CN108336816A - 一种电网监测终端和电网监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网监测终端和电网监测系统，该电网监测终端包括：采集装置，用于采集所述电网的状态数据；处理装置，与所述采集装置连接，用于处理所采集的状态数据；加密装置，与所述处理装置连接，用于从所述处理装置获取所述状态数据，再将所述状态数据加密后返回所述处理装置；通讯装置，用于向外部发送经所述加密装置加密后的状态数据；自供电装置，用于为所述采集装置、处理装置、加密装置和通讯装置提供电能。由此，通过自供电装置，避免了维护人员定期检测和更换电池，从而降低了维护费用，通过与处理装置互连的加密装置，提高了通信安全性。
Description
技术领域
本发明涉及监控技术领域，具体涉及一种电网监测终端和电网监测系统。
背景技术
电网的在线监测是保证电网安全运行，降低人工维护成本，提高资产管理水平，延长设备寿命的重要保证。
在线监测需要连续的将传感数据上送到数据分析中心，需要可靠的通信支持。无线传感网由于技术成熟，部署灵活，成为在线监测的一个主要的通信手段。图1展示了一个基于无线传感网的在线监测系统，包括监测终端，无线传感网和监测主站。监测主站接收监测终端上传的电网状态数据，进行数据处理和分析，形成可为电网监测系统采用的状态信息。
监测终端主要由传感器、中央处理器和通信模块组成，如图2所示。传感器主要测量体现电网状态的相关物理量，中央处理器主要根据应用需求处理传感器数据，提取有用信息，裁剪数据量，根据协议规范形成发射数据包，由通信模块经无线传感网上传到监测主站。
目前带有信号检测，数据处理和通信功能的监测终端一般采用电池供电，需要有维护人员定期的(如每6个月)去部署现场检测和更换电池，维护费用较高，尤其在偏僻和气候环境恶劣的地方维护难度大。
另外，电力基础设施是来自外部恶意攻击的一个可能目标。电网状态数据关系到电网状态评估和在由此采取的可能预防性措施，因此是十分敏感的信息。而无线通信由于介质共享，易受窃听，是安全通信的一个薄弱环节。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于，现有的电网监控终端的电池供电系统维护费用较高。
本发明要解决的另一个技术问题在于，现有的无线监控终端的通信安全性低。
为此，本发明实施例提供了一种电网监测终端，包括：采集装置，用于采集所述电网的状态数据；处理装置，与所述采集装置连接，用于处理所采集的状态数据；加密装置，与所述处理装置连接，用于从所述处理装置获取所述状态数据，再将所述状态数据加密后返回所述处理装置；通讯装置，用于向外部发送经所述加密装置加密后的状态数据；自供电装置，用于为所述采集装置、处理装置、加密装置和通讯装置提供电能。
可选的，所述加密装置是独立的加密芯片。
可选的，所述处理装置、加密装置、通信装置和自供电装置中的至少两个集成在一个芯片上。
可选的，所述通讯装置包括WIFI通讯装置或ZigBee通讯装置。
可选的，所述自供电装置包括基于无线输电的自供电装置或基于环境的自供电装置。
可选的，所述基于无线输电的自供电装置包括激光供电装置或射频供电装置。
可选的，所述激光供电装置包括：光电转换单元，用于将从外部接收的激光转换为直流电输出；直流升压变换单元，用于将所述光电转换单元输出的直流电输出为具有稳定电压的直流电；蓄电单元，用于存储所述直流升压变换器输出的直流电，以及为用电装置提供电能。
可选的，所述基于环境的自供电装置包括电磁感应供电装置。
可选的，所述电磁感应供电装置包括：感应线圈，用于在变化的磁场中产生感应交流电；整流单元，用于将所述感应线圈产生的交流电转换为直流电输出；蓄电单元，用于存储所述整流单元输出的直流电，以及为用电装置提供电能。
本发明实施例还提供了一种电网监测系统，包括：至少一个上述任一种电网监测终端；监测主站，与所述电网监测终端无线连接，用于接收和分析所述电网监测终端上传的所述电网的状态数据。
本发明实施例的电网监测终端和电网监测系统，通过自供电装置，避免了维护人员定期检测和更换电池，从而降低了维护费用；通过与处理装置互连的加密装置，提高了通信安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为现有的一种无线电网监测系统的示意图；
图2为现有的一种电网监测终端的结构示意图；
图3为本发明实施提供的一种电网监测终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图3所示，本发明实施例提供了一种电网监测终端，包括：
采集装置，用于采集该电网的状态数据；具体地，该采集装置例如包括电压传感器、电流传感器和相位测量单元(PMU)中的至少一个；
处理装置，与该采集装置连接，用于处理所采集的状态数据；该处理装置例如可以是微处理器；
加密装置，与该处理装置连接，用于从该处理装置获取该状态数据，再将该状态数据加密后返回该处理装置；优选地，该加密装置是独立的加密芯片，以加强安全性；
通讯装置，用于向外部发送经该加密装置加密后的状态数据；具体地，该通讯装置例如是基于IEEE 802.11系列的WIFI和IEEE802.15.4的ZigBee，更优选地是基于IEEE802.11ah的Halow，Halow具有传输距离长，功耗低的优点，特别适合大规模传感器网络；
自供电装置，用于为该采集装置、处理装置、加密装置和通讯装置提供电能。具体的，该自供电装置可以包括能量采集、储能、电能转换和能源管理等4个功能单元，能量采集单元从周围环境收集能量，转换成电能或其他形式的能量，这些能源包括但不限于太阳能、热能、机械能、电能、磁能、电磁能和化学能，这些能源转化电能后，可能变为直流或交流电，电压或电流一般很低，一般不能直接被用电模块采用，因此需要由AC/DC或DC/DC等电流电压转换器将电能转化为各用电模块所需的直流电压。转化后的电能要么直接被采用或者由储能单元累积储存，能量管理单元控制和优化取能、储能和供电单元的运行，接受处理装置的配置和控制，上报自取电工作和能量状态。优选地，该自供电装置包括基于无线输电的自供电装置或基于环境的自供电装置。其中，基于无线输电的自供电装置尤其适用于电网监测终端布线困难或无法布线的情况，无线输电的自供电装置例如包括激光供电装置或射频供电装置；括激光供电装置由于其高能量密度是优选的，该激光供电装置例如可包括：光电转换单元，用于将从外部接收的激光转换为直流电输出；直流升压变换单元，用于将该光电转换单元输出的直流电输出为具有稳定电压的直流电；蓄电单元，用于存储该直流升压变换器输出的直流电，以及为用电装置提供电能。基于环境的自供电装置则完全实现了自供电，例如包括电磁感应供电装置，电磁感应供电装置特别适合具有高频交流电传输的场景，其通过产生感应电流而为用电设备供电。具体的，该电磁感应供电装置可以包括：感应线圈，用于在变化的磁场中产生感应交流电；整流单元，用于将该感应线圈产生的交流电转换为直流电输出；蓄电单元，用于存储该整流单元输出的直流电，以及为用电装置提供电能。
本发明实施例的电网监测终端，通过自供电装置，避免了维护人员定期检测和更换电池，从而降低了维护费用；通过与处理装置互连的加密装置，提高了通信安全性。
优选地，上述处理装置、加密装置、通信装置和自供电装置中的至少两个集成在一个芯片上，从而降低功耗。例如，处理装置和加密单元集成；处理装置、通讯装置和加密装置集成。
本发明实施例还提供了一种电网监测系统，包括：
至少一个上述任一种电网监测终端；
监测主站，与该电网监测终端无线连接，用于接收和分析该电网监测终端上传的该电网的状态数据。
以下以变电站环境为例，进一步说明本发明。
变电站的高压电力设备绝缘材料在有缺陷的情况下，会产生局部放电，长时间的局放会最终导致设备绝缘故障，造成电力事故。局部放电通常会激发频率高达3GHz的电磁波脉冲信号，因此可以在变电站部署多个分布式特高频无线局放传感终端，检测局放电磁信号，各局放传感终端周期上传传感数据，传感主站对接收的数据进行融合分析，找出局放信号和位置。传感主站还可以通过无线传感网远程配置传感终端的工作模式和参数。变电站局放监测是一个典型的工业应用，覆盖面积大，电磁环境复杂，因此首先考虑基于IEEE802.11ah标准的无线传感网络技术。
局放监测应用需求和规模较大，为了降低成本和能耗，可以考虑无线通信模块的物理层和MAC层部分和智能模块的中心处理器，加密器和无线通信模块基带处理部分集成在一个芯片上。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电网监测终端，其特征在于，包括：
采集装置，用于采集所述电网的状态数据；
处理装置，与所述采集装置连接，用于处理所采集的状态数据；
加密装置，与所述处理装置连接，用于从所述处理装置获取所述状态数据，再将所述状态数据加密后返回所述处理装置；
通讯装置，用于向外部发送经所述加密装置加密后的状态数据；
自供电装置，用于为所述采集装置、处理装置、加密装置和通讯装置提供电能。
2.根据权利要求1所述的电网监测终端，其特征在于，所述加密装置是独立的加密芯片。
3.根据权利要求1所述的电网监测终端，其特征在于，所述处理装置、加密装置、通信装置和自供电装置中的至少两个集成在一个芯片上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电网监测终端，其特征在于，所述通讯装置包括WIFI通讯装置或ZigBee通讯装置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的电网监测终端，其特征在于，所述自供电装置包括基于无线输电的自供电装置或基于环境的自供电装置。
6.根据权利要求5所述的电网监测终端，其特征在于，所述基于无线输电的自供电装置包括激光供电装置或射频供电装置。
7.根据权利要求6所述的电网监测终端，其特征在于，所述激光供电装置包括：
光电转换单元，用于将从外部接收的激光转换为直流电输出；
直流升压变换单元，用于将所述光电转换单元输出的直流电输出为具有稳定电压的直流电；
蓄电单元，用于存储所述直流升压变换器输出的直流电，以及为用电装置提供电能。
8.根据权利要求5所述的电网监测终端，其特征在于，所述基于环境的自供电装置包括电磁感应供电装置。
9.根据权利要求8所述的电网监测终端，其特征在于，所述电磁感应供电装置包括：
感应线圈，用于在变化的磁场中产生感应交流电；
整流单元，用于将所述感应线圈产生的交流电转换为直流电输出；
蓄电单元，用于存储所述整流单元输出的直流电，以及为用电装置提供电能。
10.一种电网监测系统，其特征在于，包括：
至少一个如权利要求1-9中任一项所述的电网监测终端；
监测主站，与所述电网监测终端无线连接，用于接收和分析所述电网监测终端上传的所述电网的状态数据。
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| CN201710034505.3A CN108336816A (zh) | 2017-01-18 | 2017-01-18 | 一种电网监测终端和电网监测系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110290519A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-27 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 配电网pmu的数据传输方法 |
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| CN204408639U (zh) * | 2015-02-12 | 2015-06-17 | 李成敏 | 电力传输系统中的传感器及应急通信网络 |
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