CN110850357B - 一种电能计量装置远程综合处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电能计量装置远程综合处理系统及方法，系统包括：综合处理单元、互感器检测单元和多路模拟采集器，通过综合处理单元与主站系统进行通信，然后通过互感器检测单元和多路模拟采集器对本地电能计量装置进行数据采集和各种指标测试，从而实现对本地电能计量装置的远程测试和监测。本申请解决了现有采集终端无法实现电能计量装置的远程测试和监测的技术问题。

Description

一种电能计量装置远程综合处理系统

技术领域

本申请涉及电气工程领域，尤其涉及一种电能计量装置远程综合处理系统。

背景技术

电网中的电能计量装置一般配备有采集终端或者电信息采集系统，用于采集电能计量装置中的常规电表数据，例如电压，电流，功率等，后端可以根据这些数据把控电网的运行。随着电改地推进，用电信息采集系统的数据种类不断扩充，由电能表数据扩充至互感器、二次回路等监测数据，系统功能不断丰富，由电能量数据应用扩展至远程校验、状态监测等高级应用。

传统的采集终端只能实现电能表数据采集、数据上传等基本功能，无法满足电能计量装置的远程测试、在线监测等高级应用的需求。

发明内容

本申请提供一种电能计量装置远程综合处理系统，用于解决现有的采集终端或者采集系统无法满足电能计量装置的远程测试、在线监测等高级应用需求的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电能计量装置远程综合处理系统，包括：

综合处理单元、互感器检测单元和多路模拟采集器；

所述综合处理单元，用于接收主站系统的第一操作指令，向主站系统上传第一返回数据，用于定时向所述多路模拟采集器下达第二操作指令，接收所述多路模拟采集器的第二返回数据；

所述互感器检测单元，用于将采集互感器的功率、功率因数、电压和电流作为第一电能数据发送至所述多路模拟采集器；

所述多路模拟采集器，用于接收所述综合处理单元的第二操作指令，根据接收所述互感器检测单元发送的所述第一电能数据和从电能计量装置获取的第二电能数据计算测试数据，通过所述第一电能数据、所述第二电能数据和所述测试数据进行电能计量装置误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负载测试，实现故障判别和监测，将所述第二返回数据上传至所述综合处理单元，所述测试数据包括：电能计量装置误差测试值、互感器二次压降测试值和互感器二次负载测试值，所述第二返回数据包括所述第一电能数据、所述第二电能数据、所述测试数据和测试结果。

可选的，还包括：自检单元；

所述自检单元，用于通过所述多路模拟采集器的电能值与相应标准源电能值对比进行自检，并将包括自检结果的所述第二返回数据上传至所述综合处理单元。

可选的，所述自检单元包括：标准源控制单元；

所述标准源控制单元，用于控制回路切换开关，将所述多路模拟采集器的ADC采样信号切换到标准源回路上，用于控制所述标准源的输出值，得到所述标准源电能值，用于将自检合格的ADC采样信号切换到电能计量装置所在回路。

可选的，还包括：

对时单元，用于通过IRIG-B接口接收GPS装置时钟同步信号，对系统中的电能计量装置和所述多路模拟采集器进行对时操作，对时精度小于或等于1ms。

可选的，还包括：

通信单元，用于所述综合处理单元通过以太网或4G无线的方式与所述主站系统进行通信。

可选的，还包括：

显示单元，用于显示所述综合处理单元中的所述第一返回数据或者所述第二返回数据；

按键单元，用于配合所述显示单元，编辑和处理所述第一返回数据或者所述第二返回数据。

可选的，所述综合处理单元通过有线通信的方式实现对所述多路模拟采集器的控制。

可选的，所述综合处理单元通过无线通信的方式实现对所述多路模拟采集器的控制。

本申请第二方面提供了一种电能计量装置远程综合处理方法，包括：

多路模拟采集器接收互感器检测单元发送的第一电能数据，并获取电能计量装置的第二电能数据；

所述多路模拟采集器根据接收的所述综合处理单元的第一操作指令和通过所述第一电能数据和所述第二电能数据计算的测试数据，进行电能计量装置误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负荷测试，所述测试数据包括：电能计量装置误差测试值、互感器二次压降测试值和互感器二次负载测试值；

所述多路模拟采集器向所述综合处理单元发送所述第二返回数据，所述第二返回数据包括所述第一电能数据、所述第二电能数据、测试数据和测试结果。

可选的，还包括：

所述多路模拟采集器对接入多路模拟采集器的ADC采样信号通过将所述多路模拟采集器的电能值与相应标准源电能值作对比的方式进行自检。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种电能计量装置远程综合处理系统，包括：综合处理单元，用于接收主站系统的第一操作指令，向主站系统上传第一返回数据，用于定时向多路模拟采集器下达第二操作指令，接收多路模拟采集器的第二返回数据；互感器检测单元，用于将采集互感器的功率、功率因数、电压和电流作为第一电能数据发送至多路模拟采集器；多路模拟采集器，用于接收综合处理单元的第二操作指令，根据接收互感器检测单元发送的第一电能数据和从电能计量装置获取的第二电能数据计算测试数据，通过第一电能数据、第二电能数据和测试数据进行电能计量装置误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负载测试，实现故障判别和监测，将第二返回数据上传至综合处理单元，测试数据包括：电能计量装置误差测试值、互感器二次压降测试值和互感器二次负载测试值，第二返回数据包括第一电能数据、第二电能数据、测试数据和测试结果。

本申请提供的一种电能计量装置远程综合处理系统，通过在电能数据采集端增设综合处理单元建立本地与主站系统之间的数据联系以及指令联系，增强了电能计量装置的采集端功能的丰富性；通过综合处理单元结合多路模拟采集器和互感监测单元完成电能计量装置的普通电能数据的采集的同时，还能对互感器的高级应用数据进行采集并计算，并且通过多路模拟采集器还可以实现针对电能计量装置误差、互感器二次压降和互感器二次负载的测试；既能实时获取各种数据实现在线监督的目的，又能通过下达测试指令实现更高级别的故障检测。因此，本申请能够解决现有的电能数据采集终端或者采集系统无法满足电能计量装置的远程测试、在线监测等高级应用需求的技术问题。

附图说明

图1为本申请提供的一种电能计量装置远程综合处理系统的一个实施例的结构示意图；

图2为本申请提供的一种电能计量装置远程综合处理系统的另一个实施例的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的标准源控制单元电路图；

图4为本申请提供的一种电能计量装置远程综合处理方法的一个应用例的总体架构图；

图5为本申请提供的一种电能计量装置远程综合处理方法的另一个应用例的总体架构图；

图6为提供的一种电能计量装置远程综合处理方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种电能计量装置远程综合处理系统的一个实施例，主要为电能计量装置，其特征在于，包括：综合处理单元101，互感器检测单元102，多路模拟采集器103；

综合处理单元101，用于接收主站系统的第一操作指令，向主站系统上传第一返回数据，用于定时向多路模拟采集器下达第二操作指令，接收多路模拟采集器的第二返回数据；

互感器检测单元102，用于将采集互感器的功率、功率因数、电压和电流作为第一电能数据发送至多路模拟采集器；

多路模拟采集器103，用于接收综合处理单元的第二操作指令，根据接收互感器检测单元发送的第一电能数据和从电能计量装置获取的第二电能数据计算测试数据，通过第一电能数据、第二电能数据和测试数据进行电能计量装置误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负载测试，实现故障判别和监测，将第二返回数据上传至综合处理单元。

其中，测试数据包括：电能计量装置误差测试值、互感器二次压降测试值和互感器二次负载测试值，第二返回数据包括第一电能数据、第二电能数据、测试数据和测试结果。

需要说明的是，本实施例综合处理单元采用具有联网功能的RS485接口与电能计量装置连接；电能计量装置采集电能量、电压、电流、功率、功率因数、负荷记录和冻结值等数据，并将这些数据发送至综合处理单元。

需要说明的是，电能计量装置是指本地系统中所有的用于电能数据记载的电表以及互感器等装置；综合处理单元接受的数据除了来自于多路模拟采集器还可能来源于主站系统；接收的第一操作指令来源于主站系统；综合处理单元除了接收主站系统的命令，进而下达采集数据和进行测试的命令之外，还可以定时下达第二操作指令，进而接收采集的数据和测试的结果，即第二返回数据，然后发送至主站系统，以此方式实现远程的实时监控。

需要说明的是，互感器检测单元的存在主要是为多路模拟采集器获取各种测试所需要的第一电能数据，例如互感器的实时电压值或者电流值，多路模拟集采集器可以从互感器检测单元获取这些电能数据，并进行计算得到测试数据。

需要说明的是，多路模拟采集器是将电能计量装置和互感器检测单元中的电能数据都获取到，不仅包括电能计量装置中的电能值、三相电压、电流和功率等普通指标，还包括互感器运行中的负载和压降等指标；根据这些电能数据可以计算电能计量装置误差测试值、电压互感二次压降测试值、互感器二次负载测试值；在多路模拟采集器接收到综合处理单元的第二操作指令，即采集或者测试指令的时候，就可以将获取的所有电能数据和计算的测试数据发送出去，或者进行测试，得到相应的测试结果，然后将测试结果发送至综合处理单元。得到的测试结果是根据获取到的电能数据、测试数据分析、检测后得到的，用于对变电站等终端的电能进行实时的监控。

本申请提供的一种电能计量装置远程综合处理系统，通过在电能数据采集端增设综合处理单元建立本地与主站系统之间的数据联系以及指令联系，增强了电能计量装置的采集端功能的丰富性；通过综合处理单元结合多路模拟采集器和互感监测单元完成电能计量装置的普通电能数据的采集的同时，还能对互感器的高级应用数据进行采集并计算，并且通过多路模拟采集器还可以实现针对电能计量装置误差、互感器二次压降和互感器二次负载的测试；既能实时获取各种数据实现在线监督的目的，又能通过下达测试指令实现更高级别的故障检测。因此，本申请能够解决现有的电能数据采集终端或者采集系统无法满足电能计量装置的远程测试、在线监测等高级应用需求的技术问题。

为了便于理解，请参阅图2，本申请实施例中提供了一种电能计量装置远程综合处理系统的另一个实施例，本实施例在上一个实施例的基础上，还增加了一些附加单元，用以增强综合处理单元的功能特性，本实施例主要包括：综合处理单元201、互感器检测单元202、多路模拟采集器203，自检单元204、对时单元205、通信单元单元206、显示单元207、按键单元208。

综合处理单元201，用于接收主站系统的第一操作指令，向主站系统上传第一返回数据，用于定时向多路模拟采集器下达第二操作指令，接收多路模拟采集器的第二返回数据；

互感器检测单元202，用于将采集互感器的功率、功率因数、电压和电流作为第一电能数据发送至多路模拟采集器；

多路模拟采集器203，用于接收综合处理单元的第二操作指令，根据接收互感器检测单元202发送的第一电能数据和从电能计量装置获取的第二电能数据计算测试数据，通过第一电能数据、第二电能数据和测试数据进行电能计量装置误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负载测试，实现故障判别和监测，将第二返回数据上传至综合处理单元。

其中，测试数据包括：电能计量装置误差测试值、互感器二次压降测试值和互感器二次负载测试值，第二返回数据包括第一电能数据、第二电能数据、测试数据和测试结果。具体以上三个模块的功能执行具体描述在上一实施例中已经阐述清楚，在此不再赘述。

自检单元204，用于通过多路模拟采集器的电能值与相应标准源电能值对比进行自检，并将包括自检结果的第二返回数据上传至综合处理单元。

需要说明的是，自检单元204包括标准源控制单元2041，用于控制回路切换开关，将多路模拟采集器的ADC采样信号切换到标准源回路上，用于控制标准源的输出值，得到标准源电能值，再将自检合格的多路模拟采集器ADC采样信号切换到电能计量装置所在回路。请参阅图3，图3是标准源控制单元电路，主要由比较电路和继电器驱动电路组成，比较电路的输入包括比较的对象数据和地址标识，在本实施例中是多路模拟采集器的电能值和标准源电能值；比较电路的输出是针对比较结果得到的地址校验结果，将此结果和动作校验进行与运算后输入到继电器驱动电路，根据运算后的结果触发继电器驱动电路发出信号切换或自检异常等动作指令。自检单元主要是用于检测电能计量装置是否正常的模块。

需要说明的是，自检操作是多路模拟采集器在标准源控制单元的配合下完成的；在接收到综合处理单元201的自检指令后，标准源控制单元需要将接入多路模拟采集器中的多路模拟采集器上的ADC采样信号通过RS-232接口控制回路切换开关的方式切换到标准源回路上，然后通过RS-232接口控制标准源的输出值，将得到的标准源电能值与多路模拟采集器的电能值作比较，可以得到自检误差测试值，当自检结果为合格时，控制回路切换开关，将接入多路模拟采集器的ADC采样信号切换到电表回路中去，至此完成电能计量装置的在线自检。

需要说明的是，以上通过RS-232接口控制回路开关的方式并不唯一，还可以通过无线的方式进行控制，并不影响本方案的执行。

对时单元205，用于通过IRIG-B接口接收GPS装置时钟同步信号，对系统的电能计量装置和多路模拟采集器进行对时操作，对时精度小于或等于1ms。

通信单元206，用于综合处理单元通过以太网或4G无线的方式与主站系统进行通信。

显示单元207，用于显示综合处理单元中的第一返回数据或者第二返回数据。

按键单元208，用于配合显示单元，编辑和处理第一返回数据或者第二返回数据。

需要说明的是，对时单元是对本地所有的电能计量装置和多路模拟采集器进行时钟同步操作，这样在综合处理单元获取的数据也能保证其实时性。

需要说明的是，通信单元主要是指综合处理单元与主站系统之间的通信连接方式，用以传输数据以及收发指令等。另外，综合处理单元与多路模拟采集器之间可以是有线通信控制的，也可以是无线通信控制的，不影响本方案的执行过程。

为了便于理解，提供一种电能计量装置远程综合处理系统的应用例，请参阅图4，图4为一种电能计量装置远程综合处理系统的总体结构图，图中主要有主站系统，即主站系统；变电站，即本地电能计量装置系统；主站系统与变电站之间通过光纤、4G或者专线进行通信连接；其中主站系统主要用于系统管理、通讯工作等，变电站中包括综合处理单元，现场自动检验表和电表等装置，电表即为本实施例中的电能计量装置中最具代表性的器件，现场自动检验表中包括多路模拟采集器、开关阵列组、电流互感器监测单元(CT监测单元)和电压互感器监测单元(PT监测单元)以及标准源；还有用于连接多路模拟采集器和电压互感监测单元之间的可编程控制器(PLC)和用于各单元和器件之间的通信的RS-485接口和连接线。针对这一电能计量装置的远程综合处理系统的具体工作原理是：当主站系统下达采集电表的数据的指令时，变电站中的综合处理单元接收指令，并向多路模拟采集器下达获取实时的电表数据和互感器数据的指令，互感器中的相关电能数据通过实时监控的电流互感器单元和电压互感器单元获取，并发送至多路模拟采集器，获取到的实时的电能数据被层层上传，直至传输至主站系统。如果主站系统下达的指令是测试指令，那么多路模拟采集器在获取到电表的电能数据和互感器检测单元的电能数据后，将进行电表误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负载测试，实现故障判别和监测，并将获取到的电能数据、测试数据和测试结果上传至综合处理单元，综合处理单元再将这些信息通过光纤、4G或专线上传至主站系统。此外，互感器检测单元是获取互感器中的电能数据的，具体的在预置时间内执行采集数据并上传的操作；电表中的电能数据同样以预置时间采集并上传。再者，主站系统可下发校验指令至综合处理单元进行自检，控制开关阵列切换开关，将多路模拟采集器的ADC采样信号切换到标准源回路上，控制标准源的输出，得到标准源电能值，多路模拟采集器将自身的电能值与标准源产生的电能值进行比较，得到自检误差测试值，并将测试结果发送至综合处理单元，自检合格后才能控制回路切换开关，释放ADC采样信号至电表回路中。需要指出的是，本应用例中的综合处理单元仅与一个现场自动检验表，即一个多路模拟采集器，实际过程中，综合处理单元还可以与N个多路模拟采集器进行通信连接，同时可以有N个与之连接的电流互感器监测单元(CT监测单元)和电压互感器监测单元(PT监测单元)，以及N各电能表或者电表。具体如图5，图5中的综合处理单元与标准功率源(即标准源)通过RS-232接口连接，而综合处理单元与所有的多路模拟采集器通过以太网无线通信连接，综合处理单元与所有电能表以及多路模拟采集器和电能表之间是通过具有联网功能的RS-485接口连接，标准源与所有多路模拟采集器和所有电能表有线连接，各多路模拟采集器与电压监测单元(即PT监测单元)之间通过可编程控制器(PLC)连接，具体的操作过程在此不再赘述，与上述应用例相同。

为了便于理解，请参与图6，本申请中还提供了一种电能计量装置远程综合处理方法的一个实施例，包括：

步骤301，多路模拟采集器接收互感器检测单元发送的第一电能数据，并获取电能计量装置的第二电能数据。

步骤302，多路模拟采集器根据接收的综合处理单元的第一操作指令和通过第一电能数据和第二电能数据计算的测试数据，进行电能计量装置误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负荷测试。

其中，测试数据包括：电能计量装置误差测试值、互感器二次压降测试值和互感器二次负载测试值。

步骤303，多路模拟采集器向综合处理单元发送第二返回数据。

其中，第二返回数据包括第一电能数据、第二电能数据、测试数据和测试结果。

需要说明的是，多路模拟采集器还可以对接入多路模拟采集器的ADC采样信号通过将多路模拟采集器的电能值与相应标准源电能值作对比的方式进行自检，自检通过才能将ADC采样信号切换到电能计量装置所在的回路上。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电能计量装置远程综合处理系统，包括电能计量装置，其特征在于，包括：综合处理单元、互感器检测单元、自检单元、标准源控制单元和多路模拟采集器；

所述综合处理单元，用于接收主站系统的第一操作指令，向主站系统上传第一返回数据，用于定时向所述多路模拟采集器下达第二操作指令，接收所述多路模拟采集器的第二返回数据；

所述互感器检测单元，用于将采集互感器的功率、功率因数、电压和电流作为第一电能数据发送至所述多路模拟采集器；

所述多路模拟采集器，用于接收所述综合处理单元的第二操作指令，根据接收所述互感器检测单元发送的所述第一电能数据和从电能计量装置获取的第二电能数据计算测试数据，通过所述第一电能数据、所述第二电能数据和所述测试数据进行电能计量装置误差测试、互感器二次压降测试和互感器二次负载测试，实现故障判别和监测，将所述第二返回数据上传至所述综合处理单元，所述测试数据包括：电能计量装置误差测试值、互感器二次压降测试值和互感器二次负载测试值，所述第二返回数据包括所述第一电能数据、所述第二电能数据、所述测试数据和测试结果；

所述自检单元，用于通过所述多路模拟采集器的电能值与相应标准源电能值对比进行自检，并将包括自检结果的所述第二返回数据上传至所述综合处理单元，所述标准源控制单元用于控制回路切换开关，将所述多路模拟采集器的ADC采样信号切换到标准源回路上，用于控制所述标准源的输出值，得到所述标准源电能值，用于将自检合格的ADC采样信号切换到电能计量装置所在回路。

2.根据权利要求1所述的电能计量装置远程综合处理系统，其特征在于，还包括：

对时单元，用于通过IRIG-B接口接收GPS装置时钟同步信号，对系统中的电能计量装置和所述多路模拟采集器进行对时操作，对时精度小于或等于1ms。

3.根据权利要求1所述的电能计量装置远程综合处理系统，其特征在于，还包括：

通信单元，用于所述综合处理单元通过以太网或4G无线的方式与所述主站系统进行通信。

4.根据权利要求1所述的电能计量装置远程综合处理系统，其特征在于，还包括：

显示单元，用于显示所述综合处理单元中的所述第一返回数据或者所述第二返回数据；

按键单元，用于配合所述显示单元，编辑和处理所述第一返回数据或者所述第二返回数据。

5.根据权利要求1所述的电能计量装置远程综合处理系统，其特征在于，所述综合处理单元通过有线通信的方式实现对所述多路模拟采集器的控制。

6.根据权利要求5所述的电能计量装置远程综合处理系统，其特征在于，所述综合处理单元通过无线通信的方式实现对所述多路模拟采集器的控制。

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