CN108802488A - 线损精细化管理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线损精细化管理装置及方法，所述线损精细化管理装置包括：电压采集模块、CT采集模块、计量采集模块、数据处理模块及报警模块；电压采集模块和CT采集模块均设于电表箱的进线端，分别用于采集电表箱前端的电压值和电流值；计量采集模块用于采集电表箱内各用户电表的电量参数；数据处理模块用于根据电表箱前端采集的电压值、电流值以及电表箱内采集到的电量参数计算线损或线损率，还判断所述线损或线损率是否超过预设阈值并在所述线损或线损率超过预设阈值时发送报警信号。本发明可实现以电表箱为单位的分支线路的线损的实时统计及监控分析，还可提高线损精细化管理水平和降损工作效率。

Description

线损精细化管理装置及方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种线损精细化管理装置及方法。

背景技术

电力系统中的线损一般分为技术线损和管理线损，技术线损是由设备和线路本身的技术参数导致的能量损失，这种损耗是不可避免的；管理损耗主要是由于管理方面的失误而引起的能量损耗，例如人为窃电、线路漏电、短路等等，而管理损耗是可以避免的。因此降低线损的方法通常是克服管理线损，让不必要出现的损耗不再发生，是降低线损的最直接、最有效的一种方法。

现有技术中，电力系统的线损管理主要是处于管理结果的模式，也就是说每到月底统计线损率的高低，由月线损率的高低来分析评价哪个线损管理单位的管理水平和管理过程的好与坏。由于这种管理模式的管理措施是在事后按照上一周期的管理情况制定的补救措施，存在明显的滞后性而且管理周期越长这种缺点越明显，效率越低。此外，这种线损管理最小以变压器台区为单位，其管理细化程度也不够高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种线损精细化管理装置来解决现有技术的线损管理延迟、效率低及不够精细等问题。

本发明提出一种线损精细化管理装置，包括：电压采集模块、CT采集模块、计量采集模块、数据处理模块及报警模块；其中，所述电压采集模块、CT采集模块、计量采集模块和报警模块均与所述数据处理模块连接；

所述电压采集模块和所述CT采集模块均设于电表箱的进线端，分别用于采集电表箱前端的电压值和电流值；

所述计量采集模块与所述电表箱内用户电表连接，用于采集电表箱内各用户电表的电量参数；

所述数据处理模块用于根据所述电表箱前端采集的电压值、电流值以及所述电表箱内采集到的电量参数计算线损或线损率，还判断所述线损或线损率是否超过预设阈值并在所述线损或线损率超过所述预设阈值时发送报警信号；

所述报警模块用于根据所述报警信号进行实时报警。作为进一步可选的方案，本发明线损精细化管理装置，还包括：无线通讯模块，

所述无线通讯模块与所述数据处理模块连接，用于将所述数据处理模块计算得到的线损数据和所述报警信号发送到远程终端以实现远程监控及报警。作为进一步可选的方案，所述电压采集模块包括降压电路、采样电路及转换电路，所述降压电路、采样电路及转换电路依次电性连接，

其中，所述降压电路用于采集所述电表箱进线端的输入电压并将所述输入电压进行降压处理；所述采样电路用于对降压后的电压进行交流采样以得到采样电压；所述转换电路用于将所述采样电压转换成数字电压并送入所述数据处理模块。作为进一步可选的方案，所述计量采集模块包括电量采集器，所述电量采集器通过RS485总线连接所述电表箱内各用户电表并实时采集各用户电表的电量参数。作为进一步可选的方案，所述CT采集模块包括电流互感器，所述电流互感器用于采集所述电表箱进线端的电流并所述电流送入所述数据处理模块。

作为进一步可选的方案，还包括：外设接口模块，所述外设接口包括485总线接口、USB接口、RS232接口、RJ5接口中的一种或多种组合；其中，

所述外设接口模块用于将其他外接设备连接到所述数据处理模块以实现功能扩展。

作为进一步可选的方案，所述无线通讯模块包括：GPRS模块、4G模块、3G模块、GSM模块中的一种或多种组合。

本发明还提供一种线损精细化管理方法，包括：

实时采集电表箱前端的电压值、电流值以及电表箱内各用户电表的电量参数；

根据所述电表箱前端采集的电压值、电流值以及所述电表箱内采集的各用户电表电量参数计算线损或线损率；

判断所述线损或线损率是否超过预设阈值并在所述线损或线损率超过所述预设阈值时发送报警信号。

作为进一步可选的方案，本发明线损精细化管理方法，还包括，

对所述电表箱内各用户电表的电量参数进行多次采集，并采用同一时刻采集到的所有用户电表的电量参数来计算所述线损或线损率。

作为进一步可选的方案，所述线损为电表箱前端输入的总功率与电表箱内各用户电表输出的总功率的功率差值，所述线损的计算步骤包括：

根据所述电表箱前端采集的电压值U和电流值I，计算电表箱前端的功率因数cosθ和所述电表箱前端输入的总功率P，其中，P＝UIcosθ；

根据所述电表箱内采集的各用户电表的电量参数，计算所述电表箱各用户电表的总功率值P2，其中，所述电量参数包括每一用户电表当前记录的电压u_m、电流i_m和功率因数且m＝1，2，…，k，k为连接的用户电表数量；

由线损计算公式△P＝P-P2计算得到所述线损。

本发明可以实现以电表箱为单位的分支线路的线损的自动化检测及分析，并当线损超过预设阈值时进行实时报警，从而可提高线损管理的时效性，解决了现有线损管理的滞后问题。此外，通过在电表箱处安装该装置还可进一步提高线损管理的精细化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例1的线损精细化管理装置的应用示意图；

图2为本发明实施例1的线损精细化管理装置的第一结构示意图；

图3为本发明实施例1的线损精细化管理装置的电压采集模块的结构示意图；

图4为本发明实施例1的线损精细化管理装置的第二结构示意图；

图5为本发明实施例2的线损精细化管理方法的流程示意图。

主要元件符号说明：

10-线损精细化管理装置；100-电压采集模块；101-降压电路；102-采样电路；103-转换电路；200-CT采集模块；300-计量采集模块；400-数据处理模块；500-报警模块；600-无线通讯模块；700-外设接口模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前大多数的地区均已完成低压集中抄表覆盖，可实现低压集抄系统的大数据分析，进一步地，这也为线损的精细化分析与管理创造了有利条件。本发明提出一种线损精细化管理装置，通过将该装置安装于电表箱的进线端可实现统计以电表箱为单位的分支线路的线损，并当线听见超过阈值时可实时报警，从而可解决现有线损管理滞后、效率低及精细化程度不够高等问题。其中，电表箱是集中安装电表、开关、导线等设备的基础设施，每一台区均设置有该电表箱以方便进行用电管理等。

实施例1

请参照图1，本实施例提供的一种线损精细化管理装置10，通过将该线损精细化管理装置10安装在各电表箱的进线端，可实现对各电表箱的分支线路进行线损的精细化管理与分析，还通过设置预设阈值并在当前线损或线损率超过所述预设阈值时进行现场或远程报警等，以实现线损管理的远程监控，从而也可进一步及时发现并制止偷电、漏电等非法事件。

请参照图2，本实施例提出的线损精细化管理装置10，可包括：电压采集模块100、CT采集模块200、计量采集模块300、数据处理模块400及报警模块500，其中，电压采集模块100、CT采集模块200、计量采集模块300和报警模块500均与数据处理模块400连接。

本实施例中，电压采集模块100和CT采集模块200均设于电表箱的进线端，分别用于采集电表箱前端的电压值和电流值，其中，该电表箱可为三相电表箱或单相电表箱。若该电表箱的进线端为三相电，则可通过电压采集模块100和CT采集模块200分别采集到三相电压值和三相电流值，并将采集到的三相电压值与三相电流值传输到数据处理模块400进行相应的分析处理，如计算表箱前端的三相电总功率等。应当理解，若该电表箱的进线端为单相电，则可采集到电表箱进线端的单相电压值和电流值。

示范性地，如图3所示，电压采集模块100可包括降压电路101、采样电路102及转换电路103，其中，降压电路101、采样电路102及转换电路103依次连接。具体地，降压电路101主要用于采集电表箱前端的输入电压，如三相交流电或单相交流电，并将该电压进行降压处理；采样电路102主要用于对降压后的电压进行模拟采样以得到采样电压；而转换电路103则主要用于将由采样电路102输出的采样电压转换成数据处理模块400可识别处理的数字电压并送入数据处理模块400中。

示范性地，CT采集模块200可包括至少一个电流互感器，该电流互感器可用于采集该电表箱进线端接入相线的电流值并所述电流值送入数据处理模块400。例如，当电表箱进线端接入的为三相电时，该电流互感器的数量可设为3个并分别连接三相的各相以用于采集各相的电流值。

电表箱内通常安装有多个用户电表，该用户电表可用于获取当前用户负载的电量参数，例如，电压、电流、功率因数及电能等。本实施例中，计量采集模块300连接于电表箱内各用户电表以实现采集各用户电表的电压、电流及功率因数等电量参数，并在采集成功后发送到数据处理模块400以用于计算表箱后端的总功率值。

示范性地，该计量采集模块300可包括采集器，该采集器可通过RS485总线与电表箱内的各用户电表进行连接并实时采集各用户电表的电量参数。当然，在实际运用过程中，若电表箱中已接入有电表采集器，则可以通过本线损精细化管理装置10的外设接口与该电表采集器直接连接并读取各用户电表的电量参数。

优选地，若存在较多用户电表时，考虑到可能会由于网络信号差等因素导致在同一时刻下不能采集到所有用户电表的电量参数，于是可对各用户电表的电量参数进行多次采集，并采用同一时刻采集到的所有用户电表的电量参数来计算实时线损或线损率，这样才可以保证计算得到的实时线损的准确性。另一方面，若出现漏采其中一个用户电表的情况，则将使计算得到的线损值将会出现偏大误差，这可能导致会出现误判情况。

数据处理模块400在获取到表箱前端采集到的电压值、电流值以及电表箱内采集的各用户电表的电量参数后，将计算实时的线损和/或线损率，还判断该线损和/或线损率是否超过预设阈值并在在所述线损超过该预设阈值时发送报警信号到报警模块500来进行报警。

由于低压线路上存在多分支线路，线损主要指各线路上产生的功率损耗，通过计算功率损耗的大小可计算线损值。本实施例中，该线损通过计算电表箱前端输入的总功率与电表箱内各用户电表输出的总功率的功率差值来得到。示范性地，数据处理模块400可按照以下步骤来计算线损值：

(a)根据电表箱前端采集的电压值U和电流值I，计算功率因数cosθ及电表箱前端的总功率值P，其中，P＝UIcosθ，θ为电压和电流的相位夹角。

应当理解，若电表箱接入的为三相电，则采集的各相电压值分别为U₁、U₂、U₃，各相电流值为I₁、I₂、I₃；此时，电表箱前端的总功率P为各相功率之和，即有电表箱前端的总功率值P＝∑U_nI_ncosθ_n，其中，n＝1，2，3，θ_n为各相的相电压和相电流的相位夹角。

(b)根据电表箱内采集的各用户电表的电量参数，计算所有用户电表的总功率P2，其中，该电量参数包括各用户电表当前记录的电压u、电流i和功率因数且m＝1，2，…，k，k为实际连接的用户电表的数量。

(c)根据线损计算公式△P＝P-P2计算线损值。进一步地，由上述线损值可计算线损率，根据线损率的概念，可知线损率为损耗的电能占线路供电电能的百分比。本实施例中，实时线损率可通过上述计算的功率损耗△P与电表箱前端输入的总功率P来计算，即(△P/P)*100％。

示范性地，用户可根据实际功率情况选取一个经验值作为本实施例的预设线损阈值或线损率阈值。当上述计算得到的线损值或线损率超过该预设阈值时，则发送报警信号到报警模块500。优选地，根据实际经验取值，线损率阈值可设定2％～3％。

示范性地，数据处理模块400主要包括主控制器，优选地，该主控制器可采用ARM处理器。ARM处理器具有强大的控制处理功能并且具有体积小、低功耗、低成本、高性能等特点。此外，ARM处理器还支持Thumb16位和ARM32位的双指令集，能很好的兼容8位/16位器件并且使用大量的寄存器，具有指令执行速度快且执行效率高等特点。

可选地，该数据处理模块400还可以包括存储器，该存储器连接主控制器，可用于存储实时采集到的上述电表箱前端的电压值、电流值、电表箱内各用户电表的电量参数及由主控制器计算得到的线损等有关数据，这样可方便用户后续查阅及进一步的分析等。当然，该数据处理模块400也可以采用包含有运算器、数据存储器等组件的单片机来实现，如STM32单片机等等。

报警模块500在接收到由主控制器发出的报警信号后将进行报警。示范性地，该报警模块500可包括蜂鸣器和/或指示灯。

请参照图4，可选地，该线损精细化管理装置10还可包括无线通讯模块600，无线通讯模块600与数据处理模块400连接，可根据主控制器的命令等将数据处理模块400计算得到的线损数据和报警信号发送到远程终端以实现远程监控及实时报警等。示范性地，该无线通讯模块600可包括但不限于为GPRS模块、4G模块、3G模块和GSM模块等中的一种或多种组合。

考虑到该线损精细化管理装置10可能需要与其他设备进行线损管理功能的扩展，可选地，该线损精细化管理装置10还可包括：外设接口模块700，该外设接口模块700可用于将其他外接设备连接到数据处理模块400以实现功能扩展。示范性地，该外设接口模块700可包括485总线接口、USB接口、RS232接口、RJ5接口等中的一种或多种组合。此外，该线损精细化管理装置10还可以包括红外通信模块、门接点等扩展模块。

本实施例提出的一种线损精细化管理装置主要安装在每个电表箱的进线端，通过计算功率损耗得到实时线损值及设置线损阈值来检测当前线损是否超过该阈值，并在超过该阈值时进行实时现场和/或远程自动报警。这不仅实现了线损的自动化检测及分析，还可以通过远程报警来及时提醒用户线损异常情况，从而可提高线损管理的时效性，解决了现有线损管理的滞后问题。此外，通过在各电表箱处安装该装置可知道哪些电表箱对应的分支线路出现了线损异常问题，实现从现有的变压器台区为管理单位精确到以各电表箱分支线路为单位的线损统计，从而进一步提高线损管理的精细化程度。

实施例2

请参照图5，本实施例提出一种线损精细化管理方法，该方法可运用于上述实施例1的线损精细化管理装置10，而上述的线损精细化管理也可用于执行本实施例的线损精细化管理方法。如图5所示，该线损精细化管理方法主要包括以下步骤：

步骤S200：实时采集表箱前端的电压值、电流值以及电表箱内各用户电表的电量参数。

本实施例中，该步骤S200中的方法对应于上述实施例1的线损精细化管理装置10中的电压采集模块100、CT采集模块200和计量采集模块300，故在此将不再详述。

步骤S210：根据所述电表箱前端采集的电压值、电流值以及所述电表箱内采集的各用户电表的电量参数计算线损或线损率。

步骤S220：判断所述线损或线损率是否超过预设阈值并在所述线损或线损率超过所述预设阈值时发送报警信号。

本实施例中，上述两个步骤的方法对应于上述实施例1的线损精细化管理装置10中的数据处理模块400和报警模块500。

应当理解，上述实施例1的线损精细化管理装置10所对应的可选方法项同样适用本实施例中的线损精细化管理方法。

优选地，考虑到用户电表存在多个且可能存在通信信号弱的可能，可对电表箱内各用户电表的电量参数进行多次采集，并采用同一时刻采集到的所有用户电表的电量参数来计算所述线损或线损率。这样可以保证计算得到的线损的准确性。另一方面，若出现漏采其中一个用户电表的情况，则将使计算得到的线损值将会出现偏大误差，可能导致出现误判的情况。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种线损精细化管理装置，其特征在于，包括：电压采集模块、CT采集模块、计量采集模块、数据处理模块及报警模块；其中，所述电压采集模块、CT采集模块、计量采集模块和报警模块均与所述数据处理模块连接；

所述电压采集模块和所述CT采集模块均设于电表箱的进线端，分别用于采集电表箱前端的电压值和电流值；

所述计量采集模块与所述电表箱内用户电表连接，用于采集电表箱内各用户电表的电量参数；

所述数据处理模块用于根据所述电表箱前端采集的电压值、电流值以及所述电表箱内采集到的电量参数计算线损或线损率，还判断所述线损或线损率是否超过预设阈值并在所述线损或线损率超过所述预设阈值时发送报警信号；

所述报警模块用于根据所述报警信号进行实时报警。

2.根据权利要求1所述的线损精细化管理装置，其特征在于，还包括：无线通讯模块，

所述无线通讯模块与所述数据处理模块连接，用于将所述数据处理模块计算得到的线损数据和所述报警信号发送到远程终端以实现远程监控及报警。

3.根据权利要求1所述的线损精细化管理装置，其特征在于，所述电压采集模块包括降压电路、采样电路及转换电路，所述降压电路、采样电路及转换电路依次电性连接，其中，

所述降压电路用于采集所述电表箱进线端的输入电压并将所述输入电源进行降压处理；

所述采样电路用于对降压后的电压进行交流采样以得到采样电压；

所述转换电路用于将所述采样电压转换成数字电压并送入所述数据处理模块。

4.根据权利要求1所述的线损精细化管理装置，其特征在于，所述计量采集模块包括采集器，所述采集器通过RS485总线连接所述电表箱内各用户电表并实时采集各用户电表的电量参数。

5.根据权利要求1所述的线损精细化管理装置，其特征在于，所述CT采集模块包括至少一个电流互感器，所述电流互感器用于采集所述电表箱进线端的电流值并所述电流值送入所述数据处理模块。

6.根据权利要求1所述的线损精细化管理装置，其特征在于，还包括：外设接口模块，所述外设接口包括485总线接口、USB接口、RS232接口、RJ5接口中的一种或多种组合；其中，

所述外设接口模块用于将其他外接设备连接到所述数据处理模块以实现功能扩展。

7.根据权利要求2所述的线损精细化管理装置，其特征在于，所述无线通讯模块包括：GPRS模块、4G模块、3G模块、GSM模块中的一种或多种组合。

8.一种线损精细化管理方法，其特征在于，所述方法包括：

实时采集电表箱前端的电压值、电流值以及电表箱内各用户电表的电量参数；

根据所述电表箱前端采集的电压值、电流值以及所述电表箱内采集的各用户电表的电量参数计算线损或线损率；

判断所述线损或线损率是否超过预设阈值并在所述线损或线损率超过所述预设阈值时发送报警信号。

9.根据权利要求8所述的线损精细化管理方法，其特征在于，还包括，

对所述电表箱内各用户电表的电量参数进行多次采集，并采用同一时刻采集到的所有用户电表的电量参数来计算所述线损或线损率。

10.根据权利要求8所述的线损精细化管理方法，其特征在于，所述线损为电表箱前端输入的总功率与电表箱内各用户电表输出的总功率的功率差值，所述线损的计算步骤包括：

根据所述电表箱前端采集的电压值U和电流值I，计算电表箱前端的功率因数cosθ和电表箱前端输入的总功率P，其中，P＝UIcosθ；

根据所述电表箱内采集的各用户电表的电量参数，计算所述电表箱各用户电表的总功率值P2，其中，所述电量参数包括从各用户电表当前记录的电压u_m、电流i_m和功率因数且m＝1，2，…，k，k为连接的用户电表数量；

由线损计算公式△P＝P-P2计算得到所述线损。