CN110658451A - 一种台区低压开关跳闸监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种台区低压开关跳闸监控系统及其方法，该系统包括采集单元、监测单元、通信单元以及交互组件，其中，采集单元，用于采集台区供电线路的电流、电压以及温度信号；监测单元，用于根据电流、电压以及温度信号进行监测，以得到监测结果；通信单元，用于将分析结果传输至交互组件；交互组件，用于对分析结果进行分析，以得到分析结果，并显示分析结果。本发明通过设置可快速安装的传感器进行台区供电线路的电压、电流以及温度的采集，并发送至计量芯片进行统计，并经过LoRa模块发送至智能网关，由智能网关发送至云服务器进行分析，实现对台区低压供电线路的全面检测，降低低压开关跳闸风险，可进行远程实时监控。

Description

一种台区低压开关跳闸监控系统及其方法

技术领域

本发明涉及开关监控系统，更具体地说是指一种台区低压开关跳闸监控系统及其方法。

背景技术

在电力系统中，台区是指变压器的供电范围或区域。

现有的台区运维方案主要是对台区变压器进行在线监测，只能实时了解到台变的负荷情况，而对低压配电线路的实时负荷没有监测，这种对台变进行实时监测，得到的数据只能是比较笼统的一个数据，不能具体对应到某一条低压线路，某一个配电箱及某一个具体的开关，也就无法判断出事故的具体位置，也无法对运行回路有一个开关跳闸的预知，已便做好预防性措施，且对于台区变压器的负荷监测不含温度监测，造成安全隐患，台区负荷监测不全面。

另外，现有的台区运维方案是事后补救型方案，不能对低压开关跳闸进行差异化的预防性运维，也无法进行带电安装，只能在台变投运前安装采集与监控装置或中途计划检修时停电进行安装，出了问题再事后对线路或负荷进行全面的检查和维修，无法建立预警诊断运维模型以及无法对线路负载有效管控，从而降低低压开关跳闸风险，保障供电可靠；对于目前重载台变预防低压开关跳闸措施主要是增大变压器容量、改造供电线路、增大线路保护用低压开关等，以上方式均涉及到对原有设备、线路的整体更换，投资金额大，改造周期长，投资、收益不成正比；由于低压供电线路负载的变化性、复杂性越来越多，具有季节性、时段性和经济环境影响大的特点，依靠现有的台区运维方案，显然越来越难以满足用电需求，所以台区的供电线路存在重载、过载、三相不平衡等情况，不利于保障供电。

因此，有必要设计一种新的系统，以实现对台区低压供电线路的全面检测，降低低压开关跳闸风险，可进行远程实时监控。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种台区低压开关跳闸监控系统及其方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种台区低压开关跳闸监控系统，包括采集单元、监测单元、通信单元以及交互组件，其中，所述采集单元，用于采集台区供电线路的电流、电压以及温度信号；所述监测单元，用于根据所述电流、电压以及温度信号进行监测，以得到监测结果；所述通信单元，用于将所述分析结果传输至交互组件；所述交互组件，用于对所述分析结果进行分析，以得到分析结果，并显示所述分析结果。

其进一步技术方案为：所述采集单元包括至少三个传感器，三个所述传感器分别安装于台区供电线路的三相线缆上。

其进一步技术方案为：所述传感器包括电流互感器，所述电流互感器上设有通槽，所述台区供电线路的三相线缆穿过所述通槽，所述电流互感器上连接有温度传感器，所述温度传感器与所述台区供电线路的三相线缆抵接。

其进一步技术方案为：所述电流互感器上设有线缆固定块以及压线挡板，所述线缆固定块以及压线挡板通过线缆螺杆链接，且所述压线挡板与所述线缆固定块之间围合形成供台区供电线路的三相线缆穿过的空隙，所述电流互感器上设有用于穿刺所述台区供电线路的三相线缆的刺针螺杆。

其进一步技术方案为：所述监测单元包括计量芯片以及LoRa模块，其中，所述LoRa模块与所述传感器连接，所述计量芯片与所述LoRa模块连接，所述计量芯片与所述通信单元连接。

其进一步技术方案为：所述通信单元包括智能网关。

其进一步技术方案为：所述智能网关包括总线、LoRa网关、以太网网关、WiFi网关、4G模块中至少一种。

其进一步技术方案为：所述交互组件包括云服务器以及显示模块，所述云服务器与所述通信单元连接，所述显示单元与所述云服务器连接，其中，所述云服务器，用于根据所述监测结果进行分析，以得到需显示信息以及预警信息；所述显示模块，用于接收所述需显示信息，以进行需显示信息的显示。

其进一步技术方案为：所述交互组件还包括终端，所述终端，用于根据预警信息进行预警，并显示需要修检的位置和相关参数。

本发明还提供了一种利用上述的一种台区低压开关跳闸监控系统进行监控的方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集单元采集台区供电线路的电流、电压以及温度信号；

监测单元根据所述电流、电压以及温度信号进行监测，以得到监测结果；

通信单元将所述分析结果传输至交互组件；

交互组件对所述分析结果进行分析，以得到分析结果，并显示所述分析结果。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置可快速安装的传感器进行台区供电线路的电压、电流以及温度的采集，并将采集到的信号发送至计量芯片进行统计，并经过LoRa模块发送至智能网关，由智能网关发送至云服务器进行分析，并由显示模块和终端进行对应的显示和预警，实现对台区低压供电线路的全面检测，降低低压开关跳闸风险，可进行远程实时监控。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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例，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为本发明具体实施例提供的一种台区低压开关跳闸监控系统的结构框图；

图2为本发明具体实施例提供的一种台区低压开关跳闸监控系统的接线示意图；

图3为本发明具体实施例提供的传感器的立体结构示意图；

图4为本发明具体实施例提供的传感器的俯视结构示意图；

图5为本发明具体实施例提供的传感器的主视结构示意图；

图6为本发明具体实施例提供的传感器的安装状态的立体结构示意图一；

图7为本发明具体实施例提供的传感器的安装状态的立体结构示意图二；

图8为本发明具体实施例提供的监测单元的安装状态的立体结构示意图；

图9为本发明具体实施例提供的云服务器的工作示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1～9所示的具体实施例，本实施例提供的一种台区低压开关跳闸监控系统，可以运用在低压线路负载变化对低压开关跳闸的影响的监测过程中。可应用于台区低压开关跳闸预防性运维，也可应用于所有配电领域的低压开关回路的开关跳闸预防性运维。

请参阅图1，上述的台区低压开关跳闸监控系统，包括采集单元1、监测单元2、通信单元3以及交互组件4，其中，采集单元1，用于采集台区供电线路的电流、电压以及温度信号；监测单元2，用于根据电流、电压以及温度信号进行监测，以得到监测结果；通信单元3，用于将分析结果传输至交互组件4；交互组件4，用于对分析结果进行分析，以得到分析结果，并显示分析结果。

采用采集单元1对台区的低压供电线路进行在线监测，利用监测单元2以及交互组件4对低压线路负载情况进行长期跟踪分析，交互组件4建立预警诊断运维模型，根据低压线路负载、线缆温度等情况，对线路负载有效管控，降低低压开关跳闸风险，保障供电可靠；采集单元1采集到的数据进行集中分析与处理，为改善电能质量、更换配电设备提供必要的决策依据；实时监测台区供电线路，以解决了不停电安装监测装置的问题，而且可以实现远程实时监控，免除人工巡检工作。

在一实施例中，请参阅图2，上述的采集单元1包括至少三个传感器，三个传感器分别安装于台区供电线路的三相线缆上。

台区供电线路属于配电线路，一般为三相负载，所以传感器一般需要三个，它们安装于每供电条线路的三相电缆上，每个传感器包含电流、电压、温度三个基本量的采集传感模块。它的电流采样精度为0.5级，电流采样范围0～750A；温度采样精度为±2℃，温度采样范围-20～+125℃。

在一实施例中，请参阅至图3至图5，上述的传感器包括电流互感器11，电流互感器11上设有通槽，台区供电线路的三相线缆穿过通槽，电流互感器11上连接有温度传感器，温度传感器与台区供电线路的三相线缆抵接。

电流互感器11可用于采集台区供电线路的三相线缆的电压和电流，而温度传感器可以用于采集电缆表层温度，进而达到可以从电流、电压以及温度的角度全面监测台区供电线路的负载情况，实时监测台区的低压配电回路。

在一实施例中，请参阅图3至图7，上述的电流互感器11上设有线缆固定块13以及压线挡板12，线缆固定块13以及压线挡板12通过线缆螺杆14链接，且压线挡板12与线缆固定块13之间围合形成供台区供电线路的三相线缆穿过的空隙，电流互感器11上设有用于穿刺台区供电线路的三相线缆的刺针螺杆16。

上述的电流互感器11上设有开口，以供不同粗细的线缆穿过。电流互感器11采用开口式设计，电流互感器11紧固时可穿刺三相线缆进行电压采样和电流采样，同时通过电流互感器11上的温度传感器紧贴在三相线缆上采集电缆表层温度。

其中，当三相线缆穿过该电流互感器11时，线缆固定块13以及压线挡板12在线缆螺杆14的作用下，朝三相线缆的方向移动，以使得线缆固定块13以及压线挡板12抵压三相线缆，以使得三相线缆固定。

在本实施例中，采用电流互感器11作为传感器，其正常使用寿命为5年，具有体积小、测量精度高、抗干扰能力强、性能可靠的优点。

在一实施例中，上述的监测单元2包括计量芯片以及LoRa模块，其中，LoRa模块与传感器连接，计量芯片与LoRa模块连接，计量芯片与通信单元3连接。

如图8所示，监测单元2用于计量低压回路的三相线缆上对应的有功电能及线缆温度，LoRa模块具有RS485通讯和470MHz无线通讯功能，方便用户进行用电监测、集抄和管理，传感器采集传送来的电流、电压、温度量等信号，由计量芯片进行计算分析。再通过LoRa模块传送至通信单元3。监测模块可快速安装于传感器上。

具体地，该监测单元2包括壳体，上述的计量芯片以及LoRa模块置于壳体内，且壳体上设有卡槽，上述的刺针螺杆16远离线缆固定块13的一端设有凸块15，该凸块15插设在卡槽内，以实现监测单元2的安装以及监测单元2和传感器的可拆卸式连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的通信单元3包括智能网关。

智能网关包括总线、LoRa网关、以太网网关、WiFi网关、4G模块中至少一种。

对同类设备建立标准数据模型，即使是不同厂家设备，也可以按照数据模型定义的标准四遥数据，智能网关与交互组件4进行通信，实现通讯数据标准化。

建立设备与交互组件4的互联互通数据的通道；网关与采集单元1之间采用现场总线、LoRa等通信方式组网；网关与交互组件4采用以太网、WIFI、4G等通信方式组网，通过4G技术将数据发送到交互组件4的远程数据管理平台。智能网关与触控屏之间可采用ModbusTCP方式连接，上述的智能网关与其他设备之间可通过Modbus方式连接。

在一实施例中，上述的交互组件4包括云服务器以及显示模块，云服务器与通信单元3连接，显示单元与云服务器连接，其中，云服务器，用于根据监测结果进行分析，以得到需显示信息以及预警信息；显示模块，用于接收需显示信息，以进行需显示信息的显示。该显示模块可以为触控屏等。

另外，上述的交互组件4还包括终端，终端，用于根据预警信息进行预警，并显示需要修检的位置和相关参数。

请参阅图9，上述的云服务器对智能通用网关传递回来的各配电线路负载情况如电流、电压、温度、频率、功率因素、有功、无功、电度等电量参数进行实时显示、分析、预警、保存、打印报表等功能。一旦出现过负荷、超温等情况，能实时推送预警告警信息，并提供分析和预警功能。一旦出现过负载、超温、三相不平衡等情况，能快速明确指出问题部位，为检修人员提供准确的检修位置和相关参数，网关设备指代智能通用网关。

显示模块可以实现线路采集装置采集数据的显示、历史值的显示和按照时间显示数据等；云服务器可以驱动终端进行实时预警，如果有线路负载、温度超过设定阈值，监测程序发出预警信息，通知相关检修人员，包括配电台区的位置信息，检修人员可精确定位，进行事故处理；云服务器还可以提供存储功能，实时数据、历史数据、运行记录、当前状态的储存；云服务器还可以提整理功能，对历史数据进行整理，删除选定的历史数据文件，删除某段时间以前的历史数据；云服务器还可以提供打印报表，选定日期和报表类型，即可打印。

上述的传感器以及监测单元2的安装方便快捷，配电回路的电流、电压、温度采样方式要简单，可以直接安装固定在三相线缆上，无需对原有设备进行改造，装置的安装和工作不影响供电线路的正常运行；配电台区的供电线路数量众多，必须低成本才能满足数量上的需求，实现低成本的负载监测；提供可靠性保障，设备一旦部署，就可以自动运行，定期传输配电线路的负载数据，确保长时间的自动运行；能够适应电力现场复杂情况，电力系统现场作业情况复杂，需要抗干扰能力强。

可自定义电流越限、电压越限、三相不平衡、过负荷定值，根据预警情况可快速采取管控措施，防止配变过载烧坏或停电造成用户抱怨事件的发生，降低台区更新改造成本；对台区每条配电线路进线精细化管理，其安全性、可靠性大大提高，提高事故处置效率，由于可在配电房进行定位导航，可直接调用第三方导航工具，准确定位配电房，有利于快速到达现场；提升用户满意度。

在本实施例中，上述的计量芯片的型号为ADE7878或ADE7858等。

台区现场遇到的最大障碍是线路不能停电进行智能化改造，因此采集设备必须满足不停电改造需求。采用的电流互感器11可以易于现场不停电安装的采集装置，通过采集单元1得到的数据采用无线传输方式上传至智能网关，这样能够保障台区监测数据稳定可靠上传，同时保障监测单元2的长期可靠工作，借助云服务的设计理念，建立基于互联网技术的运维管理平台，对配电台区低压开关线路进行集中化运维，提升运维效率，基于长期数据监测，形成一整套有效完整的线路负荷预测、突变影响等预警诊断模型，形成一套完整的低压开关跳闸预防性运维方案。

上述的一种台区低压开关跳闸监控系统，通过设置可快速安装的传感器进行台区供电线路的电压、电流以及温度的采集，并将采集到的信号发送至计量芯片进行统计，并经过LoRa模块发送至智能网关，由智能网关发送至云服务器进行分析，并由显示模块和终端进行对应的显示和预警，实现对台区低压供电线路的全面检测，降低低压开关跳闸风险，可进行远程实时监控。

在一实施例中，上述的一种台区低压开关跳闸监控系统进行监控的方法，包括如下步骤：

采集单元1采集台区供电线路的电流、电压以及温度信号；

监测单元2根据电流、电压以及温度信号进行监测，以得到监测结果；

通信单元3将分析结果传输至交互组件4；

交互组件4对分析结果进行分析，以得到分析结果，并显示分析结果。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述一种台区低压开关跳闸监控系统进行监控的方法的具体实现过程，可以参考前述一种台区低压开关跳闸监控系统实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，包括采集单元、监测单元、通信单元以及交互组件，其中，所述采集单元，用于采集台区供电线路的电流、电压以及温度信号；所述监测单元，用于根据所述电流、电压以及温度信号进行监测，以得到监测结果；所述通信单元，用于将所述分析结果传输至交互组件；所述交互组件，用于对所述分析结果进行分析，以得到分析结果，并显示所述分析结果。

2.根据权利要求1所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述采集单元包括至少三个传感器，三个所述传感器分别安装于台区供电线路的三相线缆上。

3.根据权利要求2所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述传感器包括电流互感器，所述电流互感器上设有通槽，所述台区供电线路的三相线缆穿过所述通槽，所述电流互感器上连接有温度传感器，所述温度传感器与所述台区供电线路的三相线缆抵接。

4.根据权利要求3所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述电流互感器上设有线缆固定块以及压线挡板，所述线缆固定块以及压线挡板通过线缆螺杆链接，且所述压线挡板与所述线缆固定块之间围合形成供台区供电线路的三相线缆穿过的空隙，所述电流互感器上设有用于穿刺所述台区供电线路的三相线缆的刺针螺杆。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述监测单元包括计量芯片以及LoRa模块，其中，所述LoRa模块与所述传感器连接，所述计量芯片与所述LoRa模块连接，所述计量芯片与所述通信单元连接。

6.根据权利要求1所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述通信单元包括智能网关。

7.根据权利要求6所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述智能网关包括总线、LoRa网关、以太网网关、WiFi网关、4G模块中至少一种。

8.根据权利要求5所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述交互组件包括云服务器以及显示模块，所述云服务器与所述通信单元连接，所述显示单元与所述云服务器连接，其中，所述云服务器，用于根据所述监测结果进行分析，以得到需显示信息以及预警信息；所述显示模块，用于接收所述需显示信息，以进行需显示信息的显示。

9.根据权利要求8所述的一种台区低压开关跳闸监控系统，其特征在于，所述交互组件还包括终端，所述终端，用于根据预警信息进行预警，并显示需要修检的位置和相关参数。

10.一种利用如权利要求1至9所述的一种台区低压开关跳闸监控系统进行监控的方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集单元采集台区供电线路的电流、电压以及温度信号；

监测单元根据所述电流、电压以及温度信号进行监测，以得到监测结果；

通信单元将所述分析结果传输至交互组件；

交互组件对所述分析结果进行分析，以得到分析结果，并显示所述分析结果。

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