CN106482783A - 一种配电环网柜运行状态在线监测系统及方法 - Google Patents

一种配电环网柜运行状态在线监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种配电环网柜运行状态在线监测系统及方法，其系统包括数据采集器、中继器、集中器和主站服务器；数据采集器与中继器连接，中继器与集中器通过局域网连接；集中器与主站服务器通过广域网络连接。本发明实现长期实时监测，防止盲目的定期检修，提升劳动效率，减少不必要的人力物力的浪费，节省维护支出；配网的供电可靠性得到极大的提高。

Description

一种配电环网柜运行状态在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及配电设备技术领域，特别涉及一种配电环网柜运行状态在线监测系统及方法。
背景技术
我国的电力市场和电力需求在科学技术和经济的发展之下渐渐扩大，在这样的发展环境下，配电网作为电力供应中的重要环节，其落后性也显现出来，造成了社会上的生产与生活用电与电网基础设施建设不协调匹配的情况，给人们的经济生产与日常生活造成一定影响。正因如此，推动电力企业和供电公司的改进和革新，促进城乡配网自动化的发展和建设已经成为目前电力行业发展的方向。
作为在配电网建设中的一个极为重要的组成部分，电力环网柜在整个电力系统中起着为用户配电和供电的重要职责，担负着相当重要的作用。我国目前传统的环网柜已经有了十多年的发展，但其中仍存在着较多的缺陷，比如在柜体中各一二次模块无分区混合安装的形式，使得柜内布局混乱，而且各模块之间的接口和组合不好设计，同时也会引起设备的运行稳定性较低、可靠性不高、设备的更换和维护性差。此外，由于城市化进程较快，环网柜生产厂家众多，地下电缆线路逐渐增多，加之配网管理人员变换较快，给电力配网设备的管理带来了很大的困难，再加上配网设备一般缺少登记，一旦管理人员发生变动，对配网设备的管理将会相当的困难。
传统环网柜缺少对环网柜的状态监测，不能实时了解环网柜长期运行中的运行状态，所以有必要对这些问题进行解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种配电环网柜运行状态在线监测系统及方法，所要解决的技术问题是如何实现长期实时监测，防止盲目的定期检修，提升劳动效率，减少不必要的人力物力的浪费，节省维护支出；配网的供电可靠性得到极大的提高。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种配电环网柜运行状态在线监测系统，包括数据采集器、中继器、集中器和主站服务器；
所述数据采集器，其与所述中继器连接，用于具有唯一ID号，采集配电环网柜内的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数；
所述中继器，其与所述集中器通过局域网连接，用于将温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数按ID号进行存储，同时进行AES加密传输至集中器；
所述集中器，其与所述主站服务器通过广域网络连接，用于收集温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数，并传输至主站服务器；
所述主站服务器，其用于预先存储数据采集器的地理位置信息以及将数据采集器的ID号和地理位置信息的关联关系，将对应的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数进行汇总处理及存储。
本发明的有益效果是：数据采集器、中继器、集中器和主站服务器协调运作，能实现是对配电环网柜实时进行温度、湿度、电压和电流进行监测，实现长期实时监测，防止盲目的定期检修，提升检修效率，减少不必要的人力物力的浪费，节省维护支出；AES加密能提升安全性，不会造成数据泄露，配网的供电可靠性得到极大的提高。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述数据采集器包括温度传感器、湿度传感器、电压传感器和电流传感器，所述温度传感器、湿度传感器、电压传感器和电流传感器均与所述中继器连接；所述温度传感器采集配电环网柜内的温度参数；所述湿度传感器采集配电环网柜内的湿度参数；所述电压传感器采集配电环网柜内的电压参数；所述电流传感器采集配电环网柜内的电流参数。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过温度传感器、湿度传感器、电压传感器和电流传感器协调运作，能实时对温度、湿度、电压和电流进行监测，提升监测时效性；同时能前方位进行监测，及时了解问题进行提升检修效率，减少不必要的人力物力的浪费，节省维护支出；配网的供电可靠性得到极大的提高。
进一步，所述集中器设置有多个，所述中继器包括上层中继器、多个中层中继器和下层中继器，多个集中器均与所述主站服务器通过广域网络连接，每一个集中器与多个上层中继器连接，每一个上层中继器均与多个中层中继器连接，以及多个中层中继器依次连接，每一个中层中继器与多个下层中继器连接，每一个下层中继器均与多个数据采集器连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：一台主站服务器能通过多个集中器、多个中继器和多个数据采集器对多个配电环网柜进行实时监测，提升监测效率。
进一步，所述集中器与上层中继器、上层中继器与中层中继器、中层中继器与下层中继器、下层中继器与数据采集器之间的通信都采用主从应答式，每一个中继器和每一个数据采集器均将采集到的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数存入其FLASH存储器中。
采用上述进一步方案的有益效果是：集中器与上层中继器、上层中继器与中层中继器、中层中继器与下层中继器、下层中继器与数据采集器之间的通信相互独立，互不影响，即使遇到断电情况，所有数据保存在FLASH存储器中不受任何影响，提升可靠性。
进一步，当所述上层中继器或下层中继器存在故障，不能传输数据时，其对应的集中器或上层中继器会自动保存故障信息并上传到主站服务器。
采用上述进一步方案的有益效果是：便于通过主站服务器进行故障诊断，提升维修的精准性。
进一步，所述中继器有线或无线进行局域网络传输。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过局域网络传输提升稳定性和时效性。
进一步，所述中继器为分级中继器，最大支持传输级数为八级。
采用上述进一步方案的有益效果是：可实现海量数据的实时传输，提升数据传输稳定性和时效性。
进一步，所述集中器与所述主站服务器连接的线路上设置有硬件防火墙。
采用上述进一步方案的有益效果是：硬件防火墙可防止外网病毒或恶意代码攻击，提升稳定性。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种配电环网柜运行状态在线监测方法，包括以下步骤：
步骤1.数据采集器具有唯一ID号，采集配电环网柜内的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数；
步骤2.中继器将温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数按ID号进行存储，同时进行AES加密传输至集中器；
步骤3.集中器收集温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数，并传输至主站服务器；
步骤4.主站服务器预先存储数据采集器的地理位置信息以及将数据采集器的ID号和地理位置信息的关联关系，将对应的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数进行汇总处理及存储。
本发明的有益效果是：数据采集器、中继器、集中器和主站服务器协调运作，能实现是对配电环网柜实时进行温度、湿度、电压和电流进行监测，实现长期实时监测，防止盲目的定期检修，提升检修效率，减少不必要的人力物力的浪费，节省维护支出；AES加密能提升安全性，不会造成数据泄露，配网的供电可靠性得到极大的提高。
附图说明
图1为本发明一种配电环网柜运行状态在线监测系统的模块框图；
图2为数据采集器和中继器的模块框图；
图3为一种配电环网柜运行状态在线监测方法的方法流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、数据采集器，2、中继器，3、集中器，4、主站服务器，5、硬件防火墙，6、湿度传感器，7、电压传感器，8、电流传感器，9、温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，一种配电环网柜运行状态在线监测系统，包括数据采集器1、中继器2、集中器3和主站服务器4；
所述数据采集器1，其与所述中继器2连接，具有唯一ID号，所述数据采集器1包括温度传感器9、湿度传感器6、电压传感器7和电流传感器8，所述温度传感器9、湿度传感器6、电压传感器7和电流传感器8均与所述中继器2连接；所述温度传感器9采集配电环网柜内的温度参数；所述湿度传感器6采集配电环网柜内的湿度参数；所述电压传感器7采集配电环网柜内的电压参数；所述电流传感器8采集配电环网柜内的电流参数；
数据采集器1通常情况下每5秒采集一次数据，也可以根据特殊状态信息调整为每1秒采集一次数据，采集完的数据需要实时存储到FLASH存储器中，即使断电情况发生，所有采集数据也不会丢失；数据采集器实时监听下层中继器的指令，并根据该指令做出具体操作，此外，每个数据采集器具有唯一ID号，该ID号存储于EEPROM中。在配置时，把ID号和安装地理位置信息对应起来，保存于数据库；
所述中继器2，其与所述集中器3通过局域网连接，用于将温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数按ID号进行存储，同时进行AES加密传输至集中器3；
中继器可以为一级中继或多级中继，最大支持中继级数为八级，各级中继之间的通信互不影响，如果是用无线模块，则选择不同的通信信道来实现；考虑到中继器的通用性，每个中继器都包含RS232接口或USB接口；这两个接口只在上层中继器使用，用于连接中继器2和集中器3；其他层中继器不使用RS232接口和USB接口；每个中继器都包含成对的上行接口和下行接口；上行接口用于连接上层中继器或集中器，下行接口用于连接下层中继器或数据采集器。每个中继器2具有唯一的ID号，存储于EEPROM中；该ID号用于识别中继器2以及其处于网络中的级数；所有中继器2处于局域网络层，该层的所有数据通信都包含AES加密、解密功能，即使通信中的数据被恶意盗取，也不会造成数据的泄露；
所述集中器3，其与所述主站服务器4通过广域网络连接，用于收集温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数，并传输至主站服务器4；所述集中器3设置有多个，所述中继器2包括上层中继器、多个中层中继器和下层中继器，多个集中器3均与所述主站服务器4通过广域网络连接，每一个集中器3与多个上层中继器连接，每一个上层中继器均与多个中层中继器连接，以及多个中层中继器依次连接，每一个中层中继器与多个下层中继器连接，每一个下层中继器均与多个数据采集器1连接；
所述主站服务器4，其用于预先存储数据采集器1的地理位置信息以及将数据采集器1的ID号和地理位置信息的关联关系，将对应的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数进行汇总处理及存储。
上述实施例中，所述集中器3与上层中继器、上层中继器与中层中继器、中层中继器与下层中继器、下层中继器与数据采集器1之间的通信都采用主从应答式，每一个中继器2和每一个数据采集器1均将采集到的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数存入其FLASH存储器中；集中器3与上层中继器、上层中继器与下层中继器、下层中继器与数据采集器1之间的通信相互独立，互不影响，即使遇到断电情况，所有数据保存在FLASH存储器中不受任何影响，提升可靠性。
上述实施例中，当所述上层中继器或下层中继器存在故障，不能传输数据时，其对应的集中器3或上层中继器会自动保存故障信息并上传到主站服务器4。
上述实施例中，所述中继器2有线或无线进行局域网络传输，通过局域网络传输提升稳定性和时效性。
上述实施例中，所述中继器2为分级中继器2，最大支持传输级数为八级，可实现海量数据的实时传输，提升数据传输稳定性和时效性。
上述实施例中，所述集中器3与所述主站服务器4连接的线路上设置有硬件防火墙5；硬件防火墙5可防止外网病毒或恶意代码攻击，提升稳定性。
实施例2：
如图3所示，一种配电环网柜运行状态在线监测方法，包括以下步骤：
步骤1.数据采集器1具有唯一ID号，采集配电环网柜内的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数；
步骤2.中继器2将温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数按ID号进行存储，同时进行AES加密传输至集中器3；
步骤3.集中器3收集温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数，并传输至主站服务器4；
步骤4.主站服务器4预先存储数据采集器1的地理位置信息以及将数据采集器1的ID号和地理位置信息的关联关系，将对应的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数进行汇总处理及存储。
上述实施例中，所述数据采集器1包括温度传感器9、湿度传感器6、电压传感器7和电流传感器8；所述温度传感器9采集配电环网柜内的温度参数；所述湿度传感器6采集配电环网柜内的湿度参数；所述电压传感器7采集配电环网柜内的电压参数；所述电流传感器8采集配电环网柜内的电流参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：包括数据采集器(1)、中继器(2)、集中器(3)和主站服务器(4)；
所述数据采集器(1)，其与所述中继器(2)连接，具有唯一ID号，采集配电环网柜内的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数；
所述中继器(2)，其与所述集中器(3)通过局域网连接，用于将温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数按ID号进行存储，同时进行AES加密传输至集中器(3)；
所述集中器(3)，其与所述主站服务器(4)通过广域网络连接，用于收集温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数，并传输至主站服务器(4)；
所述主站服务器(4)，其用于预先存储数据采集器(1)的地理位置信息以及将数据采集器(1)的ID号和地理位置信息的关联关系，将对应的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数进行汇总处理及存储。
2.根据权利要求1所述一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：所述数据采集器(1)包括温度传感器(9)、湿度传感器(6)、电压传感器(7)和电流传感器(8)，所述温度传感器(9)、湿度传感器(6)、电压传感器(7)和电流传感器(8)均与所述中继器(2)连接；所述温度传感器(9)采集配电环网柜内的温度参数；所述湿度传感器(6)采集配电环网柜内的湿度参数；所述电压传感器(7)采集配电环网柜内的电压参数；所述电流传感器(8)采集配电环网柜内的电流参数。
3.根据权利要求1所述一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：所述集中器(3)设置有多个，所述中继器(2)包括上层中继器、多个中层中继器和下层中继器，多个集中器(3)均与所述主站服务器(4)通过广域网络连接，每一个集中器(3)与多个上层中继器连接，每一个上层中继器均与多个中层中继器连接，以及多个中层中继器依次连接，每一个中层中继器与多个下层中继器连接，每一个下层中继器均与多个数据采集器(1)连接。
4.根据权利要求3所述一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：所述集中器(3)与上层中继器、上层中继器与中层中继器、中层中继器与下层中继器、下层中继器与数据采集器(1)之间的通信都采用主从应答式，每一个中继器(2)和每一个数据采集器(1)均将采集到的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数存入其FLASH存储器中。
5.根据权利要求3所述一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：当所述上层中继器或下层中继器存在故障，不能传输数据时，其对应的集中器(3)或上层中继器会自动保存故障信息并上传到主站服务器(4)。
6.根据权利要求1所述一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：所述中继器(2)有线或无线进行局域网络传输。
7.根据权利要求1所述一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：所述中继器(2)为分级中继器(2)，最大支持传输级数为八级。
8.根据权利要求1至7任一项所述一种配电环网柜运行状态在线监测系统，其特征在于：所述集中器(3)与所述主站服务器(4)连接的线路上设置有硬件防火墙(5)。
9.一种配电环网柜运行状态在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.数据采集器(1)具有唯一ID号，采集配电环网柜内的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数；
步骤2.中继器(2)将温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数按ID号进行存储，同时进行AES加密传输至集中器(3)；
步骤3.集中器(3)收集温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数，并传输至主站服务器(4)；
步骤4.主站服务器(4)预先存储数据采集器(1)的地理位置信息以及将数据采集器(1)的ID号和地理位置信息的关联关系，将对应的温度参数、湿度参数、电压参数和电流参数进行汇总处理及存储。
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