CN108711943B - 双逻辑电能监测智能分析装置及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电线路电能监测技术领域，是一种双逻辑电能监测智能分析装置及分析方法，前者包括终端分析单元和至少一个安装在配电设备上的前端采集单元，前端采集单元包括前端主控单元、RFID采集单元和电压采集单元，RFID采集单元包括配电供电模块、RFID电子标签和RFID读卡器，电压采集单元包括配电接入模块和电压获取模块，RFID读卡器和电压获取模块均与前端主控单元连接，前端主控单元与终端分析单元连接。本发明通过RFID采集单元和电压采集单元分别采集射频信号及电压信号，前端主控单元根据采集信号判断配电设备是否发生断路，实现了两路电能监测单元同时监测，杜绝了传统单路监测装置如果受损，易发生误报的情况，保证了配电设备电能监测的准确性。

Description

双逻辑电能监测智能分析装置及分析方法

技术领域

本发明涉及配电线路电能监测技术领域，是一种双逻辑电能监测智能分析装置及分析方法。

背景技术

随着社会需求的日益增加，电网互联已经成为电力行业发展的必然趋势。配电线路是电网的重要组成部分，担负着向城乡供电的重要任务。由于配电网具有点多、线长、面广等特点，配电线路在运行中经常发生跳闸事故，严重影响配电网供电可靠性，停电故障将会造成巨大的经济和社会损失，包括直接停电损失和间接停电损失。传统针对停电故障的监测报警装置是通过报警设备与电力线路电源连接，设备内置SIM卡，若发生停电事故则以短信或者拨号的方式通知值班员进行故障报警，但是受通讯信号、SIM卡缴费状态、周边环境信号干扰等因素影响较大，易发生误报、漏报或者错报的现象，影响工作人员对停电故障判断的及时性、准确性和完整性。

发明内容

本发明提供了一种双逻辑电能监测智能分析装置及分析方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有监测报警装置存在的易发生误报、漏报或错报的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种双逻辑电能监测智能分析装置，包括终端分析单元和至少一个安装在配电设备上的前端采集单元，所述前端采集单元包括前端主控单元、RFID采集单元、电压采集单元和前端通信单元，RFID采集单元包括配电供电模块、RFID电子标签和采集RFID电子标签上信息的RFID读卡器，配电供电模块与RFID读卡器连接，电压采集单元包括配电接入模块和采集配电接入模块接入电压的电压获取模块，RFID读卡器和电压获取模块均与前端主控单元连接，前端主控单元依序通过前端通信单元和终端通信单元与终端分析单元连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述电压获取模块可包括限压器和模数转换器，配电接入模块与限压器连接，限压器与模数转换器连接，限压器对配电接入模块的接入电压进行限压，模数转换器将限压后的模拟电压信号转换为数字电压信号。

上述前端采集单元还可包括配电端子接口，配电端子接口分别与配电接入模块和配电供电模块连接。

上述配电接入模块和配电供电模块均可为AC/DC转换模块。

上述终端分析单元可包括终端主控模块、数据处理模块和声光报警模块，终端主控模块与声光报警模块连接，终端主控模块通过数据通信模块与数据处理模块连接。

上述数据处理模块可包括服务器、用户终端和PC主机，终端主控模块通过数据通信模块与服务器连接，服务器分别与用户终端和PC主机连接。

上述前端通信单元可包括前端RS485模块和前端光纤转换器，所述终端通信单元包括光纤传输模块、终端光纤转换器和终端RS485模块；前端主控单元与前端RS485模块连接，前端RS485模块、前端光纤转换器、光纤传输模块、终端光纤转换器和终端RS485模块依序连接。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种双逻辑电能监测智能分析装置的分析方法，包括以下步骤：

第一步，配电接入模块和配电供电模块均接入配电设备中的电压；

第二步，前端采集单元同时进行双路信号采集，具体如下：

（一）限压器对配电接入模块的接入电压进行限压，模数转换器将限压后的模拟电压信号转换为数字电压信号，并发送至前端主控单元；

（二）RFID读卡器每隔N秒读取一次RFID电子标签上的信息，并将采集到的信息发送至前端主控单元；

第三步，前端主控单元对接收到的信息进行处理，并进行逻辑处理，具体如下：

（一）前端主控单元接收到数字电压信息，将其转化为模拟电压信息，并根据设定阈值判断是否发生断路现象；若模拟电压与阈值相同，则没有发生断路现象，并标记为“1”，若模拟电压与阈值不同，且为0，则发生断路现象，并标记为“0”；

（二）前端主控单元接收到电子标签信息，对其进行逻辑转化，并根据电子标签信息判断是否发生断路现象；若读取到电子标签信息，则没有发生断路现象，并标记为“1”；若没有读取到电子标签信息，则发生断路现象，并标记为“0”；

（三）根据上述两路标记信息做逻辑或运算，判断前端配电设备是否发生断路；若上述两路标记信息中有一路标记信息为“1”，则判定前端配电设备没有发生断路并供电正常，同时生成供电状态标记位“1”，若两路标记信息均为“0”，则判定前端配电设备发生断路，同时生成供电状态标记位“0”；

第四步，前端主控单元将供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址，通过前端通信单元和终端通信单元发送至终端分析单元进行分析、报警及展示。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第四步中终端分析单元根据供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址进行分析及展示的具体过程如下：

（一）终端主控模块读取供电状态标记位，若供电状态标记位为“0”，则发送启动信号至声光报警模块，同时将供电状态标记位与该供电状态标记位对应的前端采集单元MAC地址通过数据通信模块推送至服务器，进入第（二）步；若供电状态标记位为“1”，则将供电状态标记位与该供电状态标记位对应的前端采集单元MAC地址通过数据通信模块推送至服务器，进入第（二）步；

（二）服务器抽取供电状态标记位及该供电状态标记位对应的MAC地址数据，根据MAC地址数据获取与之对应的前端采集单元的相关信息；

（三）服务器将获取的前端采集单元的相关信息分别通过数据通信模块推送至用户终端和PC主机，进行报警及展示。

上述配电接入模块和配电供电模块均通过配电端子接口接入配电设备中的电压。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明采用RFID采集单元和电压采集单元同时对配电设备进行电能监测，RFID采集单元和电压采集单元均由配电设备进行供电，分别采集射频信息及电压信息，前端主控单元根据射频信号及电压信号进行逻辑运算，判断配电设备是否发生断路，实现了两路同时监测，杜绝了传统单路监测装置如果受损，易发生误报、漏报情况的情况，保证了配电设备电能监测的准确性。

（2）本发明通过前端主控单元判断配电设备是否发生断路，同时可对是否发生断路进行标识并获取与对应的前端采集单元的MAC地址，终端分析单元能及时通过MAC地址获取前端采集单元的位置信息、数据发送时间等信息，从而帮助工作人员及时预估故障发生时间并找到故障所在点，及时进行抢修，减少了故障确定的时间，减少了因为线路长时间停电造成的损失。

（3）本发明通过光纤进行通信，不受周边环境及传输长度的影响，保障了通信线路的正常运行，保证了数据传输的稳定性和完成性，增加了配电设备电能监测的准确性。

（4）本发明能将监测判断数据及相关数据发送至用户终端，使工作人员能及时了解监测情况，降低因为信息多次流转而造成的停电事故处理延时现象。

（5）本发明监能测判断数据及相关数据发送至PC主机，PC主机可对所有数据进行分析及统计，对发生异常现象频率较高的线路的重点监测，提高线路运行质量。

附图说明

附图1为本发明实施例1的电路结构示意图。

附图2为本发明实施例2的流程图。

附图3为本发明实施例2中终端分析单元数据分析的流程图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2所示，一种双逻辑电能监测智能分析装置，包括终端分析单元和至少一个安装在配电设备上的前端采集单元，所述前端采集单元包括前端主控单元、RFID采集单元、电压采集单元和前端通信单元，RFID采集单元包括配电供电模块、RFID电子标签和采集RFID电子标签上信息的RFID读卡器，配电供电模块与RFID读卡器连接，电压采集单元包括配电接入模块和采集配电接入模块接入电压的电压获取模块，RFID读卡器和电压获取模块均与前端主控单元连接，前端主控单元依序通过前端通信单元和终端通信单元与终端分析单元连接。

上述前端采集单元有一个或多个，分别安装在各个配电设备上，同时每一个前端采集单元都设置有唯一的MAC地址，并预存在前端主控单元内。

上述RFID采集单元用于采集射频信号，包括配电供电模块、RFID电子标签和采集RFID信号的RFID读卡器，RFID电子标签可贴在前端采集单元所安装的配电设备上，配电供电模块需与前端采集单元所安装的配电设备的电源相连接，在配电设备为配电供电模块上电后，配电供电模块为RFID读卡器供电；在采集射频信号时，若RFID读卡器可以读取到RFID电子标签上的信息，则说明配电设备没有发生断电情况，若RFID读卡器没有读取到RFID电子标签上的信息，则说明RFID读卡器没有电能接入，即配电设备发生断电情况。

上述电压采集单元用于采集电压信号，包括配电接入模块和采集配电接入模块接入电压的电压获取模块，配电接入模块可为交直流转换器，配电接入模块需与前端采集单元所安装的配电设备的电源相连接，用于接入配电设备中的电压；在电压采集时，若电压获取模块采集到电压信号，则说明配电设备没有发生断电情况，若没有电压获取模块采集到电压信号，则说明配电接入模块没有接入电压，即配电设备发生断电情况。

上述前端主控单元可为MCU控制器，用于接收RFID采集单元、电压采集单元发送的双路采集信号，并将其进行双逻辑计算，判断前端配电设备是否发生断路，从而生成对应的供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址，并发送至终端分析单元。上述前端通信单元和终端通信单元均可使用无线通信或有线通信。

本发明采用RFID采集单元和电压采集单元同时对配电设备进行电能监测，RFID采集单元和电压采集单元均由配电设备进行供电，分别采集射频信号及电压信号，前端主控单元根据射频信息及电压信息进行逻辑运算，判断配电设备是否发生断路，实现了两路同时监测，杜绝了传统单路监测装置如果受损，易发生误报、漏报情况的情况，保证了配电设备电能监测的准确性。并其通过前端主控单元判断配电设备是否发生断路，同时可对是否发生断路进行标识并获取与之对应的前端采集单元的MAC地址，终端分析单元能及时通过MAC地址获取前端采集单元的位置信息、数据发送时间等信息，从而帮助工作人员及时预估故障发生时间并找到故障所在点，及时进行抢修，减少了故障确定的时间，减少了因为线路停电造成的损失。

可根据实际需要，对上述双逻辑电能监测智能分析装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，所述电压获取模块包括限压器和模数转换器，配电接入模块与限压器连接，限压器与模数转换器连接，限压器对配电接入模块的接入电压进行限压，模数转换器将限压后的模拟电压信号转换为数字电压信号。

上述配电接入模块与前端采集单元所安装的配电设备的电源相连接，接入配电设备中的电压，限压器对配电接入模块的接入电压进行限压，模数转换器将限压后的模拟电压信号转换为数字电压信号，从而完成电压采集工作。

如附图1、2所示，所述前端采集单元还包括配电端子接口，配电端子接口分别与配电接入模块和配电供电模块连接。

上述可通过配电端子接口将配电设备的电源同时连接配电接入模块和配电供电模块，便于接线。

如附图1、2所示，所述配电接入模块和配电供电模块均为AC/DC转换模块。

如附图1、2所示，所述终端分析单元包括终端主控模块、数据处理模块和声光报警模块，终端主控模块与声光报警模块连接，终端主控模块通过数据通信模块与数据处理模块连接。

上述终端主控模块可为MCU控制器，用于读取供电状态标记位，控制声光报警器，并能将供电状态标记位与该供电状态标记位对应的前端采集单元MAC地址推送至服务器；数据通信模块可为RS232模块。

如附图1、2所示，所述数据处理模块包括服务器、用户终端和PC主机，终端主控模块通过数据通信模块与服务器连接，服务器分别与用户终端和PC主机连接。

本发明服务器用于抽取供电状态标记位及该供电状态标记位对应的MAC地址数据，根据MAC地址数据获取与之对应的前端采集单元的相关信息；

本发明服务器将监测判断数据及相关数据发送至用户终端，使工作人员能及时了解监测情况，降低因为信息多次流转而造成的停电事故处理延时现象；服务器将监测判断数据及相关数据发送至PC主机，PC主机可对所有数据进行分析及统计，对发生异常现象频率较高的线路的重点监测，提高线路运行质量。

如附图1、2所示，所述前端通信单元包括前端RS485模块和前端光纤转换器，所述终端通信单元包括光纤传输模块、终端光纤转换器和终端RS485模块；前端主控单元与前端RS485模块连接，前端RS485模块、前端光纤转换器、光纤传输模块、终端光纤转换器和终端RS485模块依序连接。

本发明通过光纤进行通信，不受周边环境及传输长度的影响，保障了通信线路的正常运行，保证了数据传输的稳定性和完成性，增加了配电设备电能监测的准确性。

实施例2：如图2所示，一种上述双逻辑电能监测智能分析装置的分析方法，包括以下步骤：

第一步，配电接入模块和配电供电模块均接入配电设备中的电压；

第二步，前端采集单元同时进行双路信号采集，具体如下：

（一）限压器对配电接入模块的接入电压进行限压，模数转换器将限压后的模拟电压信号转换为数字电压信号，并发送至前端主控单元；

（二）RFID读卡器每隔N秒读取一次RFID电子标签上的信息，并将采集到的信息发送至前端主控单元；

第三步，前端主控单元对接收到的信息进行处理，并进行逻辑处理，具体如下：

（一）前端主控单元接收到数字电压信息，将其转化为模拟电压信息，并根据设定阈值判断是否发生断路现象；若模拟电压与阈值相同，则没有发生断路现象，并标记为“1”，若模拟电压与阈值不同，且为0，则发生断路现象，并标记为“0”；

（二）前端主控单元接收到电子标签信息，对其进行逻辑转化，并根据电子标签信息判断是否发生断路现象；若读取到电子标签信息，则没有发生断路现象，并标记为“1”；若没有读取到电子标签信息，则发生断路现象，并标记为“0”；

（三）根据上述两路标记信息做逻辑或运算，判断前端配电设备是否发生断路；若上述两路标记信息中有一路标记信息为“1”，则判定前端配电设备没有发生断路并供电正常，同时生成供电状态标记位“1”，若两路标记信息均为“0”，则判定前端配电设备发生断路，同时生成供电状态标记位“0”；

第四步，前端主控单元将供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址，通过前端通信单元和终端通信单元发送至终端分析单元进行分析、报警及展示。

上述RFID读卡器每隔N秒读取一次RFID电子标签上的电子信息，这“N”根据实际情况进行设定；前端主控单元接收到数字电压，根据设定阈值判断是否发生断路现象时，阈值根据实际情况进行选取。

可根据实际需要，对上述双逻辑电能监测智能分析装置的分析方法作进一步优化或/和改进：

如图3所示，第四步中终端分析单元根据供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址进行分析及展示的具体过程如下：

（一）终端主控模块读取供电状态标记位，若供电状态标记位为“0”，则发送启动信号至声光报警模块，同时将供电状态标记位与该供电状态标记位对应的前端采集单元MAC地址通过数据通信模块推送至服务器，进入第（二）步；若供电状态标记位为“1”，则将供电状态标记位与该供电状态标记位对应的前端采集单元MAC地址通过数据通信模块推送至服务器，进入第（二）步；

（二）服务器抽取供电状态标记位及该供电状态标记位对应的MAC地址数据，根据MAC地址数据获取与之对应的前端采集单元的相关信息；

（三）服务器将获取的前端采集单元的相关信息分别通过数据通信模块推送至用户终端和PC主机，进行报警及展示。

上述第（二）步中服务器根据MAC地址数据获取与之对应的前端采集单元的相关信息，这里相关信息包括数据发送时间、发送次数、前端采集单元安装位置等信息。

上述第（三）步用户终端接收到前端采集单元的相关信息，可及时让工作人员了解监测情况，及时对故障进行处理；PC主机接收到前端采集单元的相关信息，可对所有数据进行分析及统计，制作各种相关文档，并对发生异常现象频率较高的线路的重点监测。

如图1、2所示，所述配电接入模块和配电供电模块均通过配电端子接口接入配电设备中的电压。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种双逻辑电能监测智能分析装置，其特征在于包括终端通信单元、终端分析单元和至少一个安装在配电设备上的前端采集单元；

所述前端采集单元包括前端主控单元、RFID采集单元、电压采集单元和前端通信单元；RFID采集单元包括配电供电模块、RFID电子标签和采集RFID电子标签上信息的RFID读卡器，RFID电子标签贴在前端采集单元所安装的配电设备上，配电供电模块与前端采集单元所安装的配电设备的电源相连接，在配电设备为配电供电模块上电，若RFID读卡器可以读取到RFID电子标签上的信息，则配电设备没有发生断电情况，若RFID读卡器没有读取到RFID电子标签上的信息，则RFID读卡器没有电能接入，配电设备发生断电情况；电压采集单元包括配电接入模块和采集配电接入模块接入电压的电压获取模块，电压获取模块包括限压器和模数转换器，配电接入模块与前端采集单元所安装的配电设备的电源相连接，接入配电设备中的电压，配电接入模块与限压器连接，限压器与模数转换器连接，限压器对配电接入模块的接入电压进行限压，模数转换器将限压后的模拟电压信号转换为数字电压信号；前端主控单元接收RFID读卡器、模数转换器发送的双路采集信号，并将其进行双逻辑计算，判断前端配电设备是否发生断路，生成对应的供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址，并依次经前端通信单元和终端通信单元发送至终端分析单元。

2.根据权利要求1所述的双逻辑电能监测智能分析装置，其特征在于所述前端采集单元还包括配电端子接口，配电端子接口分别与配电接入模块和配电供电模块连接。

3.根据权利要求2所述的双逻辑电能监测智能分析装置，其特征在于所述配电接入模块和配电供电模块均为AC/DC转换模块。

4.根据权利要求1或2或3所述的双逻辑电能监测智能分析装置，其特征在于所述终端分析单元包括终端主控模块、数据处理模块和声光报警模块，终端主控模块与声光报警模块连接，终端主控模块通过数据通信模块与数据处理模块连接。

5.根据权利要求4所述的双逻辑电能监测智能分析装置，其特征在于所述数据处理模块包括服务器、用户终端和PC主机，终端主控模块通过数据通信模块与服务器连接，服务器分别与用户终端和PC主机连接。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的双逻辑电能监测智能分析装置，其特征在于所述前端通信单元包括前端RS485模块和前端光纤转换器，所述终端通信单元包括光纤传输模块、终端光纤转换器和终端RS485模块；前端主控单元与前端RS485模块连接，前端RS485模块、前端光纤转换器、光纤传输模块、终端光纤转换器和终端RS485模块依序连接。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的双逻辑电能监测智能分析装置的分析方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，配电接入模块和配电供电模块均接入配电设备中的电压；

第二步，前端采集单元同时进行双路信号采集，具体如下：

（一）限压器对配电接入模块的接入电压进行限压，模数转换器将限压后的模拟电压信号转换为数字电压信号，并发送至前端主控单元；

（二）RFID读卡器每隔N秒读取一次RFID电子标签上的信息，并将采集到的信息发送至前端主控单元；

第三步，前端主控单元对接收到的信息进行处理，并进行逻辑处理，具体如下：

（一）前端主控单元接收到数字电压信息，将其转化为模拟电压信息，并根据设定阈值判断是否发生断路现象；若模拟电压与阈值相同，则没有发生断路现象，并标记为“1”，若模拟电压与阈值不同，且为0，则发生断路现象，并标记为“0”；

（二）前端主控单元接收到电子标签信息，对其进行逻辑转化，并根据电子标签信息判断是否发生断路现象；若读取到电子标签信息，则没有发生断路现象，并标记为“1”；若没有读取到电子标签信息，则发生断路现象，并标记为“0”；

（三）根据上述两路标记信息做逻辑或运算，判断前端配电设备是否发生断路；若上述两路标记信息中有一路标记信息为“1”，则判定前端配电设备没有发生断路并供电正常，同时生成供电状态标记位“1”，若两路标记信息均为“0”，则判定前端配电设备发生断路，同时生成供电状态标记位“0”；

第四步，前端主控单元将供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址，通过前端通信单元和终端通信单元发送至终端分析单元进行分析、报警及展示。

8.根据权利要求7所述的双逻辑电能监测智能分析装置的分析方法，其特征在于第四步中终端分析单元根据供电状态标记位及与之对应的前端采集单元MAC地址进行分析及展示的具体过程如下：

（一）终端主控模块读取供电状态标记位，若供电状态标记位为“0”，则发送启动信号至声光报警模块，同时将供电状态标记位与该供电状态标记位对应的前端采集单元MAC地址通过数据通信模块推送至服务器，进入第（二）步；若供电状态标记位为“1”，则将供电状态标记位与该供电状态标记位对应的前端采集单元MAC地址通过数据通信模块推送至服务器，进入第（二）步；

（二）服务器抽取供电状态标记位及该供电状态标记位对应的MAC地址数据，根据MAC地址数据获取与之对应的前端采集单元的相关信息；

（三）服务器将获取的前端采集单元的相关信息分别通过数据通信模块推送至用户终端和PC主机，进行报警及展示。

9.根据权利要求7或8所述的双逻辑电能监测智能分析装置的分析方法，其特征在于所述配电接入模块和配电供电模块均通过配电端子接口接入配电设备中的电压。