CN109560609A - 一种智能低压开关柜及监控方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种智能低压开关柜及监控方法，涉及数据通信技术领域，该智能低压开关柜设置于变电站中，具体包括：电柜、现场终端、报警器、温湿度传感器；所述报警器用于对变电站进行监控，并将报警信号传送至现场终端；所述温湿度传感器用于监控变电站的温度和湿度，并将温度信号和湿度信号传送至所述现场终端；所述现场终端连接到电柜中的数显表，并读取数显表的测量数据；所述现场终端将变电站的报警信号、温度信号、湿度信号、数显表的测量数据上传至云服务器。用户可通过终端设备，例如，手机、计算机从云服务器获取变电站的监控数据，以了解变电站的工作情况以及用电情况。本申请提出的智能低压开关柜能够对变电站多方位的实时监控。

Description

一种智能低压开关柜及监控方法

技术领域

本申请涉及低压开关柜技术领域，尤其涉及一种智能低压开关柜及监控方法。

背景技术

低压开关柜适用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等行业，作为输电、配电及电能转换之用。产品符合GB7251.1-2013《低压成套开关设备》(IDT IEC60439-1 1999)标准规定。低压开关柜属于列入3C认证强制性认证产品《目录》的产品。

变电站(变电房)是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。在发电厂内的变电站是升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。变电站中存在有低压开关柜。

变电站涉及到高压电，需要对变电站进行监控，防止意外的发生，保障用电安全。此外，低压开关柜对变电站对环境有一定的要求，因此变电站环境也需要得到监控。但是目前的变电站并没有得到多方位的有效监控。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种智能低压开关柜及监控方法，该智能低压开关柜能够对变电站进行多方位的监控。

该智能低压开关柜设置于变电站中，具体包括：电柜、现场终端、报警器、温湿度传感器；

所述报警器用于对变电站进行监控，并将报警信号传送至现场终端；所述温湿度传感器用于监控变电站的温度和湿度，并将温度信号和湿度信号传送至所述现场终端；所述现场终端连接到电柜中的数显表，并读取数显表的测量数据；所述现场终端将变电站的报警信号、温度信号、湿度信号、数显表的测量数据上传至云服务器；

电柜中的数显表的测量数据的读取过程如下：

从配置文件中获取电柜的地址，并根据地址选择相应的电柜以及电柜内数显表；

根据配置文件中的第一字段确定电柜的类型，第二字段确定数显表的配置，并从数显表采集数据；其中，电柜的类型包括高压型和低压型；数显表的配置包括：数显表类型、数显表接入端口、数显表物理地址、数据读取的波特率、数据读取起始位、数据读取的字节长度、回路的电流阈值；

将从数显表采集到的数据处理拆分为状态数据，数值数据，警报数据；其中，状态数据用于指示设备的数据连接状态、设备的数据采集状态、设备接口开关状态；数值数据为电路的当前测量数据；警报数据用于指示设备异常报警或开入开出接口触发报警。

可选地，所述现场终端通过4G移动通信网络接入互联网，与部署在互联网上的云服务器实时通信，将数据上传至云服务器。

可选地，所述现场终端还连接到电柜中的框架断路器的辅助接点。

可选地，所述现场终端通过RS485接口与电柜中的每个数显表相连。

可选地，所述数显表的测量数据至少包括：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波。

可选地，所述现场终端内部设置有ID识别码，用于区分不同的现场终端。

可选地，所述现场终端采用嵌入式Linux操作系统；所述现场终端设有配置接口，通过配置接口连接到现场配置设备，并在现场配置设备上提供用于配置的网页界面。

可选地，所述报警器包括：烟雾报警器、光电报警器；所述报警信号包括：烟雾报警器产生的烟雾报警信号和光电报警器产生的光电报警信号。

另一方面，本申请还提出了一种智能低压开关柜的监控方法，所述智能低压开关柜设置于变电站中，并具有一现场终端，该监控方法应用于现场终端，包括如下步骤：

读取报警器上传的报警信号、温湿度传感器上传的温度信号和湿度信号、电柜中的数显表的测量数据；

将报警器上传的报警信号、温湿度传感器上传的温度信号和湿度信号、电柜中的数显表的测量数据上传至云服务器，以供用户的终端从云服务器获取。

可选地，电柜中的数显表的测量数据的读取过程包括如下步骤：

从配置文件中获取电柜的地址，并根据地址选择相应的电柜以及电柜内数显表；

根据配置文件中的第一字段确定电柜的类型，第二字段确定数显表的配置，并从数显表采集数据；其中，电柜的类型包括高压型和低压型；数显表的配置包括：数显表类型、数显表接入端口、数显表物理地址、数据读取的波特率、数据读取起始位、数据读取的字节长度、回路的电流阈值；

将从数显表采集到的数据处理拆分为状态数据，数值数据，警报数据；其中，状态数据用于指示设备的数据连接状态、设备的数据采集状态、设备接口开关状态；数值数据为电路的当前测量数据；警报数据用于指示设备异常报警或开入开出接口触发报警。

本申请提出了一种智能低压开关柜，该智能低压开关柜设置于变电站中，具体包括：电柜、现场终端、报警器、温湿度传感器；所述报警器用于对变电站进行监控，并将报警信号传送至现场终端；所述温湿度传感器用于监控变电站的温度和湿度，并将温度信号和湿度信号传送至所述现场终端；所述现场终端连接到电柜中的数显表，并读取数显表的测量数据；所述现场终端将变电站的报警信号、温度信号、湿度信号、数显表的测量数据上传至云服务器。用户可通过终端设备，例如，手机、计算机从云服务器获取变电站的监控数据，以了解变电站的工作情况以及用电情况。本申请提出的智能低压开关柜能够对变电站多方位的实时监控。

此外，该智能低压开关柜在数显表的测量数据的读取过程中，可根据配置文件对各种数显表进行标准化数据读取，读取后的数据可直接用于展示，省去了一些数据处理的过程，提高了数据读取和处理的效率。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种智能低压开关柜的应用场景图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种智能低压开关柜的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种智能低压开关柜的监控方法的流程图。

具体实施方式

以下是本申请的具体实施例并结合附图，对本申请的技术方案作进一步的描述，但本申请并不限于这些实施例。

本申请实施例示出了一种智能低压开关柜及方法。智能低压开关柜应用于变电站中，用于监控变电站的工作情况以及用电情况。

如图1所示，在变电站中包含有智能低压开关柜11，智能低压开关柜11与云服务器12通信，将监控数据传送至云服务器12；终端设备13从云服务器12获取各个变电站的监控数据。用户通过终端设备13查看各个变电站的监控数据，以了解各个变电站的工作情况以及用电情况。其中，终端设备13可以为手机、计算机。

其中，监控数据可包括报警信号、温度信号、湿度信号、数显表的测量数据。

如图2所示，该智能低压开关柜设置于变电站中，该智能低压开关柜包括：电柜27、现场终端21、报警器22、温湿度传感器23；

所述报警器22用于对变电站进行监控，并将报警信号传送至现场终端21；所述温湿度传感器23用于监控变电站的温度和湿度，并将温度信号和湿度信号传送至所述现场终端21；所述现场终端21连接到电柜27中的数显表24，并读取数显表24的测量数据；所述现场终端21将变电站的报警信号、温度信号、湿度信号、数显表的测量数据上传至云服务器。

现场终端21可以为嵌入式设备，其上运行有嵌入式操作系统。

具体地，在本申请实施例中，所述现场终端21采用嵌入式Linux操作系统；所述现场终端21设有配置接口，通过配置接口连接到现场配置设备26，并在现场配置设备26上提供用于配置的网页界面。

进一步地，现场配置设备26通过以太网接口或RS232接口连接到现场终端21。

需要说明的是，可通过现场配置设备26上的网页界面进行可视化配置；配置的内容可包括：现场终端21的连接情况、电柜27的详细信息、数显表的详细信息。

在本申请实施例中，所述现场终端21通过4G移动通信网络接入互联网，与部署在互联网上的云服务器实时通信，将数据上传至云服务器。

现场终端21可采用吸盘式天线，可将天线置于电柜27的顶部。

进一步地，云服务器上运行有服务器软件，具体可包括：MQTT服务器、后台管理服务器。

需要说明的是，MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议。后台管理服务器，设置系统管理员、售后维护员、最终用户三种权限的用户，根据用户不同的权限，提供不同的功能。

具体地，系统管理员具有如下功能：1.可通过终端设备登录云服务器后台；2.具有最高的管理权限，能查看系统下面所有设备的信息；3.注册售后维护人员及最终用户两种类型的账号；4.采集录入、分布、监管、维护、升级等功能；5.录入企业单位的详细资料信息(单位名称、单位地址、单位类型、法人代表、联系人电话、生产管理人、电力维护人等信息)；6.维护系统服务器正常运行及升级操作。

售后维护人员具有如下功能和特点：1.可通过终端设备登录云服务器后台；2.可查看该现场终端的详细信息；2.由系统管理员注册生成；3.注册最终用户类型的账号，绑定现场终端。维护该账号下的所有用户的信息；4.能够查看、推送该账号下维护的最终用户账号信息，包括统计历史数据、查询当前工作状态、获取异常状态等；5.通过权限设置，可以通过短信提示的形式通知最终用户异常报警信息；6.查看对应电柜的详细信息。7.为配置完成的每一个电柜生成(刷新)二维码。

最终用户具有如下功能和特点：查看电柜的详细信息和对应数显表的详细信息。

在本申请实施例中，所述现场终端21还连接到电柜中的框架断路器25的辅助接点。现场终端21可控制框架断路器25的分闸和合闸。

在本申请实施例中，所述现场终端21通过RS485接口与电柜中的每个数显表24相连。

具体地，现场终端21与数显表24之间的连接可采用Modbus通讯协议。

需要说明的是，可在每个电柜中放置多个不同类型的数显表24，以用于同时获得多种电路参数的测量数据。

在本申请实施例中，所述数显表24的测量数据至少包括：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波。

在本申请实施例中，所述现场终端21内部设置有ID识别码，用于区分不同的现场终端。

云服务器通过ID识别码可辨别出各个现场终端21，便于管理。

在本申请实施例中，所述报警器22包括：烟雾报警器22a、光电报警器22b；所述报警信号包括：烟雾报警器22a产生的烟雾报警信号和光电报警器22b产生的光电报警信号。

由于变电站涉及到高压电，需要对变电站进行监控，防止意外的发生，保障用电安全，因此，在变电站中设置有报警器，当有险情时，及时地向用户报警。

用户可通过终端设备从云服务器获取变电站的监控数据，以了解变电站的工作情况以及用电情况。本申请实现了对变电站多方位的实时监控。

在本申请实施例中，现场终端21还设置有8.重启、复位按键，通过顶针触发可实现重启设备，触发按键5秒钟以上，可使现场终端软件恢复出厂设置。

在本申请实施例中，现场终端21采用三个不同颜色LED指示工作状态，分别表示供电状态、报警状态、通信状态。

在本申请实施例中，现场终端21采用全铝合金外壳，抽拉式安装。需要UPS不间断电源提供电源，保证现场终端时刻在线。考虑到可能存在的电气干扰，以上电气接口均考虑采取可靠的隔离手段。

电柜中的数显表的测量数据的读取过程包括如下步骤：

从配置文件中获取电柜的地址，并根据地址选择相应的电柜以及电柜内数显表；

根据配置文件中的第一字段确定电柜的类型，第二字段确定数显表的配置，并从数显表采集数据；其中，电柜的类型包括高压型和低压型；数显表的配置包括：数显表类型、数显表接入端口、数显表物理地址、数据读取的波特率、数据读取起始位、数据读取的字节长度、回路的电流阈值；

将从数显表采集到的数据处理拆分为状态数据，数值数据，警报数据；其中，状态数据用于指示设备的数据连接状态、设备的数据采集状态、设备接口开关状态；数值数据为电路的当前测量数据；警报数据用于指示设备异常报警或开入开出接口触发报警。

具体地，首先构建json格式的配置文件，现场终端根据配置文件针对不同厂家型号通过485端口进行数据采集，例如以下为配置文件中电柜模块的格式：

现场终端进行数据采集时，首先从配置文件的电柜地址addr选择对应的电柜以及电柜内的数显表设备，然后根据type判断电柜类型，电柜类型包括：高压型和低压型，最后在meter字段获取数显表的配置，model表示数显表类型，port表示数显表接入的485接口，slaveID表示数显表的物理地址，baud表示数据读取的波特率，start表示数据读取起始位，count表示读取的字节长度，l imitA表示回路的电流阈值。

接着，将采集到的数据拆分为状态数据，数值数据，警报数据。其中，状态数据包括数显表设备的数据连接状态，数显表设备的数据采集状态，设备接口开关状态。例如：

{"stat":true,"3-1":true,"3-2":true,"3-3":false,"in":"1111111111111111"，"out":"11111111"}

其中，stat表示数据连接状态，in与out表示设备的接口开关状态，3-1、3-2、3-3分别表示3号485接口下的三个数显表的数据采集状态。

数值数据包含经过处理后获得的电路回路的当前测量数据，例如电压电流，功率因数，温湿度等。

例如，以下即为采集到的原始数据，为16进制数拼接的字符串；

"v":

"1D0A13673509E0910AC4D65D0000436F0000000000000000E666436E000000001999436F00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000147A424800000000000000000000000000000000000000000000E8A3203BE9211C7D0956000000000955000009570000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000138A00000000000000000000000000000000"

经过处理后只截取三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数，这九段数据重组后进行上传,如以下数据：

{0:223.70；1:223.80；2:223.00；3:416.88；4:368.64；5:469.20；6:-280.08；7:-2.16；8:1；}

警报数据用于指示设备异常报警，开入开出接口触发报警，通过之前配置文件内设置的阈值来触发报警状态。

例如：{"tri":"gpin","msg":0,"addr":2,"name":"\u5165\u4fb5\u68c0\u6d4b","v":1}；这段数据表示设备开入接口触发警报。

以上所有的数据都通过4G模块发送到MQTT云服务器上的对应主题，通过订阅对应主题实时将数据存入后台服务器的数据库。

在本申请是实施例中，数显表用于采集电路回路的参数，例如三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波。

需要说明的是，上述配置文件的构建可在现场配置设备上完成。

此外，该智能低压开关柜在数显表的测量数据的读取过程中，可根据配置文件对各种数显表进行标准化数据读取，读取后的数据可直接用于展示，省去了一些数据处理的过程，提高了数据读取和处理的效率。

本申请实施例还示出一种智能低压开关柜的监控方法，如图3所示，所述智能低压开关柜设置于变电站中，并具有一现场终端，该监控方法应用于现场终端，包括如下步骤：

步骤S301，读取报警器上传的报警信号、温湿度传感器上传的温度信号和湿度信号、电柜中的数显表的测量数据；

步骤S302，将报警器上传的报警信号、温湿度传感器上传的温度信号和湿度信号、电柜中的数显表的测量数据上传至云服务器，以供用户的终端从云服务器获取。

所述报警器包括：烟雾报警器、光电报警器；所述报警信号包括：烟雾报警器产生的烟雾报警信号和光电报警器产生的光电报警信号。

电柜中的数显表的测量数据的读取过程包括如下步骤：

从配置文件中获取电柜的地址，并根据地址选择相应的电柜以及电柜内数显表；

根据配置文件中的第一字段确定电柜的类型，第二字段确定数显表的配置，并从数显表采集数据；其中，电柜的类型包括高压型和低压型；数显表的配置包括：数显表类型、数显表接入端口、数显表物理地址、数据读取的波特率、数据读取起始位、数据读取的字节长度、回路的电流阈值；

将从数显表采集到的数据处理拆分为状态数据，数值数据，警报数据；其中，状态数据用于指示设备的数据连接状态、设备的数据采集状态、设备接口开关状态；数值数据为电路的当前测量数据；警报数据用于指示设备异常报警或开入开出接口触发报警。

由于本实施例示出的智能低压开关柜的监控方法应用于前述的智能低压开关柜，相关的内容参见前述的智能低压开关柜，这里不再赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种智能低压开关柜，其特征在于，该智能低压开关柜设置于变电站中，具体包括：电柜、现场终端、报警器、温湿度传感器；

所述报警器用于对变电站进行监控，并将报警信号传送至现场终端；所述温湿度传感器用于监控变电站的温度和湿度，并将温度信号和湿度信号传送至所述现场终端；所述现场终端连接到电柜中的数显表，并读取数显表的测量数据；所述现场终端将变电站的报警信号、温度信号、湿度信号、数显表的测量数据上传至云服务器；

电柜中的数显表的测量数据的读取过程如下：

从配置文件中获取电柜的地址，并根据地址选择相应的电柜以及电柜内数显表；

根据配置文件中的第一字段确定电柜的类型，第二字段确定数显表的配置，并从数显表采集数据；其中，电柜的类型包括高压型和低压型；数显表的配置包括：数显表类型、数显表接入端口、数显表物理地址、数据读取的波特率、数据读取起始位、数据读取的字节长度、回路的电流阈值；

将从数显表采集到的数据处理拆分为状态数据，数值数据，警报数据；其中，状态数据用于指示设备的数据连接状态、设备的数据采集状态、设备接口开关状态；数值数据为电路的当前测量数据；警报数据用于指示设备异常报警或开入开出接口触发报警。

2.根据权利要求1所述的智能低压开关柜，其特征在于，所述现场终端通过4G移动通信网络接入互联网，与部署在互联网上的云服务器实时通信，将数据上传至云服务器。

3.根据权利要求1所述的智能低压开关柜，其特征在于，所述现场终端还连接到电柜中的框架断路器的辅助接点。

4.根据权利要求1所述的智能低压开关柜，其特征在于，所述现场终端通过RS485接口与电柜中的每个数显表相连。

5.根据权利要求4所述的智能低压开关柜，其特征在于，所述数显表的测量数据至少包括：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波。

6.根据权利要求1所述的智能低压开关柜，其特征在于，所述现场终端内部设置有ID识别码，用于区分不同的现场终端。

7.根据权利要求1所述的智能低压开关柜，其特征在于，所述现场终端采用嵌入式Linux操作系统；所述现场终端设有配置接口，通过配置接口连接到现场配置设备，并在现场配置设备上提供用于配置的网页界面。

8.根据权利要求1所述的智能低压开关柜，其特征在于，所述报警器包括：烟雾报警器、光电报警器；所述报警信号包括：烟雾报警器产生的烟雾报警信号和光电报警器产生的光电报警信号。

9.一种智能低压开关柜的监控方法，其特征在于，所述智能低压开关柜设置于变电站中，并具有一现场终端，该监控方法应用于现场终端，包括如下步骤：

读取报警器上传的报警信号、温湿度传感器上传的温度信号和湿度信号、电柜中的数显表的测量数据；

将报警器上传的报警信号、温湿度传感器上传的温度信号和湿度信号、电柜中的数显表的测量数据上传至云服务器，以供用户的终端从云服务器获取。

10.根据权利要求9所述的智能低压开关柜的监控方法，其特征在于，电柜中的数显表的测量数据的读取过程包括如下步骤：

从配置文件中获取电柜的地址，并根据地址选择相应的电柜以及电柜内数显表；

根据配置文件中的第一字段确定电柜的类型，第二字段确定数显表的配置，并从数显表采集数据；其中，电柜的类型包括高压型和低压型；数显表的配置包括：数显表类型、数显表接入端口、数显表物理地址、数据读取的波特率、数据读取起始位、数据读取的字节长度、回路的电流阈值；

将从数显表采集到的数据处理拆分为状态数据，数值数据，警报数据；其中，状态数据用于指示设备的数据连接状态、设备的数据采集状态、设备接口开关状态；数值数据为电路的当前测量数据；警报数据用于指示设备异常报警或开入开出接口触发报警。