支持线路自取电的配电线路在线监测采集终端

摘要

本发明公开了一种支持线路自取电的配电线路在线监测采集终端，用于与线路故障指示器配合以监测配电线路的运行情况，其增设高压线路自取电部分，用于从配电线路上获取工作电压，包括：电流感应电源，将配电线路上的能量转换至线路二次侧以进行隔离供电；充电电路，将此能量加以存储并转换为所述工作电压；以及连接于所述电流感应电源与充电电路之间的开关电路，用于控制电流感应电源向所述充电电路直接充电。电流感应电源降低了成本，避免了铁磁谐振，大大提升了电网的安全性。

说明书

技术领域

本发明实施例主要涉及配网配电技术，尤其涉及一种支持线路自取电的配 电线路在线监测采集终端。

背景技术

配电线路传输距离远、支线多，多呈网状结构，其故障查找非常困难。配 电线路在线监测采集终端与智能线路故障指示器相配合，可实时监测线路的正 常运行情况和故障发生过程，检测并指示短路和接地故障。这将为配电线路对 运行维护人员实时了解线路的运行状况，故障发生后的定位、维修等带来极大 的便利。

由于架空线型的配电线路多位于野外，配电线路在线监测终端的供电将遇 到极大的困难。目前通常的做法是将光伏电池与备用电源并联使用。由光伏电 池为备用电池充电，光伏电池与备用电池并联后为配电线路在线监测终端供电。 由于需考虑多日的阴雨天气，备用电池需支持配电线路在线监测终端10日以上 的运行。

由于光伏电池的功率受天气影响很大，其输出极不稳定，从而无法有效控 制对备用电池的充电电流。因此备用电池多采用铅酸电池与镍氢电池，而这两 种备用电池的记忆效应均比较严重。无规律的充电电流将大大影响这两种电池 的使用寿命。此外在一天之内光伏电池在近一半的时间由于光照不足而无法为 备用电池提供能量，备用电池势必处于边充边放的状态，这也将在一定程度上 影响了备用电池的使用寿命。

此外，在备用电池的电放完之后，在短时间内只能依靠光伏电池的输出为 配电线路在线监测采集终端供能，而由于光伏电池的供电不稳定，也就无法使 得配电线路在线监测采集终端稳定工作。

为了给配电线路在线监测终端提供电源，还有利用电压互感器引出电源的 方案，但这一方面高压CT的成本偏高，另一方面高压CT的大量使用可能会造 成铁磁谐振，从而带来较大的安全隐患。

发明内容

本发明解决前述技术缺陷，提供一种支持线路自取电的配电线路在线监测 采集终端，用于与线路故障指示器配合以监测配电线路的运行情况，其改进在 于增设高压线路自取电部分，用于从配电线路上获取工作电压，包括：电流感 应电源，将配电线路上的能量转换至线路二次侧以进行隔离供电；充电电路， 将此能量加以存储并转换为所述工作电压；以及连接于所述电流感应电源与充 电电路之间的开关电路，用于控制电流感应电源向所述充电电路直接充电。

在一个实施例中，所述充电电路包括：备用电池，在配电线路负载长时间 输出功率不足的情况下提供稳定的工作电压；超级电容，用于在短时间内对来 自电流感应电源的能量进行缓存，以稳定电流感应电源的输出电压和功率，并 且稳定所述备用电池的充电电流以及所述配电线路在线监测采集终端的工作电 压；以及充电管理电路，连接所述备用电池和超级电容之间以按照备用电池的 类型而选择相应的充电逻辑以延长所述备用电池的使用周期。

在一个实施例中，所述充电逻辑为在一个预设周期内检测所述备用电池的 使用情况和电流负荷，从而稳定其输出电流。

在一个实施例中，所述电流感应电源包括：连接配电线路的用于取能的电 流互感器(CT)；连接所述CT的全桥整流电路；以及连接所述全桥整流电路的 输出端的激励电路，用于防止所述CT所接出的二次侧开路。

在一个实施例中，所述开关电路包括连接于电流感应电源与备用电池之间 的并联开关二极管D1,D2，防止所述备用电池向超级电容充电，或防止电流感应 电源直接向备用电池充电。

在一个实施例中，所述备用电池选用镍氢电池或铅酸电池。

在另一个实施例中，一种支持线路自取电的配电线路在线监测采集终端， 用于与线路故障指示器配合以监测三相配电线路的运行情况，其改进设计在于 包括：连接配电线路的电源，它具有高压线路自取电部分，用于从配电线路上 获取工作电压，包括：电流感应电源，将配电线路上的能量转换至线路二次侧 以进行隔离供电；充电电路，将此能量加以存储并转换为所述工作电压；以及 连接于所述电流感应电源与充电电路之间的开关电路，用于控制电流感应电源 向所述充电电路直接充电；以及通信端，用于通过无线方式分别与所述线路故 障指示器和远端主站系统进行通信连接。

在一个实施例中，所述线路故障指示器包括分别接设在A、B、C三相电力 线上的A、B、C相线路故障指示器，通过红外方式连接所述通信端。

在一个实施例中，所述通信端通过WIFI或有线以太网方式连接远端主站系 统。

在一个实施例中，所述充电电路包括：备用电池，在配电线路负载长时间 输出功率不足的情况下提供稳定的工作电压；超级电容，用于在短时间内对来 自电流感应电源的能量进行缓存，以稳定电流感应电源的输出电压和功率，并 且稳定所述备用电池的充电电流以及所述配电线路在线监测采集终端的工作电 压；以及充电管理电路，连接所述备用电池和超级电容之间以按照备用电池的 类型而选择相应的充电逻辑以延长所述备用电池的使用周期。

在一个实施例中，所述充电逻辑为在一个预设周期内检测所述备用电池的 使用情况和电流负荷，从而稳定其输出电流。

在一个实施例中，所述电流感应电源包括：连接配电线路的用于取能的电 流互感器(CT)；连接所述CT的全桥整流电路；以及连接所述全桥整流电路的 输出端的激励电路，用于防止所述CT所接出的二次侧开路。

在一个实施例中，所述开关电路包括连接于电流感应电源与备用电池之间 的并联开关二极管D1,D2，防止所述备用电池向超级电容充电，或防止电流感应 电源直接向备用电池充电。

在一个实施例中，所述备用电池选用镍氢电池或铅酸电池。

本发明技术效果显而易见，与高压PT供能相比，电流感应电源降低了成本， 避免了铁磁谐振，大大提升了电网的安全性。与光伏电池供能相比，电流感应 电源的供能稳定性大大增加，且由于供能门槛电流较小，因此一天之内的有效 供电时间也大幅度提高。在与超级电容的配合下，能抵消一部分短时间的线路 负载波动，进一步提高了供能的稳定性，满足了配电线路在线监测终端的供能 需求，由此可带来如下优势：可较完整地实现对备用电池的充放电过程，从而 增加了备用电池的使用寿命。所需的备用电池的容量也有所降低，从而也降低 了整个装置的成本。在备用电池放完电之后，电流感应电源依旧能为配电线路 在线监测终端提供稳定的电能。

附图说明

图1为支持线路自取电的配电线路在线监测采集终端的结构功能框图。

具体实施方式

参照图1，支持线路自取电的配电线路在线监测采集终端增设了一个高压线 路自取电部分，用于从配电线路上获取工作电压，包括：电流感应电源1，将配 电线路上的能量转换至线路二次侧以进行隔离供电；充电电路，将此能量加以 存储并转换为所述工作电压；以及连接于所述电流感应电源1与充电电路之间 的开关电路，用于控制电流感应电源向所述充电电路直接充电。支持线路自取 电的配电线路在线监测采集终端与配电线路上的智能线路故障指示器配合，实 现对配电线路的运行状况、故障发生过程进行实时监测，能检测并指示短路、 接地等故障。与此同时，通过无线或有线信道将监测到的信息实时上报给主站 系统，为线路运行的状态估计、故障的抢修提供依据，提高供电质量。

在一个实施例中，所述充电电路包括：备用电池2，在配电线路负载长时间 输出功率不足的情况下提供稳定的工作电压；超级电容3，用于在短时间内对来 自电流感应电源的能量进行缓存，以稳定电流感应电源的输出电压和功率，并 且稳定所述备用电池的充电电流以及所述配电线路在线监测采集终端的工作电 压；以及充电管理电路4，连接所述备用电池和超级电容之间以按照备用电池的 类型而选择相应的充电逻辑以延长所述备用电池的使用周期。

在一个实施例中，所述充电逻辑为在一个预设周期内检测所述备用电池的 使用情况和电流负荷，从而稳定其输出电流。

在一个实施例中，所述电流感应电源包括：连接配电线路的用于取能的CT； 连接所述CT的全桥整流电路；以及连接所述全桥整流电路的输出端的激励电路， 用于防止所述CT所接出的二次侧开路。

在一个实施例中，所述开关电路包括连接于电流感应电源与备用电池之间 的并联开关二极管D1,D2，防止所述备用电池向超级电容充电，或防止电流感应 电源直接向备用电池充电。

在一个实施例中，所述备用电池选用镍氢电池或铅酸电池。

在另一个实施例中，一种支持线路自取电的配电线路在线监测采集终端， 用于与线路故障指示器配合以监测三相配电线路的运行情况，其改进设计在于 包括：连接配电线路的电源，它具有高压线路自取电部分，用于从配电线路上 获取工作电压，包括：电流感应电源，将配电线路上的能量转换至线路二次侧 以进行隔离供电；充电电路，将此能量加以存储并转换为所述工作电压；以及 连接于所述电流感应电源与充电电路之间的开关电路，用于控制电流感应电源 向所述充电电路直接充电；以及通信端，用于通过无线方式分别与所述线路故 障指示器和远端主站系统进行通信连接。

在一个实施例中，所述线路故障指示器包括分别接设在A、B、C三相电力 线上的A、B、C相线路故障指示器，通过红外方式连接所述通信端，对三相智 能线路故障指示器通过短距离无线进行轮询问，获取三相线路的实时电流、检 测线路对地电场，判断线路的相间短路、单相接地等故障状态。

在一个实施例中，所述通信端通过WIFI或有线以太网方式连接远端主站系 统，通过GPRS无线公网与主站系统相连接，并将三相线路的实时电流、对地电 场定时上报给主站系统。并将线路的相间短路、单相接地等故障状态实时上报 给主站。以提高故障的响应速度，提高供电质量。