CN107482767A - 一种分布式测定线损及监控电网的设备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式测定线损及监控电网的设备与方法，包括主服务器、至少一个和主服务器连接的二级服务器和至少一个与二级服务器相连接的三级服务器，三级服务器至少和一个外部用户终端连接。三级服务器包括采集芯片、三级计量模块、三级存储器、三级处理模块和三级通信模块。二级服务器包括二级计量模块、二级处理模块、二级通信模块和二级存储器。主服务器包括通信模块、计量模块、分析模块、监控模块和主存储器。通过三层设计能够方便的对电网进行数据采集，采集的数据随即进行计算得到线损值，数据准确，计算迅速。并且可以通过实际线损值与理论线损值的比对将异常数据区域找出，及时发出检修与维护指令，提高电网运行的稳定性。

Description

一种分布式测定线损及监控电网的设备与方法

技术领域

本发明涉及电力输送系统分析领域，具体涉及一种分布式测定线损及监控电网的设备与方法。

背景技术

电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。

电网是电力系统具象化的体现之一，在国家经济发展中承担着无可替代的作用。中国幅员辽阔，为了达到尽可能大的覆盖面积，电网的建设也在迅速的发展之中。同时为了保证这个庞然大物的正常运行，就需要匹配相当规模的监控系统、检测系统和维修系统。

但是由于电阻的存在，电力在输送过程中存在着损耗，该部分损耗称之为正常线损，该部分可以通过计算得出一个预估值，并且能够通过优化设计和升级电气元件等方法将其控制在一个合理的范围之内。

但是考虑到电网所处的工作环境，正常线损的预估值和实际值可能存在较大的差别，这就需要具体的分析差别产生的原因。一般情况下是由于电气设备的老化、线路布置不合理等原因导致的。但是也要考虑到线路上设备的突发性损坏和自然灾害等原因的出现。

一般的维护过程中，维护人员需要挨家挨户对电表进行检测，并采集电表数据，根据采集到的数据值对配电网的线损进行计算，但由于电表的数量很大，维护人员需要进行大量的采集工作，并对数据进行一一录入，进而计算得到该区域内配电网的线损值。这样的方式不仅工作量巨大，而且数据的时效性很低，无法满足电网日常工作和维护的需要。并且该种方式人为干扰因素大，存在着数据丢失和采集遗漏可能，会影响到后续计算的准确率。

如果能够对线损值进行监控，则可以根据线损值的变化来了解电网的实际运行情况，对于线损值异常的区域加大检修力度；线损值突变的区域及时排出维修人员而不是得到通知后才进行维修；通过对线损值的分析判断电网的薄弱区域；这样能够缩短维修响应时间，降低维修频率，进一步提高电网的稳定性。

发明内容

本发明旨在提供一种更加快速和便捷的测定线损并通过线损值判定电网运行情况的设备与方法。

本发明采用如下技术方案：

一种分布式测定线损及监控电网的设备，包括主服务器、至少一个和主服务器连接的二级服务器和至少一个与二级服务器相连接的三级服务器；

所述三级服务器至少和一个外部用户终端连接；

所述三级服务器包括采集芯片、三级计量模块、三级存储器、三级处理模块和三级通信模块；

所述采集芯片与三级处理模块连接；

所述三级计量模块与三级处理模块连接；

所述三级处理模块对采集芯片送达的数据和三级计量模块送达的数据进行处理并将处理结果发送到三级通信模块；

所述三级通信模块将接收到的数据发送至二级服务器；

所述三级存储器与三级处理模块连接并存储三级服务器的运行数据；

所述二级服务器包括二级计量模块、二级处理模块、二级通信模块和二级存储器；

所述二级计量模块与二级处理模块连接；

所述二级处理模块与二级通信模块连接；所述二级处理模块将二级计量模块送达的数据与二级通信模块送达的数据进行处理后将处理结果发送至二级通信模块；

所述二级通信模块将接收到的数据发送至主服务器；

所述二级存储器与二级处理模块连接并存储二级服务器运行过程中产生的数据；

所述主服务器包括通信模块、计量模块、分析模块和监控模块和主存储器；

所述通信模块与二级服务器连接；

所述计量模块与分析模块连接；

所述分析模块处理通信模块送达的数据和计量模块送达的数据并将处理结果发送至监控模块；

所述监控模块接收外部数据并将其与分析模块送达的数据做比对；

所述主存储器与监控模块连接并存储主服务器运行过程中产生的数据。

作为进一步的解决方案：所述三级服务器还包括计时器C；所述计时器C与采集芯片和三级计量模块连接。

作为进一步的解决方案：所述二级服务器还包括计时器B；所述计时器B与二级计量模块连接。

作为进一步的解决方案：所述主服务器还包括计时器A；所述计时器A与计量模块连接。

作为进一步的解决方案：所述计时器C、计时器B和计时器A三者同步动作。

作为进一步的解决方案：所述监控模块与外部进行数据交换。

一种分布式测定线损及监控电网的方法，其步骤是：

a．采集芯片获得用户消耗电量，三级计量模块获得其计量区域内电网发出电量，二者将数据发送至三级处理模块，三级处理模块将接收到的数据进行处理，得到其负责区域的线损值；

b．三级处理模块将数据发送至三级通信模块，三级通信模块将送达的数据发送至二级服务器；

c．二级计量模块获得其计量区域内的电网发出电量，并将数据发送至二级处理模块；二级处理模块将二级计量模块与三级服务器送达的数据进行处理得到其负责区域的线损值；

d．二级处理模块将数据发送至二级通信模块，二级通信模块将接收到的数据发送至主服务器；

e．计量模块获得其计量区域内的电网发出电量并将数据发送到分析模块；分析模块将计量模块和二级服务器送达的数据进行处理得到其负责区域的线损值。

本发明产生的积极效果如下：

本发明采用三层式结构设计，该种结构设计中主服务器位于地区主线路，二级服务器位于该地区片区线路，三级服务器位于最终使用地点，其中主服务器负责监控该地区的整体情况；在其下对该地区进行划片处理，每一个二级服务器监控一个片区；在片区之下则对应每一个用户，在用户处设置相应的三级服务器。这样的分层布置使对电网的监控层次更加分明，每一层分别对应不用的监控要求，在实际操作中可以根据需要时时调取各层数据进行查看，数据时效性更强，真实程度更高。针对某个具体的情况，只需要调取相关数据即可完成分析，能够减少工作量，提高工作人员的工作效率。

二级服务器收集与之相联的全部三级服务器的电量监控值并与自身的监控值作对比；主服务器收集与之相关联的二级服务器的电量监控值并与自身的监控值作对比，这样能够方便的得出每个片区的线损值和主线路的线损值。其优势在于，该种计算方式不依靠人力，可以免去人工抄表过程的遗漏、错误、抄写数据重复等问题，并且数据的可靠性非常高，统计的数据即实际使用中的真实数据。

从采集数据的时效性来看，采用人工计算时一个月才能完成一次计算，而本发明只需要几分钟便可完成该计算，不但能够代替抄表人员和统计人员的工作，节约大量的人力成本，而且能够极大的提高工作效率，保证电网稳定运行。

从数据的完整性来看，本发明的数据完整性更好，能够提供监控电网的完整的运行数据，为后续的分析工作提供强有力的保证。每主服务器均设有数据存储模块，在服务器运行的过程中，数据存储模块会存储服务器运行的全部数据。并且二级服务器和三级服务器均会定期将存储数据发送至主服务器，最终数据会在主服务器中进行存储。当需要调取数据时，只需要从主服务器中直接调取即可使用。

本发明在维修与维护时更加方便。因为采用了层次更加分明的三层设计，设备与设备之间的逻辑关系更加明确，片区与片区、地区与地区之间没有数据交流，互不影响。更换设备时，只需要关闭相关设备即可，影响范围更小。可以根据片区的划分设置相关维修人员，这样维修人员无需跨区域作业，能够缩短相应时间，提高维修速度，并且有利于工作人员熟悉片区内工作环境，进一步提高维修响应时间和维修速度，该作用在突发的电力事故中该特点更加明显。

本发明中设备之间的依赖程度大大降低，各级设备均配备有存储器，能够对运行过程中的数据进行存储。该种设置的优势在于及时各级服务器之间的数据交互因某些原因出现中断时，数据也不会丢失。在设备维修完成后，下主服务器仍然能够将数据发送至主服务器，最大限度的保证数据的完整性。

本发明能够对突发事故进行预警。当某一区域内的用电量突降（电力设备损坏导致停电）或者线损值突发异常（区域内发生盗电）时，极有可能是电网运行发生异常。在监控到数据异常时，能够及时发生警报并根据发送异常的二、三级服务器迅速确定事故地点，给维修人员提供准确的信息。维修人员在接到信息后能够迅速赶往事故地点，在最短的时间内完成维修，最大限度的降低事故造成的损失。

在数据积累到一定的程度后，运用概率统计的方法对数据进行统计与分析，可以得到比如电网老化率、电网线损值和区域内耗电量等数据。电网在运行到一定的阶段后，会面临设备老化的问题，具体的表现在传输功率下降。传输功率下降能够具体的反应到线损值上。当某一区域内的线损值到达阈值后，本发明即可针对某一区域发出警示信号，维修人员可根据警示信号增大该区域内的巡检频率并且随即启动维修计划，更换老化的电器元件，能够提高维修的准确性，使维修人员根据电网运行情况合理安排维修与维护计划。电网线损值的正常与否能够帮助运维人员确定电网布置的合理性。比如相同容量的区域电网内，如果两个区域电网的线损值相差较大，即可对线损值较大的区域电网进行重点排查，找出原因并进行修复；对于实际线损值与预估线损值较大的区域也需要查与修复，通过对线损值的分析能够掌控电网的运行情况，及时调整与修复，提高运行效率。区域内耗电量可以统计后绘制成表格，这样能够得到某一区域内不同时间段内的电量消耗值，当该时间段内的实际耗电量与表格数据不符时，说明该区域内的电网出现问题（电力设备突发损坏、电线断裂等），可以马上排出维修队伍进行维修，缩短维修响应时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为线损值计算的流程示意图；

其中：11通信模块、12计量模块、13分析模块、14监控模块、15主存储器、16计时器A、21二级计量模块、22二级处理模块、23二级通信模块、24二级存储器、25计时器B、31采集芯片、32三级计量模块、33三级存储器、34三级处理模块、35三级通信模块、36计时器C。

具体实施方式

实施例1

下面结合图1-2来对本发明进行进一步的说明。

本发明采用如下技术方案：一种分布式测定线损及监控电网的设备，其特征在于：包括主服务器1、至少一个和主服务器1连接的二级服务器2和至少一个与二级服务器2相连接的三级服务器3；

所述三级服务器3至少和一个外部用户终端连接；

所述三级服务器3包括采集芯片31、三级计量模块32、三级存储器33、三级处理模块34和三级通信模块35；

所述采集芯片31与三级处理模块34连接；

所述三级计量模块32与三级处理模块34连接；

所述三级处理模块34对采集芯片31送达的数据和三级计量模块32送达的数据进行处理并将处理结果发送到三级通信模块35；

所述三级通信模块35将接收到的数据发送至二级服务器2；

所述三级存储器33与三级处理模块34连接并存储三级服务器3的运行数据；

所述二级服务器2包括二级计量模块21、二级处理模块22、二级通信模块23和二级存储器24；

所述二级计量模块21与二级处理模块22连接；

所述二级处理模块22与二级通信模块23连接；所述二级处理模块22将二级计量模块21送达的数据与二级通信模块23送达的数据进行处理后将处理结果发送至二级通信模块23；

所述二级通信模块23将接收到的数据发送至主服务器1；

所述二级存储器24与二级处理模块22连接并存储二级服务器2运行过程中产生的数据；

所述主服务器1包括通信模块11、计量模块12、分析模块13和监控模块14和主存储器15；

所述通信模块11与二级服务器2连接；

所述计量模块12与分析模块13连接；

所述分析模块13处理通信模块11送达的数据和计量模块12送达的数据并将处理结果发送至监控模块14；

所述监控模块14接收外部数据并将其与分析模块13送达的数据做比对；

所述主存储器15与监控模块14连接并存储主服务器1运行过程中产生的数据。

作为进一步的解决方案：所述三级服务器3还包括计时器C36；所述计时器C36与采集芯片31和三级计量模块32连接。

作为进一步的解决方案：所述二级服务器2还包括计时器B25；所述计时器B25与二级计量模块21连接。

作为进一步的解决方案：所述主服务器还包括计时器A16；所述计时器A16与计量模块12连接。

作为进一步的解决方案：所述计时器C36、计时器B25和计时器A16三者同步动作。

作为进一步的解决方案：所述监控模块14与外部进行数据交换。

一种分布式测定线损及监控电网的方法，其步骤是：

a．采集芯片31获得用户消耗电量，三级计量模块32获得其计量区域内电网发出电量，二者将数据发送至三级处理模块34，三级处理模块34将接收到的数据进行处理，得到其负责区域的线损值；

b．三级处理模块34将数据发送至三级通信模块35，三级通信模块35将送达的数据发送至二级服务器2；

c．二级计量模块21获得其计量区域内的电网发出电量，并将数据发送至二级处理模块22；二级处理模块22将二级计量模块21与三级服务器3送达的数据进行处理得到其负责区域的线损值；

d．二级处理模块22将数据发送至二级通信模块23，二级通信模块23将接收到的数据发送至主服务器1；

e．计量模块12获得其计量区域内的电网发出电量并将数据发送到分析模块13；分析模块13将计量模块12和二级服务器2送达的数据进行处理得到其负责区域的线损值。

首先需要对监控区域进行划分，将监控区域划分为若干个片区，然后将片区划分为若干个用户区，其中主服务器1负责该地区的监控，二级服务器负责某一片区的监控，三级服务器负责某一用户区的监控。

三级服务器3与其负责用户区内的一个或多个外部用户终端连接。采集芯片31从外部用户终端中获取用户的用电量，三级计量模块32统计电网对该区域的输出电量。二者将数据发送到三级处理模块34，三级处理模块34对送达的数据进行计算，输出电量和用电量的差值为线路损耗值，该损耗值与输出电量的比值则为该区域内的实际线损值。处理完成后，三级处理模块34将数据与处理结果发送至三级存储器33，将处理结果与输出电量这两个数据发送到三级通信模块35，其中三级存储器33对送达的数据进行存储，以防止三级通信模块35发送数据失败或者二级服务器2损坏造成的数据无法接收；三级通信模块35将接收到的数据发送至二级服务器2。

二级服务器2的通信模块23将接收到的数据发送至二级处理模块22；二级计量模块21统计其负责区域内电网的输出电量并将统计结果发送至二级处理模块22。二级处理模块22将通信模块23送达的数据进行处理，二级服务器2负责区域内的电网输出电量与三级服务器3负责区域内的电网输出量的差值为电量的损耗值，该损耗值与二级服务器2负责区域内的电网输出电量的比值为该区域内的实际线损值。

随后二级处理模块22将运行处理结果与二级服务器2负责区域内电网的输出电量这两个数据发送至通信模块23，将全部的运行数据发送到二级存储器24。通信模块23将送达的数据发送至主服务器1；二级存储器24将送达的数据存储起来。

主服务器1的通信模块11接收通信模块23发送的数据并将其发送到分析模块11。计量模块12统计主服务器1负责区域内的电网输出量并将统计结果发送至分析模块11。主服务器1负责区域内的电网输出量与二级服务器2负责区域内的电网输出量的差值为输出电量的损耗值，该损耗值与主服务器1负责区域内的电网输出量的比值为主服务器1负责区域内的线损值。

随后分析模块11将全部数据发送至监控模块14，监控模块将接收到的数据和发送至主存储器15，主存储器15将接收到的数据存储。

实施例2

在实际的工作过程中，对数据进行不间断采集的话各级服务器的工作量过大，不符合实际的工作需要。因此需要设置一个合适的采集与计算频率。

在三级服务器3上设有计时器C36，计时器C36与采集芯片31和三级计量模块32连接；二级服务器2上设有计时器B25，计时器B25与二级计量模块21连接。

计时器C36的作用是每经过一个时间段后向采集芯片31和三级计量模块32发送指令，在接收到指令后采集芯片31和三级计量模块32开始工作，同时三级服务器3的其余模块一起工作，完成一次工作后停止，等待计时器C36发送下一个指令。计时器B25二级计量模块21连接，计时器B25每经过一个时间段后向二级计量模块21发送指令，二级计量模块21在接到指令后开始工作，同时整个二级服务器2的其余模块一起工作，完成一次工作后停止。

同时为了保证数据采集的时效性，计时器C36和计时器B25是同步动作的。同步动作的意义在于各级服务器对数据的采集是针对同一个时间节点进行的，因此不会出现数据失真的现象。

实施例3

本发明的监控模块14内存储有预设数据并且可以接收外部信息。

各级服务器计算的线损值最终会经过监控模块14，监控模块14将实际计算得到的线损值与预设数据进行比对，如果数据相同或者在允许的计算误差范围之内，则认为实际计算得到的线损值为正常值。如果实际计算得到的线损值超出预设数据允许的范围，则认为线损值异常。

在发现线损值异常时，监控模块14发出警示消息，并且通过确定发送异常线损值的服务器所在区域可以迅速确定异常区域。维修人员在接收到维修通知的同时能够迅速赶往维修地点，而不是像现在一样需要在某一区域内排查才能确定维修地点。三级服务器3设置的越密集，得到的维修地点信息越精确。

同时应考虑到的是，维修部门针对电网也制定了详细的维修计划，可能需要采取区域断电、部分设备关停等措施。在采取这些措施后各级服务器得到的数据就会异常。因此在确定维修计划后需要将维修区域的信息输入监控模块14，监控模块14在监控到异常数据后，会确定异常数据发生地点，当发生地点与维修区域重合时，则不在发出维修信息，这样能够排除正常产生的异常数据，确保不会发出错误的维修通知。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种分布式测定线损及监控电网的设备，其特征在于：包括主服务器、至少一个和主服务器连接的二级服务器和至少一个与二级服务器相连接的三级服务器；

所述三级服务器至少和一个外部用户终端连接；

所述三级服务器包括采集芯片（31）、三级计量模块（32）、三级存储器（33）、三级处理模块（34）和三级通信模块（35）；

所述采集芯片（31）与三级处理模块（34）连接；

所述三级计量模块（32）与三级处理模块（34）连接；

所述三级处理模块（34）对采集芯片（31）送达的数据和三级计量模块（32）送达的数据进行处理并将处理结果发送到三级通信模块（35）；

所述三级通信模块（35）将接收到的数据发送至二级服务器；

所述三级存储器（33）与三级处理模块（34）连接并存储三级服务器的运行数据；

所述二级服务器包括二级计量模块（21）、二级处理模块（22）、二级通信模块（23）和二级存储器（24）；

所述二级计量模块（21）与二级处理模块（22）连接；

所述二级处理模块（22）与二级通信模块（23）连接；所述二级处理模块（22）将二级计量模块（21）和二级通信模块（23）送达的数据进行处理并将处理结果发送至二级通信模块（23）；

所述二级通信模块（23）将接收到的数据发送至主服务器；

所述二级存储器（24）与二级处理模块（22）连接并存储二级服务器运行过程中产生的数据；

所述主服务器包括通信模块（11）、计量模块（12）、分析模块（13）、监控模块（14）和主存储器（15）；

所述通信模块（11）与二级服务器连接；

所述计量模块（12）与分析模块（13）连接；

所述分析模块（13）处理通信模块（11）送达的数据和计量模块（12）送达的数据并将处理结果发送至监控模块（14）；

所述监控模块（14）接收外部数据并将其与分析模块（13）送达的数据做比对；

所述主存储器（15）与监控模块（14）连接并存储主服务器运行过程中产生的数据。

2.根据权利要求1所述的一种分布式测定线损及监控电网的设备，其特征在于：所述三级服务器还包括计时器C（36）；所述计时器C（36）与采集芯片（31）和三级计量模块（32）均连接。

3.根据权利要求2所述的一种分布式测定线损及监控电网的设备，其特征在于：所述二级服务器还包括计时器B（25）；所述计时器B（25）与二级计量模块（21）连接。

4.根据权利要求3所述的一种分布式测定线损及监控电网的设备，其特征在于：所述主服务器还包括计时器A（16）；所述计时器A（16）与计量模块（12）连接。

5.根据权利要求3所述的一种分布式测定线损及监控电网的设备，其特征在于：所述计时器C（36）、计时器B（25）和计时器A（16）三者同步动作。

6.根据权利要求1所述的一种分布式测定线损及监控电网的设备，其特征在于：所述监控模块（14）与外部进行数据交换。

7.一种分布式测定线损及监控电网的方法，其步骤是：

a．采集芯片（31）获得用户消耗电量，三级计量模块（32）获得其计量区域内电网发出电量，二者将数据发送至三级处理模块（34），三级处理模块（34）将接收到的数据进行处理，得到其负责区域的线损值；

b．三级处理模块（34）将数据发送至三级通信模块（35），三级通信模块（35）将送达的数据发送至二级服务器；

c．二级计量模块（21）获得其计量区域内的电网发出电量，并将数据发送至二级处理模块（22）；二级处理模块（22）将二级计量模块（21）与三级服务器送达的数据进行处理得到其负责区域的线损值；

d．二级处理模块（22）将数据发送至二级通信模块（23），二级通信模块（23）将接收到的数据发送至主服务器；

e．计量模块（12）获得其计量区域内的电网发出电量并将数据发送到分析模块（13）；分析模块（13）将计量模块（12）和二级服务器送达的数据进行处理得到其负责区域的线损值。