CN113608040A - 基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力领域，具体为基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，包括电源设备、供电网络和终端电能表以及电力调度系统，电源设备或电源设备与供电网络的连接线上设有信号标识器，终端电能表设有标识辨识器。信号标识器给电源设备的电源产生一个瞬间断电的信号作为一个唯一标识，标识辨识器检测其接收到的电源信号的唯一标识，并将所述唯一标识与终端电能表配对，然后抄表子系统将唯一标识相同的出口电能表和终端电能表的数据进行汇总后计算线路损耗。解决了不同的运行方式下由于用户的电源来自不同的变压器，电源流向的线路不同，产生的线路损耗的计算值不准确的问题。

Description

基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统

技术领域

本发明涉及电力领域，具体的，涉及线路损耗检测领域，具体为基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统。

背景技术

在现有技术中常用管理线损的方式来表现线路的实际损耗。即电源的出口端设有总表，用户终端设有终端表，总表的数据减去所有终端表的数据之和即是线路损耗，也叫管理线损。管理线损和计算线损具有一定的差异。

但是在实际应用中，如一个大型小区一般设置有多个回路的电源，即从不同的配电所引入电源，然后经变压器给用户供电，由于保证用户供电的可靠性，每栋居民楼可能由两个变压器供电，因此不同的运行方式下用户用电的电源来自不同的变压器，因此电源流向的电路也不同，此时按照现有管理线损的方式计算就会出现误差，而由于线损反应的问题也不能及时发现。因此确定电源的走的道路，来自哪一个电源才能准确的计算出该电源供电的用户终端的线路损耗。因此设计一种全新的基于管理线损的线路损耗的检测系统成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有准确判定电源来源、准确计算线路损耗的基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，包括电源设备、供电网络和终端电能表以及电力调度系统，所述电源设备的输出端和供电网络电气连接，所述终端电能表的输入端和供电网络电气连接，所述终端电能表的输出端和用户负载电气连接，所述电力调度系统设有抄表子系统，其特征在于：所述电源设备与供电网络的连接线上设有信号标识器，或所述电源设备设有信号标识器；所述电源设备的输出端与供电网络之间设有出口电能表；所述信号标识器包括信号触发模块、调整执行模块；所述调整执行模块包括开关管和分断开关；所述分段开关设有两个分别为第一分段开关、第二分段开关，第二分段开关和开关管串联后与第一分段开关并联；所述调整执行模块串接在电源设备输出的线路上；初始状态下，第一分段开关导通，第二分段开关断开；所述电源设备输出的电源信号加载唯一标识的方法为：闭合第二分段开关，之后断开第一分段开关，控制开关管瞬间断开并恢复导通；所述开关管断开的时长为δt；所述唯一标识为电源信号中存在一个不完整的周波；通过设定不同的δt使不同的电源设备具有唯一的标识；或者，通过设定一个周波内断开的次数的，或者设定不完整周波的个数使不同的电源设备具有唯一的标识；所述终端电能表设有标识辨识器，所述标识辨识器包括信号检测模块、数据转发模块；基于管理线损的线路损耗检测的方法为：信号标识器给电源设备输出的电源信号加载一个唯一标识，并将所述唯一标识与出口电能表配对；标识辨识器检测其接收到的电源信号的唯一标识，并将所述唯一标识与终端电能表配对；抄表子系统将唯一标识相同的出口电能表和终端电能表的数据进行汇总，然后通过管理线损的方式计算出线路损耗，即线路损耗为：出口电能表的数值减去与其唯一标识相同的所有的终端电能表的数据之和。

更好的，所述信号触发模块发送指令给调整执行模块，调整执行模块接收到指令后给电源设备输出的电源信号加载一个唯一标识；所述信号触发模块进行信号触发的方式包括：周期性循环触发，所述信号触发模块设有定时器电路或者定时器模块，所述定时器电路或者定时器模块间隔相同的时间发送指令给调整执行模块；外部启动触发，所述信号触发模块设有网络通信模块，信号触发模块接收到外部控制指令后发送指令给调整执行模块。

更好的，所述信号标识器还包括电压测量模块，所述电压测量模块与电源设备输出的线路并接用以检测电压；所述电源设备输出的电源信号加载唯一标识的方法为：控制开关闭合，电容器接通，此时电源设备输出的线路上的电压会升高；电压测量模块检测电压变化，当电压升高δU时，控制开关断开，电容器切除，此时电源设备输出的线路上的电压会降低并恢复正常；所述唯一标识为供电电压升高δU之后恢复正常的过程；通过设定不同的δU使不同的电源设备具有唯一的标识；或者，通过设定不同的升高δU并恢复正常的次数使不同的电源设备具有唯一的标识。

更好的，所述标识辨识器的信号检测模块为电压检测模块，所述标识辨识器的数据转发模块为微控制器；所述电压检测模块采集电压，通过实时采集的电压判断电压变化的规律性，如果变化规律与唯一标识的变化规律相同，则识别出该唯一标识。

更好的，所述标识辨识器的信号检测模块为电压检测模块，所述标识辨识器的数据转发模块为微控制器；所述电压检测模块采集电压，通过实时采集的电压判断电压波形中是否有不完整的周波，如果存在不完整的周波则记录不完整的周波的个数或者记录一个周波内中断的次数来确定唯一标识。

更好的，数据转发模块将检测的唯一标识和电能表的表号配对后上传调度系统的抄表子系统。

更好的，数据转发模块将唯一标识发送给终端电能表，终端电能表在上传电能参数时加载该唯一标识。

本发明的有益效果为：

1、能够准确的确定用户电源的来源，并根据电源来源计算线路损耗。

2、准确的确定电源来源可以确定准确的线路损耗数据，可提高根据线路损耗数据判断故障的准确率。

附图说明

图1是本发明一种具体实施例的示意图

图2是本发明一种具体实施例信号标识器的示意图

图3是本发明一种具体实施例信号标识器的示意图

图4是本发明一种具体实施例信号标识器的示意图

图5是本发明一种具体实施例信号标识器的示意图

图6是本发明一种具体实施例终端电能表的示意图

图7是本发明一种具体实施例唯一标识的示意图

图8是本发明一种具体实施例唯一标识的示意图

图9是本发明一种具体实施例唯一标识的示意图

图10是本发明一种具体实施例唯一标识的示意图

图11是本申请中计算线路损耗的实例中所应用的一种供电网络的示意图

图中：

C、电容器；S10、开关管；S12、第二分段开关；S11、第一分段开关；520、数据转发模块；510、信号检测模块；420、调整执行模块；410、信号触发模块；600、出口电能表；500、标识辨识器；300、终端电能表；400、信号标识器；200、供电网络；100、电源设备；999、标记；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

如图1所示，现有技术中，供配电系统主要包括电源设备100、供电网络200和终端电能表300以及电力调度系统。所述电源设备100的输出端和供电网络200电气连接，电源设备100可以使变电站的变压器、配电所的馈出回路或者是台区变压器。所述终端电能表300的输入端和供电网络200电气连接，所述终端电能表300的输出端和用户负载电气连接，所述电力调度系统设有抄表子系统。供电网络200是一个复杂的供电电路系统，进一步的，在不同的运行方式下，相同的供电网络200其内部的电路连接情况也是不同的。因此终端电能表300获取的电源来自的电源设备100是不确定的，为了确定用户负载用的电能来自哪个电源设备100在所述电源设备100与供电网络200的连接线上设有信号标识器400，或所述电源设备100设有信号标识器400。

所述电源设备100的输出端与供电网络200之间设有出口电能表600，用以计算该电源设备100输出的电能的总和。

电源设备100通过信号标识器400加载特定的信号之后，则该电源设备具有了唯一性。为了能够识别出该电源设备100，所述终端电能表300设有标识辨识器500。标识辨识器500用以检测出上述信号，确定电能的来源。

在上述系统中进行线路损耗的检测方法为：

信号标识器400给每一个电源设备100输出的电源信号加载一个唯一标识，并将所述唯一标识和与电源设备100匹配的出口电能表600配对或者关联。

标识辨识器500检测其接收到的电源信号的唯一标识，并将所述唯一标识与终端电能表300配对或者关联。

抄表子系统将唯一标识相同的出口电能表600和终端电能表300化为一个区域并进行统计计算。抄表子系统获取的出口电能表600的电度数与同一区域内的终端电能表300的电度数之和的差值即为台区变压器所在的配电线路的线路损耗。

为了减少唯一标识产生的信号对供电系统的影响，采取间歇加载的方式。因此所述信号标识器400设置了信号触发模块410、调整执行模块420，信号触发模块410和调整执行模块420电气连接。信号触发模块410用以设定触发的节点和触发的方式，在需要加载唯一标识的信号的时候，信号触发模块410给调整执行模块420发送一个指令，调整执行模块420接收到指令后进行信号的加载。

现有技术中，通过单片机作为微处理器芯片可以实现一个微机控制系统，微机控制系统通过设定程序控制其引脚短或IO接口输出控制信号。

进一步的，所述信号触发模块进行信号触发的方式包括：周期性循环触发和外部启动触发。

周期性循环触发：所述信号触发模块410设有定时器电路或者定时器模块，其中定时器模块可以是信号标识器400内部微控制器内设定的定时器程序。所述定时器电路或者定时器模块间隔相同的时间发送指令给调整执行模块420。如每天触发一次、12小时触发一次、一周触发一次等。该种方式可以实现定期对电源设备100与终端电能表300的关联性进行检查。

外部启动触发，所述信号触发模块设有网络通信模块，信号触发模块接收到外部控制指令后发送指令给调整执行模块420。信号标识器400和电力调度系统通过有线网络或者无线网络连接，电力调度系统在检测到系统故障时，如速断保护动作、接地故障动作等，并且系统故障可能导致供电网络的结构发生改变，如环网供电线路，该线路上两端都有电源，一端跳闸后另一端可能备自投保护动作，备自投保护动作之后该线路上负载的电能从来自一端的电源设备100变成了来自对端的电源设备100，此时电力调度系统给信号标识器400发送一个指令，命令其触发加载唯一标识的信号。或者，电力调度人员改变供电网络200的运行方式之后通过遥控的方式给信号标识器400发送触发的指令。

同时，标识辨识器500设置了信号检测模块、数据转发模块。信号检测模块510和数据转发模块520电气连接，信号检测模块510检测到唯一标识后，将检测结果发送给数据转发模块520，数据转发模块520根据设定的转发程序以特定的方式向特定的目标发送唯一标识。信号检测模块510实时检测数据的变化，数据转发模块520可以循环发送唯一标识也可以在检测到唯一标识改变之后进行发送，以此来降低电能的损耗，同时降低通信网路的带宽的利用率。

信号标识器400和标识辨识器500的一种实施例。电压信号的检测相对于其他电信号检测较为简单，因此该实施例中采用电压的变化信号做为唯一标识。因此通过调整执行模块420实现电压的变化，具体的包括以下两个实施例。

所述调整执行模块420包括电容器和控制开关。所述电容器和控制开关串联后并接在电源设备100输出的线路上。

如图1所示，电容器C的两端和控制开关的两个回路串接之后分别接到单线供电回路的零火线上。

除了单向供电网络外，较为常见的为三相四线制的供电网络。基于此，如图3所示，电容器C采用星形连接之后与控制开关串接，然后接到三相交流电的ABC三相的导线上。

由于电容投切过程中会切断一定的电流，因此控制开关采用可控负荷开关或者断路器，如塑壳断路器等。

此时，给电源设备100加载唯一标识的方法为：

信号触发模块410给调整执行模块420发送一个控制信号，具体的给控制开关发送一个合闸控制信号；

控制开关接收到合闸控制信号后，控制开关主回路闭合，电容器C接入电源设备100的供电网络中；

由于电容器C的容性特征，此时电源设备100输出的线路上的电压会升高。

间隔时间t之后，信号触发模块410给控制开关发送分闸控制信号，此时控制开关断开，电容器C切除，此时电源设备100输出的线路上的电压会降低并恢复正常。

基于上述控制方式，唯一标识为供电电压升高并降低的过程，不同的电源设备100配置不同的电容器C，通过设定电容器C的大小控制电源设备100电压升降的幅度，使每一个电源设备100具有唯一的标识。或者，通过电压升高的间隔时间t和电压升高的幅度匹配作为唯一标识。具体的：

1#电源设备的唯一标识为δU1,2#电源设备的唯一的标识为δU2，其中δU1≠δU2。或者，1#电源设备和2#电源设备的电压幅值的变化同为δU，1#电源设备的唯一标识为δU的持续时间为T1，2#电源设备的持续时间为T2。

如图6所示，正常供电的情况下，电压的幅值都是在一定的范围内波动，在没有出现异常情况的时候，如近端短路故障，电压变化的范围是非常小的。因此将δU设计的电压幅值大于正常波动的幅值，该值可以通过统计和试验获取。

现有的几点保护系统中，电压的检测非常成熟，在其值连续大于或等于δU时判别为产生唯一标识。

进一步的，为了便于产生准确的唯一标识，所述信号标识器400还包括电压测量模块，所述电压测量模块与电源设备100输出的线路并接用以检测电压。

控制开关闭合后电容器接通，此时电源设备100输出的线路上的电压会升高；电压测量模块检测电压变化，当电压升高δU时，控制开关断开，电容器切除，此时电源设备100输出的线路上的电压会降低并恢复正常。由于电容投入过程中暂态变化中是指数曲线的变化形式，但是暂态过程比较短暂，因此该方法产生的是一个电压脉冲，通过电压脉冲作为唯一标识。

此时，通过脉冲次数，或者，升高δU并恢复正常的次数使不同的电源设备100具有唯一的标识。

更好的，为了使唯一标识更具有辨识性，如图2所示，在电源设备100的输出端并联两个电容器C。

此时所述电源设备100输出的电源信号加载唯一标识的方法为：

依次投入电容器接通，如图8所示，此时电源设备100输出的线路上的电压会分两个阶段升高。

之后依次将电容器切除，此时电源设备100输出的线路上的电压会降低并恢复正常。

所述唯一标识为供电电压分两阶段升高，或两阶段升高之后恢复正常的过程，该过程中，通过设定电压升高的幅值δU不同、或者两个电压升高的持续时间不同作为唯一标识。

二

所述调整执行模块420包括开关管和分断开关。如图4所示，分段开关设有两个分别为第一分段开关S11、第二分段开关S12。第二分段开关S12和开关管S10串联后与第一分段开关S11并联。所述调整执行模块420串接在电源设备100输出的线路上。

初始状态下，第一分段开关S11导通，第二分段开关S12断开。该状态为正常供电状态。在需要加载唯一标识时，所述电源设备100输出的电源信号加载唯一标识的方法为：

闭合第二分段开关S12，之后断开第一分段开关S11。此时切换到第二分段开关S12的回路进行供电。此时控制开关管S10瞬间断开并恢复导通。所述开关管S10断开的时长为δt。如图9所示，电压的波形产生一个具有间断的畸形周波波。

所述唯一标识为电源信号中存在一个不完整的周波，即该畸形周波。通过设定不同的δt使不同的电源设备100具有唯一的标识；

或者，通过设定一个周波内断开的次数的，或者设定不完整周波的个数使不同的电源设备100具有唯一的标识。

基于上述两种方式，采用电压的方式进行唯一标识的加载，因此标识辨识器500就需要通过检测电压的方式实现唯一标识的检测。因此，所述标识辨识器500的信号检测模块510为电压检测模块，所述标识辨识器500的数据转发模块520为微控制器。

所述电压检测模块采集电压，电压采集模块在微机继电保护装置中应用的较为广泛且技术成熟，对于电压等级较高的供电线路通过设置电压互感器配合电压采集电路实现电压的采集以及数字化。

本实施例中通过实时采集的电压判断电压变化的规律性，如果变化规律与唯一标识的变化规律相同，则识别出该唯一标识。通过采集电压的瞬时值可以绘制出电压的实时曲线，同时可以检测到畸形波，然后通过匹配即可确认是否是唯一标识。或者，通过采集的电压换算成有效值，通过有效值的变化确定电压变化的幅度，进而确定是哪一个唯一标识。

通过实时采集的电压判断电压波形中是否有不完整的周波，如果存在不完整的周波则记录不完整的周波的个数或者记录一个周波内中断的次数来确定唯一标识。

更好的，为了实现负载与电源设备的匹配，需要将检测到的唯一标识上传到抄表系统中，与系统中存储的各个电源设备的唯一标识进行比对。可通过一下集中方式实现数据的上传。

一、数据转发模块520将检测的唯一标识和电能表的表号配对后上传调度系统的抄表子系统。

二、数据转发模块520将唯一标识发送给终端电能表300，终端电能表在上传电能参数时加载该唯一标识。

本申请还公开了一种具有识别电源信号来源的电能表，在现有的智能电能表的基础上设置标识辨识器500，所述标识辨识器500包括信号检测模块510和数据转发模块520。信号检测模块510检测电源的唯一标识，然后将电源设备的唯一标识、终端电能表的编号以及电能表的数值上传抄表系统。

线路损耗的计算实例：

如图11所示，供电网络200为电源设备a和电源设备x双电源供电线路，在供电线路上设有多个断路器，断路器用以将供电线路分成多段，每一段上有各自的负载用户。为了保证供电可靠性采用了上述供电方式。上述供电线路有多种运行方式，假设运行方式为电源设备a给整个线路供电，此时负载300b到300n都是由电源设备a供电。此时线路上除了断路器F5断开外，F1到F4都是闭合。此时终端电能表300b到300n检测到的唯一标识为电源设备a的唯一标识。计算损耗的时：Ws＝W_100a-(W_300b+W_300c+……+W_300n)。

假设断路器F2和F3之间的线路故障或检修，则需要将该段线路切除，此时F1、F4和F5断路器闭合，断路器F2和F3断开。此时电源设备a给终端电能表300i到300n供电，电源设备x给终端电能表300b到300h供电。如果还是按照Ws＝W_100a-(W_300b+W_300c+……+W_300n)计算则线路损耗的误差就会变大。此时线路损耗的计算方式为：

Ws1＝W_100a-(W_300i+W_300j+……+W_300n)

Ws2＝W_100x-(W_300b+W_300c+……+W_300h)

通过上述计算公式更符合实际的供电线路，因此计算出的线路损耗更加准确。

根据上述实例的说明，本发明公开的技术方案，具有判断用户电源来源的功能，进而可以根据用户电源的来源确定供电线路的运行方式，然后根据供电线路的运行方式计算出准确的线路损耗值。线路损耗值可以判断线路的运行情况、判断是否有接地隐患的产生同时还可以进行窃电判断，因此计算出准确的线路损耗数值具有非常重大的意义和作用。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，包括电源设备(100)、供电网络(200)和终端电能表(300)以及电力调度系统，所述电源设备(100)的输出端和供电网络(200)电气连接，所述终端电能表(300)的输入端和供电网络(200)电气连接，所述终端电能表(300)的输出端和用户负载电气连接，所述电力调度系统设有抄表子系统，其特征在于：

所述电源设备(100)与供电网络(200)的连接线上设有信号标识器(400)，或所述电源设备(100)设有信号标识器(400)；

所述电源设备(100)的输出端与供电网络(200)之间设有出口电能表(600)；

所述信号标识器(400)包括信号触发模块(410)、调整执行模块(420)；所述调整执行模块(420)包括开关管和分断开关；

所述分段开关设有两个分别为第一分段开关(S11)、第二分段开关(S12)，第二分段开关(S12)和开关管(S10)串联后与第一分段开关(S11)并联；

所述调整执行模块(420)串接在电源设备(100)输出的线路上；

初始状态下，第一分段开关(S11)导通，第二分段开关(S12)断开；

所述电源设备(100)输出的电源信号加载唯一标识的方法为：

闭合第二分段开关(S12)，之后断开第一分段开关(S11)，控制开关管(S10)瞬间断开并恢复导通；所述开关管(S10)断开的时长为δt；

所述唯一标识为电源信号中存在一个不完整的周波；通过设定不同的δt使不同的电源设备(100)具有唯一的标识；

或者，通过设定一个周波内断开的次数的，或者设定不完整周波的个数使不同的电源设备(100)具有唯一的标识；

所述终端电能表(300)设有标识辨识器(500)，

所述标识辨识器(500)包括信号检测模块、数据转发模块；

基于管理线损的线路损耗检测的方法为：

信号标识器(400)给电源设备(100)输出的电源信号加载一个唯一标识，并将所述唯一标识与出口电能表(600)配对；

标识辨识器(500)检测其接收到的电源信号的唯一标识，并将所述唯一标识与终端电能表(300)配对；

抄表子系统将唯一标识相同的出口电能表(600)和终端电能表(300)的数据进行汇总，然后通过管理线损的方式计算出线路损耗，即线路损耗为：出口电能表(600)的数值减去与其唯一标识相同的所有的终端电能表(300)的数据之和。

2.根据权利要求1所述的基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，其特征在于：

所述信号触发模块(410)发送指令给调整执行模块(420)，调整执行模块(420)接收到指令后给电源设备(100)输出的电源信号加载一个唯一标识；

所述信号触发模块进行信号触发的方式包括：

周期性循环触发，所述信号触发模块设有定时器电路或者定时器模块，所述定时器电路或者定时器模块间隔相同的时间发送指令给调整执行模块(420)；

外部启动触发，所述信号触发模块设有网络通信模块，信号触发模块接收到外部控制指令后发送指令给调整执行模块(420)。

3.根据权利要求1所述的基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，其特征在于：

所述信号标识器(400)还包括电压测量模块，所述电压测量模块与电源设备(100)输出的线路并接用以检测电压；

所述电源设备(100)输出的电源信号加载唯一标识的方法为：

控制开关闭合，电容器接通，此时电源设备(100)输出的线路上的电压会升高；

电压测量模块检测电压变化，当电压升高δU时，控制开关断开，电容器切除，此时电源设备(100)输出的线路上的电压会降低并恢复正常；

所述唯一标识为供电电压升高δU之后恢复正常的过程；通过设定不同的δU使不同的电源设备(100)具有唯一的标识；

或者，通过设定不同的升高δU并恢复正常的次数使不同的电源设备(100)具有唯一的标识。

4.根据权利要求1所述的基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，其特征在于：

所述标识辨识器(500)的信号检测模块(510)为电压检测模块，所述标识辨识器(500)的数据转发模块(520)为微控制器；

所述电压检测模块采集电压，

通过实时采集的电压判断电压变化的规律性，如果变化规律与唯一标识的变化规律相同，则识别出该唯一标识。

5.根据权利要求1所述的基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，其特征在于：

所述标识辨识器(500)的信号检测模块(510)为电压检测模块，所述标识辨识器(500)的数据转发模块(520)为微控制器；

所述电压检测模块采集电压，

通过实时采集的电压判断电压波形中是否有不完整的周波，如果存在不完整的周波则记录不完整的周波的个数或者记录一个周波内中断的次数来确定唯一标识。

6.根据权利要求4或5所述的基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，其特征在于：

数据转发模块(520)将检测的唯一标识和电能表的表号配对后上传调度系统的抄表子系统。

7.根据权利要求6所述的基于瞬断电压识别的线路损耗检测系统，其特征在于：

数据转发模块(520)将唯一标识发送给终端电能表(300)，终端电能表在上传电能参数时加载该唯一标识。

Images