CN101614776A - 电气设备智能识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气设备智能识别方法与装置，其用于各类建筑物供电回路内的用电设备和其它供电回路内的用电设备的智能识别，同时也对该电气设备状态进行智能识别监测。本发明通过对电气回路内总体电气设备实际用电综合参数的测量和具体某台电气设备使用过程中总用电综合参数前后的变化增量测量计算，获得该具体电气设备的专门综合电量各特征参数值。测算出回路内具体电气设备综合电量特征参数值后，通过各种数据判断，实现电气设备智能识别和电气设备状态智能识别监测。

Description

电气设备智能识别方法及装置

技术领域：

本发明专利涉及对各类建筑物电气回路内的电气设备和其它电气回路内的电气设备类型识别与电气设备状态识别监测

背景技术：

现阶段，电气设备监测技术发展很快，但基本上都通过对具体电气设备的实际监测获得具体设备的工作状态。这种“一对一”的监测技术，造成监测成本高，必须通过通讯技术才能实现系统级综合状态监测。传统技术利用模糊的功率大小对电气设备辨别进行判断，作用非常有限，已经退出新技术和实用技术范畴。还有一种是近期发展起来的电气设备编码识别技术，如无线射频识别(RFID)技术，但是这种技术需要事先对被编码电气设备的编码值要已知才行，并且无法通过该技术监测到电气设备的在线实时工作状态。

本发明专利很大程度上不属于通信技术范畴，但在电气回路内，可以替代电力线载波通讯功能识别出各种具体设备类型，检测出具体设备的各种状态；该发明专利比电力线载波通讯使用简单、易用，具有电力线载波通讯自身所缺少的电气设备状态检测功能。

本发明通过对供电回路中总进线处(位置)的综合电量特征参数的测量计算，实现对电气设备进行智能识别和状态监测。这种采取“一对多”的监测模式，大大减少了设备状态监测技术的总体成本，使用简单。此专利技术集实现方法和实体(装置)于一身，并且关乎国计民生(减灾、防灾)，且可实现大规模产业化的独创新颖的发明。目前这种通过电气回路内总体综合用电参量测量计算实现电气设备识别和电气设备状态监测的技术在国内还是个空白，国际上也还没见到同类技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种电气设备智能识别方法和装置，通过对电气回路内总体电气设备实际用电综合参数的测量和具体某台电气设备使用过程中总用电综合参数前后的变化增量测量计算，获得该具体电气设备实际用电综合参数，实现电气设备类型识别和设备状态实时监测。

为实现上叙目的，本发明的技术方法包括几部分的整体，本发明范围也包括权利要求书包含的类似实施方法。本发明具体设计方式如下。

本发明的技术方法之一是：回路内每一台具体电气设备由装置软件自动建立一个特定的多参数综合电子档案记录。在本发明包含的程序运行过程中，根据具体电气设备正常使用过程中的历史实际测量数据，经计算处理后自动建立一专门电子档案记录，该专门电子档案记录由具体电气设备正常额定电流、额定有功功率、额定无功功率、额定功率因数、额定视在功率、额定基波电流、额定基波功率、额定谐波电流、额定谐波功率等多种电参数组成。(且本处的“额定”值与一般电气设备厂家标定的“额定”值有所差别，专指由程序测定具体设备每次正常使用过程中的均值及其上下误差范围内数值区域。)该特定记录由程序自动保存在FLASHROM或EEPROM或铁电RAM等掉电数据不丢失元件内。

本发明的技术方法之二是：通过对电气回路内总体电气设备实际用电综合参数的测量和具体某台电气设备使用过程中总用电综合参数前后的变化增量进行计算。在同一微观时刻，正常用电过程中，一般一电气回路内只有一台设备开启或档位变化，该设备启动或档位变化后，总电量各参数会增加和变化，新的总量稳定后，根据新总量与原总量的用电综合参数数值的差值和相角等方面的综合矢量变化，计算出增量的记录映射各种参数。把该变化增量的记录映射与程序内各具体设备的专门电子档案记录中主要类型特征参数(例如对功率、功率因数、谐波等综合电量特征值)比较判断，识别出该具体设备的类型。

本发明的技术方法之三是：根据本发明方法之二识别出设备后，根据相应的公式判据，对设备异常故障主要特征参数(例如电流、剩余电流、相位角差值等)与该设备电子档案记录中对应参数值域进行判断比较，判断该电气设备的实时工作状态是正常、异常还是故障。正常状况下的新数值，渐进对程序内各具体设备的专门电子档案记录中各种参数修正。

本发明专利包括电气设备智能识别设备，其装置技术方案是：本发明电路的前端采集电路包括电流、电压和剩余电流等电量采集转换电路等；本发明的电路核心部分是包含计量芯片的微控制器电路。本发明具体实施方案采用的专用电量计量芯片和包含DSP核的微处理器，该微处理器芯片能够处理矢量运算、开方、傅里叶运算、小波运算等算法，能够精准计算出增量各种信号数值；本发明的后端输出控制由光电耦合器隔离输出电路，本地声光报警电路，继电器输出电路，通讯电路等。把各种综合信号及数据采集进入微控制器，通过软件计算处理，判断各类参数的状态，有异常情况将立即发出本地和远方报警信号，遇到严重故障在告警的同时执行保护控制动作。

附图说明：

图1是本实用新型的技术方案硬件框图

图2是本发明的总体程序流程图

图3是本发明的具体实施方式专用计量芯片电路框图

图4是本发明的具体实施方式微处理器电路框图

具体实施方式：

参照图1，这是本发明装置的具体实施方案硬件框图。

如图所示1，本装置以微控制器为核心，其前端与电量采集处理电路和专用计量芯片处理电路相连接，本发明中专用计量芯片与微控制器通过SPI口连接；微控制器后端接本地声光报警电路、控制保护电路和通讯电路。

参照图2是本发明的总体程序流程图。本发明的程序流程从初始化【1】到各种电量采集处理【2】、电量各综合参数的计算处理【3】、与软件内建各设备专门电子档案记录比较，判断设备类型【4】、是否有异常或故障发生【5】，如果有故障发生，立即进行故障处理【6】，进行异常或故障就地声光报警【7】，主动上传通讯【8】；如果判断无异常或故障，到修正维护该电气设备专门电子档案记录【9】，【8】或【9】执行后都结束返回【11】。执行与软件内建各设备专门电子档案记录比较，判断设备类型【4】时，如果没有找到自己的专门电子档案记录，本发明经再次处理判断后，确定该设备是新加入电气设备，执行新设备建立专门电子档案【10】，然后结束返回【11】。这就是本发明装置通过程序软件对回路内新加入设备的“学习”记录过程，一到几次正常的使用后，本发明装置能建立一个稳定的该设备的专门电子档案记录。

图3是本发明的具体实施方式专用计量芯片电路框图，该具体实施方式使用ATT7022B计量芯片。现有专用计量芯片功能已经很强大，内部有专门的高精度ADC转换模块和数学运算模块，采集到各种电量后，芯片直接硬件计算处理。微处理器可以通过SPI通讯口直接从ATT7022B芯片内电能寄存器读出各种电流、电压、功率、相角、功率因数、基波、谐波等具体数值，也能读出断相、相序、功率方向等状态值。图4是本发明的具体实施方式微处理器电路框图，该具体实施方式使用内含DSP核的微控制器(dsPIC30f6014A)，该电路也同时采集电压、电流、剩余电流等电量，和计量芯片互相配合，在重要参数异常或故障判断中，验证数据的正确性，同时也能计算计量芯片不能提供的其他参数。微处理器的最主要任务是从计量芯片读出或自己测量计算出具体不同时刻的综合状态参数后，通过一些矢量数学运算公式和专门算法，计算出变化增量的各种参数数值。微控制器具有多种通讯功能，本发明装置设计包含有485通讯电路、232通讯电路、CAN通讯驱动电路和经过扩展的包括短信在内的无线公网通讯驱动电路。

Claims (6)

1、一种电气设备智能识别装置，其特征在于通过对电气回路内总体电气设备实际用电综合参数的测量技术和具体某台电气设备使用过程中总用电综合参数前后的变化增量测量计算，获得该具体电气设备的专门综合电量各特征参数值后，通过各种数据判断，实现电气设备智能识别和电气设备状态智能识别监测。

2、一种实现权利要求1所述的电气设备智能识别装置的方法，其特征在于对回路中总综合电量的测量，获得包括监测的回路内电压、电流、剩余电流、有功功率、无功功率、功率因数、相角、谐波、谐波电流和谐波功率等总的综合电量特征值系列参数数值。

3、如权利要求2所述实现电气设备智能识别，其特征在于对回路内单个具体电气设备使用过程中，通过对回路总综合电量各具体参数变化前后的差值增量计算，获得该具体电气设备的电流、剩余电流、有功功率、无功功率、功率因数、相角、谐波、谐波电流和谐波功率等专门综合电量特征参数值系列参数后，通过各种数据判断比较，实现包括电气设备智能识别和电气设备状态智能识别监测。

4、如权利要求3所述的电气设备智能识别装置的方法，其特征在于电气设备智能识别通过对功率、功率因数和谐波等综合电量特征参数值中的多种能体现设备类型特征的具体参数数值，确定设备的不同类型。

5、如权利要求3所述的电气设备状态智能识别装置的方法，其特征在于电气设备状态智能识别通过对电流、剩余电流、相位角等综合电量特征参数值中的多种能体现设备状态异常和故障特征的具体参数数值变异程度，判断该具体电气设备的工作状态是正常、异常还是故障，实现电气设备状态监测。

6、综上所述的电气设备智能识别方法及其装置特征在于，电气设备智能识别装置具有可选的485、232、CAN有线通讯功能和短信、GPRS/CDMA、3G等无线公网通讯功能。

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