CN113612308A - 一种基于用电客户负荷智能安全预警装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于用电客户负荷智能安全预警装置和方法，包括数字互感器、智能断路器、配网自动化终端DTU和云台服务器，数字互感器连接到智能断路器，智能断路器通过采集器连接到配网自动化终端DTU，配网自动化终端DTU连接到云台服务器，云台服务器连接到服务管理总平台，服务管理总平台通过无线方式连接到用户便携式终端，智能断路器用于监控用户用电总负荷、电流、温度、电压和用电量。本发明通过对线路电流、过电流、温度的实时监测和定则预警，提前预警设备的运行状态，通过负荷的调整和管控，预防设备损毁和电气火灾事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于用电客户负荷智能安全预警装置和方法，属于用电客户负荷智能预警技术领域。
背景技术
用户侧的管理主要采用传统的配电箱、真空空开、断路器等设备进行管控。用户因无法实时掌握用电的状态参数和预警数据，所以无法提前预判用电过程状态，对因过负荷导致线路或设备发热等存在的安全隐患采取相应的改善措施。
国内有部分真空开关是采用PLC系统远程操作，但是，不能对用户侧的用电过负荷情况进行监控，发出安全预警告知信息。
现有的技术具体存在如下问题：
1）客户在用电过程中，因真空开关、断路器等设备过负荷对线路引起过载或短路，导致电气火灾的运行温度、电流、电压、电弧等数据状况不能及时了解，未能实时发现电气线路和用电设备在运行过程中存在的安全隐患。
2）用户侧的用电情况，真空开关、断路器将电气信息不能实时发送给用户和监管部门，不能最大程度地保障用户的安全用电，消除潜在的电气火灾危险，确保人身和财产安全。
3）虽然电力部门具有完备的在线监测系统，主要对供电侧进行管理，但用户侧的管理主要采用传统的配电箱、断路器等设备进行管控。用户自己因无法实时掌握家里用电的状态参数和预警数据，所以无法提前预判用电过程中存在的安全危险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于用电客户负荷智能安全预警装置和方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，包括数字互感器、智能断路器、配网自动化终端DTU和云台服务器，数字互感器连接到智能断路器，智能断路器通过采集器连接到配网自动化终端DTU，配网自动化终端DTU连接到云台服务器，云台服务器连接到服务管理总平台，服务管理总平台通过无线方式连接到用户便携式终端，智能断路器用于监控用户用电总负荷、电流、温度、电压和用电量。
优选的，上述配网自动化终端DTU通过无线网络方式连接到云台服务器。
优选的，上述智能断路器采用F-ICB100智能断路器。
优选的，上述配网自动化终端DTU还连接有电能表，电能表连接到封印芯片，封印芯片安装在电能表内，封印芯片连接有两个电极板，两个电极板安装在电能表上侧内，电极板上设置有封线孔，两个封线孔可拆卸地插接U型的封印头两自由端并与其保持电连接，封印头将电能表盒盖固定在盒体上。
优选的，上述封印芯片通过通信A线和通信B线连接到电能表。
优选的，上述封印芯片连接有报警灯，报警灯安装在电能表上。
优选的，上述封印芯片连接有GSM模块，GSM模块连接到客户终端。
优选的，上述封印头两端长短不等，长的一端旋转连接在盒体上，短的一端为锥形结构，插接的电极板上设置与锥形结构配对使用的锥形孔，锥形孔的大端设置有环形台，环形台限位盒盖。
优选的，上述长的一端插接的电极板上端封线孔设置弹性压片，自由端伸出后套接有压缩弹簧，压缩弹簧一端抵靠在盒体上，另一端抵靠在自由端端部的环形限位台上。
优选的，上述电极板嵌入在盒体内。
一种基于用电客户负荷智能安全预警装置的预警方法，该方法为：根据智能断路器采集的用户用电总负荷、电流、电压、温度和用电量，采集的参数大于设定参数时，智能断路器将预警信息通过云平台服务器发到用户便携式终端和服务管理总平台，另外，若电能表的封印被人抽取，则将封印预警传送到用户便携式终端和和服务管理总平台。
智能断路器计算导线载流的最大负荷电流公式如下：
铜线：S=IL/（54.4×U`）
铝线：S=IL/（34×U`）
式中：I—导线中通过的最大电流，单位A；
L—导线的长度，单位m；
U`—允许的电源降，单位V；
S—导线的截面积，单位mm²。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
基于物联网技术的用电安全预警系统建成后，对场所用电线路隐患可被及时发现，定位，快速处理，通过物联网化手段对安全用电进行监控，确保各类用电场所的人员生命安全，主要有以下有益技术效果。
1）通过声、光和信息多渠道预防电器设备和火灾
该智能断路器装置同时具备红光闪烁、声音警报和语音短信提示预警，系统通过对线路电流、过电流、温度的实时监测和定则预警，提前预警设备的运行状态，通过负荷的调整和管控，预防设备损毁和电气火灾事故的发生。
2）提升用电安全和重要设备管理效益
通过建立用电客户监控大数据平台，运用平台所监测的线路用电数据，结合大数据分析技术从中分析得出区域用电隐患风险，科学管控因为过程管理失控造成的重要设备、地下电缆事故造成的经济损失，提高用电设备和公共场所的安全管理水平。
3）解决电气设备远程可控困扰
当发生线路安全隐患而值班室人员不在时，无应急预案，不能在发生危险时快速通知，严重影响了用电安全预警处理；该系统可在检测到线路故障时，快速预警通知安全责任人、业主及相关负责人，可对用电隐患进行排查，多方共同监控公共场所场所用电安全。
4）封印报警信息可用于客户与上级部门同时监管，系统自动化记录变更时间及信息储存，可在系统中随时查询记录，减少员工工作量，高效预防窃电事故发生，信息透明，有效防止因供电企业安装加封客户不认可行为。可大幅度提升客户满意度，杜绝电量损失，增加企业效益。
附图说明
图1为系统原理结构示意图；
图2为封印设备结构示意图；
图3为封印机构连接处结构示意图；
图4为封印机构连接处剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图4所示，一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，包括数字互感器、智能断路器、配网自动化终端DTU和云台服务器，数字互感器连接到智能断路器，智能断路器通过采集器连接到配网自动化终端DTU，配网自动化终端DTU连接到云台服务器，云台服务器连接到服务管理总平台，服务管理总平台通过无线方式连接到用户便携式终端，智能断路器用于监控用户用电总负荷、电流、温度、电压和用电量。
优选的，上述配网自动化终端DTU通过无线网络方式连接到云台服务器。
优选的，上述智能断路器采用F-ICB100智能断路器。
本发明根据用电负荷数据自动处理和用电负荷严重程度判断，分为一般过负荷、严重过负荷，分级别处理后发送给用户，使其得知后可立即采取断电或限负荷措施，起到提前预防的作用。将用电带来的安全危险降到萌芽状态。
本发明将过负荷运行数据状态及时发给用户后，如果用电负荷还在继续上升，智能断路器设备根据保护功能就自动切断总电源开关。
本发明增加人民生活幸福感质量，出门在外，也能掌控生产设备、经营场所及家庭等场所的用电负荷情况，不用在外提心吊胆，提高生活质量。
本发明增加企业家对工厂生产状况及成本的掌控，在外办公，也能掌控办公室、工厂等场所的用电负荷情况，及时作出生产调整。
本发明有效控制因为用电负荷过载造成的地下电缆、重要用电设备的损毁，甚至引发的电器火灾等给用户造成经济损失。
优选的，上述配网自动化终端DTU还连接有电能表，电能表连接到封印芯片，封印芯片安装在电能表内，封印芯片连接有两个电极板，两个电极板安装在电能表上侧内，电极板上设置有封线孔，两个封线孔可拆卸地插接U型的封印头两自由端并与其保持电连接，封印头将电能表盒盖固定在盒体上。
通过封印芯片采集封印状态情况，将封印状态情况依次上传到电能表和服务管理总平台，当发生封印破除后，电能表和服务管理总平台进行报警。
优选的，上述服务管理总平台或封印芯片会将报警信息发送给客户终端，及时更新客户终端的封印信息。
优选的，上述封印芯片1安装在电能表7内，封印芯片1连接有两个电极板2，两个电极板2安装在电能表1上侧的绝缘延伸板内，电极板上设置有封线孔3，封线孔3的绝缘延伸板两侧设置有同轴的通孔和盲孔，两个封线孔3可拆卸地插接U型的封印头8两自由端并与其保持电连接，封印头8将电能表盒盖9固定在盒体上，当退出封印头时，两个电极板间断开，芯片获取该状态信号，从而判断出打开电能表的盒盖情况。封印芯片具有如下功能：
1.具备状态信息传输功能（连接电能表485通讯端口）；
2.编写满足南网2007通讯协议程序；
3.连接电能表485通电时，即传递封印（开启、加封）运行状态信息；
4.满足电能表电压3.5V-5V通讯端口485的通讯协议要求；
5.封线回路断开电压消失即传递（封印开启信息）回路电压正常传递（封印启用信息）。
优选的，上述封印芯片1通过通信A线4和通信B线5连接到电能表7，电能表7连接到服务管理总平台。通信A线4和通信B线5采用RS485通讯技术485-A线和485-B线将封印状态信息交互给电能表。
优选的，上述封印芯片1连接有报警灯6，报警灯6安装在电能表7上。
优选的，上述封印芯片1连接有GSM模块，GSM模块连接到用户便携式终端。
优选的，上述封印头1两端长短不等，长的一端旋转连接在盒体上，短的一端为锥形结构，插接的电极板2上设置与锥形结构配对使用的锥形孔，锥形孔的大端设置有环形台10，环形台10限位盒盖9。
优选的，上述长的一端插接的电极板2上端封线孔3设置弹性压片11，能够确保电连接可靠性，长的一端自由端伸出后套接有压缩弹簧12，压缩弹簧12一端抵靠在盒体的绝缘延伸板上，另一端抵靠在自由端端部的环形限位台13上，使用时，拉动封印头将短端拉出，即为断开状态，处于解封状态，便于打开盒盖（盒盖下端铰接在盒体上），非法打开时，就会自动传送状态到后台。
优选的，上述电极板2嵌入在盒体内。
本发明中的信息交互防窃电智能封印预警能够实现如下效果：
1.智能交互系统采用云平台，数据可达到安全交互，数据交互的双向方式。所有内容都可在平台高速交互完成。
2.有效预防客户窃电行为，开启封印后台即报警，运维人员马上到现场核实。
3.系统有完善的后台维护机制，定值要求、数据采集、敏感数据上报等途径方式多（短信、微信推送）；
4.安装方便，不影响用户用电结构，无需布线，智能高效。
封印预警的工作原理：根据图1-4所示，在使用时，首先通过将通信线A线4和通信线B线5分别接入电能表485通讯线AB后，芯片封印通过电能表485的电压传递给封印芯片就有了有源电源的电压，启动芯片程序功能，将本封印资产编号，及实时状态进行读取，并且主动向电能表传递芯片数据，形成芯片封印与电能表的信息交互，当封印头穿入电能表的封线孔电连接上两个电极板时，形成电能表被封状态时，两孔由金属封接头形成一个电压的电压回路，即为封印启用状态（封表状态）芯片读取实时状态数据主动传递给电能表。反之：如封印头被人为断开则封线回路失去3V-5V的电压时为封印拆除状态，芯片读取数据后主动向电能表传递拆除信息，记录时间，电能表将信息保存，终端主动读取电能表封印状态信息，并且传递到服务管理总平台。报警的状态指示灯，绿色灯亮起表示：芯片读取到资产编号，封印封合正常，并且已主动传递信息到电能表，信息交互成功。红色灯亮起表示：封印存在故障，信息交互未成功。检查485接线是否正确、牢固，电能表485电压是否正常，或者芯片封印存在故障。
智能芯片封印已物理连接基础上增加信息交互功能，在计量装置正常运行时如被人故意破坏，或者更换时，计量管理人员能及时通过系统报警功能系统及时发现，实现实时监控，发现计量装置异常马上到现场处理，形成无缝对接。将杜绝窃电行为在开启封印被系统记录报警时，极大的防止窃电起到了关键作用。
本发明的智能安全预警装置具有如下优点：
1）智能交互系统采用云平台，数据可达到安全交互，数据交互是双向方式。所有内容都可在平台高速交互。
客户终端监控设备包括：数字互感器、智能断路器、采集器和DTU构成，实时监控用户用电负荷总电流，对易引起线路电气火灾的电流、温度、电压、用电量等因素实时监测，有效预防电气设备和火灾事故的发生。
2）系统有完善的后台维护机制，定值要求、数据采集、敏感数据上报等途径方式多（短信、微信推送、微信控制）
安装方便，不影响用户用电结构，无需布线，终端采用4G运营商网络通讯即安即用。
3）多渠道监督：报警信息可多人同时监管，高效预防电器设备和火灾事故发生。
采集器采用主动报送方式，按照设置开关定值，要求自动上报敏感数据，提示用户注意防范危险情况。
实施例2：一种基于用电客户负荷智能安全预警装置的预警方法，该方法为：根据智能断路器采集的用户用电总负荷、电流、电压、温度和用电量，采集的参数大于设定参数时，智能断路器将预警信息通过云平台服务器发到用户便携式终端和服务管理总平台，另外，若电能表的封印被人抽取，则将封印预警传送到用户便携式终端和和服务管理总平台。
智能断路器计算导线载流的最大负荷电流公式如下：
铜线：S=IL/（54.4×U`）
铝线：S=IL/（34×U`）
式中：I—导线中通过的最大电流，单位A；
L—导线的长度，单位m；
U`—允许的电源降，单位V；
S—导线的截面积，单位mm²。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：包括数字互感器、智能断路器、配网自动化终端DTU和云台服务器，数字互感器连接到智能断路器，智能断路器通过采集器连接到配网自动化终端DTU，配网自动化终端DTU连接到云台服务器，云台服务器连接到服务管理总平台，服务管理总平台通过无线方式连接到用户便携式终端，智能断路器用于监控用户用电总负荷、电流、温度、电压和用电量。
2.根据权利要求1所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：配网自动化终端DTU通过无线网络方式连接到云台服务器。
3.根据权利要求1所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：智能断路器采用F-ICB100智能断路器。
4.根据权利要求1所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：配网自动化终端DTU还连接有电能表，电能表连接到封印芯片，封印芯片安装在电能表内，封印芯片连接有两个电极板，两个电极板安装在电能表上侧内，电极板上设置有封线孔，两个封线孔可拆卸地插接U型的封印头两自由端并与其保持电连接，封印头将电能表盒盖固定在盒体上。
5.根据权利要求4所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：封印芯片连接有报警灯，报警灯安装在电能表上。
6.根据权利要求4所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：封印芯片连接有GSM模块，GSM模块连接到用户便携式终端。
7.根据权利要求4所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：封印头两端长短不等，长的一端旋转连接在盒体上，短的一端为锥形结构，插接的电极板上设置与锥形结构配对使用的锥形孔，锥形孔的大端设置有环形台，环形台限位盒盖。
8.根据权利要求7所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置，其特征在于：长的一端插接的电极板上端封线孔设置弹性压片，自由端伸出后套接有压缩弹簧，压缩弹簧一端抵靠在盒体上，另一端抵靠在自由端端部的环形限位台上。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置的预警方法，其特征在于：该方法为：根据智能断路器采集的用户用电总负荷、电流、电压、温度和用电量，采集的参数大于设定参数时，智能断路器将预警信息通过云平台服务器发到用户便携式终端和服务管理总平台，另外，若电能表的封印被人抽取，则将封印预警传送到用户便携式终端和和服务管理总平台。
10.根据权利要求9所述的一种基于用电客户负荷智能安全预警装置的预警方法，其特征在于：智能断路器计算导线载流的最大负荷电流公式如下：
铜线：S=IL/（54.4×U`）
铝线：S=IL/（34×U`）
式中：I—导线中通过的最大电流，单位A；
L—导线的长度，单位m；
U`—允许的电源降，单位V；
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