CN107526004B - 计量故障识别模块的台区识别方法 - Google Patents

计量故障识别模块的台区识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种计量故障识别模块的台区识别方法，包括单相电能表、单相故障识别模块，三相故障识别模块，变压器、三相故障识别模块接口，MCU、衰减器、第一继电器、第二继电器和上位机；上位机分别与单相故障识别模块、MCU和三相故障识别模块电连接，单相电能表和单相故障识别模块电连接，单相故障识别模块、第二继电器、衰减器、第一继电器、三相故障识别模块接口和变压器依次电连接，三相故障识别模块分别与单相故障识别模块和三相故障识别模块接口电连接；单相故障识别模块和三相故障识别模块均包括处理器；本发明具有能够全面准确的检测计量故障识别模块台区识别功能的特点。

Description

计量故障识别模块的台区识别方法
技术领域
本发明涉及电网电能计量仪器技术领域，尤其是涉及一种计量故障识别模块的台区识别方法。
背景技术
用电管理部门为实现营销精细化管理，提高采集运维效率，实现故障及时发现、系统自动诊断、故障高效解决以及完成降耗减损目标考核，采用计量故障识别模块与现场作业终端相结合，实现计量现场故障诊断及处理、营配贯通数据采录、台区识别、串户检测、运行工况及环境数据检测等功能。
计量故障识别模块台区识别针对台区用户布线复杂，判定电能表与变压器所属台区是否一致及识别单相电能表所属电源相别的过程。
台区识别包括位于变压器低压输出端的主机，以及位于电力线用户端的若干个从机，通常城市公变台区的供电半径在500m到2000m之间，因此针对距离长、线路干扰大的用户，其测试环境较难模拟，并且其行业规范或企业规范，均没有计量故障识别模块台区识别功能测试的相关内容，因此存在以下问题：难以评判计量故障识别模块台区识别功能是否符合企业的技术标准要求并给出客观的检测结论，由此给计量故障识别模块的使用单位带来了一定的应用风险，难以保障计量故障识别模块台区识别功能的执行情况。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的难以评判计量故障识别模块台区识别功能是否符合企业的技术标准要求，不能给出客观的检测结论，难以保障计量故障识别模块台区识别功能的执行情况的不足，提供了一种计量故障识别模块的台区识别方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种计量故障识别模块的台区识别方法，包括单相电能表、单相故障识别模块，三相故障识别模块，变压器、三相故障识别模块接口，MCU、衰减器、第一继电器、第二继电器和上位机；上位机分别与单相故障识别模块、MCU和三相故障识别模块电连接，单相故障识别模块、单相电能表、第二继电器、衰减器、第一继电器、三相故障识别模块接口和变压器依次电连接，三相故障识别模块分别与单相故障识别模块和三相故障识别模块接口电连接；单相故障识别模块和三相故障识别模块均包括处理器；MCU分别与单相电能表、第一继电器、第二继电器和衰减器电连接；
单相故障识别模块向三相故障识别模块发送脉冲电压信号，三相故障识别模块判断收到的脉冲电压信号的相别，三相故障识别模块在对应相发出脉冲电压信号，单相故障识别模块若收到此脉冲电压信号，说明该单相电能表属于此变压器；
包括如下步骤：
(1-1)上位机控制MCU初始化，上位机通过MCU控制单相电能表与变压器的A相联通：
(1-1-1)MCU控制第一继电器与变压器的A相电连接；
(1-1-2)MCU控制衰减器输出衰减；
(1-1-3)MCU控制第二继电器接入衰减器的A相；
(1-1-4)上位机发送命令给三相故障识别模块，使三相故障识别模块处在台区识别模式；
(1-1-5)上位机向单相故障识别模块发台区识别命令；单相故障识别模块发送脉冲电压至三相故障识别模块；
当三相故障识别模块接收到脉冲电压，说明变压器、三相故障识别模块、单相电能表和单相故障识别模块形成回路，三相故障识别模块做出单相电能表与变压器的A相电连接的判断；
否则，三相故障识别模块做出单相电能表未与变压器的A相电连接的判断；
三相故障识别模块将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块接收脉冲电压，解调判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的A相电连接，转入步骤(1-2)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的B相电连接，转入步骤(1-3)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的C相电连接，结束识别过程；
(1-2)转入步骤(1-1)，其中，A相均改为B相；
(1-3)转入步骤(1-1)，其中，B相均改为C相。
本发明能够全面准确的检测计量故障识别模块台区识别功能。
因现场检测环境复杂，为提高检测效率，提高检测人员工作效率，在现场使用时，通常会在相邻台的变压器下分别接入三相故障识别模块，配合单相故障识别模块进行台区检测(即一对多检测情况)。若相邻变压器有共地情况，电压信号会串线到其它变压器上。因此计量故障识别模块需判断多路信号的强弱。三相故障识别模块和单相故障识别模块均为台区识别仪。
作为优选，三相故障识别模块为m个，变压器为m个、三相故障识别模块接口为m个；上位机分别与各个三相故障识别模块电连接，m个三相故障识别模块接口分别与各个变压器电连接，m个三相故障识别模块接口与各个三相故障识别模块电连接，各个三相故障识别模块接口均与第一继电器电连接；
包括如下步骤：
(2-1)上位机控制MCU初始化，上位机通过MCU控制单相电能表与第k个变压器的A相联通，k∈(1，m)；
(2-1-1)MCU控制第一继电器与第k个变压器的A相电连接；
(2-1-2)MCU控制衰减器输出衰减；
(2-1-3)MCU控制第二继电器接入衰减器的A相；
(2-1-4)上位机发送命令给各个三相故障识别模块，使各个三相故障识别模块均处在台区识别模式；
(2-1-5)上位机向单相故障识别模块发台区识别命令；单相故障识别模块发送脉冲电压至各个三相故障识别模块；
当与第k个变压器连接的三相故障识别模块接收到脉冲电压，说明第k个变压器、收到脉冲电压的三相故障识别模块、单相电能表和单相故障识别模块形成回路，收到脉冲电压的三相故障识别模块做出单相电能表与第k个变压器的A相电连接的判断；
否则，三相故障识别模块做出单相电能表未与第k个变压器的A相电连接的判断；
收到脉冲电压的三相故障识别模块将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块接收脉冲电压，解调判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与第k个变压器的A相电连接，转入步骤(2-2)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的B相电连接，转入步骤(2-3)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的C相电连接，结束识别过程；
(2-2)转入步骤(2-1)，其中，A相均改为B相；
(2-3)转入步骤(2-1)，其中，B相均改为C相。
作为优选，如有两个三相故障识别模块或两个以上的三相故障识别模块收到脉冲电压，收到脉冲电压的每个三相故障识别模块均将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块选择各个脉冲电压中强度强的一个脉冲电压，解调所述脉冲电压中的判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对。
作为优选，还包括单相电能表的故障检测过程：
(4-1)MCU中设有j的初始值为1，i的初始值为1，设有故障阈值E；
(4-2)MCU计算单相电能表的电流信号u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线uup(t)；
(4-3)计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线ulow(t)；
(4-4)定义平均包络m1(t)＝[uup(t)+ulow(t)]/2；
(4-5)利用公式hj(t)＝u(t)-mj(t)计算差值hj(t)；
(4-6)若hj(t)不满足IMF筛分停止条件，使u(t)＝hj(t)，j值增加1，返回步骤(9-2)对hj(t)继续进行分解；当hj(t)满足IMF筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个IMF分量c1(t)＝hj(t)；
(4-7)利用公式ri(t)＝u(t)-ci(t)计算剩余分量ri(t)；
(4-8)当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t)＝ri(t)，使i值增加1，返回步骤(9-2)对ri(t)继续分解；当满足筛分停止条件时，设n1＝i，得到n1个IMF分量ci(t)和1个剩余分量rn(t)，u(t)则可以表示为抽取ci(t)的N个抽样值ci(k)，k＝1，2，...，N；
(4-9)MCU利用公式计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量Emax，选取E1，E2，...，En中最大值Emax，当Emax＞E时，MCU做出单相电能表故障的判断，显示器显示单相电能表故障的信息；MCU控制单相电能表停止工作；
当Emax≤E时，转入步骤(1-1)；
其中，(4-6)、(4-8)的筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，当SD＜ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间，T为设定的常数；分解停止条件为剩余信号ri(t)变为单调函数。
因此，本发明具有如下有益效果：能够全面准确的检测计量故障识别模块台区识别功能，检测精度高，检测效率高，检测成本低。
附图说明
图1是本发明的一种原理框图；
图2是本发明的一种流程图。
图中：单相电能表1、单相故障识别模块2，三相故障识别模块3、变压器4、三相故障识别模块接口5、MCU 6、衰减器7、第一继电器8、第二继电器8、上位机9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示的实施例是一种计量故障识别模块的台区识别方法，包括单相电能表1、单相故障识别模块2，三相故障识别模块3，变压器4、三相故障识别模块接口5，MCU 6、衰减器7、第一继电器8、第二继电器8和上位机9；上位机分别与单相故障识别模块、MCU和三相故障识别模块电连接，单相故障识别模块、单相电能表、第二继电器、衰减器、第一继电器、三相故障识别模块接口和变压器依次电连接，三相故障识别模块分别与单相故障识别模块和三相故障识别模块接口电连接；单相故障识别模块和三相故障识别模块均包括处理器；MCU分别与单相电能表、第一继电器、第二继电器和衰减器电连接；
包括单相电能表的故障检测过程：
(4-1)MCU中设有j的初始值为1，i的初始值为1，设有故障阈值E；
(4-2)MCU计算单相电能表的电流信号u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线uup(t)；
(4-3)计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线ulow(t)；
(4-4)定义平均包络m1(t)＝[uup(t)+ulow(t)]/2；
(4-5)利用公式hj(t)＝u(t)-mj(t)计算差值hj(t)；
(4-6)若hj(t)不满足IMF筛分停止条件，使u(t)＝hj(t)，j值增加1，返回步骤(9-2)对hj(t)继续进行分解；当hj(t)满足IMF筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个IMF分量c1(t)＝hj(t)；
(4-7)利用公式ri(t)＝u(t)-ci(t)计算剩余分量ri(t)；
(4-8)当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t)＝ri(t)，使i值增加1，返回步骤(9-2)对ri(t)继续分解；当满足筛分停止条件时，设n1＝i，得到n1个IMF分量ci(t)和1个剩余分量rn(t)，u(t)则可以表示为抽取ci(t)的N个抽样值ci(k)，k＝1，2，...，N；
(4-9)MCU利用公式计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量Emax，选取E1，E2，...，En中最大值Emax，当Emax＞E时，MCU做出单相电能表故障的判断，显示器显示单相电能表故障的信息；MCU控制单相电能表停止工作；
当Emax≤E时，转入步骤(1-1)；
其中，(4-6)、(4-8)的筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，当SD＜ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间，T为设定的常数；分解停止条件为剩余信号ri(t)变为单调函数。
如图2所示，包括如下步骤：
步骤100，上位机控制MCU初始化，上位机通过MCU控制单相电能表与变压器的A相联通：
步骤111，MCU控制第一继电器与变压器的A相电连接；
步骤112，MCU控制衰减器输出衰减；
步骤113，MCU控制第二继电器接入衰减器的A相；
步骤114，上位机发送命令给三相故障识别模块，使三相故障识别模块处在台区识别模式；
步骤115，上位机向单相故障识别模块发台区识别命令；单相故障识别模块发送脉冲电压至三相故障识别模块；
当三相故障识别模块接收到脉冲电压，说明变压器、三相故障识别模块、单相电能表和单相故障识别模块形成回路，三相故障识别模块做出单相电能表与变压器的A相电连接的判断；
否则，三相故障识别模块做出单相电能表未与变压器的A相电连接的判断；
三相故障识别模块将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块接收脉冲电压，解调判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对；
例如，上位机的指令为：控制单相电能表与变压器的A相联通，单相故障识别模块给上位机返回的信息是单相电能表与变压器的A相联通，二者一致，说明被测的单相故障识别模块和三相故障识别模块功能完好；否则，二者中至少有一个有故障。
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的A相电连接，转入步骤200；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的B相电连接，转入步骤300；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的C相电连接，结束识别过程；
步骤200，转入步骤100，其中，A相均改为B相；
步骤300，转入步骤100，其中，B相均改为C相。
实施例2
实施例2包括实施例1的所有结构和步骤部分，实施例2的三相故障识别模块为2个，变压器为2个、三相故障识别模块接口为2个；上位机分别与各个三相故障识别模块电连接，2个三相故障识别模块接口分别与各个变压器电连接，2个三相故障识别模块接口与各个三相故障识别模块电连接，各个三相故障识别模块接口均与第一继电器电连接；
包括如下步骤：
(2-1)上位机控制MCU初始化，上位机通过MCU控制单相电能表与第2个变压器的A相联通；
(2-1-1)MCU控制第一继电器与第2个变压器的A相电连接；
(2-1-2)MCU控制衰减器输出衰减；
(2-1-3)MCU控制第二继电器接入衰减器的A相；
(2-1-4)上位机发送命令给各个三相故障识别模块，使各个三相故障识别模块均处在台区识别模式；
(2-1-5)上位机向单相故障识别模块发台区识别命令；单相故障识别模块发送脉冲电压至各个三相故障识别模块；
当与第2个变压器连接的三相故障识别模块接收到脉冲电压，说明第2个变压器、收到脉冲电压的三相故障识别模块、单相电能表和单相故障识别模块形成回路，收到脉冲电压的三相故障识别模块做出单相电能表与第2个变压器的A相电连接的判断；
否则，三相故障识别模块做出单相电能表未与第2个变压器的A相电连接的判断；
收到脉冲电压的三相故障识别模块将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块接收脉冲电压，解调判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与第2个变压器的A相电连接，转入步骤(2-2)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的B相电连接，转入步骤(2-3)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的C相电连接，结束识别过程；
(2-4)转入步骤(2-1)，其中，A相均改为B相；
(2-5)转入步骤(2-1)，其中，B相均改为C相。
如有两个三相故障识别模块或两个以上的三相故障识别模块收到脉冲电压，收到脉冲电压的每个三相故障识别模块均将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块选择各个脉冲电压中强度强的一个脉冲电压，解调所述脉冲电压中的判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种计量故障识别模块的台区识别方法，其特征是，包括单相电能表(1)、单相故障识别模块(2)，三相故障识别模块(3)，变压器(4)、三相故障识别模块接口(5)，MCU(6)、衰减器(7)、第一继电器(8)、第二继电器(8)和上位机(9)；上位机分别与单相故障识别模块、MCU和三相故障识别模块电连接，单相故障识别模块、单相电能表、第二继电器、衰减器、第一继电器、三相故障识别模块接口和变压器依次电连接，三相故障识别模块分别与单相故障识别模块和三相故障识别模块接口电连接；单相故障识别模块和三相故障识别模块均包括处理器；MCU分别与单相电能表、第一继电器、第二继电器和衰减器电连接；
包括如下步骤：
(1-1)上位机控制MCU初始化，上位机通过MCU控制单相电能表与变压器的A相联通：
(1-1-1)MCU控制第一继电器与变压器的A相电连接；
(1-1-2)MCU控制衰减器输出衰减；
(1-1-3)MCU控制第二继电器接入衰减器的A相；
(1-1-4)上位机发送命令给三相故障识别模块，使三相故障识别模块处在台区识别模式；
(1-1-5)上位机向单相故障识别模块发台区识别命令；单相故障识别模块发送脉冲电压至三相故障识别模块；
当三相故障识别模块接收到脉冲电压，说明变压器、三相故障识别模块、单相电能表和单相故障识别模块形成回路，三相故障识别模块做出单相电能表与变压器的A相电连接的判断；
否则，三相故障识别模块做出单相电能表未与变压器的A相电连接的判断；
三相故障识别模块将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块接收脉冲电压，解调判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的A相电连接，转入步骤(1-2)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的B相电连接，转入步骤(1-3)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的C相电连接，结束识别过程；
(1-2)转入步骤(1-1)，其中，A相均改为B相；
(1-3)转入步骤(1-1)，其中，B相均改为C相。
2.根据权利要求1所述的计量故障识别模块的台区识别方法，其特征是，三相故障识别模块为m个，变压器为m个、三相故障识别模块接口为m个；上位机分别与各个三相故障识别模块电连接，m个三相故障识别模块接口分别与各个变压器电连接，m个三相故障识别模块接口与各个三相故障识别模块电连接，各个三相故障识别模块接口均与第一继电器电连接；
包括如下步骤：
(2-1)上位机控制MCU初始化，上位机通过MCU控制单相电能表与第k个变压器的A相联通，k∈(1，m)；
(2-1-1)MCU控制第一继电器与第k个变压器的A相电连接；
(2-1-2)MCU控制衰减器输出衰减；
(2-1-3)MCU控制第二继电器接入衰减器的A相；
(2-1-4)上位机发送命令给各个三相故障识别模块，使各个三相故障识别模块均处在台区识别模式；
(2-1-5)上位机向单相故障识别模块发台区识别命令；单相故障识别模块发送脉冲电压至各个三相故障识别模块；
当与第k个变压器连接的三相故障识别模块接收到脉冲电压，说明第k个变压器、收到脉冲电压的三相故障识别模块、单相电能表和单相故障识别模块形成回路，收到脉冲电压的三相故障识别模块做出单相电能表与第k个变压器的A相电连接的判断；
否则，三相故障识别模块做出单相电能表未与第k个变压器的A相电连接的判断；
收到脉冲电压的三相故障识别模块将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块接收脉冲电压，解调判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与第k个变压器的A相电连接，转入步骤(2-2)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的B相电连接，转入步骤(2-3)；
如果三相故障识别模块判断的结果为单相电能表与变压器的C相电连接，结束识别过程；
(2-2)转入步骤(2-1)，其中，A相均改为B相；
(2-3)转入步骤(2-1)，其中，B相均改为C相。
3.根据权利要求2所述的计量故障识别模块的台区识别方法，其特征是，如有两个三相故障识别模块或两个以上的三相故障识别模块收到脉冲电压，收到脉冲电压的每个三相故障识别模块均将判断结果调制到脉冲电压上，并发送到单相故障识别模块；
单相故障识别模块选择各个脉冲电压中强度强的一个脉冲电压，解调所述脉冲电压中的判断结果，并发送给上位机，上位机将判断结果与上位机给MCU的指令进行比对。
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