CN111781418A - 低压配电网剩余电流监测方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种低压配电网剩余电流监测方法、设备及系统，属于电网设备技术领域。所述方法包括：检测所述低压配电网中供电线路的剩余电流和输入电压；当检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值；根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型，并将所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，其中，所述数据信息包括所述剩余电流的类型，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型。本发明实施例适用于对低压配电网剩余电流的监测过程。

Description

低压配电网剩余电流监测方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及电网设备技术领域，具体地涉及一种低压配电网剩余电流监测方法、设备及系统。

背景技术

剩余电流(Residual Current)，又称为过剩电流，残余电流或漏电流，是指低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和不为零的电流。剩余电流具有极大的危害性。在电气火灾事故中由于过剩电流所导致事故约占电气火灾事故的1/2，可见过剩电流的严重性与普遍性。

当剩余电流中含有直流电流分量或复杂波形电流分量时，传统的AC型和A型剩余电流保护装置无法准确感应出剩余电流信号，灵敏度降低，对低压配电网的安全构成重大隐患，对低压配电网的财产安全和用户用电安全造成重大威胁。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种低压配电网剩余电流监测方法、设备及系统，本发明实施例解决了现有技术中无法检测低压配电网中含有直流电流分量或复杂波形电流分量的剩余电流的问题，通过B型剩余电流传感器以及电压采集模块，可实现更快速地检测剩余电流的类型。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种低压配电网剩余电流监测设备，所述设备包括：相互连接的电源电路板和传感器电路板，以及与所述传感器电路板连接的通信模块，且所述电源电路板和传感器电路板均与所述低压配电网中的供电线路相连，其中，所述电源电路板，包括相互连接的电压采集模块和第一处理器，其中，所述电压采集模块用于采集所述低压配电网中的供电线路的输入电压，并将所述输入电压的电压值提供至所述第一处理器；所述第一处理器用于将所述输入电压的电压值提供至所述传感器电路板中的第二处理器；所述传感器电路板，包括相互连接的B型剩余电流传感器和所述第二处理器，其中，所述B型剩余电流传感器用于检测所述低压配电网中的供电线路的剩余电流；所述第二处理器，与所述第一处理器相连，并用于当检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值；根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型，其中，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型；所述通信模块用于将所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，所述数据信息包括所述剩余电流的类型。

进一步地，所述电源电路板还包括：电源转换模块，用于将所述低压配电网中的供电线路中的交流电转换为直流电，并将所述直流电提供至所述第一处理器与所述传感器电路板上的器件。

进一步地，所述电源转换模块包括依次连接的AC-DC子模块、DC-DC子模块以及带隔离的DC-DC子模块，其中所述AC-DC子模块与所述低压配电网中的供电线路相连，所述带隔离的DC-DC子模块通过接线口向所述传感器电路板上的器件供电。

进一步地，所述电压采集模块包括整流桥、滤波子模块、分压子模块、限流子模块、保护子模块以及隔离子模块，其中，所述整流桥的第一端口通过所述限流子模块中并联的第十电阻与第二稳压二极管与所述输电线路的零线连接，所述整流桥的第二端口通过所述限流子模块中的第八电阻与所述输电线路的火线连接，所述整流桥的第三端口依次通过所述分压子模块中的第六电阻、第五电阻以及第四电阻接地，所述第四电阻与所述第五电阻之间连接所述保护子模块中的第一二极管的正极，所述第一二极管的负极与所述第一处理器中的AD端口连接，所述滤波子模块中的第十电容并联于所述第四电阻的两端，所述整流桥的第四端口通过所述隔离子模块中的第十四电阻接地，所述整流桥的第三端口与第四端口之间连接第十一电容。

进一步地，所述电源电路板还包括：光耦隔离电路，连接在所述第一处理器和所述第二处理器之间，用于对所述输入电压进行光电隔离。

进一步地，所述传感器电路板还包括：电流传感器，与所述第二处理器的AD端口连接，用于检测所述低压配电网中的供电线路的电流；温湿度传感器，与所述第二处理器的IIC端口连接，用于检测所述低压配电网中的供电线路的温湿度。

进一步地，所述第二处理器还用于当未检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第二预设时间段内的所述输入电压的电压值。

进一步地，所述数据信息还包括所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度，或者所述第二预设时间段内的所述输入电压的电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度，所述通信模块还包括：高速电力线载波HPLC子模块，被设置于所述电源电路板上，且通过接线口与所述第二处理器的UART端口连接，以及LORA通信子模块，被设置于所述传感器电路板上，且与所述第二处理器的UART端口连接。

进一步地，所述数据信息还包括所述设备的唯一标识，所述LORA通信子模块还用于：将所述数据信息发送至指定标识对应的设备，以便所述指定标识对应的设备将所述数据信息转发至所述服务器或所述控制终端。

进一步地，所述LORA通信子模块还用于：接收其它设备发送的数据信息；提取所接收的数据信息中的标识，并验证所述标识是否与本地设备对应的标识一致；当验证所述标识与所述本地设备对应的标识一致时，将所接收的数据信息转发至所述服务器或所述控制终端；当验证所述标识与所述本地设备对应的标识不一致时，直接丢弃所接收的数据信息。

相应地，本发明实施例还提供一种低压配电网剩余电流监测方法，所述方法应用于如上所述的低压配电网剩余电流监测设备中，所述方法包括：检测所述低压配电网中供电线路的剩余电流和输入电压；当检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值；根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型，并将所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，其中，所述数据信息包括所述剩余电流的类型，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型。

进一步地，所述方法还包括：当未检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取所述供电线路的输入电压的电压值，并将所述电压值作为标准电压值。

进一步地，所述根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型包括：当所述第一预设时间段内的电压值在大于所述标准电压值以及小于所述标准电压值的两个电压值上波动时，确定所述剩余电流的类型为正弦交流型；当所述第一预设时间段内的电压值在所述标准电压值以及大于所述标准电压值的两个电压值上波动，或者当所述第一预设时间段内的电压值在所述标准电压值以及小于所述标准电压值的两个电压值上波动时，确定所述剩余电流的类型为脉动直流型；当所述第一预设时间段内的电压值处于大于所述标准电压值的电压值上，或者当所述第一预设时间段内的电压值处于小于所述标准电压值的电压值上时，确定所述剩余电流的类型为平滑直流型。

进一步地，所述方法还包括：检测所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度。

进一步地，所述数据信息还包括所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度，或者所述标准电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度。

进一步地，所述数据信息还包括所述设备的唯一标识，所述方法还包括：将所述数据信息发送至指定标识对应的设备，以便所述指定标识对应的设备将所述数据信息转发至所述服务器或所述控制终端。

进一步地，所述方法还包括：接收其它设备发送的数据信息；提取所接收的数据信息中的标识，并验证所述标识是否与本地设备对应的标识一致；当验证所述标识与所述本地设备对应的标识一致时，将所接收的数据信息转发至所述服务器或所述控制终端；当验证所述标识与所述本地设备对应的标识不一致时，直接丢弃所接收的数据信息。

相应地，本发明实施例还提供一种低压配电网剩余电流监测系统，所述系统包括：至少一个如上所述的低压配电网剩余电流监测设备、至少一个控制终端和/或服务器，所述控制终端和/或服务器用于接收所述低压配电网剩余电流监测设备上传的所述低压配电网中的供电线路的数据信息，所述数据信息包括所述剩余电流的类型，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型。

通过上述技术方案，将B型剩余电流传感器与电压采集相结合，可以更快速地确定剩余电流的类型，提高对电网安全维护的响应速度。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的另一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的又一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的应用AC-DC子模块的电路搭建示意图；

图5是本发明一实施例提供的再一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的再又一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的电压采集模块的电路示意图；

图8是本发明一实施例提供的再另一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图；

图9是本发明一实施例提供的又一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图；

图10是本发明一实施例提供的应用HPLC子模块的电路示意图；

图11是本发明一实施例提供的电源电路板的功能框图；

图12是本发明一实施例提供的传感器电路板的功能框图；

图13是本发明一实施例提供的一种低压配电网剩余电流监测方法的流程图；

图14是本发明一实施例提供的正弦交流电压波形示意图；

图15是本发明一实施例提供的脉动直流电压波形示意图；

图16是本发明一实施例提供的平滑直流电压波形示意图；

图17是本发明一实施例提供的一种低压配电网剩余电流监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的一种低压配电网剩余电流监测设备的结构示意图。如图1所示，所述设备10包括：

相互连接的电源电路板11和传感器电路板12，以及与所述传感器电路板连接的通信模块13，且所述电源电路板和传感器电路板均与所述低压配电网中的供电线路相连，其中，

所述电源电路板11，包括相互连接的电压采集模块111和第一处理器112，

其中，所述电压采集模块111用于采集所述低压配电网中的供电线路的输入电压，并将所述输入电压的电压值提供至所述第一处理器；

所述第一处理器112用于将所述输入电压的电压值提供至所述传感器电路板中的第二处理器；

所述传感器电路板12，包括相互连接的B型剩余电流传感器121和所述第二处理器122，

其中，所述B型剩余电流传感器121用于检测所述低压配电网中的供电线路的剩余电流；

所述第二处理器122，与所述第一处理器相连，并用于当检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值；根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型，其中，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型；

所述通信模块13用于将所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，所述数据信息包括所述剩余电流的类型。

其中，由于剩余电流传感器只能得到剩余电流的数值大小和电流流向，由于剩余电流传感器的频响一般为几百赫兹，不易区分1KHZ以上的脉动直流型电流和平滑直流型电流，通过输入电压的实时采集，由于电压采集的电路响应速度相对于剩余电流的响应速度更快，因此可以结合电压采集的数值来区分脉动直流型剩余电流和平滑直流型剩余电流。

其中，B型剩余电流传感器采用RCMU101SN传感器,可以得到剩余电流数值大小和方向。当不存在剩余电流时，B型剩余电流传感器的输出电压为2.5V，即对应的剩余电流为0A。该传感器的输出量程为0V～5V，对应的剩余电流范围为-300mA～300mA，也就是说当B型剩余电流传感器的输出电压范围在0V～2.5V时，对应的剩余电流范围为-300mA～0mA，当B型剩余电流传感器的输出电压范围在2.5V～5V时，对应的剩余电流范围为0mA～300mA。因此，通过传感器可以获知剩余电流的大小数值与方向，但是为了在高频状态下更快速地确定剩余电流的类型，则结合输入电压的采集，当确定所述供电线路中存在剩余电流时，则获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，并由所述电压值，确定所述剩余电流的类型。

其中，所述电源电路板和传感器电路板通过排线连接，第一处理器采用32位处理器，具有串口和AD采集功能。第二处理器采用32位处理器，具有多个串口、AD采集和IIC等功能。其中，所述电压采集模块采集得到的输入电压的电压值通过第一处理器并经由第二处理器的UART端口，输入至所述第二处理器中，由所述第二处理器进行数据处理。B型剩余电流传感器将检测到的剩余电流的情况通过第二处理器的AD端口输入至所述第二处理器中。

因此，在本发明实施例中，将B型剩余电流传感器与电压采集相结合，可以更快速地确定剩余电流的类型，提高对电网安全维护的响应速度。

进一步地，如图2所示，所述电源电路板还包括：电源转换模块113，用于将所述低压配电网中的供电线路中的交流电转换为直流电，并将所述直流电提供至所述第一处理器与所述传感器电路板上的器件，其中包括为所述传感器电路板上的B型剩余电流传感器和所述第二处理器供电。

其中，如图3所示，所述电源转换模块包括依次连接的AC-DC子模块31、DC-DC子模块32以及带隔离的DC-DC子模块33，其中所述AC-DC子模块与所述低压配电网中的供电线路相连，所述带隔离的DC-DC子模块通过接线口向所述传感器电路板上的器件供电。

其中，AC-DC子模块采用LS03-15BXXSR2S系列AC-DC模块电源，其具有超宽输入电压范围：85-305VAC/70-430VDC。根据该模块电源的标准要求中的推荐电路，得到适用于本发明的电路原理图，具体见图4，其中U2为所述AC-DC子模块，其电源输入端口需要有保险F1,压敏电阻RV1，同时要有EMS(Electro Magnetic Susceptibility，电磁敏感度)功能部件R13，具有防EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)的部件L1，每个器件的具体型号与主要参数见图4。需要说明的是，图4中的电路图仅作为示例进行说明本发明实施例中的AC-DC子模块的应用，并不用于限定具体电路搭建方式，只要适用于本发明实施例中的AC-DC子模块，可实现本发明实施例功能的电路形式均可。

其中，所述DC-DC子模块采用K78XX-500R3系列的DC/DC模块电源。所述带隔离的DC-DC子模块采用E_SWR2系列的DC/DC模块电源。在本发明实施例中的设备采用隔离技术对强电进行隔离，通过带隔离的DC-DC子模块对强电进行隔离，同时向第一处理器提供3.3V直流电，以及通过接线口向第二处理器提供5V直流电。

另外，为了进一步提高本发明实施例中的设备的工作的稳定性和使用的安全性，除了通过带隔离的DC-DC子模块对强电进行隔离之外，还采用光耦隔离对弱电进行隔离，如图5所示，所述电源电路板还包括：光耦隔离电路114，连接在所述第一处理器和所述第二处理器之间，用于对所述输入电压进行光电隔离，可以采用PS2501，隔离电压5000V。

其中，如图6所示，所述电压采集模块包括整流桥61、滤波子模块62、分压子模块63、限流子模块64、保护子模块65以及隔离子模块66，其中，如图7所示的电路图中，所述整流桥U7的第一端口通过所述限流子模块中并联的第十电阻R10与第二稳压二极管Z2与所述输电线路的零线Nin连接，所述整流桥U7的第二端口通过所述限流子模块中的第八电阻R8与所述输电线路的火线Lin连接，所述整流桥U7的第三端口依次通过所述分压子模块中的第六电阻R6、第五电阻R5以及第四电阻R4接地。其中，R4,R5,R6要采用高精度，低温漂的电阻。另外，为了保证输入电压的采样精度，需要所述滤波子模块中的第十电容C10并联于所述第四电阻R4的两端。所述第四电阻R4与所述第五电阻R5之间连接所述保护子模块中的第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极与所述第一处理器中的AD端口连接。所述整流桥U7的第四端口通过所述隔离子模块中的第十四电阻R14接地，所述整流桥U7的第三端口与第四端口之间连接第十一电容C11。其中，R14为0欧电阻，起到隔离作用，去掉噪声，减少串扰。每个器件的具体型号与主要参数见图7。

另外，为了采集更多的参数，如图8所示，所述传感器电路板还包括：电流传感器123，可采用JCBXXA系列的电流传感器，可以得到电流数值大小和方向，与所述第二处理器的AD端口连接，用于检测所述低压配电网中的供电线路的电流；温湿度传感器124，采用数字接口的温湿度传感器，与所述第二处理器的IIC端口连接，用于检测所述低压配电网中的供电线路的温湿度。在获取到上述电流以及温湿度数据之后，还可通过所述通信模块将所述数据上传至服务器或控制终端。需要说明的是，所述电源电路板上的电源转换模块，还用于向所述传感器电路板上的电流传感器、温湿度传感器供电。

相较于现有技术中的剩余电流检测装置中的电源与传感器集成在一块电路板上，电源与传感器之间易相互干扰，影响检测精度，在本发明实施例中，将传感器与电源分别设置在两块电路板上，电源电路板主要实现低压直流电源的功能，传感器电路板主要实现传感器信号的采集功能，大大减小了受到电磁场的影响，提高了信号监测的质量。

另外，本发明实施例中的设备，除了在检测到剩余电流时获取输入电压的电压值，并将该电压值与所确定的剩余电流的类型以及所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度一同上传至服务器或控制终端，所述第二处理器还用于当未检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第二预设时间段内的所述输入电压的电压值，然后将所获取到的第二预设时间段内的所述输入电压的电压值与所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度通过所述通信模块上传至服务器或控制终端上。在本发明实施例中，相较于现有技术中的一种通信方式，无法和其他通信方式的智能设备进行通信，当在同一地区布置多种电网智能设备时，就需要配置与之对应的多种平台或服务器，这不仅增加了成本，同时也增加了用户的操作复杂性，所以本发明实施例中的通信模块同时具备HPLC(High Speed PowerLine Carrier，高速电力线载波)和LORA两种通信方式，兼顾有线和无线，近程和远程，使用更灵活。其中，如图9所示，所述通信模块13还包括：HPLC子模块131，被设置于所述电源电路板上，且通过接线口与所述第二处理器的UART端口连接，以及LORA通信子模块132，被设置于所述传感器电路板上，且与所述第二处理器的UART端口连接。其中，所述电源电路板上的电源转换模块，还用于向LORA通信子模块供电。

其中，HPLC子模块采用SCHMZ02HPLC通信模组，电路如图10所示，其中ETA25201变压器具有隔离作用，电源输入端需要有TVS二极管D2和X2电容C12，其中RXD4、TXD4、RST_PLC通过接线口连接第二处理器。

本发明实施例中的设备将两种不同的布网方式的设备整合成一个通信网络，用户可以只使用一种控制终端中的APP或服务器就可以操作多种设备，获取更多的信息，对于原有一种通信方式HPLC的控制终端A，或具有一种通信方式LORA的控制终端B，扩展了通信协议，增强了设备的使用范围，同时也为用户提供了更加方便合理的布局方案。本发明实施例中的设备同时具有支持HPLC和LORA两种通信方式，HPLC协议是国家电网总局规定的协议，所以该协议通用，而LORA通信子模块采用的是自适应方式，即自适应现有LORA网络的频率和带宽，因此可适应已有的LORA通信布局。

其中，对于LORA通信而言，最大的问题为传输数据较少，当传输大数据量信息时，都要进行拆包处理，而本发明实施例中将LORA网络和HPLC网络整合成一个通信网络时，对于字节数超过LORA通信中限制的信息，则可通过所述设备的HPLC子模块发送，再由HPLC网络将数据信息发送给控制终端的APP或服务器，以保证数据传输的安全性。

另外，对于很多没有HPLC网络的覆盖区域，可由LORA无线传输网覆盖，这样可将更多的低压配电网中的供电线路中的数据信息采集上报给控制终端或服务器。

其中，对于LORA网络，每个设备都有自身的标识，例如1至999，标识越大离服务器越远，因为每个设备上报的距离有限，不能每个设备都能直接将数据信息上报给控制终端或服务器，所以就需要逐级上报。因此，LORA通信子模块向服务器或控制终端上传的所述数据信息还包括所述设备的唯一标识，所述LORA通信子模块还用于：将所述数据信息发送至指定标识对应的设备，以便所述指定标识对应的设备将所述数据信息转发至所述服务器或所述控制终端。而所述设备在发送所述数据信息时，是采取广播的形式进行发送。也就是说，所述LORA通信子模块还用于：接收其它设备发送的数据信息；提取所接收的数据信息中的标识，并验证所述标识是否与本地设备对应的标识一致；当验证所述标识与所述本地设备对应的标识一致时，将所接收的数据信息转发至所述服务器或所述控制终端；当验证所述标识与所述本地设备对应的标识不一致时，直接丢弃所接收的数据信息。

图11和图12分别提供了本发明实施例所述的设备中的电源电路板和传感器电路板的功能框图，其中电源转换模块中的AC-DC子模块将输入的220V交流电转换为12V直流电，然后将DC-DC子模块将12V直流电转换为5V直流电，并由带隔离的DC-DC子模块分别将3.3V直流电提供至第一处理器，以及将5V直流电通过接线口提供至传感器电路板上的器件，包括第二处理器、B型剩余电流传感器、电流传感器、温湿度传感器以及LORA通信子模块。电压采集模块将所采集到的输入电压的电压值提供至第一处理器的AD端口，并由第一处理器的UART端口经光耦隔离电路与接线口提供至第二处理器。HPLC子模块直接通过接线口连接至第二处理器，将第二处理器处理后的数据信息发送至服务器或控制终端。传感器电路板中的B型剩余电流传感器将所检测的剩余电流信息提供至第二处理器的AD端口，电流传感器将所检测到的供电电路中的电流提供至第二处理器的AD端口，温湿度传感器将所检测到的供电线路中的温湿度提供至第二处理器的IIC端口。LORA通信子模块从第二处理器的UART端口接收到要发送的数据信息。另外，第二处理器通过接线口接收第一处理器提供的供电线路的输入电压的电压值。

通过本发明实施例的设备可进行高精度B型剩余电流检测，监测精度高，剩余电流的监测种类齐全，不仅可以进行传统的AC型剩余电流以及A型剩余电流的监测，也可以监测高频剩余电流或者直流剩余电流，并且可以区分出剩余电流的具体类型。另外，所述设备中采用双处理器工作的方式，第一处理器采集输入的电压，并将输入电压的电压值串行传输给第二处理器，第二处理器作为主处理器，负责采集各个传感器的数据和通信等功能。

相应地，图13是本发明一实施例提供的一种低压配电网剩余电流监测方法的流程图。如图13所示，所述方法应用于上述实施例中的低压配电网剩余电流监测设备中，所述方法包括如下步骤：

步骤1301，检测所述低压配电网中供电线路的剩余电流和输入电压；

步骤1302，当检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值；

步骤1303，根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型，并将所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，其中，所述数据信息包括所述剩余电流的类型，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型。

其中，由于剩余电流传感器只可以得到剩余电流的数值大小和电流流向，由于剩余电流传感器的频响一般为几百赫兹，不易区分1KHZ以上的脉动直流型电流和平滑直流型电流，本发明实施例结合输入电压的电压值的实时采集，由于电压采集的电路响应速度相对于剩余电流的响应速度更快，因此可以结合电压采集的数值来区分脉动直流型电流和平滑直流型电流，而且可以得到脉动直流电流的频率。

另外，由于B型剩余电流传感器所监测的剩余电流的供电线路，与电压采集模块所采集的输入电压的供电线路是连通的。因此，由于连通的供电线路的电压类型一样，因此剩余电流的电压形式与输入电压的电压形式是一样的，即采集的输入电压的形式就是剩余电流的形式。

下面，将给出正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型这三种剩余电流类型对应的电压形式。其中，所述电压采集模块中的整流桥实际上是将电压波形的负半轴波形向上翻为正半轴波形，以220V交流为例，经过整流桥后的波形如图14所示，就可以反推出整流前的输入电压波形，从而通过电压波形的频率变化就可以得到剩余电流的频率，即图14就可得到正弦交流型剩余电流的频率。同理，如图15所示的脉动直流电压波形以及图16所示的平滑直流电压波形，就可以得到剩余电流的类型为脉动直流型以及平滑直流型。另外，还可以得到脉动直流型剩余电流的频率。

另外，当未检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取所述供电线路的输入电压的电压值，并将所述电压值作为标准电压值。

从而，当所述第一预设时间段内的电压值在大于所述标准电压值以及小于所述标准电压值的两个电压值上波动时，确定所述剩余电流的类型为正弦交流型；当所述第一预设时间段内的电压值在所述标准电压值以及大于所述标准电压值的两个电压值上波动，或者当所述第一预设时间段内的电压值在所述标准电压值以及小于所述标准电压值的两个电压值上波动时，确定所述剩余电流的类型为脉动直流型；当所述第一预设时间段内的电压值处于大于所述标准电压值的电压值上，或者当所述第一预设时间段内的电压值处于小于所述标准电压值的电压值上时，确定所述剩余电流的类型为平滑直流型。

另外，本发明实施例还可检测所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度。

从而，无论是否检测到剩余电流，本发明实施例均可将采集到的数据信息上传至服务器或控制终端，即将所述设备监测的所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，当检测到剩余电流的时候，所述数据信息包括所述低压配电网中的供电线路中的剩余电流的类型、所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度，而当未检测到剩余电流的时候，所述数据信息则包括所述标准电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度。

另外，为了节省LORA通信子模块的资源，发挥网络优势，均衡负载，降低成本，每个设备具有唯一标识，例如1至999，标识越大离平台处理器越远，因为每个设备上报的距离有限，不能每个设备都能直接将数据信息上报给服务器或控制终端，所以就需要逐级上报。因此，在上报的所述数据信息还包括所述设备的唯一标识，距离服务器或控制终端较远的设备可将所述数据信息发送至指定标识对应的设备，以便所述指定标识对应的设备将所述数据信息转发至所述服务器或所述控制终端。例如，本地设备标识为99，则其指定标识可为48，即向标识为48的设备发送其数据信息。在本发明实施例中采用广播的形式进行逐级上报。因此，在接收到其它设备发送的数据信息之后，提取所接收的数据信息中的标识，并验证所述标识是否与本地设备对应的标识一致。当验证所述标识与所述本地设备对应的标识一致时，将所接收的数据信息转发至所述服务器或所述控制终端，其中，若本地设备距离服务器或控制终端还较远时，还可再将所接收的数据信息转发至标识比本地设备对应的标识更小的设备，直到将数据信息转发至服务器或控制终端。当验证所述标识与所述本地设备对应的标识不一致时，则直接丢弃所接收的数据信息。

相应地，图17是本发明一实施例提供的一种低压配电网剩余电流监测系统的结构示意图。如图17所示，所述系统170包括：至少一个根据上述实施例所述的低压配电网剩余电流监测设备10、至少一个控制终端171和/或服务器172，所述控制终端和/或服务器用于接收所述低压配电网剩余电流监测设备上传的所述低压配电网中的供电线路的数据信息，所述数据信息包括所述剩余电流的类型，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型。

其中，由于所述低压配电网剩余电流监测设备是实时获取供电线路的数据信息，因此，当检测到剩余电流的时候，其上传的数据信息中包括剩余电流的类型、采集的电压值与供电线路的电流以及温湿度，而当未检测到剩余电流的时候，其上传的数据信息包括采集的电压值与供电线路的电流以及温湿度。

另外，当控制终端中的APP和服务器共同使用时，控制终端可实时监测部分低压配电网的数据信息，然后将异常数据、信息进行筛选后直接上报给服务器，再由管理人员统一安排统筹，这样不仅可以实时了解每个子低压配电网的信息，还可以减轻服务器的负担，加快了解整个低压配电网中的异常信息，可根据整个低压配电网或子低压配电网的具体情况做具体的分析，解决异常现象。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (18)

1.一种低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述设备包括：

相互连接的电源电路板和传感器电路板，以及与所述传感器电路板连接的通信模块，且所述电源电路板和传感器电路板均与所述低压配电网中的供电线路相连，其中，

所述电源电路板，包括相互连接的电压采集模块和第一处理器，

其中，所述电压采集模块用于采集所述低压配电网中的供电线路的输入电压，并将所述输入电压的电压值提供至所述第一处理器；

所述第一处理器用于将所述输入电压的电压值提供至所述传感器电路板中的第二处理器；

所述传感器电路板，包括相互连接的B型剩余电流传感器和所述第二处理器，

其中，所述B型剩余电流传感器用于检测所述低压配电网中的供电线路的剩余电流；

所述第二处理器，与所述第一处理器相连，并用于当检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值；根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型，其中，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型；

所述通信模块用于将所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，所述数据信息包括所述剩余电流的类型。

2.根据权利要求1所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述电源电路板还包括：

电源转换模块，用于将所述低压配电网中的供电线路中的交流电转换为直流电，并将所述直流电提供至所述第一处理器与所述传感器电路板上的器件。

3.根据权利要求2所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述电源转换模块包括依次连接的AC-DC子模块、DC-DC子模块以及带隔离的DC-DC子模块，其中所述AC-DC子模块与所述低压配电网中的供电线路相连，所述带隔离的DC-DC子模块通过接线口向所述传感器电路板上的器件供电。

4.根据权利要求1所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述电压采集模块包括整流桥、滤波子模块、分压子模块、限流子模块、保护子模块以及隔离子模块，其中，

所述整流桥的第一端口通过所述限流子模块中并联的第十电阻与第二稳压二极管与所述输电线路的零线连接，所述整流桥的第二端口通过所述限流子模块中的第八电阻与所述输电线路的火线连接，所述整流桥的第三端口依次通过所述分压子模块中的第六电阻、第五电阻以及第四电阻接地，所述第四电阻与所述第五电阻之间连接所述保护子模块中的第一二极管的正极，所述第一二极管的负极与所述第一处理器中的AD端口连接，所述滤波子模块中的第十电容并联于所述第四电阻的两端，所述整流桥的第四端口通过所述隔离子模块中的第十四电阻接地，所述整流桥的第三端口与第四端口之间连接第十一电容。

5.根据权利要求1所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述电源电路板还包括：

光耦隔离电路，连接在所述第一处理器和所述第二处理器之间，用于对所述输入电压进行光电隔离。

6.根据权利要求1所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述传感器电路板还包括：

电流传感器，与所述第二处理器的AD端口连接，用于检测所述低压配电网中的供电线路的电流；

温湿度传感器，与所述第二处理器的IIC端口连接，用于检测所述低压配电网中的供电线路的温湿度。

7.根据权利要求6所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述第二处理器还用于当未检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第二预设时间段内的所述输入电压的电压值。

8.根据权利要求7所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述数据信息还包括所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度，或者所述第二预设时间段内的所述输入电压的电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度，所述通信模块还包括：

高速电力线载波HPLC子模块，被设置于所述电源电路板上，且通过接线口与所述第二处理器的UART端口连接，以及

LORA通信子模块，被设置于所述传感器电路板上，且与所述第二处理器的UART端口连接。

9.根据权利要求8所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述数据信息还包括所述设备的唯一标识，所述LORA通信子模块还用于：

将所述数据信息发送至指定标识对应的设备，以便所述指定标识对应的设备将所述数据信息转发至所述服务器或所述控制终端。

10.根据权利要求9所述的低压配电网剩余电流监测设备，其特征在于，所述LORA通信子模块还用于：

接收其它设备发送的数据信息；

提取所接收的数据信息中的标识，并验证所述标识是否与本地设备对应的标识一致；

当验证所述标识与所述本地设备对应的标识一致时，将所接收的数据信息转发至所述服务器或所述控制终端；

当验证所述标识与所述本地设备对应的标识不一致时，直接丢弃所接收的数据信息。

11.一种低压配电网剩余电流监测方法，其特征在于，所述方法应用于所述权利要求1-10任一项所述的低压配电网剩余电流监测设备中，所述方法包括：

检测所述低压配电网中供电线路的剩余电流和输入电压；

当检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取第一预设时间段内的所述输入电压的电压值；

根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型，并将所述低压配电网中的供电线路的数据信息上传至服务器或控制终端，其中，所述数据信息包括所述剩余电流的类型，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型。

12.根据权利要求11所述的低压配电网剩余电流监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

当未检测到所述供电线路中存在剩余电流时，获取所述供电线路的输入电压的电压值，并将所述电压值作为标准电压值。

13.根据权利要求12所述的低压配电网剩余电流监测方法，其特征在于，所述根据所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值，确定所述剩余电流的类型包括：

当所述第一预设时间段内的电压值在大于所述标准电压值以及小于所述标准电压值的两个电压值上波动时，确定所述剩余电流的类型为正弦交流型；

当所述第一预设时间段内的电压值在所述标准电压值以及大于所述标准电压值的两个电压值上波动，或者当所述第一预设时间段内的电压值在所述标准电压值以及小于所述标准电压值的两个电压值上波动时，确定所述剩余电流的类型为脉动直流型；

当所述第一预设时间段内的电压值处于大于所述标准电压值的电压值上，或者当所述第一预设时间段内的电压值处于小于所述标准电压值的电压值上时，确定所述剩余电流的类型为平滑直流型。

14.根据权利要求11所述的低压配电网剩余电流监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度。

15.根据权利要求14所述的低压配电网剩余电流监测方法，其特征在于，所述数据信息还包括所述第一预设时间段内的所述输入电压的电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度，或者所述标准电压值、所述低压配电网中的供电线路的电流以及温湿度。

16.根据权利要求11所述的低压配电网剩余电流监测方法，其特征在于，所述数据信息还包括所述设备的唯一标识，所述方法还包括：

将所述数据信息发送至指定标识对应的设备，以便所述指定标识对应的设备将所述数据信息转发至所述服务器或所述控制终端。

17.根据权利要求16所述的低压配电网剩余电流监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收其它设备发送的数据信息；

提取所接收的数据信息中的标识，并验证所述标识是否与本地设备对应的标识一致；

当验证所述标识与所述本地设备对应的标识一致时，将所接收的数据信息转发至所述服务器或所述控制终端；

当验证所述标识与所述本地设备对应的标识不一致时，直接丢弃所接收的数据信息。

18.一种低压配电网剩余电流监测系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个根据权利要求1-10任一项所述的低压配电网剩余电流监测设备、至少一个控制终端和/或服务器，所述控制终端和/或服务器用于接收所述低压配电网剩余电流监测设备上传的所述低压配电网中的供电线路的数据信息，所述数据信息包括所述剩余电流的类型，所述剩余电流的类型包括正弦交流型、脉动直流型以及平滑直流型。

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