基于工頻電壓畸變識(shí)別低壓配電戶變關(guān)系的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于基于工頻電壓畸變識(shí)別低壓配電戶變關(guān)系的系統(tǒng)，屬于配電自動(dòng)化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在低壓配電網(wǎng)的營(yíng)業(yè)管理中，用電管理部門經(jīng)常需要核查用戶檔案，以確保檔案準(zhǔn)確，為營(yíng)銷管理提供正確無(wú)誤的管理數(shù)據(jù)，這其中包括用戶檔案歸屬、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系、用戶設(shè)備用電相位和工作相序等等，這些數(shù)據(jù)是保證臺(tái)區(qū)用電負(fù)載平衡、降低負(fù)載不平衡損耗，以及確保臺(tái)區(qū)線損正確性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)要素。
[0003]目前市場(chǎng)上用于上述用途的產(chǎn)品，主要基于載波技術(shù)和脈沖電流技術(shù)。其中，載波技術(shù)很容易受到干擾，通信成功率相對(duì)較低，甚至?xí)詈系较噜徟潆娮儔浩鳌Ｃ}沖電流技術(shù)雖然沒有FSK (Frequency-shift keying)技術(shù)所存在的問題，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息交互，通常需要以載波作為輔助通信手段，現(xiàn)場(chǎng)可操作性較差。
[0004]TffACS (Two Way Automatic Communicat1n System)，雙向工頻通信技術(shù)，其基本原理是在工頻電壓過零區(qū)域加入調(diào)制信號(hào)，利用這一調(diào)制的電壓或電流波形來攜帶信息，其系統(tǒng)原理如圖5所示。系統(tǒng)在中壓側(cè)(變電站)和低壓側(cè)(用戶端)設(shè)置調(diào)制解調(diào)單元，中壓側(cè)配有調(diào)制變壓器。信息傳遞是利用相鄰周期的電壓或電流的相對(duì)變與不變來實(shí)現(xiàn)，其中信息由變電站向用戶端傳遞是利用調(diào)制的電壓波形，而由用戶端向變電站傳遞是利用電流波形。TWACS技術(shù)，在美國(guó)和加拿大已有應(yīng)用，用相鄰的電壓或電流波形作為信息載體，抗干擾能力較強(qiáng)，從而提高了信息傳輸?shù)目煽啃?。但美?guó)、加拿大等國(guó)的接地系統(tǒng)采用的是大電流接地系統(tǒng)，而我國(guó)采用的是小電流接地系統(tǒng)，加上我國(guó)的電網(wǎng)環(huán)境較差，干擾嚴(yán)重，原有TWACS技術(shù)在我國(guó)不太適用。針對(duì)我國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn)，本文對(duì)TWACS技術(shù)的調(diào)制、解調(diào)以及信息攜帶方式進(jìn)行了改進(jìn)，給出了一種基于基于工頻電壓畸變實(shí)現(xiàn)低壓配電戶變關(guān)系識(shí)別的方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種基于工頻電壓畸變識(shí)別低壓配電戶變關(guān)系的系統(tǒng)。利用電流調(diào)制技術(shù)、并將調(diào)制電流產(chǎn)生的電壓畸變通過擬合各種典型臺(tái)區(qū)自動(dòng)選定閾值，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)、利用相鄰的畸變電壓周期之間的非畸變周期個(gè)數(shù)傳遞信息，為用電管理部門的實(shí)現(xiàn)用戶檔案建立、核查等提供有效、可靠的手段。本實(shí)用新型是基于TWACS技術(shù)的改進(jìn)。
[0006]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型基于工頻電壓畸變識(shí)別低壓配電戶變關(guān)系的系統(tǒng)，其特征在于:包括配電變壓器、低壓配電線路、用戶端、配電變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備和用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備；所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備連接到用戶的電表端子上或電表箱內(nèi)的端子上，通過低壓配電線路與配電變壓器低壓側(cè)母線相連，所述配電變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備直接連接在配電變壓器低壓側(cè)母線上。
[0007]進(jìn)一步地，所述配電變壓器副邊的漏感為L(zhǎng)I，所述配電變壓器副邊的內(nèi)阻為R1。
[0008]進(jìn)一步地，所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感為L(zhǎng)2，所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的內(nèi)阻為R2。
[0009]進(jìn)一步地，所述配電變壓器調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感為L(zhǎng)3，所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的內(nèi)阻為R3。
[0010]進(jìn)一步地，當(dāng)所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為調(diào)制設(shè)備時(shí)，調(diào)制回路包括用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感L2和內(nèi)阻R2、低壓配電線路、配電變壓器副邊的漏感LI和內(nèi)阻R1，此時(shí)，變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為解調(diào)設(shè)備。
[0011]進(jìn)一步地，當(dāng)所述配電變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為調(diào)制設(shè)備時(shí)，調(diào)制回路包括變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感L3和內(nèi)阻R3、低壓母線、配電變壓器副邊的漏感LI和內(nèi)阻R1，此時(shí)，用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為解調(diào)設(shè)備。
[0012]本實(shí)用新型與原有TWACS技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):1.在TWACS技術(shù)中，信號(hào)的傳輸分為下行信號(hào)傳輸和上行信號(hào)傳輸。下行信號(hào)傳輸時(shí)，信號(hào)的調(diào)制發(fā)生在中壓側(cè)，并且需要借助調(diào)制變壓器將調(diào)制信號(hào)耦合到中壓線路上；上行信號(hào)傳輸時(shí)，解調(diào)也是發(fā)生在中壓側(cè)。無(wú)論是下行信號(hào)還是上行信號(hào)的傳說，都要經(jīng)過配電變壓器，其衰減無(wú)法避免。如果要獲取足夠的信號(hào)強(qiáng)度，就要提高調(diào)制電路的功率。而在本方法中，給出的信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)都是發(fā)生在低壓側(cè)，而且不需借助調(diào)制變壓器。因此，本方法的電路實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單，信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)都在低壓側(cè)，安全性、可操作性更高，無(wú)需調(diào)制變壓器，具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。2.在TWACS技術(shù)中，下行信號(hào)是電壓信號(hào)，上行信號(hào)是電流信號(hào)，因此解調(diào)電路需要考慮兩種不同的信號(hào)。而本方法給出的傳輸信號(hào)，都是電壓信號(hào)；單一的電壓信號(hào)使電路配置更為簡(jiǎn)單，軟件算法也更容易實(shí)現(xiàn)。3.在TWACS技術(shù)中，信息的傳遞是依靠相鄰的兩個(gè)周期的工頻電壓(或電流)變與不變來傳遞I個(gè)bit。如第一個(gè)周期畸變，第二個(gè)周期正常，表示該bit為“O”;而第一個(gè)周期正常，第二個(gè)周期畸變，表示該bit為“I”。本方法給出的信息傳遞，是依靠?jī)蓚€(gè)周期畸變的工頻電壓之間未畸變的工頻電壓周期個(gè)數(shù)來傳遞。與TWACS技術(shù)的信息傳遞相比，在傳遞相同的信息時(shí)，本方法絕大多數(shù)情況下需要更少的信號(hào)調(diào)制周期。如要傳遞OxlF，TWACS技術(shù)需要5個(gè)周期的信號(hào)調(diào)制，而本方法，則只需要2個(gè)周期的信號(hào)調(diào)制。減少信號(hào)調(diào)制的次數(shù)，可以最大限度的降低對(duì)配電網(wǎng)的干擾，保護(hù)調(diào)制電路。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0014]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的等效原理圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的信息交換時(shí)序示意圖。
[0017]圖4為DB4小波變換仿真結(jié)果示意圖。
[0018]圖5為現(xiàn)有技術(shù)TWACS系統(tǒng)示意圖。
[0019]圖6為本實(shí)用新型的工作流程圖。
[0020]圖7為A相工頻電壓采集原理圖。
[0021]圖8為本實(shí)用新型實(shí)際使用時(shí)的電路連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1和2所示，本實(shí)用新型基于工頻電壓畸變識(shí)別低壓配電戶變關(guān)系的系統(tǒng)，包括配電變壓器、低壓配電線路、用戶端、配電變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備和用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備；所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備連接到用戶的電表端子上或電表箱內(nèi)的端子上，通過低壓配電線路與配電變壓器低壓側(cè)母線相連，所述配電變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備直接連接在配電變壓器低壓側(cè)母線上。
[0023]本實(shí)用新型所述配電變壓器副邊的漏感為L(zhǎng)I，所述配電變壓器副邊的內(nèi)阻為R1。所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感為L(zhǎng)2，所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的內(nèi)阻為R2。所述配電變壓器調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感為L(zhǎng)3，所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的內(nèi)阻為R3。
[0024]當(dāng)所述用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為調(diào)制設(shè)備時(shí)，調(diào)制回路包括用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感L2和內(nèi)阻R2、低壓配電線路、配電變壓器副邊的漏感LI和內(nèi)阻R1，此時(shí)，變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為解調(diào)設(shè)備。
[0025]當(dāng)所述配電變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為調(diào)制設(shè)備時(shí)，調(diào)制回路包括變壓器端調(diào)制解調(diào)設(shè)備的電感L3和內(nèi)阻R3、低壓母線、配電變壓器副邊的漏感LI和內(nèi)阻R1，此時(shí)，用戶端調(diào)制解調(diào)設(shè)備作為解調(diào)設(shè)備。
[0026]如圖6所示，本實(shí)用新型基于工頻電壓畸變識(shí)別低壓配電戶變關(guān)系的方法，包括如下步驟:
[0027]步驟一:信號(hào)調(diào)制:連接好配電變壓器、低壓線路、用戶端以及兩臺(tái)調(diào)制解調(diào)設(shè)備后，啟動(dòng)系統(tǒng)，用戶端在工頻電壓周期150°附近觸發(fā)可控硅，這樣就在低壓側(cè)相線與零線之間產(chǎn)生一短路電流i，其大小由L2、R2和可控硅導(dǎo)通時(shí)間決定。由于配電變壓器副邊存在漏感LI，此突變的電流就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)畸變的電壓Au，其大小為:Au=Ll*di/dt，其中，di/dt為電流變化率；可控硅的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間由MCU控制，MCU檢測(cè)到工頻電壓正向過零后，啟動(dòng)定時(shí)器，8333us后通過一 I/O 口輸出高電平使可控硅導(dǎo)通，500us后輸出低電平關(guān)閉可控硅，根據(jù)調(diào)制信號(hào)強(qiáng)度需求，可適當(dāng)可控硅導(dǎo)通的起始時(shí)間和導(dǎo)通時(shí)間。
[0028]步驟二:信號(hào)解調(diào):通過高速AD轉(zhuǎn)換器將工頻電壓信號(hào)離散化，利用DB4小波二級(jí)變換提取工頻電壓周期150°附近的電壓信號(hào)。圖4是MATLAB的仿真結(jié)果，其中s為工頻電壓原始數(shù)據(jù)(包括調(diào)制周期和非調(diào)制周期電壓信號(hào))，a2為DB4小波變換的低頻細(xì)節(jié)分量，dl、d2為