CN108599374A - 一种基于物联网的民用建筑继电保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的民用建筑继电保护方法，设计了一种双通道的运行模式，并且双通道可以根据实际需要进行本地或异地安装，互为备份，提高装置的可靠性和容错能力。二者功能互补，互为备份。就地通道提供离线状态下的现场稳定执行功能，远程通道提供了通信状态正常时，更加便利的远程监测、控制和恢复功能。本发明通过物联网通信模块，可以将信号通过移动互联网通信、局域网、互联网等，传向其他管理端，提供了一种远程控制和远程分析的能力，提高日常维护、故障提前预警的效率。
Description
技术领域
本发明涉及仪表制造和控制领域，特别涉及一种基于物联网的民用建筑继电保护方法及装置。
背景技术
民用建筑中，继电保护装置的使用量非常大，出故障在所难免，而装置运行异常或者发生事故时容易造成经济损失甚至人员伤亡。因此，继电保护装置的运行状态和事故后处理的效率，是至关重要的。但在民用建筑中，常见的情况是由于专业技术人员无法及时到场、缺少备件、故障点排查困难等，由此引发了故障处理时间过长、费用升高，甚至引发了更大的故障。
常规的继电保护装置的特点及问题主要有：
(1)具备一定的自动化能力，但往往只具备机械化的动作流程，没法智能地分析各种故障类型，容易出现误动作、故障后故障点排查困难等问题；
(2)一般采用了16位DAC芯片数字信号处理器，运算处理速度有限，无法满足日益提高的控制精度要求；
(3)一般为单机独立运行，若装置本身故障则带来受保护线路的故障，造成不可估量的经济损失；
(4)一般具备连接电脑的接口，但一般仅提供一种有线的接口，没法满足物联网对通信接口方式、通信组网方式的要求；
(5)一般主要为要求现场操作，增加了维护人员的工作量，也不利于日常故障的提前预警；
(6)一般提供了有限的输出接点，不利于功能扩展。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于物联网的民用建筑继电保护方法，其可以适用于民用建筑当中，可实现对有异常问题的继电保护装置的提前预警、快速定位和远程修复。
本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的民用建筑继电保护装置。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于物联网的民用建筑继电保护方法，包括以下步骤：
S1、信号采集模块在实现电气隔离的基础上，完成对受保护电路的电流、电压信号的计量，其中电流信号用于“速断”保护的条件判断，电压信号用于“过电流”保护的条件判断；
S2、信号采集模块的输出信号分两路：一路直接传输至就地式信号分析模块连接，另一路通过物联网通信模块传输至物联网信号分析模块；同时物联网通信模块还与信号处理模块连接；
所述就地式信号分析模块，首先对采集的电参数进行标准化整定，包括将采集的模拟数值进行数字化，再将数值归一化，得到的数值称为Z1，所述Z1为电流信号或电压信号；然后进行数字分析与判断，即将Z1与设定的标准值Z0进行比对：
当Z1小于Z0时，判断为正常状态，输出信号为D0或不输出；
当Z1达到或大于Z0时，判断为异常：当Z1为电流信号时，输出代号为D1的“过电流”保护信号；当Z1为电流信号时，代号为D2的“速断”保护信号；
所述物联网信号分析模块与第一信号模块的数据处理流程一样；
S3、信号处理模块根据预设情况，分析D1、D2的发现是否达到必须执行继电保护动作的严重程度，若必须动作，则发出使能信号S1至执行单元，并判断动作的紧迫性，给予一定的延迟设定T1。
本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：
一种基于物联网的民用建筑继电保护装置，包括就地端和物联网端，其中就地端包括依次连接的信号采集模块、就地式信号分析模块、信号处理模块，形成通道1；物联网端包括物联网通信模块、物联网信号分析模块，所述物联网通信模块的输入端与信号采集模块连接，输出端与信号处理模块连接，同时物联网通信模块与物联网信号分析模块，形成通道2；还包括与信号处理模块连接的执行单元。
所述执行单元包括时间继电器、中间继电器、警报继电器、输出接点(可用于连接外部的警报装置)和断路器的操作机构中的分闸线圈。可以根据需要配置不同的点数和种类。
所述时间继电器、中间继电器均独立设置有电源，所述电源为交流220V或将交流220V整流成直流电源，所述电源的功率考虑不低于1KVA。
所述物联网通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，其中有线通信模块包含RS485接口、RS232接口；无线通信模块包含蓝牙、WIFI、Zigbee、射频RF、GPRS等通信模块。
所述就地端的数量为M个，所述物联网端的数量为N个，其中M≥1，N≥1。就地端与物联网端之间存在多种可能性：一对一、一对多、多对一、多对多。根据实际需要而设计。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明相比以前的单片机，可极大地提高装置核心的计算速度和处理能力，提高控制精度。
2、本发明设计了一种双通道的运行模式，并且双通道可以根据实际需要进行本地或异地安装，互为备份，提高装置的可靠性和容错能力。二者功能互补，互为备份。就地通道提供离线状态下的现场稳定执行功能，远程通道提供了通信状态正常时，更加便利的远程监测、控制和恢复功能。
3、本发明设计了物联网通信模块，提供了更加丰富的通信接口，包括有线和无线的通信方式，使其具备接入物联网的通信能力。
4、本发明通过物联网通信模块，可以将信号通过移动互联网通信(如3G/4G信号等)、局域网、互联网等，传向其他管理端，提供了一种远程控制和远程分析的能力，提高日常维护、故障提前预警的效率。
5、本发明提供模块化的接口输出，可按需要配置不同的点数和种类，保证足够的输出接口，可以极大地提高装置的扩展能力。
附图说明
图1是本发明所述一种基于物联网的民用建筑继电保护装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种基于物联网的民用建筑继电保护方法，包括以下步骤：
S1、信号采集模块在实现电气隔离的基础上，完成对受保护电路的电流、电压信号的计量，其中电流信号用于“速断”保护的条件判断，电压信号用于“过电流”保护的条件判断；
S2、信号采集模块的输出信号分两路：一路直接传输至就地式信号分析模块连接，另一路通过物联网通信模块传输至物联网信号分析模块；同时物联网通信模块还与信号处理模块连接；
所述就地式信号分析模块，首先对采集的电参数进行标准化整定，包括将采集的模拟数值进行数字化，再将数值归一化，得到的数值称为Z1，所述Z1为电流信号或电压信号；然后进行数字分析与判断，即将Z1与设定的标准值Z0进行比对：
当Z1小于Z0时，判断为正常状态，输出信号为D0或不输出；
当Z1达到或大于Z0时，判断为异常：当Z1为电流信号时，输出代号为D1的“过电流”保护信号；当Z1为电流信号时，代号为D2的“速断”保护信号；
所述物联网信号分析模块与第一信号模块的数据处理流程一样；
S3、信号处理模块根据预设情况，分析D1、D2的发现是否达到必须执行继电保护动作的严重程度，若必须动作，则发出使能信号S1至执行单元，并判断动作的紧迫性，给予一定的延迟设定T1。
“过电流”保护信号主要判断条件是电流值，指短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由正常范围内的负荷电流增大至大大超过负荷电流。
“速断”保护信号主要判断条件是电压值，当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
如图1，一种基于物联网的民用建筑继电保护装置，包括就地端和物联网端，其中就地端包括依次连接的信号采集模块、就地式信号分析模块、信号处理模块，形成通道1；物联网端包括物联网通信模块、物联网信号分析模块，所述物联网通信模块的输入端与信号采集模块连接，输出端与信号处理模块连接，同时物联网通信模块与物联网信号分析模块，形成通道2；还包括与信号处理模块连接的执行单元。
所述执行单元包括时间继电器、中间继电器、警报继电器、输出接点(可用于连接外部的警报装置)和断路器的操作机构中的分闸线圈。可以根据需要配置不同的点数和种类。
所述时间继电器、中间继电器均独立设置有电源，所述电源为交流220V或将交流220V整流成直流电源，所述电源的功率考虑不低于1KVA。
所述物联网通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，其中有线通信模块包含RS485接口、RS232接口；无线通信模块包含蓝牙、WIFI、Zigbee、射频RF、GPRS等通信模块。
所述就地端的数量为M个，所述物联网端的数量为N个，其中M≥1，N≥1。就地端与物联网端之间存在多种可能性：一对一、一对多、多对一、多对多。根据实际需要而设计。
就地式信号分析模块安装于继电保护装置的壳体内，可以独立完成信号处理工作。物联网信号分析模块的信号通过物联网通信模块连接传来，远程信号处理单元可视实际需要采取以下方式安装：1、不安装，即让就地式信号处理单元单独工作；2安装于继电保护客体内，即两个通道均安装于工作现场，形成双保险；3、安装于管理用房，或通过移动互联网通信(如3G/4G信号等)、局域网、互联网等，传向其他管理端。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于物联网的民用建筑继电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、信号采集模块在实现电气隔离的基础上，完成对受保护电路的电流、电压信号的计量，其中电流信号用于“速断”保护的条件判断，电压信号用于“过电流”保护的条件判断；
S2、信号采集模块的输出信号分两路：一路直接传输至就地式信号分析模块连接，另一路通过物联网通信模块传输至物联网信号分析模块；同时物联网通信模块还与信号处理模块连接；
所述就地式信号分析模块，首先对采集的电参数进行标准化整定，包括将采集的模拟数值进行数字化，再将数值归一化，得到的数值称为Z1，所述Z1为电流信号或电压信号；然后进行数字分析与判断，即将Z1与设定的标准值Z0进行比对：
当Z1小于Z0时，判断为正常状态，输出信号为D0或不输出；
当Z1达到或大于Z0时，判断为异常：当Z1为电流信号时，输出代号为D1的“过电流”保护信号；当Z1为电流信号时，代号为D2的“速断”保护信号；
所述物联网信号分析模块与第一信号模块的数据处理流程一样；
S3、信号处理模块根据预设情况，分析D1、D2的发现是否达到必须执行继电保护动作的严重程度，若必须动作，则发出使能信号S1至执行单元，给予一定的延迟设定T1。
2.一种基于物联网的民用建筑继电保护装置，用于实现权利要求1所述基于物联网的民用建筑继电保护方法，其特征在于，包括就地端和物联网端，其中就地端包括依次连接的信号采集模块、就地式信号分析模块、信号处理模块，形成通道1；物联网端包括物联网通信模块、物联网信号分析模块，所述物联网通信模块的输入端与信号采集模块连接，输出端与信号处理模块连接，同时物联网通信模块与物联网信号分析模块，形成通道2；还包括与信号处理模块连接的执行单元。
3.根据权利要求2所述所述基于物联网的民用建筑继电保护装置，其特征在于，执行单元包括时间继电器、中间继电器、警报继电器、输出接点和断路器。
4.根据权利要求3所述所述基于物联网的民用建筑继电保护装置，其特征在于，所述时间继电器、中间继电器均独立设置有电源，所述电源为交流220V或将交流220V整流成直流电源，所述电源的功率考虑不低于1KVA。
5.根据权利要求1所述所述基于物联网的民用建筑继电保护装置，其特征在于，所述物联网通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，其中有线通信模块包含RS485接口、RS232接口；无线通信模块包含蓝牙、WIFI、Zigbee、射频RF、GPRS等通信模块。
6.根据权利要求1所述所述基于物联网的民用建筑继电保护装置，其特征在于，所述就地端的数量为M个，所述物联网端的数量为N个，其中M≥1，N≥1。
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Effective date of registration: 20220301 Address after: 510640 Design Institute building, South China University of technology, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: ARCHITECTURAL DESIGN RESEARCH INSTITUTE OF SCUTCO., Ltd. Address before: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District Applicant before: ARCHITECTURAL DESIGN & RESEARCH INSTITUTE OF SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY |
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