CN105096562A - 一种用于电能质量监测网的移动监测系统及相关装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电能质量监测网的移动监测系统及相关装置，该系统包括设置在变电站端的变电站无线通信装置、设置在移动监测平台的移动监测平台通信装置和设置在监测主站的远程通信装置。一方面，解决了传统有线方式受地形影响无法搭建有线通信系统、有线通信系统施工难、建设成本高的问题；另一方面，变电站和移动监测平台之间、移动监测平台和监测主站之间采用独立的通信体制，且采用多种通信方式进行数据的传输，可根据数据的传输效率进行自适应切换选择，优先选择通信效率高的方式，解决了使用单一网络而导致的速率低和实时性不强的问题。

Description

一种用于电能质量监测网的移动监测系统及相关装置

技术领域

本申请涉及电能质量监测领域，具体涉及一种用于电能质量监测网的移动监测系统及相关装置。

背景技术

随着电能质量纠纷逐年增多及现有的电能质量监测状况，有必要结合电能质量现场测试，将测试数据汇入电能质量监测网，进行实时在线的高级分析。

传统的电能质量监测仪表多采用的RS-485、光纤、调制解调器拨号等有线方式，这种有线方式存在以下问题：1)偏远地区监测点分散，环境恶劣，地形复杂，不利于搭建有线通信系统；2)涉及到有线网络的布线施工、建设成本高，安全和可靠性低。

目前，电能质量监测仪表大多采用GSM(GlobalSystemforMobileCommunication，全球移动通信系统)短消息方式与上位机进行通信，这种方式的缺点是：1)GSM短消息方式为半双工通信方式，不能同时双向收发数据，实时性不强；2)采用GSM短消息方式在通信流量较大的情况下费用高。

公布号为CN103490513A的中国专利公开了一种基于GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线服务技术)网络的便携式电能质量在线监测系统。如图1所示，该系统包括数据采集平台、数据收集平台、数据共享平台、数据展现平台和数据传输平台。数据采集平台包括便携式电能质量分析仪101，数据收集平台包括数据服务器102，数据共享平台包括WEB服务器103，数据展现平台包括计算机工作站104，数据传输平台包括GPRS网络105。其中，便携式电能质量分析仪101通过GPRS网络105与数据服务器102双向无线连接；数据服务器102通过GPRS网络105与WEB服务器103双向无线连接；WEB服务器103通过GPRS网络105与计算机工作站104双向无线连接。这种采用GPRS方式的电能质量监测系统，使用了分组交换技术，支持基于标准数据通信协议的应用，可和IP网、X.25网互联互通，实现基于数据流量、业务类型及服务质量等级的计费功能。这种方式的缺点在于：1)受到网络和终端实际条件的制约，GPRS网络的实际速率比理论值低；2)由于受限于数据传输速率，电能质量数据的实时性差。

公布号为CN101907648A的中国专利公开了一种电能质量在线监测装置。如图2所示，监测装置包括：A/D模块201，用于采集电能数据；数据处理单元202，用于并行处理电能数据；数据分析模块203，用于分析电能数据；数据通讯单元204，用于传输电能数据和电能数据分析结果；触摸式人机交互模块205，用于向用户呈现电能数据和电能数据分析结果。该装置通过数据通讯单元204实现数据的本地读取和远程读取，数据通信单元204是基于GSM/CDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess，宽带码分多址)网络的，其速率受网络和终端的限制，实时性差。

发明内容

本申请提供一种用于电能质量监测网的移动监测系统及相关装置，用于对变电站进行电能质量监测，解决了现有技术中，电能质量数据实时性差、电能质量监测成本高的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种电能质量监测系统，包括设置在变电站端的变电站无线通信装置、设置在移动监测平台的移动监测平台通信装置和远程通信装置；

变电站无线通信装置包括：

数据采集及处理单元，用于从变电站端采集电能质量数据，并对所述电能质量数据进行处理及传输到第一数据采集射频收发单元；

第一数据采集射频收发单元，用于将数据采集及处理单元处理后的电能质量数据以无线射频方式传输出去；

移动监测平台通信装置包括：

第二数据采集射频收发单元，用于获取第一数据采集射频收发单元传输出来的电能质量数据，以及与变电站无线通信系统进行双向信息交互；

数据处理及数据中继控制单元，用于对第二数据采集射频收发单元获取的电能质量数据进行处理，以及对电能质量数据的采集过程和电能质量数据回传至监测主站的传输进行控制；

远程通信装置包括：

设置在移动监测平台的数据回传射频收发单元，用于将数据处理及数据中继控制单元处理后的电能质量数据通过公共移动通信网络上传到电力专网，以及与监测主站进行双向信息交互；

设置在监测主站的电力专网通信网络节点，用于根据电能质量数据请求指令向请求者返回所述电能质量数据。

根据本申请的第二方面，本申请还提供了一种变电站无线通信装置，用于设置在变电站端，包括：

数据采集及处理单元，用于从变电站端采集电能质量数据，并对所述电能质量数据进行处理及传输到第一数据采集射频收发单元；

第一数据采集射频收发单元，用于将数据采集及处理单元处理后的电能质量数据以无线射频方式传输出去。

根据本申请的第三方面，本申请还提供了一种移动监测平台通信装置，用于设置在移动监测平台，包括：

第二数据采集射频收发单元，用于获取设置在变电站端的变电站无线通信装置传输出来的电能质量数据，以及与变电站无线通信系统进行双向信息交互；

数据处理及数据中继控制单元，用于对第二数据采集射频收发单元获取的电能质量数据进行处理，以及对电能质量数据的采集过程和电能质量数据回传至监测主站的传输进行控制。

根据本申请的第四方面，本申请还提供了一种远程通信装置，包括：

设置在移动监测平台的数据回传射频收发单元，用于将移动监测平台通信装置的数据处理及数据中继控制单元处理后的电能质量数据通过公共移动通信网络上传到电力专网，以及与监测主站进行双向信息交互；

设置在监测主站的电力专网通信网络节点，用于根据电能质量数据请求指令向请求者返回所述电能质量数据。

本申请提供一种用于电能质量监测网的移动监测系统及相关装置，该系统包括设置在变电站端的变电站无线通信装置、设置在移动监测平台的移动监测平台通信装置和远程通信装置。一方面，解决了传统有线方式受地形影响无法搭建有线通信系统、有线通信系统施工难、建设成本高的问题；另一方面，变电站和移动监测平台之间、移动监测平台和监测主站之间采用独立的通信体制，且采用多种通信方式进行数据的传输，可根据数据的传输效率进行自适应切换选择，优先选择通信效率高的方式，解决了使用单一网络而导致的速率低和实时性不强的问题。

附图说明

图1为现有技术中一种基于GPRS网络的便携式电能质量在线监测系统的结构示意图；

图2为现有技术中一种电能质量在线监测装置的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中电能质量监测系统的结构示意图；

图4为本申请一种实施例电能质量监测系统中变电站无线通信装置的结构示意图；

图5为本申请一种实施例电能质量监测系统中移动监测平台通信装置的结构示意图；

图6为本申请一种实施例电能质量监测系统中远程通信装置的结构示意图

图7为本申请一种实施例中电能质量监测方法的流程示意图。

具体实施方式

针对传统的电能质量监测仪表采用有线方式，在偏远地区因地形复杂不易搭建有线通信系统及有线通信系统施工难、建设成本高的缺点；GSM短消息方式实时性不强，费用成本高；GPRS方式受限于网络和终端实现条件的制约，实际速率低，实时性无法得到保证。

请参考图3，综合以上现有技术的不足和缺点，为了解决电能质量监测系统施工难、成本高、实时性差的问题，本申请实施例中提供了一种电能质量监测系统，由变电站无线通信装置10、移动监测平台通信装置20和远程通信装置30构成。变电站无线通信装置10用于设置在变电站端；移动监测平台通信装置20设置在移动监测平台，例如移动监测车。本申请实施例提供的电能质量监测系统，采用了新的架构，将变电站端的电能质量数据到监测主站的过程划分为变电站端到移动监测平台的数据传输、移动监测平台到监测主站的数据回传两条数据传输路径。

变电站无线通信装置10主要完成电能质量数据从变电站仪表端口到移动监测平台的传送，并能够在变电站周边有墙壁阻挡的条件下，保证数据接收的准确性与完整性。移动监测平台通信装置20是建立在变电站端和监测主站之间的中继桥梁，负责两端之间的电能质量数据的存储、处理和传送。其主要完成在移动监测平台采集电能质量数据之后，进行数据的缓存，并通过相关信号处理保证接收数据的准确性和完整性，为下一通信装置提供数据的接力传输和转换。远程通信装置30主要完成电能质量数据从移动监测平台到监测主站的回传，从而实现对偏远地区以及无法接入光纤的变电站的电能质量监测。请求者在需要获取电能质量数据时，即可以向监测主站的电力专网通信网络节点请求电能质量数据。

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

本实施例提供了一种电能质量监测系统，电能质量监测系统包括设置在变电站端的变电站无线通信装置、设置在移动监测平台的移动监测平台通信装置和远程通信装置。

请参考图4，变电站无线通信装置包括数据采集及处理单元301和第一数据采集射频收发单元302。

数据采集及处理单元301用于从变电站端采集电能质量数据，并对采集的电能质量数据进行处理及传输到第一数据采集射频收发单元302。

第一数据采集射频收发单元302用于将数据采集及处理单元301处理后的电能质量数据以无线射频方式传输出去。

请参考图5，移动监测平台通信装置包括第二数据采集射频收发单元401和数据处理及数据中继控制单元402。

第二数据采集射频收发单元401用于获取第一数据采集射频收发单元301传输出来的电能质量数据，以及与变电站无线通信装置进行双向信息交互。

数据处理及数据中继控制单元402用于对第二数据采集射频收发单元401获取的电能质量数据进行处理，以及对电能质量数据的采集过程和电能质量数据回传至监测主站的传输进行控制。

请参考图6，远程通信装置包括设置在移动监测平台的数据回传射频收发单元501和设置在监测主站的电力专网通信网络节点502。

数据回传射频收发单元501用于将数据处理及数据中继控制单元402处理后的电能质量数据通过公共移动通信网络上传到电力专网，以及与监测主站进行双向信息交互。

电力专网通信网络节点502用于根据电能质量数据请求指令向请求者返回电能质量数据。

数据采集及处理单元301具有用于与变电站端单独开放的电能质量数据输出端口303连接的接口，且数据采集及处理单元301通过以太网口与变电站端的电能质量数据输出端口303连接，用于采集监测主站所需的电能质量数据。数据采集及处理单元301对采集的电能质量数据经过一系列基带处理、变频、转换等，最终通过第一数据采集射频收发单元302将处理后的电能质量数据发送至移动监测平台通信装置中。数据采集及处理单元301通过RS232串口与第一数据采集射频收发单元302连接。变电站无线通信装置可以基于ADSPBF518开发，其系统的稳定性和安全性高，功耗低。

数据处理及数据中继控制单元402对电能质量数据进行处理包括对电能质量数据采集的过程控制与缓存管理，以保证接收数据的准确性和完整性，例如对变电站通信装置的安全认证、数据采集的开始触发和结束触发、中断、数据重传、数据续传、数据命名、数据备份等；还包括和对数据回传至监测主站的传输控制，例如对数据上传至电力专网过程中的接入控制，包括安全认证、开始上传、中断、重传、续传、终止等。

当然，第一数据采集射频收发单元302还用于接收数据处理及数据中继控制单元402的指令，第二数据采集射频收发单元401还用于发送数据处理及数据中继控制单元402的指令，实现变电站端与移动监测平台的双向信息交互和控制。

优选的，数据处理及数据中继控制单元402还用于在至少两种第一数据传输方式中选择传输效率最高的一种，作为第二数据采集射频收发单元401与第一数据采集射频收发单元302之间的数据传输方式；在至少两种第二数据传输方式中选择传输效率最高的一种，作为数据回传射频收发单元501与公共移动通信网络之间的数据传输方式。

本实施例中，第一数据传输方式包括采用470～510MHz和2400～2483.5MHz频段的通信传输方式，第二数据传输方式包括GPRS和WCDMA网络的传输方式。

在其他实施例中，第一数据传输方式和第二数据传输方式还可以包括其他传输方式，例如第二数据传输方式还包括LTE网络。在多种数据传输方式中选择传输效率最高的一种时，可以根据各个传输方式的传输速度、信号稳定性等综合判断。

需要说明的是，第一数据采集射频收发单元302与第二数据采集射频收发单元401之间和数据回传射频收发单元501与公共移动通信网络之间的数据传输采用不同的频段，不会互相影响。

本实施例中，移动监测平台通信装置还包括与数据处理及数据中继控制单元402连接的人机交互单元404，用于向使用者展示信息和获取使用者输入的操作指令，从而实现对电能质量数据采集和数据传输过程中相关的设置及控制操作。例如，在变电站无线通信装置与移动监测平台通信装置建立连接后，使用者通过人机交互单元404输入控制变电站无线通信装置采集电能质量数据的指令，变电站无线通信装置获取到该指令后采集电能质量数据。

本实施例中，数据处理及数据中继控制单元402通过RS232串口分别与第二数据采集射频收发单元401和数据回传射频收发单元501连接，且数据处理及数据中继控制单元402可以使用工控计算机实现。

本实施例还提供了一种使用上述电能质量监测系统进行电能质量监测的方法，包括下面步骤：

步骤6.1：移动监测平台通信装置的第二数据采集射频收发单元与变电站无线通信装置的第一数据采集射频收发单元建立连接。本实施例中，数据处理及数据中继控制单元在至少两种第一数据传输方式中选择传输效率最高的一种，作为第二数据采集射频收发单元与第一数据采集射频收发单元之间的数据传输方式。

步骤6.2：数据处理及数据中继控制单元通过第二数据采集射频收发单元向变电站无线通信装置发送电能质量数据采集指令。

步骤6.3：变电站无线通信装置的数据采集及处理单元根据电能质量数据采集指令从变电站端采集电能质量数据，并对采集的电能质量数据进行处理。

步骤6.4：变电站无线通信装置通过第一数据采集射频收发单元将采集的电能质量数据以无线射频方式传输给移动监测平台通信装置的第二数据采集射频收发单元。

步骤6.5：移动监测平台通信装置的数据处理及数据中继控制单元对获取的电能质量数据进行缓存，并通过信号处理保证接收数据的准确性和完整性。当然，在某些实施例中，还包括移动监测平台通信装置的数据处理及数据中继控制单元对电能质量数据采集过程进行控制的步骤，例如对变电站通信装置的安全认证、数据采集的开始触发和结束触发、中断、数据重传、数据续传、数据命名、数据备份等。

步骤6.6：设置在移动监测平台上的远程通信装置的数据回传射频收发单元与公共移动通信网络建立连接。本实施例中，数据处理及数据中继控制单元控制在至少两种第二数据传输方式中选择传输效率最高的一种，作为数据回传射频收发单元与公共移动通信网络之间的数据传输方式。当然，在某些实施例中，还包括移动监测平台通信装置的数据处理及数据中继控制单元对数据回传至监测主站的传输控制的步骤，例如对数据上传至电力专网过程中的接入控制，包括安全认证、开始上传、中断、重传、续传、终止等。

步骤6.7：数据处理及数据中继控制单元将处理后的电能质量数据传输给数据回传射频收发单元。

步骤6.8：数据回传射频收发单元将数据处理及数据中继控制单元处理后的电能质量数据通过公共移动通信网络上传到电力专网。

步骤6.9：移动监测平台通信装置停止发送电能质量数据采集指令并等待完成对要求采集的电能质量数据的采集后，断开与变电站无线通信装置的连接。

步骤6.10：在完成电能质量数据上传后，数据处理及数据中继控制单元控制数据回传射频收发单元断开与公共移动通信网络的连接。

本申请实施例提供的电能质量监测系统，一方面，解决了传统有线方式受地形影响无法搭建有线通信系统、有线通信系统施工难、建设成本高的问题；另一方面，变电站和移动监测平台之间、移动监测平台和监测主站之间采用独立的通信体制，且采用多种通信方式进行数据的传输，可根据数据的传输效率进行自适应切换选择，优先选择通信效率高的方式，解决了使用单一网络而导致的速率低和实时性不强的问题。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令及相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘等。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种电能质量监测系统，其特征在于，包括设置在变电站端的变电站无线通信装置、设置在移动监测平台的移动监测平台通信装置和远程通信装置；

变电站无线通信装置包括：

数据采集及处理单元，用于从变电站端采集电能质量数据，并对所述电能质量数据进行处理及传输到第一数据采集射频收发单元；

第一数据采集射频收发单元，用于将数据采集及处理单元处理后的电能质量数据以无线射频方式传输出去；

移动监测平台通信装置包括：

第二数据采集射频收发单元，用于获取第一数据采集射频收发单元传输出来的电能质量数据，以及与变电站无线通信装置进行双向信息交互；

数据处理及数据中继控制单元，用于对第二数据采集射频收发单元获取的电能质量数据进行处理，以及对电能质量数据的采集过程和电能质量数据回传至监测主站的传输进行控制；

远程通信装置包括：

设置在移动监测平台的数据回传射频收发单元，用于将数据处理及数据中继控制单元处理后的电能质量数据通过公共移动通信网络上传到电力专网，以及与监测主站进行双向信息交互；

设置在监测主站的电力专网通信网络节点，用于根据电能质量数据请求指令向请求者返回所述电能质量数据。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，数据处理及数据中继控制单元还用于在至少两种第一数据传输方式中选择传输效率最高的一种，作为第二数据采集射频收发单元与第一数据采集射频收发单元之间的数据传输方式；还用于在至少两种第二数据传输方式中选择传输效率最高的一种，作为数据回传射频收发单元与公共移动通信网络之间的数据传输方式。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动监测平台通信装置还包括与数据处理及数据中继控制单元连接的人机交互单元，用于向使用者展示信息和获取使用者输入的操作指令。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集及处理单元用于与变电站端的电能质量数据输出端口连接，所述数据采集及处理单元与第一数据采集射频收发单元连接，所述数据处理及数据中继控制单元分别与第二数据采集射频收发单元和数据回传射频收发单元连接。

5.一种变电站无线通信装置，用于设置在变电站端，其特征在于，包括：

数据采集及处理单元，用于从变电站端采集电能质量数据，并对所述电能质量数据进行处理及传输到第一数据采集射频收发单元；

第一数据采集射频收发单元，用于将数据采集及处理单元处理后的电能质量数据以无线射频方式传输出去。

6.一种移动监测平台通信装置，用于设置在移动监测平台，其特征在于，包括：

第二数据采集射频收发单元，用于获取设置在变电站端的变电站无线通信装置传输出来的电能质量数据，以及与变电站无线通信装置进行双向信息交互；

数据处理及数据中继控制单元，用于对第二数据采集射频收发单元获取的电能质量数据进行处理，以及对电能质量数据的采集过程和电能质量数据回传至监测主站的传输进行控制。

7.一种远程通信装置，其特征在于，包括：

设置在移动监测平台的数据回传射频收发单元，用于将移动监测平台通信装置的数据处理及数据中继控制单元处理后的电能质量数据通过公共移动通信网络上传到电力专网，以及与监测主站进行双向信息交互；

设置在监测主站的电力专网通信网络节点，用于根据电能质量数据请求指令向请求者返回所述电能质量数据。