CN113067412B - 一种基于5g分布式物联网电力监测系统及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于5G分布式物联网电力监测系统，包括数据采集端、数据归集端、管理监测端和应急端，数据采集端至少包括1个智能终端或1个非智能终端，数据归集端至少包括1个子归集平台，管理监测端接受预处理数据，存储、运算、监测，并显示运算结果，下达应急策略指令，应急端至少包括一个应急设备，接受应急策略指令，执行应急动作。本发明还公开了一种基于5G分布式物联网电力监测系统的监测方法。通过本发明实现了对电网实时集中式监测，网络畅通，不存在时间延迟，面对突发紧急状况时，实现对突发场景精准快速地定位和响应的技术方案，满足了电力系统的综合监测需求，提升应急处置能力，规避风险，具有良好的市场推广价值。

Description

一种基于5G分布式物联网电力监测系统及监测方法
技术领域
本发明涉及配电系统领域，特别涉及一种基于5G分布式物联网电力监测系统及监测方法。
背景技术
我国的电力系统已经形成了由发电、变电、输电、配电、用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统，传统的电力监测模式是采用主站-通信-终端的基本监控方式，但是这种模式主要依赖主站系统实现配电网馈线故障类型及故障区域判定、故障保护动作切除、故障区间隔离、非故障区间恢复供电等，对配电网的监测管理存在一定时间的延迟，无法满足实时监测，精准管理的需要。
物联网是利用局部网络或互联网等通信技术将传感器、控制器等设备联系在一起进行数据交互，形成物与物相联，实现远程管理控制和智能化的网络系统。现有物联网接入平台的工作模式是单一集中式管控的模式，由于物联网接入设备庞大，汇总的数据量庞大，导致单一集中式的管控平台系统不稳定、网络堵塞，甚至造成系统瘫痪。
基于上述原因，为了更好地解决上述技术问题，需要一种能够对用户终端实时集中监测管理，面对突发紧急状况时，根据用户终端监测信息实现对突发场景精准快速的定位和响应的技术方案。
发明内容
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于5G分布式物联网电力监测系统，包括数据采集端、数据归集端、管理监测端和应急端；所述数据采集端至少包括1个智能终端或1个非智能终端，用于采集并记录终端数据；所述数据归集端至少包括1个子归集平台，接受由所述数据采集端发送的终端数据，归集并转化成预处理数据，并将预处理数据发送给所述管理监测端；所述管理监测端接受由所述数据归集端发出的预处理数据，存储、运算、监测，并显示运算结果，下达应急策略指令；所述应急端至少包括一个应急设备，接受所述管理监测端发出的应急策略指令，执行应急动作。
进一步地，所述管理监测端包括核心处理器、数据库、可视化监视器和应急控制器；所述核心处理器接收所述数据归集端的预处理数据，存储于所述数据库中，进行算法运算，将运算结果存储于所述数据库中，在所述可视化监视器上显示；所述核心处理器根据运算结果，监测到某一节点发生故障时，在所述可视化监视器上作警示，并启动所述应急控制器下达应急策略指令。
进一步地，所述数据采集端的智能终端含有5G-NR协议通讯模块，用于向所述子归集平台发送终端数据。
进一步地，所述数据采集端还包括设有通讯模块的智能转换器，用于采集非智能终端的终端数据，记录并转发给所述数据归集端，所述通讯模块适用5G-NR协议。
进一步地，所述数据采集端通过5G-NR技术与所述数据归集端通信连接。
进一步地，所述管理监测端通过光纤技术与所述数据归集端通信连接。
进一步地，所述应急设备为警告器，用于语音画面警告；或者为防灾设备，用于防灾处置；或者为终端设备的管理器。
进一步地，运算算法为：所述核心处理器通过以下公式将预处理数据进行方均根值计算，其计算过程如下，
Figure 741844DEST_PATH_IMAGE001
其中，采集n个点的预处理数据为u1，u2，...，un，A为校准用系数；若采集到的预处理数据u1，u2，...，un，的个别数据，出现偏差计算所得的方均根值U的误差范围，则所述核心处理器认定预处理数据u1，u2，...，un，对应的所述采集端的智能终端或非智能终端发生故障；
若采集到的预处理数据u1，u2，...，un，的批量数据，出现偏差计算所得的U的误差范围，则所述核心处理器认定该批量数据对应的所述采集端的智能终端或非智能终端发生整体故障。
预处理数据对应的终端数据的采集，是基于所述智能终端或所述非智能终端的传感器远离数值、或基于所述智能终端或所述非智能终端的差分电压数值，或基于所述智能终端或所述非智能终端的隔离电容数值。
本发明采用的进一步技术方案是：一种基于5G分布式物联网电力监测系统的监测方法，包括以下步骤：
S1，所述数据采集端采集并记录至少一个所述智能终端或至少一个所述非智能终端的终端数据；
S2，所述数据归集端归集并预处理所述至少一个所述智能终端或至少一个所述非智能终端的终端数据；
S3，所述管理监测端针对预处理数据进行存储、运算、监测，并显示运算结果、下达应急指令；
S4，所述应急端接收应急指令，执行应急动作。
有益效果：通过本发明对数据采集端、数据归集端、管理监测端和应急端的创新，实现对电网实时集中式监测，网络畅通，不存在时间延迟，面对突发紧急状况时，实现对突发场景精准快速地定位和响应的技术方案，满足了电力系统的综合监测需求，提升应急处置能力，规避风险。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的监测系统示意图。
图2是本发明的可视化监视器正面示意图。
图3是本发明的监测系统监测方法流程图。
附图标号：1-数据采集端、11-非智能终端、12-智能终端、13-智能转换器、2-数据归集端、21-子归集平台、3-管理监测端、31-核心处理器、32-数据库、33-可视化监视器、34-应急控制器、4-应急端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，以便更清楚、直观地理解该发明。
结合图1、图2和图3所示，提供本发明的实施例一。
一种基于5G分布式物联网电力监测系统，包括数据采集端1、数据归集端2、管理监测端3和应急端4。
数据采集端1包括多个智能终端12和多个非智能终端11及多个设有通讯模块的智能转换器13，智能终端12采集并记录智能终端12的终端数据，并发送给所述数据归集端2；智能转换器13采集并记录非智能终端11的终端数据，并转发给所述数据归集端2，所述通讯模块适用5G-NR协议。
数据归集端2包括多个子归集平台21，接受由数据采集端1发送的终端数据，归集并转化成预处理数据，并将预处理数据发送给管理监测端3；数据采集端1通过5G-NR技术与所述数据归集端2通信连接。
管理监测端3可同时监控数百个子归集平台21。
管理监测端3通过光纤技术与所述数据归集端2通信连接。
管理监测端3包括核心处理器31、数据库32、可视化监视器33和应急控制器34。
核心处理器31接收数据归集端2的预处理数据，存储于数据库32中，进行算法运算，将运算结果存储于数据库32中，在可视化监视器33上显示；核心处理器31根据运算结果，监测到某一节点发生故障时，在可视化监视器33上作警示，并启动应急控制器34下达应急策略指令。
核心处理器31通过以下公式将预处理数据进行方均根值计算，其计算过程如下，
Figure 367254DEST_PATH_IMAGE002
其中，采集n个点的预处理数据为u1，u2，...，un，A为校准用系数；
若采集到的预处理数据u1，u2，...，un，的个别数据，出现偏差计算所得的方均根值U的误差范围，则所述核心处理器31认定预处理数据u1，u2，...，un，对应的所述采集端1的智能终端12或非智能终端11发生故障；
若采集到的预处理数据u1，u2，...，un，的批量数据，出现偏差计算所得的U的误差范围，则所述核心处理器31认定该批量数据对应的所述采集端1的智能终端12或非智能终端11发生整体故障。
预处理数据对应的终端数据的采集，是基于所述智能终端12或所述非智能终端11的传感器远离数值、或基于所述智能终端12或所述非智能终端11的差分电压数值，或基于所述智能终端12或所述非智能终端11的隔离电容数值。
应急端4包括多个应急设备，应急设备为用于语音画面警告的警告器，有用于防灾处置的防灾设备，有为终端设备的管理器，接受管理监测端3发出的应急策略指令，执行应急动作。
该实施例一，适用于分布式的电力监测物联网系统的应用场景。
该实施例一监测使用时，按以下步骤：
S1，所述数据采集端1采集并记录至少一个所述智能终端12或至少一个所述非智能终端11的终端数据；
S2，所述数据归集端2归集并预处理所述至少一个所述智能终端12或至少一个所述非智能终端11的终端数据；
S3，所述管理监测端3针对预处理数据进行存储、运算、监测，并显示运算结果，下达应急指令；
S4，所述应急端4接收应急指令，执行应急动作。
本发明通过设置相关的算法优化设置，将预处理数据与计算所得的方均根值进行偏差比对，有效地预测和判断哪个终端或哪批终端发生故障，从而采取相应的应急措施，避免风险，提高安全性，满足电力作业场所的监测需要。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步，通过本发明实现了对电网实时集中式监测，网络畅通，不存在时间延迟，面对突发紧急状况时，实现对突发场景精准快速地定位和响应的技术方案，满足了电力系统的综合监测需求，提升应急处置能力，规避风险，具有良好的市场推广价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例，利用本发明说明书及附图内容所作的等效形状或等效结构的变换，均应理解为本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于5G分布式物联网电力监测系统，其特征在于：包括数据采集端(1)、数据归集端(2)、管理监测端(3)和应急端(4)；
所述数据采集端(1)至少包括1个智能终端(12)或1个非智能终端(11)，用于采集并记录终端数据；
所述数据归集端(2)至少包括1个子归集平台(21)，接受由所述数据采集端(1)发送的终端数据，归集并转化成预处理数据，并将预处理数据发送给所述管理监测端(3)；
所述管理监测端(3)接受由所述数据归集端(2)发出的预处理数据，存储、运算、监测，并显示运算结果，下达应急策略指令；
所述应急端(4)至少包括一个应急设备，接受所述管理监测端(3)发出的应急策略指令，执行应急动作；
所述管理监测端(3)包括核心处理器(31)、数据库(32)、可视化监视器(33)和应急控制器(34)；
所述核心处理器(31)接收所述数据归集端(2)的预处理数据，存储于所述数据库(32)中，进行算法运算，将运算结果存储于所述数据库(32)中，在所述可视化监视器(33)上显示；
所述核心处理器(31)根据运算结果，监测到某一节点发生故障时，在所述可视化监视器(33)上作警示，并启动所述应急控制器(34)下达应急策略指令；
运算算法为：所述核心处理器(31)通过以下公式将预处理数据进行方均根值计算，其计算过程如下，
Figure FDA0003782517510000011
其中，采集n个点的预处理数据为u1，u2，...，un，A为校准用系数；
若采集到的预处理数据u1，u2，...，un的个别数据，超出偏差计算所得的方均根值U的误差范围，则所述核心处理器(31)认定预处理数据u1，u2，...，un对应的所述数据采集端(1)的智能终端(12)或非智能终端(11)发生故障；
若采集到的预处理数据u1，u2，...，un的批量数据，超出偏差计算所得的方均根值U的误差范围，则所述核心处理器(31)认定该批量数据对应的所述数据采集端(1)的智能终端(12)或非智能终端(11)发生整体故障。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G分布式物联网电力监测系统，其特征在于：所述数据采集端(1)的智能终端含有5G-NR协议通讯模块，用于向所述子归集平台(21)发送终端数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G分布式物联网电力监测系统，其特征在于：所述数据采集端(1)还包括设有通讯模块的智能转换器(13)，用于采集非智能终端(11)的终端数据，记录并转发给所述数据归集端(2)，所述通讯模块适用5G-NR协议。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于5G分布式物联网电力监测系统，其特征在于：所述数据采集端(1)通过5G-NR技术与所述数据归集端(2)通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于5G分布式物联网电力监测系统，其特征在于：所述管理监测端(3)通过光纤技术与所述数据归集端(2)通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于5G分布式物联网电力监测系统，其特征在于：所述应急设备为警告器，用于语音画面警告；或者为防灾设备，用于防灾处置；或者为终端设备的管理器。
7.根据权利要求1所述的一种基于5G分布式物联网电力监测系统，其特征在于：预处理数据对应的终端数据的采集，是基于所述智能终端(12)或所述非智能终端(11)的传感器远离数值、或基于所述智能终端(12)或所述非智能终端(11)的差分电压数值，或基于所述智能终端(12)或所述非智能终端(11)的隔离电容数值。
8.一种基于5G分布式物联网电力监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，数据采集端(1)采集并记录至少一个智能终端(12)或至少一个非智能终端(11)的终端数据；
S2，数据归集端(2)归集并预处理至少一个智能终端(12)或至少一个非智能终端(11)的终端数据；
S3，管理监测端(3)针对预处理数据进行存储、运算、监测，并显示运算结果，下达应急指令；
S4，应急端(4)接收应急指令，执行应急动作；
其中，S3包括：
S31，核心处理器(31)接收数据归集端(2)的预处理数据，存储于数据库(32)中，进行算法运算，将运算结果存储于数据库(32)中，在可视化监视器(33)上显示；
其中，运算算法为：核心处理器(31)通过以下公式将预处理数据进行方均根值计算，其计算过程如下，
Figure FDA0003782517510000031
其中，采集n个点的预处理数据为u1，u2，...，un，A为校准用系数；
S32，所核心处理器(31)根据运算结果，监测到某一节点发生故障时，在可视化监视器(33)上作警示，并启动应急控制器(34)下达应急策略指令，包括：
若采集到的预处理数据u1，u2，...，un的个别数据，超出偏差计算所得的方均根值U的误差范围，则核心处理器(31)认定预处理数据u1，u2，...，un对应的数据采集端(1)的智能终端(12)或非智能终端(11)发生故障；
若采集到的预处理数据u1，u2，...，un的批量数据，超出偏差计算所得的方均根值U的误差范围，则所述核心处理器(31)认定该批量数据对应的所述数据采集端(1)的智能终端(12)或非智能终端(11)发生整体故障。
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