控制計算機；所述線路故障監(jiān)測電路(1-1)和用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路(1-2)均接微型處理器MCU(1-3)，微型處理器MCU(1-3)分別與斷路器(4)和斷路器輔助開關(5)相接，微型處理器MCU(1-3)與后臺管理系統(tǒng)(2)間進行雙向通信。
2. 按照權利要求l所述的高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)，其特征 在于所述線路故障監(jiān)測電路(1-1)中對單相接地故障進行監(jiān)測的單相 接地監(jiān)測電路包括對零序電流進行實時監(jiān)測的零序電流互感器(1-11)、 與零序電流互感器(1-11)相接的1/V轉(zhuǎn)換電路(1-12)、與1/V轉(zhuǎn)換電 路(1-12)相接的選頻放大電路(1-13)、分別與選頻放大電路(1-13) 相接的工頻濾波電路(1-14)和異頻濾波電路(1-15)、分別與工頻濾波 電路(1-IO和異頻濾波電路(1-15)相接的多選一模擬開關(1-16)和與多選一模擬開關(1-16)相接的A/D轉(zhuǎn)換電路(1-17),所述A/D轉(zhuǎn)換 電路(1-17)接微型處理器MCU (1-3);所述線路故障監(jiān)測電路(1-1) 中對相間短路故障進行監(jiān)測的相間短路故障監(jiān)測電路包括依次相接的分 別對ABC三相電流進行實時監(jiān)測的電流互感器組(1-18)、全橋整流電路 (1-19)、信號放大電路(1_20)和對信號放大電路(1-20)所輸出信號 與所設定閩值進行比較的比較器(1-10),所述比較器(1-10)接微型處 理器MCU ( 1-3 )。
3. 按照權利要求2所述的高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)，其特征 在于所述用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路(1-2)包括電流互感器組(1-18) 和分別對ABC三相電壓進行實時監(jiān)測的電壓互感器組(1-21),電流互感 器組(1-18)和電壓互感器組(1-21)均與微型處理器MCU (1-3)相接， 所述電流互感器組(1-18 )和電壓互感器組(1-21 )與微型處理器MCU( 1-3 ) 接有對線路用電費用進行計量的計量模塊(1-22)。
4. 按照權利要求1、 2或3所述的高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)， 其特征在于所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置(1)與后臺管理系統(tǒng)(2)之間的通 信方式為GSM、 CDMA、 GPRS或SMS通信方式。
5. 按照權利要求1、 2或3所述的高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)， 其特征在于所述前端數(shù)據(jù)釆集裝置(1)釆用由鋁鋼材料制成的密封外 殼，所述密封外殼上設置有懸掛機構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓用戶電能監(jiān)控及運行管理系統(tǒng)，包括安裝在三相供電線路中各斷路器上且對相應供電區(qū)段的線路運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的前端數(shù)據(jù)采集裝置、與前端數(shù)據(jù)采集裝置通過無線通信方式進行雙向通信的后臺管理系統(tǒng)和實現(xiàn)二者間雙向通信的數(shù)據(jù)傳輸裝置；前端數(shù)據(jù)采集裝置包括對單相接地故障和相間短路故障進行實時監(jiān)測的線路故障監(jiān)測電路、對用戶側(cè)是否發(fā)生竊電、缺相、過流、失壓或過負荷情況進行實時監(jiān)測的用戶側(cè)異常情況監(jiān)測電路、微型處理器MCU和對微型處理器MCU進行供電的供電單元。本實用新型設計合理、使用操作簡便、智能化程度高且性能安全可靠，能有效解決高壓用戶電能監(jiān)控中所存在的各種實際問題且使用效果非常好。
文檔編號H02J13/00GK201435620SQ20092003370
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權日2009年6月29日
發(fā)明者尹之仁 申請人:西安興匯電力科技有限公司