CN112526274A - 一种电力感知设备及其监测方法 - Google Patents

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李益民
左进
李颖
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Abstract

本发明公开了一种电力感知设备及其监测方法，包括用于根据待监测电力系统中主回路电压、电流和各个负荷支路电流的情况实现各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障识别的电力负荷设备，整个电力负荷设备包括用于采集主回路电压的电压检测模块，用于采集主回路和各个支路电流的电流检测模块，用于检测回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，MCU，以及故障显示模块，MCU通过通讯模块将识别结果发送至服务器。本发明能够同时对同一回路上的多个不同支路进行监测，识别各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障，有效解决同一回路内不同支路的负荷监测问题，成本低，效率高，使用方便。

Description

一种电力感知设备及其监测方法
技术领域
本发明涉及一种电力感知设备，属于负荷识别技术领域。
背景技术
泛在电力物联网的建设对信息感知的深度、广度和密度提出了更高要求。目前虽然已经全面建成了接入4.8亿只智能电能表以及各类采集终端的用电信息采集系统，但是智能电能表只能将用电信息采集并传输备份至云端，不具备实时分析功能，无法满足泛在电力物联网的基本要求，所以开发新一代的智能电能表技术是建设客户端泛在电力物联网的重点之一。
目前，随着智能家居的发展与普及，电器发生故障的概率大幅升高。因此当电器发生故障时，需要及时对故障电器种类进行识别，并快速关断故障电器所在支路，减少故障带来的损失。常用电器的增多会导致漏电事件发生的概率增加，而且漏电导致的触电问题将给用户用电带来危害，甚至直接对人的生命产生威胁。因此，急需一种能够满足泛在电力物联网的建设要求，并对宿舍负荷故障和漏电行为进行早发现、早预警和早保护的监测装置。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种电力感知设备，能够同时对同一回路上的多个不同支路进行监测，识别各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障，有效解决同一回路内不同支路的负荷监测问题，成本低，效率高，使用方便。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电力感知设备，包括用于根据待监测电力系统中主回路电压、电流和各个负荷支路电流的情况实现各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障识别的电力负荷设备，
整个所述电力负荷设备包括用于采集主回路电压的电压检测模块，用于采集主回路和各个支路电流的电流检测模块，用于检测回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，MCU，以及故障显示模块，
所述故障显示模块，用于显示故障负荷所在支路信息与故障信息，并根据接收到的信息进行支路故障报警提示；
所述电压检测模块、电流检测模块、漏电流检测模块、故障显示模块均与MCU连接，MCU通过通讯模块将识别结果发送至服务器；
所述服务器用于记录电力负荷设备的负荷识别结果和故障信息，并供远程用户进行数据查看。
进一步，所述故障显示模块包括显示电路和报警电路，所述显示电路和报警电路均与MCU连接，所述显示电路用于实时显示主回路与各支路的用电信息，当负荷设备出现故障时，显示故障信息与故障支路，并通过报警电路进行报警。
进一步，所述漏电流检测模块安装在主回路的火线与零线上面。
进一步，所述通讯模块通过WIFI、4G网络和RS485与服务器连接。
一种电力感知设备的监测方法，包括如下步骤：
步骤S1、电压检测模块采集待监测电力系统回路上的电压参数，并将采集到的电压信息发送至MCU；
步骤S2、电流检测模块采集主回路和多个并联负荷支路上的电流参数，并将采集到的电流信息发送至MCU；
步骤S3、MCU对接收到的电压、电流信息进行处理，得到主回路与各负荷支路上的用电信息，通过与MCU内部集成的特征库确定支路上的负荷信息与投切状态，将负荷信息与投切状态传输至服务器进行数据备份；若MCU检测出支路负荷出现故障时，关断故障负荷所在支路，将故障信息传输至故障显示模块，故障显示模块显示报警信息并报警，同时故障信息上传至服务器进行数据备份。
所述步骤S3中MCU通过通讯模块将负荷识别结果、故障信息发送给服务器。
作为本发明的进一步限定，还包括用于检测主回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，所述漏电流检测模块将检测到的短路电流信息传递给MCU，所述MCU将短路电流信息与内置的限定值进行比较，当短路电流超过限定值后，结合各支路前后电流的变化，确定故障支路，关断故障支路并通过通讯模块将报警信息传递给服务器。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
第一，本发明的电力感知设备，包括电力负荷设备，根据待监测电力系统中主回路电压、电流和各个负荷支路电流的情况，可实现对各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障的识别；还可以快速地定位故障支路，同时将故障信息传递给用户；
第二，本发明的电力感知设备，包括故障显示模块，当负荷发生故障时，故障显示模块一方面显示支路用电信息和故障信息，另一方面进行报警提示；
第三，本发明的电力感知设备可以直接在装置内进行负荷识别判断，及时处理问题，缩短反应时间，减小用户损失；
第四，本发明的电力感知设备，包括用于检测回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，并将检测到的短路电流发送给MCU，MCU将短路电流信息与内置的限定值进行比较，当短路电流超过限定值后，结合各支路前后电流的变化，确定故障支路，关断故障支路并通过通讯模块将报警信息传递给服务器，从而传递给用户；
第五，本发明的电力感知设备，可以同时同一回路上的多个不同支路进行监测，能够实现对各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障的识别，有效的解决了同一回路内不同支路的负荷监测问题，成本低，效率高，使用方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种电力感知设备，包括用于根据待监测电力系统中主回路电压、电流和各个负荷支路电流的情况实现各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障识别的电力负荷设备，
整个所述电力负荷设备包括用于采集主回路电压的电压检测模块，用于采集主回路和各个支路电流的电流检测模块(图2中位于MCU上下两侧的两个电流检测模块实际上为同一个模块，其一方面用于检测主回路的电流，另一方面用于检测各个负荷支路的电流，因制图不方便，且为了方便理解，故将其以图中所示方式体现出来，其完全可以用一个电流检测模块进行替换，请知悉)，用于检测回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，MCU，以及故障显示模块，
所述故障显示模块，用于显示故障负荷所在支路信息与故障信息，并根据接收到的信息进行支路故障报警提示；
所述电压检测模块、电流检测模块、漏电流检测模块、故障显示模块均与MCU连接，MCU通过通讯模块将识别结果发送至服务器；
所述服务器用于记录电力负荷设备的负荷识别结果和故障信息，并供远程用户进行数据查看。
其中，电压检测模块将采集到的主回路电压、电流检测模块将采集到的主回路和各个支路的电流均发送至MCU，由MCU对接收到的电压、电流信息进行处理，得到主回路与各支路上的用电信息，通过与MCU内部集成的特征库确定支路上的负荷信息与投切状态，将负荷信息与投切状态传输至服务器模块进行数据备份；若MCU检测出支路负荷出现故障时，关断故障负荷所在支路，将故障信息传输至故障报警模块，故障报警模块显示报警信息并报警，同时故障信息上传至服务器模块进行数据备份。同时，漏电流检测模块将检测的主回路火线与零线之间的短路电流传送给MCU，所述MCU将短路电流信息与内置的限定值进行比较，当短路电流超过限定值后，结合各支路前后电流的变化，确定故障支路，关断故障支路并通过通讯模块将报警信息传递给服务器；即如果支路出现漏电情况，MCU则向漏电电流的负荷支路发送断开处理信号，同时将漏电信息上传至服务器，以保证用户用电安全。
进一步，所述故障显示模块包括显示电路和报警电路，所述显示电路和报警电路均与MCU连接，所述显示电路用于实时显示主回路与各支路的用电信息，当负荷设备出现故障时，显示故障信息与故障支路，并通过报警电路进行报警。
进一步，所述漏电流检测模块安装在主回路的火线与零线上面。
进一步，所述通讯模块通过WIFI、4G网络和RS485与服务器连接。
一种电力感知设备的监测方法，包括如下步骤：
步骤S1、电压检测模块采集待监测电力系统回路上的电压参数，并将采集到的电压信息发送至MCU；
步骤S2、电流检测模块采集主回路和多个并联负荷支路上的电流参数，并将采集到的电流信息发送至MCU；
步骤S3、MCU对接收到的电压、电流信息进行处理，得到主回路与各负荷支路上的用电信息，通过与MCU内部集成的特征库确定支路上的负荷信息与投切状态，将负荷信息与投切状态传输至服务器进行数据备份；若MCU检测出支路负荷出现故障时，关断故障负荷所在支路，将故障信息传输至故障显示模块，故障显示模块显示报警信息并报警，同时故障信息上传至服务器进行数据备份。
所述步骤S3中MCU通过通讯模块将负荷识别结果、故障信息发送给服务器。
作为本发明的进一步限定，还包括用于检测主回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，所述漏电流检测模块将检测到的短路电流信息传递给MCU，所述MCU将短路电流信息与内置的限定值进行比较，当短路电流超过限定值后，结合各支路前后电流的变化，确定故障支路，关断故障支路并通过通讯模块将报警信息传递给服务器。
综上所述，本发明采用电压检测模块采集主回路的电压；电流检测模块采集主回路和各个支路的电流；漏电流检测模块检测回路火线与零线之间的短路电流；故障显示模块根据MCU的处理分析结果显示故障负荷所在支路信息与故障信息，并根据接收到的信息进行支路故障报警提示；MCU通过通讯模块将识别结果发送至服务器；服务器则记录电力负荷设备的负荷识别结果和故障信息，并供远程用户进行数据查看。如果支路出现漏电情况，MCU则向漏电电流的负荷支路发送断开处理信号，同时将漏电信息上传至服务器，以保证用户用电安全。最终，本发明实现了同时对同一回路上的多个不同支路进行监测，识别各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障，有效解决同一回路内不同支路的负荷监测问题，成本低，效率高，使用方便。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种电力感知设备，其特征在于，包括用于根据待监测电力系统中主回路电压、电流和各个负荷支路电流的情况实现各负荷支路中电气设备投切状态、电气设备类型和电气设备故障识别的电力负荷设备，
整个所述电力负荷设备包括用于采集主回路电压的电压检测模块，用于采集主回路和各个支路电流的电流检测模块，用于检测回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，MCU，以及故障显示模块，
所述故障显示模块，用于显示故障负荷所在支路信息与故障信息，并根据接收到的信息进行支路故障报警提示；
所述电压检测模块、电流检测模块、漏电流检测模块、故障显示模块均与MCU连接，MCU通过通讯模块将识别结果发送至服务器；
所述服务器用于记录电力负荷设备的负荷识别结果和故障信息，并供远程用户进行数据查看。
2.根据权利要求1所述的一种电力感知设备，其特征在于，所述故障显示模块包括显示电路和报警电路，所述显示电路和报警电路均与MCU连接，所述显示电路用于实时显示主回路与各支路的用电信息，当负荷设备出现故障时，显示故障信息与故障支路，并通过报警电路进行报警。
3.根据权利要求1所述的一种电力感知设备，其特征在于，所述漏电流检测模块安装在主回路的火线与零线上面。
4.根据权利要求1所述的一种电力感知设备，其特征在于，所述通讯模块通过WIFI、4G网络和RS485与服务器连接。
5.一种电力感知设备的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、电压检测模块采集待监测电力系统回路上的电压参数，并将采集到的电压信息发送至MCU；
步骤S2、电流检测模块采集主回路和多个并联负荷支路上的电流参数，并将采集到的电流信息发送至MCU；
步骤S3、MCU对接收到的电压、电流信息进行处理，得到主回路与各负荷支路上的用电信息，通过与MCU内部集成的特征库确定支路上的负荷信息与投切状态，将负荷信息与投切状态传输至服务器进行数据备份；若MCU检测出支路负荷出现故障时，关断故障负荷所在支路，将故障信息传输至故障显示模块，故障显示模块显示报警信息并报警，同时故障信息上传至服务器进行数据备份。
6.根据权利要求5所述的一种电力感知设备的监测方法，其特征在于，所述步骤S3中MCU通过通讯模块将负荷识别结果、故障信息发送给服务器。
7.根据权利要求5所述的一种电力感知设备的监测方法，其特征在于，还包括用于检测主回路火线与零线之间短路电流的漏电流检测模块，所述漏电流检测模块将检测到的短路电流信息传递给MCU，所述MCU将短路电流信息与内置的限定值进行比较，当短路电流超过限定值后，结合各支路前后电流的变化，确定故障支路，关断故障支路并通过通讯模块将报警信息传递给服务器。
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