[發明專利]一種基于金屬接地原理的單相弧光過電壓限制裝置

有效

• 申請號: 201610822479.6
• 申請日: 2016-09-13
• 公開（公告）號: CN106208023B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 殷峰;李娟;杜建;梁乃峰;趙普志;王錦山;王力;張永喜;田海剛;周二彪;石國宇;王軒;趙軍;汪健;袁鐵江;劉勇;劉俊
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新疆電力公司奎屯供電公司;國網新疆電力公司經濟技術研究院;國網新疆電力公司伊犁供電公司;安徽正廣電電力技術有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H9/06;H02H3/08;H02J13/00
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

1.一種基于金屬接地原理的單相弧光過電壓限制裝置，包括監測模塊和限制裝置，所述監測模塊包括性能評價單元、網絡選取單元和網絡優化單元，所述限制裝置包括高壓隔離開關BD、一次消諧裝置GDQ、智能控制器GDM、帶有輔助二次繞組的電壓互感器PT、高壓限流熔斷器組件FU、可分相控制的高壓真空接觸器JZ及三相組合式過電壓保護器GDB；

監測模塊采用無線傳感器網絡對電網運行進行實時監測，無線傳感器網絡采用zigbee協議進行數據通信；

a、性能評價單元，建立對監測性能進行分析的兩級評價體系，根據評價對象建立綜合評價指標，一級評價對象為用戶感知性能、網絡感知性能和節點感知性能，用戶感知性能的二級評價對象為監測網絡生存周期、感知精度和感知時延，網絡感知性能的二級評價對象為監測網絡覆蓋率、能量消耗和傳輸可靠性，節點感知性能的二級評價對象為節點功率控制、休眠機制和時間同步；

b、網絡選取單元，根據不同網絡拓撲結構對綜合評價指標的影響，采用簇狀網絡拓撲結構；

c、網絡優化單元，對傳感器網絡能耗進行優化，包括模型建立子單元和能耗優化子單元；

模型建立子單元：監測區域為半徑為r的圓，區域內均勻分布有n個傳感器節點，采用扇形分簇異構網絡拓撲，基站節點位于圓心，簇頭節點位于扇形區域中心，簇內傳感器節點只能與簇頭節點通信，簇頭節點只能與基站節點通信，簇內傳感器節點發送數據到簇頭節點處理，簇頭節點對數據進行壓縮處理后將數據傳送給基站節點；

能耗優化子單元：

距離為d的傳感器節點之間傳輸1比特數據所消耗的能量E_T為：

式中，E_s是發送或接收單位比特時發送電路或接收電路的能耗，E_f是自由空間信道模型下功率放大所需能量，E_m是多徑衰減信道模型下功率放大所需能量，d₀為信道選擇閾值，d₀∈[80,95]；

簇頭節點融合1比特的數據所消耗的能量為E_d；

設某簇的簇頭節點CT，感知半徑為r，到基站節點距離為d，該簇的數據采集范圍為圓心角為2θ，半徑為d+r，內切圓半徑為d-r的扇形區域，數據采集范圍內的一個扇形傳感器節點部署區域S對應的圓心角為dα，內外半徑之差為dx，則此S區域中傳感器節點數為 距離簇頭節點CT的距離平方為y²＝x²+d²-2xdcosα，簇內節點和簇頭節點距離小于d₀，簇內所有傳感器節點分別傳送b比特數據到簇頭節點CT的能耗E_in為：

簇頭節點CT接收、融合、傳送數據的能耗E_out為：

簇頭節點CT所在簇在一次數據傳輸中總能耗E_all為：

E_all＝E_in+E_out；

采用群體智能算法對傳輸能耗進行優化，優化目標為監測范圍、監測節點數、感知半徑以及簇頭節點到基站節點距離這幾個拓撲參數，首先了解這幾個拓撲參數對節點簇能耗的影響，設定一個參數變化，保證其他參數不變，得出節點簇能耗和變化參數之間的關系，然后采用群體智能算法對其進行迭代優化。

2.根據權利要求1所述的一種基于金屬接地原理的單相弧光過電壓限制裝置，所述限制裝置所有參數均采用數字化調整。

3.根據權利要求1所述的一種基于金屬接地原理的單相弧光過電壓限制裝置，所述一次消諧裝置GDQ裝于電壓互感器PT一次繞組中性點與地之間。

4.根據權利要求1所述的一種基于金屬接地原理的單相弧光過電壓限制裝置，所述智能控制器GDM采用雙CPU工作，主CPU采用32位DSP為核心。

5.根據權利要求1所述的一種基于金屬接地原理的單相弧光過電壓限制裝置，所述智能控制器GDM包含有通訊接口RS485、CAN，能夠時刻監視系統狀態，對出現的異常運行狀態做出準確的判斷，并且能夠精確采集并顯示電力系統各種參數。

6.根據權利要求1所述的一種基于金屬接地原理的單相弧光過電壓限制裝置，所述智能控制器GDM的電源電壓為DC220V/110V±10％。