CN106451770B - 一种基于配电系统低容错监控信息交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于配电系统低容错监控信息交互系统，服务器对现场数据采集终端采集并发送的数据并结合数据库储存的历史数据信息，基于分类、统计、计算和分析的结果，提供信息查询、定制报表和分析报告形成等一系列功能，以便支持停电原因查找、可靠性数据统计方面的综合应用；配电网各类数据包括实时数据、非实时数据和准实时数据；具体的模块功能包括：配电网故障的原因归类分析；调度工作计划的检索和分析；调度操作票统计和分类；停电工作分类与工作评定；供电可靠性分析与统计；其它应用户需要而专门进行的综合应用。

Description

一种基于配电系统低容错监控信息交互系统

技术领域

本发明涉及供电系统领域，尤其涉及一种基于配电系统低容错监控信息交互系统。

背景技术

长期以来，对供电系统的供电网络及供电站巡检工作多采用人工方式进行，传统的人工巡检方式不仅存在劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一等不足之处，而且事后也无法将人工所检测的数据准确、及时地传送到管理信息系统中以供后续工作中将数据进行处理。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种基于配电系统低容错监控信息交互系统，包括：服务器以及多个与服务器通过GPRS或光纤通信连接的现场数据采集终端；

现场数据采集终端设置在被监控的变电站或被监控的电力设备，现场数据采集终端用于对被监控的变电站或被监控的电力设备内部的数据信息进行采集，并将采集的数据信息上传至服务器；

现场数据采集终端包括：处理器、低通滤波器、信号放大模块、无线通信模块、数据采集储存模块、供电电池、状态量采集模块、交流模拟量采集模块、历史数据处理模块、变压设备数据采集模块、供电线路数据采集模块、断路器数据采集模块、隔离开关数据采集模块、接地开关数据采集模块、设置在一次侧电流互感器，一次侧电压互感器，二次侧电流互感组件，二次侧电压互感组件；一次侧电流互感器实时采集一次侧三相电流数据并传输给服务器；一次侧电压互感器实时采集一次侧三相电压数据并传输给服务器；二次侧电流互感组件实时采集二次侧三相电流数据并传输给服务器；二次侧电压互感组件实时采集二次侧三相电压数据并传输给服务器；

状态量采集模块用于实时采集低压台区低压开关位置状态，低压开关发生变位时，将低压开关变位信息储存，并发送给处理器；

交流模拟量采集模块用于按使用要求预设电压、电流、功率、功率因数模拟量采集，测量电压、电流、功率和功率因数，并具有电压监测越限统计，电压准确度等级为0.5，具有谐波数据统计，谐波分量准确度等级为1；

历史数据处理模块用于将采集的数据以日为单位，在次日零点形成历史日数据，并保存最近30日数据，按照设定的冻结间隔以15min、30min、45min以及60min形成各类冻结曲线数据，并保存最近30天曲线数据，并发送给处理器；

变压设备数据采集模块用于采集现场变压设备及与变压设备相适配的配电设备的模拟量，变压器各侧电流、电压、有功功率、无功功率、线圈温度和油温，并发送给处理器；

所述供电线路数据采集模块用于采集供电线路的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并发送给处理器；

所述断路器数据采集模块、隔离开关数据采集模块、接地开关数据采集模块分别用于采集现场设备的开关量，开关量包括：断路器位置、隔离开关、接地开关位置、保护动作总信号、就地/远方转换开关位置、断路器操动机构异常信号、控制回路断线信号、保护报警信号以及保护装置故障信号，并发送给处理器；

二次侧电流互感组件包括：电流互感器，电流互感器的输入端接二次侧线路，电流互感器的第一输出端分别接二极管DdL1的阴极、二极管DdL2的阳极、运放器正极输入端、电容CdL1第一端以及电阻RdL1，电流互感器的第二输出端分别接二极管DdL1的阳极、二极管DdL2的阴极以及运放器负极输入端，运放器输出端接二次侧电流互感组件的输出端；二次侧电流互感组件的输出端通过低通滤波器接处理器；

二次侧电压互感组件包括：电压互感器U1，电压互感器U1的输入端分别通过电阻Rdy1和电阻Rdy2接二次侧线路，电压互感器的第一输出端分别接二极管Ddy1的阴极、二极管Ddy2的阳极、运放器正极输入端、电容Cdy1第一端以及电阻Rdy3第一端，电压互感器的第二输出端分别接二极管Ddy1的阳极、二极管Ddy2的阴极以及运放器负极输入端，运放器输出端、电容Cdy1第二端、电阻Rdy3第二端以及二次侧电压互感组件的输出端同时连接；二次侧电压互感组件的输出端通过低通滤波器接处理器；

低通滤波器包括：滤波第一电容、滤波第二电容、滤波第三电容、滤波第四电容、滤波第五电容、滤波第一电阻、滤波第二电阻、滤波第三电阻、滤波第四电阻、滤波第五电阻、滤波第六电阻、滤波二极管一、滤波二极管二、滤波运放器一以及滤波运放器二；

滤波第一电阻第一端、滤波二极管一负极、滤波二极管二正极与滤波第二电阻第一端连接；滤波第一电阻第二端，滤波二极管一正极，滤波二极管二负极，滤波第一电容第一端同时接地；滤波第二电阻第二端，滤波第一电容第二端，滤波第三电阻第一端连接；滤波第三电阻第二端和滤波第二电容第一端均与滤波第四电阻第一端连接，滤波第四电阻第二端和滤波第三电容第一端均与滤波运放器一正极输入端连接，滤波第三电容第二端接地；滤波运放器一负极输入端、滤波运放器一输出端和滤波第二电容第二端均与滤波第五电阻第一端同时连接；滤波第五电阻第二端、滤波第四电容均与滤波第六电阻同时连接，并通过滤波第四电容接地；滤波第六电阻接滤波运放器二的正极输入端；滤波运放器二的负极输入端、滤波运放器二的输出端均与滤波第四电容同时连接；滤波运放器一、滤波运放器二分别连接5V电源；

现场数据采集终端还包括：供电电池电流获取电路，时间电路，稳压电路，供电电池电压获取电路；

处理器包括：供电电池电流获取电路的输出端DL连接处理器的3脚，电压信号的输出端DY连接处理器的2脚；处理器14脚、15脚连接时间电路的时间芯片的6脚和5脚，时间电路和处理器之间的通讯协议为I²C总线协议；处理器的9、10脚为晶振接口，分别连接晶振XT1的两端，晶振XT1的两端分别通过电容CC2、CC3接地；处理器的23、24脚连接无线通信模块；供电端VCC通过电阻RC2和电阻RC1连接处理器的1脚，电阻RC2和电阻RC1之间通过电容CC4接地；VCC连接处理器的20脚，20脚还通过电容CC1接地，处理器的8、19脚接地；

时间电路包括：时间芯片，时间芯片的1、2脚接晶振YS1的两端，8脚通过二极管DS1接电源VCC，同时通过电容CS1接地，通过电阻RS1与备用电池BT1相连，3、4脚接地；

稳压电路包括：电源芯片，电源芯片1脚接滤波电感LD1，滤波电感LD1接熔断丝FY，熔断丝FY接二极管DY1，二极管DY1接+5V的VBB，电源芯片2脚接地，滤波电感LD1和熔断丝FY之间通过电阻RD1接地，电源芯片1脚与滤波电感LD1之间通过电容CD1接地，电源芯片3脚分别通过电容CD3、CD4和CD5接地，电源芯片3脚输出+5V的稳定电压VCC给处理器供电；

时间芯片采用PCF8583；电源芯片采用LM2931T5.0；处理器采用PIC18F258；

供电电池电压获取电路包括：电阻Rdy2，电阻Rdy2连接供电电池正极，电阻Rdy3连接供电电池负极及接地，电阻Rdy3两端的电压为运放器Lmdy的同相端2脚的输入，运放器Lmdy的1脚通过电阻Rdy4与运放器Lmdy的3脚相连，运放器Lmdy的4脚接VCC,5脚接地，运放器Lmdy的3脚通过电阻Rdy1接输出端DY，电阻Rdy1与输出端DY之间通过电容Cdy1接地，电阻Rdy1和电容Cdy1为的滤波电路，将处理器的输入信号进行滤波；

供电电池电流获取电路包括：电压变送器的4、5脚分别接供电电池的正负极，在4、5脚之间串联分流器LFL，电压变送器1脚接VCC，3脚接地，2脚连接电阻Rdl4一端，电阻Rdl4另一端分别连接电阻Rdl2和电阻Rdl3，电阻Rdl3接地，电阻Rdl2连接运放器Lmdl2脚，运放器Lmdl4脚接VCC，5脚接地，运放器Lmdl1脚通过电阻Rdl1接3脚和处理器的输出端DL；电阻Rdl3和电阻Rdl4为分压电阻；

处理器用于对接收的数据信息储存至数据采集储存模块内部，并且控制无线通信模块，将数据信息发送至服务器；

服务器包括：电压监测模块、功率因数监测模块、开关量监测模块、校时模块、限值设置模块、线路损耗分析模块、视在功率曲线生成模块、视在功率对比模块、数据库、数据统计分析模块；

电压监测模块用于对用电网电压偏差监测，对用电网电压合格率统计；

功率因数监测模块用于按设置的功率因数分段限值对监测点的功率因数进行分析统计，记录每月功率因数越限值发生在各区段的累计时间；

开关量监测模块用于根据现场数据采集终端传输的配电开关状态，监测供电网络的开关状态信息；

校时模块用于向现场数据采集终端发送时钟校时指令，使现场数据采集终端采集的时钟与服务器的晶振时钟相同；

限值设置模块用于设置监控区域内电能表的电压及电流越限值、功率因数分段限值；

线路损耗分析模块用于根据电网的拓扑结构，按天采集线路下的单相、三相用户和台区总表的用电量，通过建立线损分析模型，实时地分析每条线路的实际损耗，在超过一定阀值后进行告警；

视在功率曲线生成模块用于根据实时传输的一次侧三相电电流，一次侧三相电压，二次侧三相电电流以及二次侧三相电压，计算出有功功率和无功功率，并得出视在功率，制成视在功率曲线；

视在功率对比模块用于对比一次侧用电信息和二次侧用电信息，进行数据对比并在同一页面绘制成两条视在功率曲线，在显示屏上反映给用户一、二次侧用电信息是否存在用电异常；

数据统计分析模块用于对现场数据采集终端采集并发送的数据并结合数据库储存的历史数据信息，基于计算和分析的结果，提供信息查询、定制报表和分析报告形成一系列功能，以便支持停电原因查找、可靠性数据统计方面的综合应用；配电网各类数据包括实时数据、非实时数据和准实时数据；具体的模块功能包括：配电网故障的原因归类分析；调度工作计划的检索和分析；调度操作票统计和分类；停电工作分类与工作评定；供电可靠性分析与统计；其它应用户需要而专门进行的综合应用。

优选地，处理器通过信号放大模块与无线通信模块连接，信号放大模块用于将处理器发送的数据信息进行放大，信号放大模块包括：电阻Rsy2、电阻Rsy3、电阻Rsy4、电容Csy1、电容Csy2、二极管Dsy1、二极管Dsy2、运放器LMsy；

信号放大模块的输入端通过电阻Rsy2接运放器LMsy的正极输入端，运放器LMsy的负极输入端通过电阻Rsy3接地，通过电阻Rsy4接信号放大模块的输出端；二极管Dsy1、二极管Dsy2串联连接，二极管Dsy1的阴极接电源，二极管Dsy2的阳极接地；二极管Dsy1、二极管Dsy2之间接信号放大模块的输出端和运放器LMsy的输出端。

优选地，现场数据采集终端还包括：数据生成模块、数字签名模块、密文生成模块、加密会话密钥生成模块、加密数据发送模块；

数据生成模块用于使用服务器预设的AES算法对待发送的数据信息生成消息概要；

数字签名模块用于采用服务器预设的公钥密码机制ELGamal利用服务器的私钥对所产生的消息概要进行数字签名；

密文生成模块用于利用服务器预设的会话密钥对数据信息进行AES加密，得到密文；

加密会话密钥生成模块用于服务器预设的公钥密码机制ELGamal加密算法以及利用服务器的公钥加密会话密钥，得到加密后的数据通信会话密钥；

加密数据发送模块用于将产生的数字签名、加密后的密文和会话密钥一起发送给服务器；

服务器还包括：加密数据接收模块、密文解密模块、概要生成模块、概要解密模块、概要对比模块；

加密数据接收模块用于通过通信网络接收到现场数据采集终端发过来的数据通信会话密钥，采用公钥密码机制ELGamal解密算法利用现场数据采集终端的私钥对加密的会话密钥进行解密，并判断解密后会话密钥是否与预设的会话密钥相匹配，如果相匹配，则接收数字签名和加密后的密文；

密文解密模块用于采用预设的AES算法利用解密出来的会话密钥对密文进行解密，得到数据信息；

概要生成模块用于利用预设的AES算法将密文解密模块解密的数据信息生成后消息概要；

概要解密模块用于采用预设的公钥密码机制ELGamal利用现场数据采集终端发送的公钥将接收到的数字签名进行解密，得到现场数据采集终端的消息概要；

概要对比模块用于使用服务器预设的AES算法对概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要进行对比判断，如概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要相同，则判断为数据接收成功显示正常，如果概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要不相同，则判断为非正常数据，显示异常。

优选地，现场数据采集终端还包括：相电检测模块；相电检测模块用于检测二次侧三相电是否缺相，并当出现缺相时，将缺相信息发送至处理器；

相电检测模块包括：A相电检测端、B相电检测端、C相电检测端、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、光电隔离器；

A相电检测端通过电阻R1、二极管D1和电阻R2接光电隔离器输入端；

B相电检测端通过电阻R3、二极管D2和电阻R4接光电隔离器输入端；

C相电检测端通过电阻R5、二极管D3和电阻R6接光电隔离器输入端；

光电隔离器设有与A相电检测端相对应的A相电检测输出端，与B相电检测端相对应的B相电检测输出端，与C相电检测端相对应的C相电检测输出端。

优选地，还包括：与服务器通信连接的手持应用终端；

手持应用终端包括：摄像头、录音模块、GPS定位模块、USB接口、身份识别模块、数据储存模块、数据交互模块、信息注册模块、注册信息获取模块、注册信息确认模块和设备信息发送模块；

GPS定位模块用于用户在使用手持应用终端时，进行位置定位；

数据交互模块用于使用户在对现场进行巡检时，上报巡检记录，巡检结果，以及获取服务器储存的现场设备数据信息；

信息注册模块向服务器提交注册报文信息；

注册信息获取模块用于获取服务器发送的许可注册信息，许可注册信息包括IP号、通信端口、版本信息以及唯一标识名称；

注册信息确认模块用于当接收到许可注册信息后，回复注册完成信息，并将注册信息保持至数据储存模块内；

设备信息发送模块用于将巡检的设备运行数据，供电网络节点数据以及开关状态数据，根据用户作出的控制指令，发送给服务器；

手持应用终端采用UDP并以注册报文信息的方式向服务器进行注册，注册报文信息包括IP报文、通信端口、版本信息以及唯一标识名称，IP报文采用ASN.1编码。

优选地，手持应用终端还用于在进行现场巡检之前，用户使用手持应用终端从服务器中下载现场待巡视的初始数据或上次巡检结果，并存入手持应用终端的数据储存模块中；在进行现场用电巡检时，根据现场用户情况，在手持应用终端上记录现场电力设备的巡检结果，结合巡视移动终端的GPS定位功能，实时定位现场用电检查时的地理位置信息或用户的地理位置信息；

在巡检结束后，所述的用户将手持应用终端已采集的数据信息向服务器上传，实现手持应用终端与服务器之间的数据交换，并更新服务器内部数据库信息。

优选地，现场数据采集终端包括：馈线终端采集控制单元、配变终端采集控制单元、数据终端采集控制单元、分支线故障模块；

馈线终端采集控制单元、配变终端采集控制单元、数据终端采集控制单元对供电系统上的开闭所、环网柜、配电室、箱式变和柱上开关进行遥测信息，并基于不同遥测点的电流情况进行故障定位、隔离和恢复供电；

分支线故障模块用于分支线路采用具有接地故障处理功能的快速分段开关，当分支分段开关区域内线路发生单相接地故障时，该分支分段开关经过延时判断为永久故障后自动分闸，直接切除故障；当分支分段开关区域内线路发生相间短路时，分支分段开关采用断路器，就地跳闸切除故障；如采用负荷开关，上级开关保护掉闸，分段开关在线路失电后分闸并闭锁，上级开关重合后，相邻线路恢复供电，故障线路被隔离；快速分段开关安装于高压用电户中的运行负荷较大，且故障率高的分支线路；架空线路和电缆线路分别采用快速分段开关。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

系统通过现场数据采集终端实时采集电力设备及变电站，并将采集的数据信息上传至服务器。服务器对采集的数据信息进行处理分析，避免了人工巡检方式提高工作效率，使得检测数据集中管理，而且事后能够对数据进行分析处理。

服务器对现场数据采集终端采集并发送的数据并结合数据库储存的历史数据信息，基于计算和分析的结果，提供信息查询、定制报表和分析报告形成一系列功能，以便支持停电原因查找、可靠性数据统计方面的综合应用；配电网各类数据包括实时数据、非实时数据和准实时数据；具体的模块功能包括：配电网故障的原因归类分析；调度工作计划的检索和分析；调度操作票统计和分类；停电工作分类与工作评定；供电可靠性分析与统计；其它应用户需要而专门进行的综合应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于配电系统低容错监控信息交互系统的整体示意图；

图2为现场数据采集终端示意图；

图3为二次侧电压互感组件电路图；

图4为二次侧电流互感组件电路图；

图5为低通滤波器电路图；

图6为信号放大模块电路图；

图7为相电检测模块电路图；

图8为处理器实施例的电路图；

图9为稳压电路电路图；

图10为供电电池电压获取电路电路图；

图11为供电电池电流获取电路电路图；

图12为时间电路电路图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种基于配电系统低容错监控信息交互系统，如图1至12所示，包括：服务器1以及多个与服务器1通过GPRS或光纤通信连接的现场数据采集终端2；

现场数据采集终端2设置在被监控的变电站或被监控的电力设备，现场数据采集终端2用于对被监控的变电站或被监控的电力设备内部的数据信息进行采集，并将采集的数据信息上传至服务器1；

现场数据采集终端2包括：处理器11、低通滤波器、信号放大模块12、无线通信模块13、数据采集储存模块14、供电电池15、状态量采集模块16、交流模拟量采集模块18、历史数据处理模块19、变压设备数据采集模块20、供电线路数据采集模块21、断路器数据采集模块22、隔离开关数据采集模块23、接地开关数据采集模块24、设置在一次侧电流互感器，一次侧电压互感器，二次侧电流互感组件，二次侧电压互感组件；一次侧电流互感器实时采集一次侧三相电流数据并传输给服务器1；一次侧电压互感器实时采集一次侧三相电压数据并传输给服务器1；二次侧电流互感组件实时采集二次侧三相电流数据并传输给服务器1；二次侧电压互感组件实时采集二次侧三相电压数据并传输给服务器1；

状态量采集模块16用于实时采集低压台区低压开关位置状态，低压开关发生变位时，将低压开关变位信息储存，并发送给处理器11；

交流模拟量采集模块18用于按使用要求预设电压、电流、功率、功率因数模拟量采集，测量电压、电流、功率和功率因数，并具有电压监测越限统计，电压准确度等级为0.5，具有谐波数据统计，谐波分量准确度等级为1；

历史数据处理模块19用于将采集的数据以日为单位，在次日零点形成历史日数据，并保存最近30日数据，按照设定的冻结间隔以15min、30min、45min以及60min形成各类冻结曲线数据，并保存最近30天曲线数据，并发送给处理器11；

变压设备数据采集模块20用于采集现场变压设备及与变压设备相适配的配电设备的模拟量，变压器各侧电流、电压、有功功率、无功功率、线圈温度和油温，并发送给处理器11；

供电线路数据采集模块21用于采集供电线路的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并发送给处理器11；

断路器数据采集模块22、隔离开关数据采集模块23、接地开关数据采集模块24分别用于采集现场设备的开关量，开关量包括：断路器位置、隔离开关、接地开关位置、保护动作总信号、就地/远方转换开关位置、断路器操动机构异常信号、控制回路断线信号、保护报警信号以及保护装置故障信号，并发送给处理器11；

二次侧电流互感组件包括：电流互感器U2，电流互感器U2的输入端接二次侧线路，电流互感器U2的第一输出端分别接二极管DdL1的阴极、二极管DdL2的阳极、运放器正极输入端、电容CdL1第一端以及电阻RdL1，电流互感器的第二输出端分别接二极管DdL1的阳极、二极管DdL2的阴极以及运放器负极输入端，运放器输出端接二次侧电流互感组件的输出端；二次侧电流互感组件的输出端通过低通滤波器接处理器11；

电流互感器U2起到强弱电隔离的作用，其额定输入电流为5A，额定输出电流为2.5mA。电容CdL1通常取400-1000PF，用于补偿电流互感器U2所引起的相移，电容CdL2,电容CdL3用于滤除供电电源的谐波，保证供电电压的稳定。二极管DdL1，二极管DdL2防止运放LMdL的过度饱和。选择合适的电阻RdL1确保输出电压幅值在任何情况下均适合处理器11工作处理，避免由于电压的波动影响处理器11工作。

二次侧电压互感组件包括：电压互感器U1，电压互感器U1的输入端分别通过电阻Rdy1和电阻Rdy2接二次侧线路，电压互感器的第一输出端分别接二极管Ddy1的阴极、二极管Ddy2的阳极、运放器正极输入端、电容Cdy1第一端以及电阻Rdy3第一端，电压互感器的第二输出端分别接二极管Ddy1的阳极、二极管Ddy2的阴极以及运放器LMdy负极输入端，运放器输出端、电容Cdy1第二端、电阻Rdy3第二端以及二次侧电压互感组件的输出端同时连接；二次侧电压互感组件的输出端通过低通滤波器接处理器；

设电网相电压有效值为X，电压互感器的变比为k，则电压互感器二次侧输出电压有效值为X/k，即二次侧电压互感组件的输入电压有效值为X/k。

本实施例中，电压互感器U1起到强弱电隔离的作用，其额定输入、输出电流均为2mA左右。为保证额定输入电流为2mA左右，选取合适电阻Rdy1和电阻Rdy2，使X/[k(Rdy1+Rdy2)]的值接近2mA。电容Cdy1通常取400-1000PF，用于补偿精密交流互感器所引起的相移；电容Cdy2、电容Cdy3用于滤除供电电源的谐波，保证采集电压的稳定；二极管Ddy1和二极管Ddy2防止运放器LMdy的过度饱和。选择合适的电阻Rdy3确保输出电压幅值在任何情况下均适合处理器11工作处理，避免由于电压的波动影响处理器11工作。

低通滤波器包括：滤波第一电容Cb1、滤波第二电容Cb2、滤波第三电容Cb3、滤波第四电容Cb4、滤波第五电容Cb5、滤波第一电阻Rb1、滤波第二电阻Rb2、滤波第三电阻Rb3、滤波第四电阻Rb4、滤波第五电阻Rb5、滤波第六电阻Rb6、滤波二极管一DB1、滤波二极管二DB2、滤波运放器一31以及滤波运放器二32；

滤波第一电阻第一端、滤波二极管一负极、滤波二极管二正极与滤波第二电阻第一端连接；滤波第一电阻第二端，滤波二极管一正极，滤波二极管二负极，滤波第一电容第一端同时接地；滤波第二电阻第二端，滤波第一电容第二端，滤波第三电阻第一端连接；滤波第三电阻第二端和滤波第二电容第一端均与滤波第四电阻第一端连接，滤波第四电阻第二端和滤波第三电容第一端均与滤波运放器一正极输入端连接，滤波第三电容第二端接地；滤波运放器一负极输入端、滤波运放器一输出端和滤波第二电容第二端均与滤波第五电阻第一端同时连接；滤波第五电阻第二端、滤波第四电容均与滤波第六电阻同时连接，并通过滤波第四电容接地；滤波第六电阻接滤波运放器二的正极输入端；滤波运放器二的负极输入端、滤波运放器二的输出端均与滤波第四电容同时连接；滤波运放器一、滤波运放器二分别连接5V电源。

由于配电设备设置的场合较为复杂，有的供电设备及配电设备安置在野外，这样现场数据采集终端就很难得到电源供电，为了弥补这样的不足，现场数据采集终端设有供电电池，在一些无法得到电源供电的区域使用供电电池给现场数据采集终端供电。当然在无法得到电源供电的区域内如果供电电池的电量不足时，可以采用获取太阳能，将太阳能转换为电能给供电电池充电。也可以采用风能实时给供电电池充电。具体给供电电池充电的方式这里不做限定。为了使服务器能够实时获取供电电池的电量信息，防止因供电电池电量不足而无法使现场数据采集终端正常工作，导致影响整个系统监控。

现场数据采集终端还包括：供电电池电流获取电路，时间电路，稳压电路，供电电池电压获取电路；

处理器包括：供电电池电流获取电路的输出端DL连接处理器的3脚，电压信号的输出端DY连接处理器的2脚；处理器14脚、15脚连接时间电路的时间芯片的6脚和5脚，时间电路和处理器之间的通讯协议为I²C总线协议；处理器的9、10脚为晶振接口，分别连接晶振XT1的两端，晶振XT1的两端分别通过电容CC2、CC3接地；处理器的23、24脚连接无线通信模块；供电端VCC通过电阻RC2和电阻RC1连接处理器的1脚，电阻RC2和电阻RC1之间通过电容CC4接地；VCC连接处理器的20脚，20脚还通过电容CC1接地，处理器的8、19脚接地；

时间电路包括：时间芯片，时间芯片的1、2脚接晶振YS1的两端，8脚通过二极管DS1接电源VCC，同时通过电容CS1接地，通过电阻RS1与备用电池BT1相连，3、4脚接地；

稳压电路包括：电源芯片，电源芯片1脚接滤波电感LD1，滤波电感LD1接熔断丝FY，熔断丝FY接二极管DY1，二极管DY1接+5V的VBB，电源芯片2脚接地，滤波电感LD1和熔断丝FY之间通过电阻RD1接地，电源芯片1脚与滤波电感LD1之间通过电容CD1接地，电源芯片3脚分别通过电容CD3、CD4和CD5接地，电源芯片3脚输出+5V的稳定电压VCC给处理器供电；

供电电池电压获取电路包括：电阻Rdy2，电阻Rdy2连接供电电池正极，电阻Rdy3连接供电电池负极及接地，电阻Rdy3两端的电压为运放器Lmdy的同相端2脚的输入，运放器Lmdy的1脚通过电阻Rdy4与运放器Lmdy的3脚相连，运放器Lmdy的4脚接VCC,5脚接地，运放器Lmdy的3脚通过电阻Rdy1接输出端DY，电阻Rdy1与输出端DY之间通过电容Cdy1接地，电阻Rdy1和电容Cdy1为的滤波电路，将处理器的输入信号进行滤波；

供电电池电流获取电路包括：电压变送器的4、5脚分别接供电电池的正负极，在4、5脚之间串联分流器LFL，电压变送器1脚接VCC，3脚接地，2脚连接电阻Rdl4一端，电阻Rdl4另一端分别连接电阻Rdl2和电阻Rdl3，电阻Rdl3接地，电阻Rdl2连接运放器Lmdl2脚，运放器Lmdl4脚接VCC，5脚接地，运放器Lmdl1脚通过电阻Rdl1接3脚和处理器的输出端DL；电阻Rdl3和电阻Rdl4为分压电阻；

本发明通过供电电池电压获取电路和供电电池电流获取电路采集供电电池的数据信息，这里供电电池可以采用具有充电功能的蓄电池。得到供电电池的电量信息。本发明中供电电池消耗电能时，电流一般较为平稳，可估算出供电电池的剩余电量。供电电池的容量一般以安时数来表示，充放电电流的积分即是电池的安时数，电池的额定容量也是以安时数表示的，积分结果与安时数之比即是以百分比表示的电池剩余容量。

当检测到的电压低于设置的电压门限值、或者估算的电池剩余容量低于电池剩余容量门限值时，处理器向服务器发出电量告警信息，提示用户供电电池电量不足，防止因电量不足而导致现场数据采集终端失去采集数据的作用。

处理器11检测电池电压、电流，在检测电流的同时，对电量进行积分，每10ms积分一次，得到电池的充放电安时数，然后计算电池容量。电池的Q₀电池初始电量和充放电效率η通过初始电压得到，在程序中存储有电池开路电压与剩余电量的关系和剩余电量与充放电效率的关系，程序刚开始运行时根据检测到的电压通过查上述关系得到电池初始容量，然后即可算出Q₀＝C_n×SOC₀。程序周期性的将电压和SOC与相应的门限值作比较，当低于门限值时发出告警信息。处理器实时的将检测到的供电电池的信息通过无线通信模块发送到服务器，供服务器人员参考。处理器11具有记录历史数据的功能，当出现告警信息时，处理器11将会把告警信息记录的Flash中，记录时将会读取时间芯片的时间，将告警的信息和发生告警的时间一并记录起来。SOC为供电电池容量

处理器11对采集供电电池信息进行计算，供电电池充放电电量进行积分，积分公式为：Q＝Q₀+∫(-1)nIηdt；

其中，n代表充放电方向，充电时为0，放电时为1；Q为电池电量，单位为库仑；Q₀为电池初始电量，单位为库仑；I为实时采集的电池也流，单位为安培；t为积分时间，单位为小时；η为充放电效率，它是电池剩余电量的函数。通过电压变送器出来的电压值辨明充放电方向，然后对供电电池容量进行估计，估计公式为SOC＝Q/C_n。式中：SOC是指电池剩余容量，它是一百分比；Q为公式的积分结果，单位为库仑；C_n为供电电池的额定容量，单位为安时，可以直接从供电电池参数得到，安时和库仑在物理意义上是等价的，所以Q和Cn的比值是一百分数。时间芯片采用PCF8583；电源芯片采用LM2931T5.0；处理器采用PIC18F258。

处理器11用于对接收的数据信息储存至数据采集储存模块14内部，并且控制无线通信模块13，将数据信息发送至服务器1；

服务器1包括：电压监测模块、功率因数监测模块、开关量监测模块、校时模块、限值设置模块、线路损耗分析模块、视在功率曲线生成模块、视在功率对比模块、数据库；

电压监测模块用于对用电网电压偏差监测，对用电网电压合格率统计；

功率因数监测模块用于按设置的功率因数分段限值对监测点的功率因数进行分析统计，记录每月功率因数越限值发生在各区段的累计时间；

开关量监测模块用于根据现场数据采集终端传输的配电开关状态，监测供电网络的开关状态信息；

校时模块用于向现场数据采集终端发送时钟校时指令，使现场数据采集终端采集的时钟与服务器的晶振时钟相同；

限值设置模块用于设置监控区域内电能表的电压及电流越限值、功率因数分段限值；

线路损耗分析模块用于根据电网的拓扑结构，按天采集线路下的单相、三相用户和台区总表的用电量，通过建立线损分析模型，实时地分析每条线路的实际损耗，在超过一定阀值后进行告警；视在功率曲线生成模块用于根据实时传输的一次侧三相电电流，一次侧三相电压，二次侧三相电电流以及二次侧三相电压，计算出有功功率和无功功率，并得出视在功率，制成视在功率曲线；视在功率对比模块用于对比一次侧用电信息和二次侧用电信息，进行数据对比并在同一页面绘制成两条视在功率曲线，在显示屏上反映给用户一、二次侧用电信息是否存在用电异常；数据统计分析模块用于对现场数据采集终端采集并发送的数据并结合数据库储存的历史数据信息，基于计算和分析的结果，提供信息查询、定制报表和分析报告形成一系列功能，以便支持停电原因查找、可靠性数据统计方面的综合应用；配电网各类数据包括实时数据、非实时数据和准实时数据；具体的模块功能包括：配电网故障的原因归类分析；调度工作计划的检索和分析；调度操作票统计和分类；停电工作分类与工作评定；供电可靠性分析与统计；其它应用户需要而专门进行的综合应用。

处理器11通过信号放大模块12与无线通信模块13连接，信号放大模块12用于将处理器11发送的数据信息进行放大，信号放大模块12包括：电阻Rsy2、电阻Rsy3、电阻Rsy4、电容Csy1、电容Csy2、二极管Dsy1、二极管D sy2、运放器LMsy；信号放大模块的输入端通过电阻Rsy2接运放器LMsy的正极输入端，运放器LMsy的负极输入端通过电阻Rsy3接地，通过电阻Rsy4接信号放大模块的输出端；二极管Dsy1、二极管Dsy2串联连接，二极管Dsy1的阴极接电源，二极管Dsy2的阳极接地；二极管Dsy1、二极管Dsy2之间接信号放大模块的输出端和运放器LMsy的输出端。

本实施例中，现场数据采集终端还包括：相电检测模块；相电检测模块用于检测二次侧三相电是否缺相，并当出现缺相时，将缺相信息发送至处理器；

相电检测模块包括：A相电检测端、B相电检测端、C相电检测端、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、光电隔离器；

A相电检测端通过电阻R1、二极管D1和电阻R2接光电隔离器输入端；

B相电检测端通过电阻R3、二极管D2和电阻R4接光电隔离器输入端；

C相电检测端通过电阻R5、二极管D3和电阻R6接光电隔离器输入端；

光电隔离器设有与A相电检测端相对应的A相电检测输出端，与B相电检测端相对应的B相电检测输出端，与C相电检测端相对应的C相电检测输出端。

系统还包括：与服务器1通信连接的手持应用终端3；

手持应用终端3包括：摄像头、录音模块、GPS定位模块、USB接口、身份识别模块、数据储存模块、数据交互模块、信息注册模块、注册信息获取模块、注册信息确认模块和设备信息发送模块；

GPS定位模块用于用户在使用手持应用终端时，进行位置定位；

数据交互模块用于使用户在对现场进行巡检时，上报巡检记录，巡检结果，以及获取服务器储存的现场设备数据信息；

信息注册模块向服务器提交注册报文信息；注册信息获取模块用于获取服务器发送的许可注册信息，许可注册信息包括IP号、通信端口、版本信息以及唯一标识名称；注册信息确认模块用于当接收到许可注册信息后，回复注册完成信息，并将注册信息保持至数据储存模块内；设备信息发送模块用于将巡检的设备运行数据，供电网络节点数据以及开关状态数据，根据用户作出的控制指令，发送给服务器；手持应用终端3采用UDP并以注册报文信息的方式向服务器进行注册，注册报文信息包括IP报文、通信端口、版本信息以及唯一标识名称，IP报文采用ASN.1编码。

每扩充一个手持应用终端3可以通过与服务器交互注册信息的方式，使完成注册过程，并将检测的数据信息根据用户的控制发送到服务器。

手持应用终端3还用于在进行现场巡检之前，用户使用手持应用终端从服务器中下载现场待巡视的初始数据或上次巡检结果，并存入手持应用终端的数据储存模块中；在进行现场用电巡检时，根据现场用户情况，在手持应用终端上记录现场电力设备的巡检结果，结合巡视移动终端的GPS定位功能，实时定位现场用电检查时的地理位置信息或用户的地理位置信息；

在巡检结束后，所述的用户将手持应用终端已采集的数据信息向服务器上传，实现手持应用终端与服务器之间的数据交换，并更新服务器内部数据库信息。

现场数据采集终端2包括：馈线终端采集控制单元、配变终端采集控制单元、数据终端采集控制单元、分支线故障模块；

馈线终端采集控制单元、配变终端采集控制单元、数据终端采集控制单元对供电系统上的开闭所、环网柜、配电室、箱式变和柱上开关进行遥测信息，并基于不同遥测点的电流情况进行故障定位、隔离和恢复供电；

分支线故障模块用于分支线路采用具有接地故障处理功能的快速分段开关，当分支分段开关区域内线路发生单相接地故障时，该分支分段开关经过延时判断为永久故障后自动分闸，直接切除故障；当分支分段开关区域内线路发生相间短路时，分支分段开关采用断路器，就地跳闸切除故障；如采用负荷开关，上级开关保护掉闸，分段开关在线路失电后分闸并闭锁，上级开关重合后，相邻线路恢复供电，故障线路被隔离；快速分段开关安装于高压用电户中的运行负荷较大，且故障率高的分支线路；架空线路和电缆线路分别采用快速分段开关。

本实施例中，为了保证每个现场数据采集终端与服务器通信数据信息的安全性，每个现场数据采集终端分别接收到服务器预设的加密算法，每个现场数据采集终端在将数据发送前对数据信息进行加密，并生成数字签名和会话密钥。服务器针对接收的数据信息进行解密，并对数字签名和会话密钥进行信息核对，保证数据信息的安全性。而且服务器可以针对不同的现场数据采集终端设置不同的预设的加密算法，使服务器在接收到加密数据时，能够区别应对。预设的加密算法包括了AES算法、预设的公钥密码机制ELGamal。具体的预设加密算法可以更加实际需要进行设置，这里不做限定。

现场数据采集终端还包括：数据生成模块、数字签名模块、密文生成模块、加密会话密钥生成模块、加密数据发送模块；

数据生成模块用于使用服务器预设的AES算法对待发送的数据信息生成消息概要；

数字签名模块用于采用服务器预设的公钥密码机制ELGamal利用服务器的私钥对所产生的消息概要进行数字签名；

密文生成模块用于利用服务器预设的会话密钥对数据信息进行AES加密，得到密文；

加密会话密钥生成模块用于服务器预设的公钥密码机制ELGamal加密算法以及利用服务器的公钥加密会话密钥，得到加密后的数据通信会话密钥；

加密数据发送模块用于将产生的数字签名、加密后的密文和会话密钥一起发送给服务器；

服务器还包括：加密数据接收模块、密文解密模块、概要生成模块、概要解密模块、概要对比模块；

加密数据接收模块用于通过通信网络接收到现场数据采集终端发过来的数据通信会话密钥，采用公钥密码机制ELGamal解密算法利用现场数据采集终端的私钥对加密的会话密钥进行解密，并判断解密后会话密钥是否与预设的会话密钥相匹配，如果相匹配，则接收数字签名和加密后的密文；

密文解密模块用于采用预设的AES算法利用解密出来的会话密钥对密文进行解密，得到数据信息；

概要生成模块用于利用预设的AES算法将密文解密模块解密的数据信息生成后消息概要；

概要解密模块用于采用预设的公钥密码机制ELGamal利用现场数据采集终端发送的公钥将接收到的数字签名进行解密，得到现场数据采集终端的消息概要；

概要对比模块用于使用服务器预设的AES算法对概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要进行对比判断，如概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要相同，则判断为数据接收成功显示正常，如果概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要不相同，则判断为非正常数据，显示异常。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于配电系统低容错监控信息交互系统，其特征在于，包括：服务器以及多个与服务器通过GPRS或光纤通信连接的现场数据采集终端；

现场数据采集终端设置在被监控的变电站或被监控的电力设备，现场数据采集终端用于对被监控的变电站或被监控的电力设备内部的数据信息进行采集，并将采集的数据信息上传至服务器；

现场数据采集终端包括：处理器、低通滤波器、信号放大模块、无线通信模块、数据采集储存模块、供电电池、状态量采集模块、交流模拟量采集模块、历史数据处理模块、变压设备数据采集模块、供电线路数据采集模块、断路器数据采集模块、隔离开关数据采集模块、接地开关数据采集模块、设置在一次侧电流互感器，一次侧电压互感器，二次侧电流互感组件，二次侧电压互感组件；一次侧电流互感器实时采集一次侧三相电流数据并传输给服务器；一次侧电压互感器实时采集一次侧三相电压数据并传输给服务器；二次侧电流互感组件实时采集二次侧三相电流数据并传输给服务器；二次侧电压互感组件实时采集二次侧三相电压数据并传输给服务器；

状态量采集模块用于实时采集低压台区低压开关位置状态，低压开关发生变位时，将低压开关变位信息储存，并发送给处理器；

交流模拟量采集模块用于按使用要求预设电压、电流、功率和功率因数模拟量采集，测量电压、电流、功率和功率因数，并具有电压监测越限统计，电压准确度等级为0.5，具有谐波数据统计，谐波分量准确度等级为1；

历史数据处理模块用于将采集的数据以日为单位，在次日零点形成历史日数据，并保存最近30日数据，按照设定的冻结间隔以15min、30min、45min以及60min形成各类冻结曲线数据，并保存最近30天曲线数据，并发送给处理器；

变压设备数据采集模块用于采集现场变压设备及与变压设备相适配的配电设备的模拟量，变压器各侧电流、电压、有功功率、无功功率、线圈温度和油温，并发送给处理器；

所述供电线路数据采集模块用于采集供电线路的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并发送给处理器；

所述断路器数据采集模块、隔离开关数据采集模块、接地开关数据采集模块分别用于采集现场设备的开关量，开关量包括：断路器位置、隔离开关、接地开关位置、保护动作总信号、就地/远方转换开关位置、断路器操动机构异常信号、控制回路断线信号、保护报警信号以及保护装置故障信号，并发送给处理器；

二次侧电流互感组件包括：电流互感器，电流互感器的输入端接二次侧线路，电流互感器的第一输出端分别接二极管DdL1的阴极、二极管DdL2的阳极、运放器正极输入端、电容CdL1第一端以及电阻RdL1，电流互感器的第二输出端分别接二极管DdL1的阳极、二极管DdL2的阴极以及运放器负极输入端，运放器输出端接二次侧电流互感组件的输出端；二次侧电流互感组件的输出端通过低通滤波器接处理器；

二次侧电压互感组件包括：电压互感器U1，电压互感器U1的输入端分别通过电阻Rdy1和电阻Rdy2接二次侧线路，电压互感器的第一输出端分别接二极管Ddy1的阴极、二极管Ddy2的阳极、运放器正极输入端、电容Cdy1第一端以及电阻Rdy3第一端，电压互感器的第二输出端分别接二极管Ddy1的阳极、二极管Ddy2的阴极以及运放器负极输入端，运放器输出端、电容Cdy1第二端、电阻Rdy3第二端以及二次侧电压互感组件的输出端同时连接；二次侧电压互感组件的输出端通过低通滤波器接处理器；

低通滤波器包括：滤波第一电容、滤波第二电容、滤波第三电容、滤波第四电容、滤波第五电容、滤波第一电阻、滤波第二电阻、滤波第三电阻、滤波第四电阻、滤波第五电阻、滤波第六电阻、滤波二极管一、滤波二极管二、滤波运放器一以及滤波运放器二；

滤波第一电阻第一端、滤波二极管一负极、滤波二极管二正极与滤波第二电阻第一端连接；滤波第一电阻第二端，滤波二极管一正极，滤波二极管二负极，滤波第一电容第一端同时接地；滤波第二电阻第二端，滤波第一电容第二端，滤波第三电阻第一端连接；滤波第三电阻第二端和滤波第二电容第一端均与滤波第四电阻第一端连接，滤波第四电阻第二端和滤波第三电容第一端均与滤波运放器一正极输入端连接，滤波第三电容第二端接地；滤波运放器一负极输入端、滤波运放器一输出端和滤波第二电容第二端均与滤波第五电阻第一端同时连接；滤波第五电阻第二端、滤波第四电容均与滤波第六电阻同时连接，并通过滤波第五电容接地；滤波第六电阻接滤波运放器二的正极输入端；滤波运放器二的负极输入端、滤波运放器二的输出端均与滤波第四电容同时连接；滤波运放器一、滤波运放器二分别连接5V电源；

现场数据采集终端还包括：供电电池电流获取电路，时间电路，稳压电路，供电电池电压获取电路；

处理器包括：供电电池电流获取电路的输出端DL连接处理器的3脚，电压信号的输出端DY连接处理器的2脚；处理器14脚、15脚连接时间电路的时间芯片的6脚和5脚，时间电路和处理器之间的通讯协议为I²C总线协议；处理器的9、10脚为晶振接口，分别连接晶振XT1的两端，晶振XT1的两端分别通过电容CC2、CC3接地；处理器的23、24脚连接无线通信模块；供电端VCC通过电阻RC2和电阻RC1连接处理器的1脚，电阻RC2和电阻RC1之间通过电容CC4接地；VCC连接处理器的20脚，20脚还通过电容CC1接地，处理器的8、19脚接地；

时间电路包括：时间芯片，时间芯片的1、2脚接晶振YS1的两端，8脚通过二极管DS1接电源VCC，同时通过电容CS1接地，通过电阻RS1与备用电池BT1相连，3、4脚接地；

稳压电路包括：电源芯片，电源芯片1脚接滤波电感LD1，滤波电感LD1接熔断丝FY，熔断丝FY接二极管DY1，二极管DY1接+5V的VBB，电源芯片2脚接地，滤波电感LD1和熔断丝FY之间通过电阻RD1接地，电源芯片1脚与滤波电感LD1之间通过电容CD1接地，电源芯片3脚分别通过电容CD3、CD4和CD5接地，电源芯片3脚输出+5V的稳定电压VCC给处理器供电；

供电电池电压获取电路包括：电阻Rdy2，电阻Rdy2连接供电电池正极，电阻Rdy3连接供电电池负极及接地，电阻Rdy3两端的电压为运放器Lmdy的同相端2脚的输入，运放器Lmdy的1脚通过电阻Rdy4与运放器Lmdy的3脚相连，运放器Lmdy的4脚接VCC,5脚接地，运放器Lmdy的3脚通过电阻Rdy1接输出端DY，电阻Rdy1与输出端DY之间通过电容Cdy1接地，电阻Rdy1和电容Cdy1为的滤波电路，将处理器的输入信号进行滤波；

供电电池电流获取电路包括：电压变送器的4、5脚分别接供电电池的正负极，在4、5脚之间串联分流器LFL，电压变送器1脚接VCC，3脚接地，2脚连接电阻Rdl4一端，电阻Rdl4另一端分别连接电阻Rdl2和电阻Rdl3，电阻Rdl3接地，电阻Rdl2连接运放器Lmdl2脚，运放器Lmdl4脚接VCC，5脚接地，运放器Lmdl1脚通过电阻Rdl1接3脚和处理器的输出端DL；电阻Rdl3和电阻Rdl4为分压电阻；

处理器用于对接收的数据信息储存至数据采集储存模块内部，并且控制无线通信模块，将数据信息发送至服务器；

服务器包括：电压监测模块、功率因数监测模块、开关量监测模块、校时模块、限值设置模块、线路损耗分析模块、视在功率曲线生成模块、视在功率对比模块、数据库、数据统计分析模块；

电压监测模块用于对用电网电压偏差监测，对用电网电压合格率统计；

功率因数监测模块用于按设置的功率因数分段限值对监测点的功率因数进行分析统计，记录每月功率因数越限值发生在各区段的累计时间；

开关量监测模块用于根据现场数据采集终端传输的配电开关状态，监测供电网络的开关状态信息；

校时模块用于向现场数据采集终端发送时钟校时指令，使现场数据采集终端采集的时钟与服务器的晶振时钟相同；

限值设置模块用于设置监控区域内电能表的电压及电流越限值、功率因数分段限值；

线路损耗分析模块用于根据电网的拓扑结构，按天采集线路下的单相、三相用户和台区总表的用电量，通过建立线损分析模型，实时地分析每条线路的实际损耗，在超过一定阀值后进行告警；

视在功率曲线生成模块用于根据实时传输的一次侧三相电电流，一次侧三相电压，二次侧三相电电流以及二次侧三相电压，计算出有功功率和无功功率，并得出视在功率，制成视在功率曲线；

视在功率对比模块用于对比一次侧用电信息和二次侧用电信息，进行数据对比并在同一页面绘制成两条视在功率曲线，在显示屏上反映给用户一、二次侧用电信息是否存在用电异常；

数据统计分析模块用于对现场数据采集终端采集并发送的数据并结合数据库储存的历史数据信息，基于计算和分析的结果，提供信息查询、定制报表和分析报告形成一系列功能，以便支持停电原因查找、可靠性数据统计方面的综合应用；配电网各类数据包括实时数据、非实时数据和准实时数据；具体的模块功能包括：配电网故障的原因归类分析；调度工作计划的检索和分析；调度操作票统计和分类；停电工作分类与工作评定；供电可靠性分析与统计；其它应用户需要而专门进行的综合应用；

现场数据采集终端还包括：数据生成模块、数字签名模块、密文生成模块、加密会话密钥生成模块、加密数据发送模块；

数据生成模块用于使用服务器预设的AES算法对待发送的数据信息生成消息概要；

数字签名模块用于采用服务器预设的公钥密码机制ELGamal利用服务器的私钥对所产生的消息概要进行数字签名；

密文生成模块用于利用服务器预设的会话密钥对数据信息进行AES加密，得到密文；

加密会话密钥生成模块用于服务器预设的公钥密码机制ELGamal加密算法以及利用服务器的公钥加密会话密钥，得到加密后的数据通信会话密钥；

加密数据发送模块用于将产生的数字签名、加密后的密文和会话密钥一起发送给服务器；

服务器还包括：加密数据接收模块、密文解密模块、概要生成模块、概要解密模块、概要对比模块；

加密数据接收模块用于通过通信网络接收到现场数据采集终端发过来的数据通信会话密钥，采用公钥密码机制ELGamal解密算法利用现场数据采集终端的私钥对加密的会话密钥进行解密，并判断解密后会话密钥是否与预设的会话密钥相匹配，如果相匹配，则接收数字签名和加密后的密文；

密文解密模块用于采用预设的AES算法利用解密出来的会话密钥对密文进行解密，得到数据信息；

概要生成模块用于利用预设的AES算法将密文解密模块解密的数据信息生成后消息概要；

概要解密模块用于采用预设的公钥密码机制ELGamal利用现场数据采集终端发送的公钥将接收到的数字签名进行解密，得到现场数据采集终端的消息概要；

概要对比模块用于使用服务器预设的AES算法对概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要进行对比判断，如概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要相同，则判断为数据接收成功显示正常，如果概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要不相同，则判断为非正常数据，显示异常；

时间芯片采用PCF8583；电源芯片采用LM2931T5.0；处理器采用PIC18F258。

2.根据权利要求1所述的基于配电系统低容错监控信息交互系统，其特征在于，

处理器通过信号放大模块与无线通信模块连接，信号放大模块用于将处理器发送的数据信息进行放大，信号放大模块包括：电阻Rsy2、电阻Rsy3、电阻Rsy4、电容Csy1、电容Csy2、二极管Dsy1、二极管Dsy2、运放器LMsy；

信号放大模块的输入端通过电阻Rsy2接运放器LMsy的正极输入端，运放器LMsy的负极输入端通过电阻Rsy3接地，通过电阻Rsy4接信号放大模块的输出端；二极管Dsy1、二极管Dsy2串联连接，二极管Dsy1的阴极接电源，二极管Dsy2的阳极接地；二极管Dsy1、二极管Dsy2之间接信号放大模块的输出端和运放器LMsy的输出端。

3.根据权利要求1所述的基于配电系统低容错监控信息交互系统，其特征在于，

现场数据采集终端还包括：相电检测模块；相电检测模块用于检测二次侧三相电是否缺相，并当出现缺相时，将缺相信息发送至处理器；

相电检测模块包括：A相电检测端、B相电检测端、C相电检测端、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、光电隔离器；

A相电检测端通过电阻R1、二极管D1和电阻R2接光电隔离器输入端；

B相电检测端通过电阻R3、二极管D2和电阻R4接光电隔离器输入端；

C相电检测端通过电阻R5、二极管D3和电阻R6接光电隔离器输入端；

光电隔离器设有与A相电检测端相对应的A相电检测输出端，与B相电检测端相对应的B相电检测输出端，与C相电检测端相对应的C相电检测输出端。

4.根据权利要求1所述的基于配电系统低容错监控信息交互系统，其特征在于，

还包括：与服务器通信连接的手持应用终端；

手持应用终端包括：摄像头、录音模块、GPS定位模块、USB接口、身份识别模块、数据储存模块、数据交互模块、信息注册模块、注册信息获取模块、注册信息确认模块和设备信息发送模块；

GPS定位模块用于用户在使用手持应用终端时，进行位置定位；

数据交互模块用于使用户在对现场进行巡检时，上报巡检记录，巡检结果，以及获取服务器储存的现场设备数据信息；

信息注册模块向服务器提交注册报文信息；

注册信息获取模块用于获取服务器发送的许可注册信息，许可注册信息包括IP号、通信端口、版本信息以及唯一标识名称；

注册信息确认模块用于当接收到许可注册信息后，回复注册完成信息，并将注册信息保持至数据储存模块内；

设备信息发送模块用于将巡检的设备运行数据，供电网络节点数据以及开关状态数据，根据用户作出的控制指令，发送给服务器；

手持应用终端采用UDP并以注册报文信息的方式向服务器进行注册，注册报文信息包括IP报文、通信端口、版本信息以及唯一标识名称，IP报文采用ASN.1编码。

5.根据权利要求4所述的基于配电系统低容错监控信息交互系统，其特征在于，

手持应用终端还用于在进行现场巡检之前，用户使用手持应用终端从服务器中下载现场待巡视的初始数据或上次巡检结果，并存入手持应用终端的数据储存模块中；在进行现场用电巡检时，根据现场用户情况，在手持应用终端上记录现场电力设备的巡检结果，结合巡视移动终端的GPS定位功能，实时定位现场用电检查时的地理位置信息或用户的地理位置信息；

在巡检结束后，所述的用户将手持应用终端已采集的数据信息向服务器上传，实现手持应用终端与服务器之间的数据交换，并更新服务器内部数据库信息。

6.根据权利要求1所述的基于配电系统低容错监控信息交互系统，其特征在于，

现场数据采集终端包括：馈线终端采集控制单元、配变终端采集控制单元、数据终端采集控制单元、分支线故障模块；

馈线终端采集控制单元、配变终端采集控制单元、数据终端采集控制单元对供电系统上的开闭所、环网柜、配电室、箱式变和柱上开关进行遥测信息，并基于不同遥测点的电流情况进行故障定位、隔离和恢复供电；

分支线故障模块用于分支线路采用具有接地故障处理功能的快速分段开关，当分支分段开关区域内线路发生单相接地故障时，该分支分段开关经过延时判断为永久故障后自动分闸，直接切除故障；当分支分段开关区域内线路发生相间短路时，分支分段开关采用断路器，就地跳闸切除故障；采用负荷开关，上级开关保护掉闸，分段开关在线路失电后分闸并闭锁，上级开关重合后，相邻线路恢复供电，故障线路被隔离；快速分段开关安装于高压用电户中的运行负荷较大，且故障率高的分支线路；架空线路和电缆线路分别采用快速分段开关。