CN110927441A - 单相多回路电气综合监测系统 - Google Patents

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    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
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Abstract

本发明提供一种单相多回路电气综合监测系统,涉及电力技术领域。本发明的一种单相多回路电气综合监测系统,包括:监测终端、通讯终端、云端服务器、移动终端。其中监测终端包括至少一组互感器组、采样模块、中央处理模块、现场报警模块、传输模块。本发明与电气安全监测设备相比,所监测的电参数更全面,有效降低了误报率。与实时电能测量设备相比,不仅降低了建设和运行成本,而且可以在更多位置灵活部署,提高了适用性。

Description

单相多回路电气综合监测系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域,具体涉及一种单相多回路电气综合监测系统。
背景技术
电气监测系统是电力系统正常运行不可缺少的组成部分,从监测目的可分为实时电能测量、电气安全监测和新兴的平台化智能综合监测,但随着电气安全监测要求的逐步提高和智能综合监测技术的发展,电气安全监测融合电能测量,再集成到智能综合监测平台的融合趋势逐渐明显。
现有的电力监测系统主要包括实时电能测量、电气安全监测和智能综合监测平台技术。
然而,在400V以下低压交流电力系统中,实时电能测量、电气安全监测和智能综合监测平台技术的发展始终相互孤立,各有问题,难以融合:实时电能测量设备成本较高,若在其基础上增加安全监测功能,在高安装密度下成本用户难以承受,在低安装密度下安全监测功能又会受到局限;电气安全监测设备成本虽低,监测指标却过于单一,导致误报率过高,实用性较差;智能综合监测平台强调了电气监测与视频监测、温湿度监测、气体浓度监测等功能的融合,但无力解决电气监测技术自身的局限。综合所述可知,现有的电力监测系统很难做到低成本,低误报率。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种单相多回路电气综合监测系统,解决了现有技术中400V以下低压交流系统电气综合监测领域中高安装密度下成本高和监测指标不全面导致误报率高的技术问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
本发明提供一种单相多回路电气综合监测系统,包括:监测终端、通讯终端、云端服务器和移动终端;其中:
所述监测终端包括:
至少一组互感器组,每个所述互感器组包括第一互感器、第二互感器和第三互感器,所述互感器组与被监测的单相回路相连接,用于采集单相回路的工作电流、剩余电流和工作电压;
采样模块,所述采样模块与所述互感器组相连接,用于采样单相回路的工作电流的采样值数列、剩余电流的采样值数列和工作电压的采样值数列;所述采样模块基于所述工作电压的采样值数列、所述工作电流的采样值数列和所述剩余电流的采样值数列输出单相回路中某时刻相关瞬时电参数;
中央处理模块,所述中央处理模块与所述采样模块相连,用于接收所述采样模块输出的单相回路中某时刻相关瞬时电参数,并基于某时刻相关瞬时电参数获取预设时间段内的相关电参数;
现场报警模块,所述现场报警模块与所述中央处理模块相连接,用于现场报警;
传输模块,所述传输模块与所述中央处理模块相连接,用于将所述某时刻相关瞬时电参数和所述预设时间段内的相关电参数传输到通讯终端;
所述通讯终端支持有线、GPRS和4G三种通讯方式中的一种或多种;所述通讯终端用于将传输模块的输出数据云端服务器;
所述云端服务器用于基于传输模块的输出数据获取监测结果;
所述移动终端用于接收云端服务器的监测结果,并将所述监测结果在移动终端上进行展示。
优选的,所述传输模块支持的通讯方式为有线、有线和蓝牙组合、有线和Zigbee组合中的一种。
优选的,所述某时刻相关瞬时电参数包括:
某时刻工作电压的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少一类有效值;
某时刻工作电流的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少一类有效值;
某时刻剩余电流的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少两类有效值。
优选的,所述某时刻相关瞬时电参数还包括:基于某时刻瞬时基本电气参数计算出的某时刻视在功率、某时刻有功功率、某时刻无功功率、某时刻功率因数、某时刻工作电流频率、某时刻剩余电流对应视在功率、某时刻剩余电流对应有功功率、某时刻剩余电流对应无功功率、某时刻剩余电流对应功率因数和某时刻剩余电流频率。
优选的,所述中央处理模块基于某时刻相关瞬时电参数计算出预设时间段内的电度和预设时间段内的相关电参数,所述预设时间段内的相关电参数包括:
预设时间段内的剩余电流的基波有效值的均值、基波有效值的错峰均值、谐波有效值的均值和谐波有效值的错峰均值中的至少一类均值。
优选的,所述单相多回路电气综合监测系统还包括:
至少一组滤波电路组,每个所述滤波电路组包括第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路;所述第一互感器的二次绕组通过第一滤波电路和所述采样模块相连,所述第二互感器的二次绕组通过第二滤波电路和所述采样模块相连,述第三互感器的二次绕组通过第三滤波电路和所述采样模块相连。
优选的,所述单相多回路电气综合监测系统用于监测6路单相回路,每路被监测单相回路均连接一组互感器组。
优选的,所述单相多回路电气综合监测系统还包括:
云平台,所述云平台用于接收云端服务器的监测结果,并将所述监测结果在云平台上进行展示。
(三)有益效果
本发明提供了一种单相多回路电气综合监测系统。与现有技术相比,具备以下有益效果:
本发明的一种单相多回路电气综合监测系统,包括:监测终端、通讯终端、云端服务器、移动终端。其中监测终端包括至少一组互感器组、采样模块、中央处理模块、现场报警模块、传输模块。互感器组用于采集被监测的单相回路的工作电流和剩余电流;采样模块用于获取单相回路的工作电压的采样值数列、工作电流的采样值数列,并计算出单相回路中某时刻相关瞬时电参数;中央处理模块分别与采样模块、现场报警模块和传输模块相连接,用于接收采样模块的输出信息、基于采样模块的输出信息获取预设时间段内的相关电参数、控制现场报警模块和将采样模块的输出信息、预设时间段内的相关电参数传输给传输模块,传输模块用于将采样模块获取的某时刻相关瞬时电参数和所述预设时间段内的相关电参数传输给通讯终端。通讯终端用于将所述传输模块的输出数据发送到云端服务器。云端服务器基于某时刻相关瞬时电参数获取监测结果。移动终端用于接收云端服务器的监测结果,并将所述监测结果在移动终端上进行展示,将监测结果通知给用户单位责任人员。本发明与电气安全监测设备相比,所监测的电参数更全面,有效降低了误报率。与实时电能测量设备相比,不仅降低了建设和运行成本,而且可以在更多位置灵活部署,提高了适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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发明实施例一单相多回路电气综合监测系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,本领域普通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。
本申请实施例通过提供一种单相多回路电气综合监测系统,解决了现有技术中的电力监测系统在高安装密度下成本高和监测指标不全面导致误报率高的技术问题,实现低成本、低误报率的电力监测。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
本发明实施例通过互感器和采样模块对单相电气回路的工作电压、工作电流、剩余电流进行采样,得到电气参数,再通过传输模块和通讯终端将电气参数传输至云端服务器,云端服务器对电气参数进行处理得到监测结果,云端服务器将监测结果传输给移动终端,最后通过移动终端将监测结果通知用户单位责任人员。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本发明实施例提供了一种单相多回路电气综合监测系统,如图1所示,包括:监测终端、通讯终端、云端服务器、移动终端。其中,监测终端包括至少一组互感器组、采样模块、中央处理模块、现场报警模块、传输模块。其中:
每个互感器组包括第一互感器、第二互感器和第三互感器,互感器组与被监测的单相回路相连接,用于采集单相回路的工作电流、剩余电流和工作电压;
采样模块与互感器组相连接,用于采样单相回路的工作电流的采样值数列、剩余电流的采样值数列和工作电压的采样值数列;采样模块基于工作电压的采样值数列、工作电流的采样值数列和剩余电流的采样值数列输出单相回路中某时刻相关瞬时电参数;
中央处理模块与采样模块相连,用于接收采样模块输出的单相回路中某时刻相关瞬时电参数,并基于某时刻相关瞬时电参数获取预设时间段内的相关电参数;
现场报警模块与中央处理模块相连接,当单相回路中某时刻某一瞬时电参数超过预设值,现场报警模块开始报警。
传输模块与中央处理模块相连接,用于将采样模块输出的某时刻相关瞬时电参数和预设时间段内的相关电参数传输到通讯终端。
通讯终端将传输模块的输出数据发送到云端服务器。云端服务器基于某时刻相关瞬时电参数获取监测结果。移动终端用于接收云端服务器的监测结果,并将监测结果在移动终端上进行展示。
需要说明的是,在本发明实施例中,单相多回路电气综合监测装置用于监测6路AC220V单相回路,需要6组互感器组和4个ATT7022E芯片。
在本发明实施例中,每个互感器组的第一互感器的一次绕组与一路单相回路的火线相连接,第二互感器的一次绕组与一路单相回路的火线、零线相连接,第三互感器的一次绕组并联在一路单相回路的火线上。为了减小信号干扰,增强装置的抗干扰能力,每个互感器组的第一互感器、第二互感器和第三互感器的二次绕组均通过一个滤波电路与采样模块中的ATT7022E芯片的信号引脚相连接。采样模块的采样单相回路的工作电压的采样值数列、工作电流的采样值数列和剩余电流的采样值数列。
采样模块中的ATT7022E芯片基于AC220V回路的工作电压的采样值数列、工作电流的采样值数列、剩余电流的采样值数列,计算得到以下参数:
某时刻工作电压的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少一类有效值;某时刻工作电流的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少一类有效值;某时刻剩余电流的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少两类有效值。在具体实施过程中,可将某时刻工作电压、工作电流、剩余电流的全波有效值、基波有效值、谐波有效值这9个瞬时基本电参数全部计算出来。
基于某时刻瞬时基本电气参数计算出计算出的某时刻视在功率、某时刻有功功率、某时刻无功功率、某时刻功率因数、某时刻工作电流频率、某时刻剩余电流对应视在功率、某时刻剩余电流对应有功功率、某时刻剩余电流对应无功功率、某时刻剩余电流对应功率因数和某时刻剩余电流频率这10个瞬时电参数。
在本发明实施例中,中央处理模块包括STM32F103RCT6芯片和FM24CL64芯片,STM32F103RCT6芯片基于上述19个瞬时参数计算出的预设时间段内(在本发明实施例中,预设时间段为每小时)的电度以及预设时间段内的剩余电流的基波有效值的均值、基波有效值的错峰均值、谐波有效值的均值和谐波有效值的错峰均值(错峰均值指预设时间段内采样值数列按大小排序后,取中间一部分计算出的平均值,类同工作电流错峰均值计算方法)中的至少一类均值。计算基波有效值的目的是去谐波干扰,去部分容感性干扰,计算基波有效值的均值或错峰均值能去掉坏点和瞬间冲击影响,进一步降低误报率。谐波有效值的瞬间增大是故障电弧的主要判断依据,另外在监测系统的隐患分析、故障诊断过程中,谐波有效值是重要的辅助指标,通过分析谐波有效值的均值或错峰均值能有效降低误报率。在具体实施过程中,还可以计算出预设时间段内的工作电流基波和谐波有效值的均值和错峰均值,用于辅助诊断和提高剩余电流的均值匹配度。
在本发明实施例中,现场报警模块为声光报警器,中央处理模块的STM32F103RCT6芯片检测到某时刻某一相关瞬时电参数参过预设值时,STM32F103RCT6芯片控制现场报警模块进行现场声光报警。
在本发明实施例中,传输模块和中央处理模块相连接,传输模块包括有线、有线和蓝牙组合、有线和Zigbee组合三种型号,通过有线、蓝牙或Zigbee通讯方式将中央处理模块输出的相关电参数传输到通讯终端。
通讯终端包括有线、GPRS、4G三种型号,通过有线、GPRS或4G通讯方式将传输模块的输出数据发送到云端服务器。
需要说明的是,有线一般采用RS-485通讯电缆。
云端服务器进一步处理数据得出监测结果后,根据需要用云平台和移动终端中的至少一种通知用户单位电气安全责任人员。在本发明实施例中,移动终端为手机,通知方法包括短信提示、app信息提示、语音电话提示。其中app信息提供包括信息显示提示和语音播报。
综上所述,与现有技术相比,具备以下有益效果:
1、本发明实施例与传统AC220V单相多路电气安全监测设备相比,本发明实施例监测的电参数更全面,有效降低了误报率。
2、本发明实施例与实时电能测量设备相比,不仅降低了建设和运行成本,而且可以在更多位置灵活部署,提高了适用性。
3、本发明实施例与智能综合监测平台相比,电气监测功能更专业,可以更灵活的进行部署和应用,降低成本。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,包括:监测终端、通讯终端、云端服务器和移动终端;其中:
所述监测终端包括:
至少一组互感器组,每个所述互感器组包括第一互感器、第二互感器和第三互感器,所述互感器组与被监测的单相回路相连接,用于采集单相回路的工作电流、剩余电流和工作电压;
采样模块,所述采样模块与所述互感器组相连接,用于采样单相回路的工作电流的采样值数列、剩余电流的采样值数列和工作电压的采样值数列;所述采样模块基于所述工作电压的采样值数列、所述工作电流的采样值数列和所述剩余电流的采样值数列输出单相回路中某时刻相关瞬时电参数;
中央处理模块,所述中央处理模块与所述采样模块相连,用于接收所述采样模块输出的单相回路中某时刻相关瞬时电参数,并基于某时刻相关瞬时电参数获取预设时间段内的相关电参数;
现场报警模块,所述现场报警模块与所述中央处理模块相连接,用于现场报警;
传输模块,所述传输模块与所述中央处理模块相连接,用于将所述某时刻相关瞬时电参数和所述预设时间段内的相关电参数传输到通讯终端;
所述通讯终端包括有线、GPRS和4G三种型号中的一种或多种;所述通讯终端用于将传输模块的输出数据云端服务器;
所述云端服务器用于基于传输模块的输出数据获取监测结果;
所述移动终端用于接收云端服务器的监测结果,并将所述监测结果在移动终端上进行展示。
2.如权利要求1所述的单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,所述传输模块支持的通讯方式为有线、有线和蓝牙组合、有线和Zigbee组合中的一种。
3.如权利要求1所述的单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,所述某时刻相关瞬时电参数包括:
某时刻工作电压的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少一类有效值;
某时刻工作电流的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少一类有效值;
某时刻剩余电流的全波有效值、基波有效值和谐波有效值中的至少两类有效值。
4.如权利要求3所述的单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,所述某时刻相关瞬时电参数还包括:基于某时刻瞬时基本电气参数计算出的某时刻视在功率、某时刻有功功率、某时刻无功功率、某时刻功率因数、某时刻工作电流频率、某时刻剩余电流对应视在功率、某时刻剩余电流对应有功功率、某时刻剩余电流对应无功功率、某时刻剩余电流对应功率因数和某时刻剩余电流频率。
5.如权利要求4所述的单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,所述中央处理模块基于某时刻相关瞬时电参数计算出预设时间段内的电度和预设时间段内的相关电参数,所述预设时间段内的相关电参数包括:
预设时间段内的剩余电流的基波有效值的均值、基波有效值的错峰均值、谐波有效值的均值和谐波有效值的错峰均值中的至少一类均值。
6.如权利要求1所述的单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,所述单相多回路电气综合监测系统还包括:
至少一组滤波电路组,每个所述滤波电路组包括第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路;所述第一互感器的二次绕组通过第一滤波电路和所述采样模块相连,所述第二互感器的二次绕组通过第二滤波电路和所述采样模块相连,述第三互感器的二次绕组通过第三滤波电路和所述采样模块相连。
7.如权利要求1所述的单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,所述单相多回路电气综合监测系统用于监测6路单相回路,每路被监测单相回路均连接一组互感器组。
8.如权利要求1所述的单相多回路电气综合监测系统,其特征在于,所述单相多回路电气综合监测系统还包括:
云平台,所述云平台用于接收云端服务器的监测结果,并将所述监测结果在云平台上进行展示。
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