线损采集装置、系统论文和设计-颜勇

全文摘要

本公开提出了线损采集装置、系统，其中，线损采集装置，包括电压采集模块及电流采集模块，所述电压采集模块及电流采集模块分别将待采集线路的电压及电流通过数据传输模块传输至控制模块，所述控制模块还分别与运行指示模块及具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路相连；所述控制模块被配置为执行通过采集电压对线路的线制进行判断，以及电能计量及测量、时钟清零、数据存储与冻结和事件记录。本公开的技术方案最多能够测量两个电压通道、八个电流通道，可以过配置灵活实现自由组合测量各回路的电压，电流频率，功率因数，有功无功电能等参量值，结合DTU实现配电线损的采集。

主设计要求

1.线损采集装置，其特征是，包括电压采集模块及电流采集模块，所述电压采集模块及电流采集模块分别将待采集线路的电压及电流通过数据传输模块传输至控制模块，所述控制模块还分别与运行指示模块及具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路相连；所述控制模块被配置为执行通过采集电压对线路的线制进行判断，以及电能计量及测量、时钟清零、数据存储与冻结和事件记录。

设计方案

1.线损采集装置，其特征是，包括电压采集模块及电流采集模块，所述电压采集模块及电流采集模块分别将待采集线路的电压及电流通过数据传输模块传输至控制模块，所述控制模块还分别与运行指示模块及具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路相连；

所述控制模块被配置为执行通过采集电压对线路的线制进行判断，以及电能计量及测量、时钟清零、数据存储与冻结和事件记录。

2.如权利要求1所述的线损采集装置，其特征是，所述数据传输模块为通信接口，包括但不限于RS232接口、RS485接口；通信速率可选为19200bps、9600bps、4800bps、2400bps或1200bps。

3.如权利要求1所述的线损采集装置，其特征是，所述电流采集模块分别对若干线路进行电流信号的采集，其中线路两两为一组。

4.如权利要求1所述的线损采集装置，其特征是，所述电压采集模块采用电压互感器，电压互感器的数量为两个。

5.如权利要求1所述的线损采集装置，其特征是，所述运行指示模块为运行指示灯，运行指示灯为两排，上排指示灯用于电源指示，下排指示灯用于运行指示。

6.如权利要求1所述的线损采集装置，其特征是，使用环保型的锂电池作为时钟电路备用电源，通过RS232接口可对时钟进行校时。

7.如权利要求1所述的线损采集装置，其特征是，所述线损采集装置还包括壳体，所述壳体内设置有电压采集模块、电流采集模块、数据传输模块及控制模块；所述壳体的面板上设置有电压采集模块的接口、电流采集模块的接口、数据传输模块的接口及运行指示灯。

8.如权利要求1所述的线损采集装置，其特征是，所述电压采集模块通过电压并联负反馈，生成电压信号，传输至控制模块的运放单元进行处理，运放单元进行处理后的信号传输至控制模块的计量芯片，计量芯片要求的最大输入信号为毫伏信号。

9.线损采集系统，其特征是，包括配电开关监控终端及采用权利要求1-8任一所述线损采集装置，配电开关监控终端及线损采集装置相互通信，实现数据交换。

设计说明书

技术领域

本公开涉及线路电量采集技术领域，特别是涉及线损采集装置、系统。

背景技术

电流通过导线时会产生损耗，且电力的传输网络中有大量的变压器、开关、仪表等设备，这些设备也会消耗一定的能量，一般地，将电力系统供电过程中的能量损耗称为线损。

线损采集装置，用于实现对输配电网中各等级电网传输过程中的线损电量进行采集，存在的问题是：

配电线损采集装置结构简单，设备体积大，检测精度低，工作效率低下，严重影响检测结果。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本公开实施例子提供了线损采集装置，具有体积小巧、精度高可靠性好安装方便等优点，产品有功精度满足各项规定的要求。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

线损采集装置，包括电压采集模块及电流采集模块，所述电压采集模块及电流采集模块分别将待采集线路的电压及电流通过数据传输模块传输至控制模块，所述控制模块还分别与运行指示模块及具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路相连；

所述控制模块被配置为执行通过采集电压对线路的线制进行判断，以及电能计量及测量、时钟清零、数据存储与冻结和事件记录。

作为本申请的进一步的技术方案，通过采集电压对线路的线制进行判断，具体为：

默认线制为三相四线制，正常采样后判断，若B相电压为0，且A相和C相至少有一相的电压大于72.3V，则判定为三相三线。

作为本申请的进一步的技术方案，线制进行判断时，每隔设定时间进行电压的采集并对线制进行重新判断，以适应运行过程中的电压工况切换。

作为本申请的进一步的技术方案，所述数据传输模块为通信接口，包括但不限于RS232 接口、RS485接口；通信速率可选为19200bps、9600bps、4800bps、2400bps或1200bps。

作为本申请的进一步的技术方案，所述电流采集模块分别对若干线路进行电流信号的采集，其中线路两两为一组。

作为本申请的进一步的技术方案，所述电压采集模块采用电压互感器，电压互感器的数量为两个。

作为本申请的进一步的技术方案，所述运行指示模块为运行指示灯，运行指示灯为两排，上排指示灯用于电源指示，下排指示灯用于运行指示。

作为本申请的进一步的技术方案，使用环保型的锂电池作为时钟电路备用电源，通过 RS232接口可对时钟进行校时。

作为本申请的进一步的技术方案，所述线损采集装置还包括壳体，所述壳体内设置有电压采集模块、电流采集模块、数据传输模块及控制模块；所述壳体的面板上设置有电压采集模块的接口、电流采集模块的接口、数据传输模块的接口及运行指示灯。

作为本申请的进一步的技术方案，所述电压采集模块通过电压并联负反馈，生成电压信号，传输至控制模块的运放单元进行处理，运放单元进行处理后的信号传输至控制模块的计量芯片，计量芯片要求的最大输入信号为毫伏信号。

作为本申请的进一步的技术方案，所述控制模块实现事件记录，针对所采集的电压或电流信号传输至控制模块后，控制模块根据判断条件进行判断，并在判定后进行记录，并将事件备份存到存储器中，需要查看时，通过规约进行读取。

本公开的实施例子还公开了线损采集系统，包括配电开关监控终端及采用上述任一所述线损采集装置，配电开关监控终端及线损采集装置相互通信，实现数据交换；

利用所述配电开关监控终端选配3路DC24V无源遥信输入功能，通过采集PT开关状态及母联实现双路电压与8路电流的自适应组合计量。

本公开的实施例子还公开了线损采集系统的工作方法，包括电压自适应步骤，具体为：

在线损采集装置正常上电后，利用电压采集模块对电压采样线路进行电压采集；

针对三相四线制，三相三线制的电压条件进行判断，判断条件为：默认情况为三相四线制，正常采样后判断：若B相电压为0，且A相和C相至少有一相的电压大于72.3V，则判定为三相三线制；

正常运行后，会每隔设定进行三种电压工况情况的判断，以适应运行过程中的电压工况切换。

线损采集装置上电时进行电压采集，将辅助电源和采样线路同时上电或采样电路先上电。

作为本申请的进一步的技术方案，线损采集系统的工作方法还包括：

清零操作，清除配电线损采集装置内存储的电能量、冻结量、事件记录数据；

在电能计量时，上电后需设置采集模块回路区间位置及电压与电流组合关系，进行正向、反向有功电能量和四象限无功电能量计量及分相有功电能量计量；

在电能测量时，测量运行参数包括总及各分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流及频率；

在数据存储与冻结时，可采用定时冻结、瞬时冻结、日冻结、月冻结、潮流方向改变冻结或整点冻结的方式实现对采集数据的冻结并对冻结后的数据进行保存；

在事件记录时，所述事件记录均会经过一个判定条件进行判断，然后记录下来，记录事件备份存到存储器中，需要查看，通过规约进行读取。

作为本申请的进一步的技术方案，在数据存储与冻结时，冻结内容及标识符应符合DL\/T 634.5101功总电能及其备案文件要求。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开的技术方案最多能够测量两个电压通道、八个电流通道，可以过配置灵活实现自由组合测量各回路的电压，电流频率，功率因数，有功无功电能等参量值，结合DTU实现配电线损的采集。

本公开的技术方案具有八个回路的有功、无功脉冲灯，电源和运行指示可进时钟等参数设置，并具有电能脉冲输出功能，可用RS232\/RS485电平通讯接口与FTU实现数据交换，极大地方便了配电线损管理。

选配3路DC24V无源遥信输入功能，通过采集无源遥信输入功能，通过采集PT开关状态及母联实现双路电压与8路电流的自适应组合计量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请一个或多个实施例子的结构示意图；

图2为本申请一个或多个实施例子的二路三相电压原理图；

图3为本申请一个或多个实施例子的运算放大器原理图；

图4(a)为本申请一个或多个实施例子的八路三相电流回路原理图；

图4(b)为本申请的计量芯片电路原理图；

图5为本申请一个或多个实施例子的事件记录示意图；

图中，1－第一线路接口；2－第二线路接口；3－第三线路接口；4－第四线路接口；5 －第五线路接口；6－第六线路接口；7－第七线路接口；8－第八线路接口；9－指示灯；10－电压互感器PT1接口；11－电压互感器PT2接口，12、检定口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和\/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和\/或它们的组合。

本申请的一种典型的实施方式中，公开了线损采集装置，包括：采集模块壳体；所述的采集模块壳体内设有电压电流采集模块、运行指示模块和数据传输模块，电压电流采集模块设有电流采集装置和电压采集装置。

电流采集相关的电路如图4(a)-图4(b)所示，电流采集装置分为四组，第一组针对第一线路和第二线路进行电流信号采集，第二组为第三线路和第四线路进行电流信号采集，第三组为第五线路和第六线路进行电流信号采集，第四组为第七线路和第八线路进行电流信号采集。

在具体结构上，如图1所示，采集模块壳体的面板上设置有第一线路接口1；第二线路接口2；第三线路接口3；第四线路接口4；第五线路接口5；第六线路接口6；第七线路接口7；第八线路接口8；指示灯9；电压互感器PT1接口10；电压互感器PT2接口11，检定口12。检定口用于实现对该装置的检定工作，包括8个插口，可分别对电源、运行状况、无功状况、有功状况分别进行检定。

在具体实施例子中，电压采集装置为电压互感器PT1和电压互感器PT2，并针对3*57\/100V (三相四线)，3*100V(三相三线)的电压条件进行判断。

在具体实施例子中，3*57\/100V(三相四线)，3*100V(三相三线)的电压判断条件为，默认情况为3*57\/100V(三相四线)，正常采样后判断；B相电压为0，且A相和C相至少有一相的电压大于72.3V，则判定为3*100V(三相三线)。

通过上述方式可以在不确认电压规格时，采用先采样获取电压值得情况进行获取现场的电压类型。可以实现对不同电压类型的自适应。

在具体实施例子中，线损采集装置每隔一个小时进行三种电压工况情况的判断，以适应运行过程中的电压工况切换，二路三相电压原理图如图2所示，利用该电路实现对电压的测量及电压信号的处理。

在具体实施例子中，运行指示模块为运行指示灯，运行指示灯为两排，上排为电源指示，下排为运行指示，电源指示和运行指示对应第一线路至第八线路上排八个有功指示灯，下排八个无功的指示灯。

在具体实施例子中，数据传输模块为通信接口：RS232、RS485；通信速率(bps)：19200、9600(默认)、4800、2400、1200可选。

本申请的线损采集装置设有实现电能计量及测量、时钟、配电线损采集模块清零、数据存储与冻结和事件记录功能组件。

其中，时钟为应采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，内部时钟端子输出频率为 1Hz。

电压采集装置电压采样通过电压互感器PT1和电压互感器PT2，通过电压并联负反馈，生成电压信号，信号幅值大，抗干扰性强，进入到CPU板的第二级运放，由于计量芯片要求的最大输入信号为毫伏信号，需要降低信号的幅值进入到计量芯片。

运算放大器原理图如图3所示，利用该运算放大电路实现对信号的运放处理。

本申请的线损采集装置能够实现电能计量及测量：

a)具有正向、反向有功电能量和四象限无功电能量计量、记录功能。b)具有计量分相有功电能量功能；不应采用各分相电能量算术加的方式计算总电能量。c)具有测量总及各分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率等运行参数的功能。d)设备上电后需通过软件设计回路区间位置(电压与电流组合关系)才能正确计量。

时钟计时：a)应采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，内部时钟端子输出频率为 1Hz。b)时钟应具有日历、计时、闰年自动转换功能。c)应使用环保型的锂电池作为时钟备用电源；时钟备用电源在配电线损采集模块寿命周期内无需更换，断电后应维持内部时钟正确工作时间累计不少于5年；电池电压不足时，配电线损采集模块应给予报警提示。d)可通过RS232接口可对配电线损采集模块校时。正常工作时，由外部220V电源提供时钟的工作电压，当外部断电时，再有时钟电池提供供电电压，一般来说可以工作累计5年的时间。电池电压不足时，配电线损采集模块应给予报警提示，可通过抄读报文数据实现。

配电线损采集模块清零：a)清除配电线损采集模块内存储的电能量、冻结量、事件记录等数据。b)清零操作应作为事件永久记录，应有防止非授权人操作的安全措施。c)配电线损采集模块表底度值只能清零，禁止设定。

数据存储与冻结：a)定时冻结：按照约定的时刻及时间间隔冻结电能量数据；每个冻结量至少应保存96次。b)瞬时冻结：在非正常情况下，冻结当前的日历、时间、所有电能量和重要测量的数据；瞬时冻结量应保存最后3次的数据。c)日冻结：存储每天零点的电能量，应可存储62天的数据量。停电时刻错过日冻结时刻，上电时补全日冻结数据，最多补冻最近7 个日冻结数据。d)月冻结：存储每月的电能量。可存储24个数据。e)潮流方向改变冻结：当潮流方向发生变化时，应冻结当前所有电能量数据，可存储24个数据。f)整点冻结：存储整点时刻或半点时刻的有功总电能，应可存储254个数据。g)冻结内容及标识符应符合DL\/T634.5101功总电能，及其备案文件要求。

关于事件记录：如图5所示，所有的事件记录都会经过一个判定条件进行判断，然后记录下来。如失压、失流、过压、过流，其中，失压次数的记录，在电压信号进入到CPU后，进入判定条件进行判断，判断存在失压情况时，进行记录，记录事件备份存到E2PROM中。需要查看，通过规约进行读取。

a)应记录各相失压的总次数，最近10次失压发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息；失压功能应满足DL\/T 566的技术要求。b)应记录各相断相的总次数，最近10次断相发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息。c)应记录各相失流的总次数，最近10次失流发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息。d)应记录最近10次全失压发生时刻、结束时刻、及对应的电流值；全失压后程序不应紊乱，所有数据都不应丢失，且保存时间应不小于180天；电压恢复后，配电线损采集模块应正常工作。e)配电线损采集模块应记录电压(流) 逆相序总次数，最近10次发生时刻、结束时刻及其对应的电能量数据。f)应记录潮流反向的总次数，最近10次潮流反向发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息。g)可记录掉电的总次数，以及最近10次掉电发生及结束的时刻。h)可记录最近10次电压(流)不平衡发生、结束时刻及对应的电能量数据。i)可记录电源异常事件总次数，最近10次发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据。j)可记录校时总次数(不包含广播校时)，以及最近10次校时的时刻、操作者代码。k)可记录各相过载总次数、总时间，最近10次过载的持续时间。l)永久记录配电线损采集模块清零事件的发生时刻及清零时的电能量数据。m)依据DL\/T634.5101零事件的数及其备案文件要求，通过附加信息的方式实现事件的上报功能。上报事件的内容可设置。 n)可记录每种事件总发生次数和(或)总累计时间。

本公开该模块具有体积小巧、精度高可靠性好安装方便等优点，产品有功精度满足GB\/T GB\/T GB\/T 17215.322－2008中0.5S级要求、无功满足GB\/T 17215.323 GB\/T17215.323 GB\/T 17215.323－2008中2级要求，并满足电网一、二次融合规范要求。

本公开的实施例子还公开了线损采集系统，包括相互通信的配电开关监控终端及线损采集装置，实现数据交换；

利用所述配电开关监控终端选配3路DC24V无源遥信输入功能，通过采集PT开关状态及母联实现双路电压与8路电流的自适应组合计量。

本公开的线损采集装置能够实现电压自适应功能，首先要在装置正常上电时，电压已经可以正确计量。线损模块辅助电源加电后，会对电压采样线路进行电压采集，并针对3*57\/100V (三相四线)，3*100V(三相三线)的电压条件进行判断。判断条件为：默认情况为3*57\/100V (三相四线)，正常采样后判断：B相电压为0，且A相和C相至少有一相的电压大于72.3V，则判定为3*100V(三相三线)。并且为了判断上电期间是否有接法误判，正常运行后，会每隔一个小时进行三种电压工况情况的判断，以适应运行过程中的电压工况切换。最好是将辅助电源和采样线路同时上电或采样电路先上电，否则有可能上电后一个小时内对电压的判断有误，影响上电后一个小时的电能计量，也就是线损统计。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

设计图

线损采集装置、系统论文和设计

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主设计要求

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