CN110988543A - 一种配电自动化终端检测监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力配电自动化技术领域，具体涉及一种配电自动化终端检测监控系统，包括服务器模块（100）、网关模块（200）、检测模块（300）、采集模块（400）；检测模块（300）、采集模块（400）分别与被测终端（T）、网关模块（200）连接；网关模块（200）与服务器模块（100）连接；本发明所述的配电自动化终端检测监控系统，能够对配电自动化系统在使用前进行故障预演等检测，使缺陷能够及早的暴露和解决，提高了系统的安全性和可靠性，同时基于边缘计算对配电自动化终端进行实时监测，能够及时发现故障且提升了处理效率，减轻了云端负荷。

Description

一种配电自动化终端检测监控系统

技术领域

本发明涉及电力配电自动化技术领域，具体涉及一种配电自动化终端检测监控系统。

背景技术

配电自动化是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网路技术，将配网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。

配电自动化终端安装在中压配电网的各类远方监测、控制单元的总称，完成数据采集、控制、通信等功能，主要包括馈线终端和站所终端。

站所终端（Distribution terminal unit—DTU）安装在配电网馈线回路的开关站、配电室、环网柜、箱式变电站等处，具有遥信、遥测、遥控和馈电自动化功能的配电自动化终端，其监控对象是开关。

配电自动化是智能电网的重要组成部分，现有的配电自动化现场拓扑错综复杂，且系统后台技术薄弱、只具有简单的参数配置功能，故障发生后，配电自动化系统难以自动、快速、准确地判断出故障区段并采取正确的处理措施。而设计、配置配电自动化系统的技术人员在配电自动化系统投入使用前，也无法通过技术手段对配电自动化系统的配置进行基于故障预演的验证，只能在故障发生后根据故障的解决情况对配电自动化系统进行不断的调整，耗费巨大的人力物力，维护工作量大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种配电自动化终端检测监控系统，能够对配电自动化终端在使用前进行故障预演等检测，同时基于边缘计算对配电自动化终端进行实时监测。具体技术方案如下：

一种配电自动化终端检测监控系统，包括服务器模块、网关模块、检测模块、采集模块；所述检测模块、采集模块分别与被测终端、网关模块连接；所述网关模块与服务器模块连接；

所述采集模块用于采集被测终端的电压、电流、开关信息，并将采集到的信息通过网关模块传输至服务器模块；

所述检测模块用于根据服务器模块下达的故障指令生成测试方案，并根据测试方案对被测终端进行检测；

所述网关模块用于实现检测模块、采集模块与服务器模块的数据交互；

所述服务器模块用于下达故障指令并通过检测模块对被测终端进行检测，通过采集模块采集被测终端的监控信息对被测终端进行监控。

优选地，所述服务器模块包括数据库服务器和应用服务器，所述数据库服务器用于提供数据存储的数据服务，所述应用服务器用于调用所述数据库服务器的数据并对被测终端进行自动化检测和监控；所述数据库服务器和应用服务器分别与网关模块连接。

优选地，所述网关模块具有边缘计算能力。

优选地，所述检测模块包括计算机和配电自动化测试仪，所述计算机分别与所述网关模块和所述配电自动化测试仪相连，所述配电自动化测试仪与所述被测终端相连。

优选地，所述配电自动化测试仪包括控制中心子模块、工控机子模块、规约应答子模块和交流量输出子模块，所述工控机子模块与所述交流量输出子模块和所述规约应答子模块相连，所述控制中心子模块通过网口与所述工控机子模块相连；所述规约应答子模块通过网口与被测终端相连；所述交流量输出子模块与被测终端相连。

优选地，所述检测模块还包括打印机，所述打印机用于打印检测报告。

优选地，所述采集模块包括电压传感器、电流传感器和开关位置传感器，所述电压传感器、电流传感器和开关位置传感器设于所述被测终端内并分别与所述网关模块相连，通过所述网关模块将所采集的信号传送给所述服务器模块。

优选地，还包括报警模块，所述报警模块与所述网关模块相连，所述服务器模块根据接收的信息控制所述报警模块的工作状态。

优选地，还包括显示模块，所述显示模块与所述网关模块相连，所述服务器模块将接收的信息通过所述显示模块显示出来。

本发明的有益效果为：本发明所述的配电自动化终端检测监控系统，能够对配电自动化系统在使用前进行故障预演等检测，使缺陷能够及早的暴露和解决，提高了系统的安全性和可靠性，同时基于边缘计算对配电自动化终端进行实时监测，能够及时发现故障且提升了处理效率，减轻了云端负荷。

附图说明

图1为本发明实施例1中的系统整体框架连接示意图；

图2为本发明实施例2中的系统整体框架连接示意图；

图3为本发明实施例2中的配电自动化测试仪的结构示意图；

图4为本发明实施例3中的系统整体框架连接示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，一种配电自动化终端检测监控系统，包括服务器模块100、网关模块200、检测模块300、采集模块400；检测模块300、采集模块400分别与被测终端T、网关模块200连接；网关模块200与服务器模块100连接；一般为保证数据安全，服务器模块100还会设立防火墙，而后与网关模块200相连，其连接方式有4G网络、5G网络或VPN通信网络。采集模块400用于采集被测终端T的电压、电流、开关信息，并将采集到的信息通过网关模块200传输至服务器模块100；检测模块300用于根据服务器模块100下达的故障指令生成测试方案，并根据测试方案对被测终端T进行检测；网关模块200用于实现检测模块300、采集模块400与服务器模块100的数据交互；服务器模块100用于下达故障指令并通过检测模块300对被测终端T进行检测，通过采集模块400采集被测终端T的监控信息对被测终端T进行监控。

本实施例中，服务器模块100为服务器，根据实际需求可以为本地服务器也可为云服务器。网关模块200为网关，网关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。采集模块400主要为一些传感器，能够将配电自动化终端中的一些电压、电流、开关信号采集并传送给服务器模块100。

配电自动化终端在使用前通过检测模块300对其进行检测和各种故障预演，检测及预演合格后再将其入网使用，使用后，通过采集模块400对该被测终端T进行实时监控，若出现故障，由服务器模块100进行提醒。

通过对配电自动化终端在使用前进行故障预演等检测，能够有效地减少配电自动化终端在使用后故障发生的次数，减少了因故障带来的损失，提高了系统的安全性和可靠性。

实施例2：

参照图2~图3，一种配电自动化终端检测监控系统，包括服务器模块100、网关模块200、检测模块300和采集模块400，服务器模块100与网关模块200相连，服务器模块100包括数据库服务器101和应用服务器102，数据库服务器101用于提供数据存储等数据服务，应用服务器102能够调用数据库服务器101的数据；网关模块200拥有边缘计算能力；检测模块300与网关模块200和被测终端T相连，检测模块300用于检测被测终端T；采集模块400与被测终端T和网关模块200相连，采集模块400将采集到的信息传送给网关模块200。

需要说明的是，应用服务器102主要提供各种与配电自动化检测和监控相关功能的软件或应用平台，数据服务器101为应用服务器102提供数据支撑。根据实际需要，服务器模块100还可增设WEB服务器，提供上网功能。本实施例中，数据库服务器101可选戴尔服务器T610，应用服务器102可选浪潮英信NP M5540M3、曙光天阔A620r-G、中兴R5300 G3等，也可选择阿里云服务器，兼具数据存储和应用功能。

边缘计算起源于传媒领域，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。

本实施例中，网管模块200为边缘计算网关，可选型号有BMG800、IR900和IG900，优选BMG800边缘计算网关。该网关使用ARM架构处理器，拥有强大边缘计算能力，有效分担配终端远程监测云端压力；Linux系统，集成Python开发环境和C语言开发环境，提供标准API接口，方便项目二次开发应用。配备丰富的行业应用接口，包括1路LAN口、1路WAN口、3路RS232（可扩展到4路）、3路RS485（可扩展到4路）、1路SHT、1路TTL电平串口、4路开关量输入、8路模拟量输入、4路继电器输出、5路电源输出、1路USB等，丰富的采集控制端口，方便配电房各种仪表、传感器、摄像头等设备接入。支持MQTT，与阿里云、百度云、华为云、亚马逊云等第三方云平台平滑对接；支持国内主流组态软件：组态王、三维力控、易控等;可与企业研发建设的私有云平台匹配对接；支持主流工业通信协议，支持定制私有通信协议；内置国内外主流仪器厂商通讯协议，方便用户快速调试使用。集成2G/3G/4G/NB-IoT/有线等多种通信方式，支持有线和无线互为备份，可选配GPS定位，可选配4G转WIFI，快速构建工业级WIFI网络，方便配电房设备WIFI接入与本地配置；具有软件看门狗与硬件看门狗技术，设备自动监测工作状态，当网关设备偶发异常时，智能进行软件唤醒或硬件断电重启，将网关复位，确保网关实时正常运行；支持PPP层心跳、ICMP探测、TCP Keepalive以及应用层心跳等多级链路检测机制，故障自恢复，掉线重连，维持无线连接“永久在线”。提供功能强大的中心管理软件，对大量分布在各地的安全网关进行集中监测、配置、升级、诊断等。中心管理软件管理的网关数量没有上限。极大提升管理效率。

检测模块300包括计算机301和配电自动化测试仪302，计算机301与网关模块200相连，计算机301与网关模块200和配电自动化测试仪302相连，配电自动化测试仪302与被测终端T相连。

其中，配电自动化测试仪302包括控制中心子模块302a、工控机子模块302b、规约应答子模块302c和交流量输出子模块302d，工控机子模块302b与交流量输出子模块302d和规约应答子模块302c相连，控制中心子模块302a通过网口与工控机子模块302b相连。

本实施例中，计算机301为一普通的PC终端，配电自动化测试仪302优选型号为CTP3110，控制中心子模块302a负责向终端测试仪下发设备点号和系统参数，实时监控终端测试仪测试过程，存储终端测试仪的检测报告，并提供测试过程中的人机交互界面。工控机子模块302b负责根据生成测试方案，启动测试流程，测试结果评判及检测报告生成。规约应答子模块302c通过有线通信方式实现信息交互功能和规约解析功能。交流量输出子模块302d为一信号源，负责输出测试中要求的电压、电流、相位角、有功、无功、功率因数、频率、谐波分量、开入信号、开出信号等交流量和直流量。

检测时，计算机301从应用服务器102上获取各种故障的指令并将该指令传送给配电自动化测试仪302，工控机子模块302b根据不同的指令生成不同的测试方案，交流量输出子模块302d根据测试方案输出相应的电信号对被测终端T进行检测。

检测模块300还包括打印机303，打印机303用于打印检测报告。当检测完成后，工控机子模块302b将生成的检测报告通过计算机301在打印机303上打印。打印机可选型号为HP LaserJet M5035 MFP ，其功能齐全，满足打印需要。

实施例3：

参照图4，一种配电自动化终端检测监控系统，包括服务器模块100、网关模块200、检测模块300和采集模块400，服务器模块100与网关模块200相连，服务器模块100包括数据库服务器101和应用服务器102，数据库服务器101用于提供数据存储等数据服务，应用服务器102能够调用数据库服务器101的数据；网关模块200拥有边缘计算能力；检测模块300与网关模块200和被测终端T相连，检测模块300用于检测被测终端T，检测模块300包括计算机301和配电自动化测试仪302，计算机301与网关模块200相连，计算机301与网关模块200和配电自动化测试仪302相连，配电自动化测试仪302与被测终端T相连，其中，配电自动化测试仪302包括控制中心子模块302a、工控机子模块302b、规约应答子模块302c和交流量输出子模块302d，工控机子模块302b与交流量输出子模块302d和规约应答子模块302c相连，控制中心子模块302a通过网口与工控机子模块302b相连；采集模块400与被测终端T和网关模块200相连，采集模块400将采集到的信息传送给网关模块200，被测终端T位于配电室内，采集模块400包括电压传感器401、电流传感器402和开关位置传感器403，电压传感器401、电流传感器402和开关位置传感器403设于被测终端T内并与网关模块200相连，通过网关模块200将所采集的信号传送给服务器模块100。

本实施例中，电压传感器401、电流传感器402和开关位置传感器403置于配电室开关柜和被测终端T处，以实现对配电室开关柜设备和被测终端T中的各馈线电流监测、馈线电压监测、开关位置监测。电压传感器401可为霍尔电压传感器，型号为ALLEGRO A1104EUA-T ，电流传感器402可选型号为2CCA880107R0001，开关位置传感器403可选型号为SS443A，电压传感器401、电流传感器402和开关位置传感器403与网关模块200可以无线连接。电压传感器401、电流传感器402和开关位置传感器403的数量可以有多个。

监测时，电压传感器401、电流传感器402和开关位置传感器403将相关信号传送给边缘计算网关，边缘计算网关将数据初步处理后传送给数据库服务器101，应用服务器102调用数据库服务器101中的数据并与正常状态的数据标准量进行对比，如果数据存在异常，则判定配电室中存在故障。

该配电自动化终端检测监控系统还包括报警模块500和显示模块600，报警模块500与网关模块200相连，服务器模块100根据接收的信息控制报警模块500的工作状态；显示模块600与网关模块200相连，服务器模块100将接收的信息通过显示模块600显示出来。

本实施例中，报警模块500为蜂鸣器，可选型号为HRB-PS30，显示模块600为显示器，可选型号为HDMI 436M6VBPAB。当配电室中存在故障时，蜂鸣器报警，维修人员可进行及时维修故障。显示器能够将监测到的数据在显示器上显示出来，维修人员可以根据显示器上显示的异常数据判断故障原因，提高维修效率。

需要说明的是，显示模块600与边缘计算网关直接相连，电压传感器401、电流传感器402和开关位置传感器403等将数据传给边缘计算网关后，边缘计算网关初步处理后可直接将数据传给显示模块，这样可以减小服务器模块100的负荷，提高效率。

监控时，监测模块300可以移走。服务器模块100可以连接多个网关，一个网关也可以连接多个配电室，配电室一般分布在不同的地方，受地理条件的制约，一个网关配一个配电室。

本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：包括服务器模块（100）、网关模块（200）、检测模块（300）、采集模块（400）；所述检测模块（300）、采集模块（400）分别与被测终端（T）、网关模块（200）连接；所述网关模块（200）与服务器模块（100）连接；

所述采集模块（400）用于采集被测终端（T）的电压、电流、开关信息，并将采集到的信息通过网关模块（200）传输至服务器模块（100）；

所述检测模块（300）用于根据服务器模块（100）下达的故障指令生成测试方案，并根据测试方案对被测终端（T）进行检测；

所述网关模块（200）用于实现检测模块（300）、采集模块（400）与服务器模块（100）的数据交互；

所述服务器模块（100）用于下达故障指令并通过检测模块（300）对被测终端（T）进行检测，通过采集模块（400）采集被测终端（T）的监控信息对被测终端（T）进行监控。

2.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：所述服务器模块（100）包括数据库服务器（101）和应用服务器（102），所述数据库服务器（101）用于提供数据存储的数据服务，所述应用服务器（102）用于调用所述数据库服务器（101）的数据并对被测终端（T）进行自动化检测和监控；所述数据库服务器（101）和应用服务器（102）分别与网关模块（200）连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：所述网关模块（200）具有边缘计算能力。

4.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：所述检测模块（300）包括计算机（301）和配电自动化测试仪（302），所述计算机（301）分别与所述网关模块（200）和所述配电自动化测试仪（302）相连，所述配电自动化测试仪（302）与所述被测终端（T）相连。

5.根据权利要求4所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：所述配电自动化测试仪（302）包括控制中心子模块（302a）、工控机子模块（302b）、规约应答子模块（302c）和交流量输出子模块（302d），所述工控机子模块（302b）与所述交流量输出子模块（302d）和所述规约应答子模块（302c）相连，所述控制中心子模块（302a）通过网口与所述工控机子模块（302b）相连；所述规约应答子模块（302c）通过网口与被测终端（T）相连；所述交流量输出子模块（302d）与被测终端（T）相连。

6.根据权利要4所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：所述检测模块（300）还包括打印机（303），所述打印机（303）用于打印检测报告。

7.根据权利要1所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：所述采集模块（400）包括电压传感器（401）、电流传感器（402）和开关位置传感器（403），所述电压传感器（401）、电流传感器（402）和开关位置传感器（403）设于所述被测终端（T）内并分别与所述网关模块（200）相连，通过所述网关模块（200）将所采集的信号传送给所述服务器模块（100）。

8.根据权利要1-7任一所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：还包括报警模块（500），所述报警模块（500）与所述网关模块（200）相连，所述服务器模块（100）根据接收的信息控制所述报警模块（500）的工作状态。

9.根据权利要1-8任一所述的一种配电自动化终端检测监控系统，其特征在于：还包括显示模块（600），所述显示模块（600）与所述网关模块（200）相连，所述服务器模块（100）将接收的信息通过所述显示模块（600）显示出来。

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