CN107276225A - 一种智能配电网采集与监控系统 - Google Patents
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Abstract
一种智能配电网采集与监控系统，包括：电参采集前端和电参数据采集管理系统；所述电参采集前端用于电参数据采集；所述电参数据采集管理系统用于分析、管理数据采集，汇总电能数据，还具备数据处理、计算和分析决策；通过与配变终端设备或直接与电能表的通讯实现对电能表数据、遥测、遥信、遥调等数据的自动采集，同时可采集不同的事项,可以实现故障主动上报或其它信息；具有按设定抄收周期实行自动抄收以及按需随机选抄功能，能够可靠、安全地实现信息的采集、传输、存储功能，最大限度地满足实际需要；无法抄录的计量点，系统以多种的方式发出报警，以便值班人员进行人工召抄，因主站系统故障未能抄录的数据，系统恢复正常时，能够自动补测。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种数据采集与监控的智能系统，尤其是一种智能配电网采集与监控系统。
背景技术
随着科学应用技术的飞速发展，在电力抄表领域，已出现了多种抄表方案并存的现状，如传统人工抄表，租用电话线抄表，低压电力载波抄表，光纤抄表等，但这些抄表方式都存在着各自的缺陷，传统抄表方式人工挨家挨户抄取电能表数据，不可避免地会造成统计数据不准确，无法真实反映用户用电情况；操作难以规范化，造成不明损失增加；且耗费人工多，成本高，效率低。显然，人工抄表管理模式也无法满足诸如分时电价运营、预支电费等先进管理模式的推行。租用电话线抄表是利用现成的电话网络，只需在数据的发出和接收端分别加装调制解调器(MODEM)，该方法的数据传输率较高且可靠性好，一次性投资小，但不足是线路接通时间较长，当集中器数已较多时，集中器到控制中心的通信效率将明显降低。另外，若租用电话线路多，其租用费也很可观，因此不适合大容量系统。低压电力载波是利用低压电力线作为抄表的数据传输通道,电力载波直接利用配电线网络，免去了租用线路或占用频段等问题，降低了抄表成本,但电力线传输所存在明显的缺点就是噪声大和安全性低的问题，电力系统的基础设施并不具备提供高质量数据传输服务的功能，而且，使用电力线来进行通信经常会发生一些不可预知的错误，家庭电器产生的电磁波也会对通信产生干扰。光纤通信抄表具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点，但因其安装结构受限制且成本高，故也不适合在电力抄表系统中使用，无线抄表技术就是在技术与管理两方面急待进步、改革的迫切需求下逐渐发展起来的；
随着计算机、通讯、通信网络以及无线技术发展，特别是移动推出无线业务GPRS后，为电力工业大用户分散点电能数据采集奠定了无线数据传输的基础；与此同时的电力工业体制改革的进一步深入和市场化进程的不断深化，电能计量的准确性、即时性、可靠性、稳定性显得非常重要。另一方面，为了电能的合理使用，用电监测、负荷分析、计费结算、加强大用电用户的用电管理，防止丢失电量，提高电能计量、监测的自动化水平，配网自动化建立用电管理子系统与无线多功能抄表系统作为常用的技术手段是十分必要的；
无线多功能抄表系统无线多功能抄表系统，是指将无线传输作为电力抄表通信方式的抄表系统。目前，系统中的无线传输主要有红外传输和无线射频传输两种。红外抄表系统采用红外(IrDA)技术通信，通过红外无线模块实现电表数据的传输，其优点是低廉，功耗低。但红外用于无线抄表，有其自身无法克服的缺点：方向性强，角度要求严格；传输距离短，且受天气影响；容易受各种热源、光源的干扰；收发之间不能有遮挡物，而目前被广泛关注的将无线射频技术用于抄表系统，可以很好地解决上述问题，使用物联网IOT无线射频抄表系统，不论在户外室内均可正确，快速及时进行无线抄表。无线多功能抄表系统包括物联网IOT无线多功能电表和手持抄表器，其中物联网IOT无线多功能电表由电表的电能计量模块和物联网IOT无线传输模块集成，在使用上可以完全替代原有传统电表，并直接实现计量数据的无线传输。手持抄表器能实现无线抄表功能，可以完成电表数据的通讯、存储、上传，但经济的发展与人民生活品质的提高对配电网建设提出了更高的要求，配网自动化则是提高配电网管理水平和提高供电可靠性的最重要手段之一，我国配电网错综复杂，容易发生故障；尤其是接地故障，由于其隐性特性，很难查找，有时不得不通过拉分段开关并试送电确定故障所在区域，对线路、设备运行的安全性极为不利，使用传统的故障指示器和开关变位指示器实现线路故障分段定位，故障信息不能远传，不具备故障自动定位功能，需要人工巡线，增加了故障查找难度和时间；利用高集成度的配电终端实现配网的故障识别、故障隔离、网络重构及配网的无功/电压控制和优化运行等功能，这种方案当然是配网自动化一个重要选择，但安装运营比较复杂，在有些地点难以推广。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能配电网采集与监控系统，该系统通过优化的结构设计，通过采集与实时监控的工作方式，可以详细地采集进线回路三相电压、电流、有功电能、无功能电能、功率因素、频率等电能表所有参数，设计合理，工作安全、可靠。
一种智能配电网采集与监控系统，包括：电参采集前端和电参数据采集管理系统；
进一步的，所述电参采集前端包括：故障指示器、开关指示器、配送电智控器、数字电表、高压计量电表以及采集服务器；
进一步的，所述电参采集前端用于电参数据采集；
作为一种举例说明，所述采集服务器可以分为通信通道、采集通信线程池、数据上传三个功能模块；
进一步的，所述电参数据采集管理系统包括：主站、数据采集终端、数字电表的2级通道、主站计算机网络及设备、远端数据采集终端、高压计量电表计3层硬件设备以及大负荷设备管理应用软件组成；
作为一种举例说明，所述主站计算机网络及设备、数据采集终端采用以太网和LPWAN物联通讯网为主要通信网络通道；
作为一种举例说明，所述主站包括：主站应用服务器、无线网关传输单元(ERTU)、主站应用模块、厂商分析模块和前置机，所述前置机在功能上仅仅作为主站应用服务器与终端通信的通道，在链路层作一些通信数据帧完整性检查，负责管理各个通讯线程的运行，同时负责各类数据的调度、处理，为整个主站的核心所在；
作为一种应用举例说明，所述前置机与无线网关传输单元(ERTU)、主站应用模块、厂商分析模块之间的接口均按《电力负荷控制系统数据传输规约-2004》中规定设置；每个接口对应有一个规约解释进程，负责对本规约进行通讯、解释、组装、转发工作；
作为一种举例说明，所述前置机对上、下行通信报文进行实时监视，例如：监视负荷管理终端的在线/离线状态、最后一次上线/离线时间，并可通过网络直观显示在后台机上；
进一步的，所述电参数据采集管理系统用于分析、管理数据采集，汇总电能数据的功能，而且还具备数据处理、计算和分析决策作用，还具备电能的合理使用，通过对用电监测、负荷分析、计费结算，加强了各大线路、各区间的用电管理，在防止丢失电量，提高电能计量的同时，大大提高了监测的自动化水平，为配网自动化与优化管理做出了前瞻性的大数据准备；
作为一种应用举例说明，所述大负荷设备管理应用软件的功能设计依据为：统一数据源头，减少过接口管理，信息高度共享，使业务实现流程化、规范化管理，加速内部沟通，提高处理效率，增加配电网与变电所供电质量监控的快速反应和调整能力；
作为一种举例说明，所述电参采集前端集成在电参数据采集板上，元器件设计原理需满足可以同时兼容2.4G与433M双频道的电参数据采集、传输，保证数据的传输、接收时准确性的双重保证；详见图1所示；
本系统的设计本着准确、可靠、安全的原则，具有高度的开放性、可扩性，易于维护和扩充，可实现在各级主站系统之间交换信息，提供与各种系统(如：MIS系统、调度自动化系统等)的接口，实现系统间的互联，具有远程诊断和维护功能，为整个配电网自动化运行管理服务、提供技术支撑条件，为配电网自动化与优化节能的考核提供准确的依据。
本发明的设计原理是：通过建设一个以电量参数采集为基础；以电量统计、窃听分析为核心的分析系统；以用电量数据流为导向的、具备一个完整的数据流监控、统一接口、数据集中、服务于多个接口外部系统，通过大负荷设备管理应用软件的系统建设，理顺数据用途关系；数据采集管理系统通过与配变终端设备或直接与电能表的通讯实现对电能表数据、遥测、遥信、遥调等数据的自动采集，同时可以采集不同的事项；数据采集管理系统具有按设定抄收周期实行自动抄收以及按需随机选抄功能；采用定时采集的时间间隔和数据采集项目可由授权用户灵活定义，根据应用需要可灵活制定抄表策略；
有益效果：
1、数据采集管理系统通过与配变终端设备或直接与电能表的通讯实现对电能表数据、遥测、遥信、遥调等数据的自动采集，同时可以采集不同的事项,可以实现故障主动上报或其它信息；
2、数据采集管理系统具有按设定抄收周期实行自动抄收以及按需随机选抄功能，能够可靠、安全地实现信息的采集、传输、存储功能，最大限度地满足实际需要；
3、采用定时采集的时间间隔和数据采集项目可由授权用户灵活定义，根据应用需要可灵活制定抄表策略。无法抄录的计量点，系统应以多种的方式发出报警，以便值班人员进行人工召抄，对因主站系统故障未能抄录的数据，在系统恢复正常时，能够自动补测。
附图说明
图1为本发明一种智能配电网采集与监控系统之电参数据采集板的原理设计图
图2为本发明一种智能配电网采集与监控系统之主站的原理设计图
具体实施方式
下面，参考附图1至图2所示，一种智能配电网采集与监控系统，包括：电参采集前端和电参数据采集管理系统；
进一步的，所述电参采集前端包括：故障指示器、开关指示器、配送电智控器、数字电表、高压计量电表以及采集服务器；
进一步的，所述电参采集前端用于电参数据采集；
作为一种举例说明，所述采集服务器可以分为通信通道、采集通信线程池、数据上传三个功能模块；
进一步的，所述电参数据采集管理系统包括：主站、数据采集终端、数字电表的2级通道、主站计算机网络及设备、远端数据采集终端、高压计量电表计3层硬件设备以及大负荷设备管理应用软件组成；
作为一种举例说明，所述主站计算机网络及设备与数据采集终端采用以太网和LPWAN物联通讯网为主要通信网络通道；
作为一种举例说明，所述主站包括：主站应用服务器、无线网关传输单元(ERTU)、主站应用模块、厂商分析模块和前置机，所述前置机在功能上仅仅作为主站应用服务器与终端通信的通道，在链路层作一些通信数据帧完整性检查，负责管理各个通讯线程的运行，同时负责各类数据的调度、处理，为整个主站的核心所在；
作为一种应用举例说明，所述前置机与无线网关传输单元(ERTU)、主站应用模块、厂商分析模块之间的接口均按《电力负荷控制系统数据传输规约-2004》中规定设置；每个接口对应有一个规约解释进程，负责对本规约进行通讯、解释、组装、转发工作；
作为一种举例说明，所述前置机对上、下行通信报文进行实时监视，例如：监视负荷管理终端的在线/离线状态、最后一次上线/离线时间，并可通过网络直观显示在后台机上；
进一步的，所述电参数据采集管理系统用于分析、管理数据采集，汇总电能数据的功能，而且还具备数据处理、计算和分析决策作用，还具备电能的合理使用，通过对用电监测、负荷分析、计费结算，加强了各大线路、各区间的用电管理，在防止丢失电量，提高电能计量的同时，大大提高了监测的自动化水平，为配网自动化与优化管理做出了前瞻性的大数据准备；
作为一种应用举例说明，所述大负荷设备管理应用软件的功能设计依据为：统一数据源头，减少过接口管理，信息高度共享，使业务实现流程化、规范化管理，加速内部沟通，提高处理效率，增加配电网与变电所供电质量监控的快速反应和调整能力；
作为一种举例说明，所述电参采集前端集成在电参数据采集板上，其创造性的元器件设计可以同时兼容2.4G与433M双频道的电参数据采集、传输，保证数据的传输、接收时准确性的双重保证；
本发明的设计原理是：通过建设一个以电量参数采集为基础；以电量统计、窃听分析为核心的分析系统；以用电量数据流为导向的、具备一个完整的数据流监控、统一接口、数据集中、服务于多个接口外部系统，通过大负荷设备管理应用软件的系统建设，理顺数据用途关系；数据采集管理系统通过与配变终端设备或直接与电能表的通讯实现对电能表数据、遥测、遥信、遥调等数据的自动采集，同时可以采集不同的事项；数据采集管理系统具有按设定抄收周期实行自动抄收以及按需随机选抄功能；采用定时采集的时间间隔和数据采集项目可由授权用户灵活定义，根据应用需要可灵活制定抄表策略；
本发明数据采集管理系统通过与配变终端设备或直接与电能表的通讯实现对电能表数据、遥测、遥信、遥调等数据的自动采集，同时可以采集不同的事项,可以实现故障主动上报或其它信息；数据采集管理系统具有按设定抄收周期实行自动抄收以及按需随机选抄功能，能够可靠、安全地实现信息的采集、传输、存储功能，最大限度地满足实际需要；采用定时采集的时间间隔和数据采集项目可由授权用户灵活定义，根据应用需要可灵活制定抄表策略。无法抄录的计量点，系统应以多种的方式发出报警，以便值班人员进行人工召抄，对因主站系统故障未能抄录的数据，在系统恢复正常时，能够自动补测。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (6)
1.一种智能配电网采集与监控系统，其特征在于，包括：电参采集前端和电参数据采集管理系统；
所述电参采集前端包括：故障指示器、开关指示器、配送电智控器、数字电表、高压计量电表以及采集服务器；所述采集服务器包含：通信通道、采集通信线程池以及数据上传三个功能模块；
所述电参采集前端用于电参数据采集；
所述电参数据采集管理系统包括：主站、数据采集终端、数字电表的2级通道、主站计算机网络及设备、远端数据采集终端、高压计量电表计3层硬件设备以及大负荷设备管理应用软件组成；所述主站包括：主站应用服务器、无线网关传输单元、主站应用模块、厂商分析模块和前置机，所述前置机在功能上仅仅作为主站应用服务器与终端通信的通道，在链路层作一些通信数据帧完整性检查，负责管理各个通讯线程的运行，同时负责各类数据的调度、处理；
所述电参数据采集管理系统用于分析、管理数据采集，汇总电能数据的功能，而且还具备数据处理、计算和分析决策作用；
所述大负荷设备管理应用软件的功能设计依据为：统一数据源头，减少过接口管理，信息高度共享，使业务实现流程化、规范化管理，加速内部沟通，提高处理效率，增加配电网与变电所供电质量监控的快速反应和调整能力；
所述电参采集前端集成在电参数据采集板上，元器件设计原理需满足可以同时兼容2.4G与433M双频道的电参数据采集、传输，保证数据的传输、接收时准确性的双重保证。
2.根据权利要求1所述的一种智能配电网采集与监控系统，其特征在于，所述主站计算机网络、设备和数据采集终端采用以太网和LPWAN物联通讯网为主要通信网络通道。
3.根据权利要求2所述的一种智能配电网采集与监控系统，其特征在于，所述前置机与无线网关传输单元、主站应用模块、厂商分析模块之间的接口均按电力负荷控制系统数据传输规约2004中规定设置。
4.根据权利要求3所述的一种智能配电网采集与监控系统，其特征在于，所述每个接口对应有一个规约解释进程，负责对本规约进行通讯、解释、组装、转发工作。
5.根据权利要求4所述的一种智能配电网采集与监控系统，其特征在于，所述前置机对上、下行通信报文进行实时监视，并可通过网络直观显示在后台机上。
6.根据权利要求5所述的一种智能配电网采集与监控系统，其特征在于，所述电参采集前端集成在电参数据采集板上，可以同时兼容2.4G与433M双频道的电参数据采集、传输。
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