CN113702692A - 一种配电物联网电流数据同步监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统物联网技术领域,具体提供了一种配电物联网电流数据同步监测方法及装置,旨在解决电流采集装置间时钟同步采用网络时钟同步技术布线困难的技术问题。包括:基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。本申请利用北斗授时结合自动频率控制技术实现配电物联网电流监测设备时钟自动同步,结合配电物联网电流监测设备晶振频率偏移自动控制技术,可大幅提高同步精度,有利于提高配电物联网电流监测设备同步精度和系统信息安全水平,有利于多个监测节点带同步时标电流数据集中三维展示。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统物联网领域,具体涉及一种配电物联网电流数据同步监测方法及装置。
背景技术
在配电物联网端设备数据采集的现场,各端设备的智能化和网络化程度越来越高,由此产生的多节点间的高精度的时间同步变得更加的迫切。将采集的数据使用时钟同步方法加上时间戳信息,这给后期数据的处理带来了很大的方便,特别是在多传感器数据融合上。配电物联网端设备的数据采集变得越来越模块化,但当需要测量多个外部的数据时,可能需要多个模块。将这些由传感器采集的数据通过网络上传的时候,由于没有时间信息,远程上位机不能很好将采集数据融合处理,一般只能独立的对采集上来的数据处理。为了实现对采集数据的时钟同步,需要对数据采集模块间进行时钟同步。
近年来,北斗卫星导航系统取得了很大的成果。北斗卫星导航系统的崛起,将在智能电网精密授时系统中充当重要的角色。从目前变电站安装的北斗授时装置来看,各项技术指标基本达到设计要求。
但是,在配电物联网领域中,电流数据监测装置分布地域广阔,各装置间时钟同步采用网络时钟同步技术布线困难。
发明内容
为了克服上述缺陷,提出了本发明,以提供解决或至少部分地解决电流采集装置间时钟同步采用网络时钟同步技术布线困难的技术问题的配电物联网电流数据同步监测方法及装置。
第一方面,提供一种配电物联网电流数据同步监测方法,所述方法包括:
基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;
对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。
优选的,所述基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据,包括:
记录北斗秒脉冲模块输出的各相邻秒脉冲之间的时间差;
计算各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值,并基于所述各相邻秒脉冲之间的时间差之间的平均值计算晶振频率偏移量;
基于晶振频率偏移量,结合压控晶体振荡器的输出频率与控制电压特性曲线,生成压控晶体振荡器的控制电压,并将压控晶体振荡器的控制电压输入至压控晶体振荡器;
将压控晶体振荡器输出的时钟信号倍频或分频至A/D转换器的标准频率下,并将该信号作为A/D转换器的采样触发脉冲;
将电流采集传感器采集的监测点处的电流信号经信号调理电路后输入至A/D转换器,获取A/D转换器采集的电流数据。
进一步的,所述晶振频率偏移量的计算式如下:
上式中,ferr为晶振频率偏移量,△Tave为各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值。
进一步的,所述对所述电流数据进行分组,包括:
将所述电流数据分为A相电流数据、B相电流数据和C相电流数据三组,或者,将同一监测点采集的所述电流数据分为一组。
优选的,所述对各组电流数据进行三维可视化展示,包括:
计算各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值;
将所述各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值填入三维坐标系中进行数据展示;
其中,所述三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴分别为各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值。
进一步的,所述各组电流数据对应的零序电流的计算式如下:
所述各组电流数据对应的组内各电流数据间最大相位差的计算式如下:
θ(n,m)=θn-θm
上式中,θ(n,m)为组内电流数据的最大相位差,θn为组内电流数据的最大相位,θm为组内电流数据的最小相位;
所述各组电流数据对应的电流幅值的计算式如下:
上式中,a0为电流数据经傅里叶变换后的基波分量。
第二方面,提供一种配电物联网电流数据同步监测装置,所述装置包括:
采集模块,用于基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;
展示模块,用于对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。
优选的,所述基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据,包括:
记录北斗秒脉冲模块输出的各相邻秒脉冲之间的时间差;
计算各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值,并基于所述各相邻秒脉冲之间的时间差之间的平均值计算晶振频率偏移量;
基于晶振频率偏移量,结合压控晶体振荡器的输出频率与控制电压特性曲线,生成压控晶体振荡器的控制电压,并将压控晶体振荡器的控制电压输入至压控晶体振荡器;
将压控晶体振荡器输出的时钟信号倍频或分频至A/D转换器的标准频率下,并将该信号作为A/D转换器的采样触发脉冲;
将电流采集传感器采集的监测点处的电流信号经信号调理电路后输入至A/D转换器,获取A/D转换器采集的电流数据。
第三方面,提供一种存储介质,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的方法。
第四方面,提供一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行所述的方法。
本发明上述一个或多个技术方案,至少具有如下一种或多种有益效果:
本发明提供了一种配电物联网电流数据同步监测方法及装置,包括:基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。本申请通过北斗卫星授时同步技术,结合配电物联网电流监测装置自动频率控制技术,纠正采集设备时钟漂移量,实现了分布地域广阔的电流监测设备高精度时钟同步,各采集装置采集的带有同步时标电流数据汇集至服务器端,服务器端根据同步时间标签将电力电流数据的幅值、相位、相别组合,计算零序电流、同相组内监测节点的相对相位差集中可视化在三维图谱中,数据模型具有高度抽象性特点;该同步采集电流数据方法和可视化三维模型,既整体与局部结合,又局部与细节兼顾,被监测对象的数据特性与该可视化方法贴合紧密,简洁、有效、直观的呈现出电力电流同步监测的重要参数。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的配电物联网电流数据同步监测方法的主要步骤流程示意图;
图2是本发明实施例中北斗卫星授时同步技术原理图;
图3是本发明实施例中同步监测泄漏电流数据的可视化图;
图4是根据本发明的一个实施例的配电物联网电流数据同步监测装置的主要结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
参阅附图1,图1是根据本发明的一个实施例的配电物联网电流数据同步监测方法的主要步骤流程示意图。如图1所示,本发明实施例中的配电物联网电流数据同步监测方法主要包括以下步骤:
步骤S101:基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;
步骤S102:对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。
本发明实施例中,监测点的电流采集传感器采用有源零磁通技术,有效提高了小电流传感器检测精度,除了选用起始导磁率较高、损耗较小的特殊合金作铁芯外,还借助电子信号处理技术对铁芯内部的激磁磁势进行全自动的跟踪补偿,保持铁芯工作在接近理想的零磁通状态;
进一步的,利用北斗授时结合自动频率控制技术实现配电物联网电流监测设备时钟自动同步,结合配电物联网电流监测设备晶振频率偏移自动控制技术,可大幅提高同步精度,有利于提高配电物联网电流监测设备同步精度和系统信息安全水平,有利于多个监测节点带同步时标电流数据集中三维展示,具体的,本实施例中可以基于下述方式实现基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据,包括:
记录北斗秒脉冲模块输出的各相邻秒脉冲之间的时间差;
计算各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值,并基于所述各相邻秒脉冲之间的时间差之间的平均值计算晶振频率偏移量;
基于晶振频率偏移量,结合压控晶体振荡器的输出频率与控制电压特性曲线,生成压控晶体振荡器的控制电压,并将压控晶体振荡器的控制电压输入至压控晶体振荡器;
将压控晶体振荡器输出的时钟信号倍频或分频至A/D转换器的标准频率下,并将该信号作为A/D转换器的采样触发脉冲;
将电流采集传感器采集的监测点处的电流信号经信号调理电路后输入至A/D转换器,获取A/D转换器采集的电流数据。
其中,调理电路具有消抖、滤波、保护、放大等功能,能够使电流信号幅值在电流采集装置的并行AD的输入范围,待采集装置同步精度达到一微妙内后启动AD采样;
在一个实施方式中,如图2所示,具体包括:
采集装置上北斗模块输出秒脉冲,软件系统记录记录连续两次同步秒脉冲时间差值作为同步算法模块输入,同步算法模块滤波平滑该差值,计算出装置晶振频率偏移量;
计算出的频率偏移量,结合采集装置所使用的压控晶体震荡器的特性曲线,把频率偏移量转换成数字控制字纠正本地频偏;晶体振荡器的输出频率与控制电压成线性关系,其中,同步采集装置根据晶体震荡器的斜率拟合一张经过校准后的控制字表,实现频率偏移的精确校准,经过校准后,压控晶体震荡器的频率精度在0.01ppm以下;
纠正后的本地时钟作为编码器输入时钟,生成采样脉冲信号触发采样通路,采集带时标的电流数据;
进一步的,所述晶振频率偏移量的计算式如下:
上式中,ferr为晶振频率偏移量,△Tave为各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值。
各个被监测节点电流数据传输至服务器端,可以根据电力系统特点,本发明实施例中将电流数据展示归纳为两种分组方法,因此,所述对所述电流数据进行分组,包括:
将所述电流数据分为A相电流数据、B相电流数据和C相电流数据三组,或者,将同一监测点采集的所述电流数据分为一组。
基于分组结果,对各组电流数据进行三维可视化展示,包括:
计算各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值;
将所述各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值填入三维坐标系中进行数据展示;
其中,所述三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴分别为各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值。
在一个实施方式中,如图3所示,X轴轴标展示以A相、B相、C相三相合成的零序电流大小,Y轴轴标展示同相中最大相位误差值,Z轴轴标展示每个监测节点的电流幅值大小。
进一步的,所述各组电流数据对应的零序电流的计算式如下:
所述各组电流数据对应的组内各电流数据间最大相位差的计算式如下:
θ(n,m)=θn-θm
上式中,θ(n,m)为组内电流数据的最大相位差,θn为组内电流数据的最大相位,θm为组内电流数据的最小相位;
所述各组电流数据对应的电流幅值的计算式如下:
上式中,a0为电流数据经傅里叶变换后的基波分量。
其中,电流数据的相位计算式如下:
基于同一发明构思,本发明还提供一种配电物联网电流数据同步监测装置,如图4所示,所述装置包括:
采集模块,用于基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;
展示模块,用于对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。
优选的,所述基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据,包括:
记录北斗秒脉冲模块输出的各相邻秒脉冲之间的时间差;
计算各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值,并基于所述各相邻秒脉冲之间的时间差之间的平均值计算晶振频率偏移量;
基于晶振频率偏移量,结合压控晶体振荡器的输出频率与控制电压特性曲线,生成压控晶体振荡器的控制电压,并将压控晶体振荡器的控制电压输入至压控晶体振荡器;
将压控晶体振荡器输出的时钟信号倍频或分频至A/D转换器的标准频率下,并将该信号作为A/D转换器的采样触发脉冲;
将电流采集传感器采集的监测点处的电流信号经信号调理电路后输入至A/D转换器,获取A/D转换器采集的电流数据。
进一步的,所述晶振频率偏移量的计算式如下:
上式中,ferr为晶振频率偏移量,△Tave为各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值。
进一步的,所述对所述电流数据进行分组,包括:
将所述电流数据分为A相电流数据、B相电流数据和C相电流数据三组,或者,将同一监测点采集的所述电流数据分为一组。
优选的,所述对各组电流数据进行三维可视化展示,包括:
计算各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值;
将所述各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值填入三维坐标系中进行数据展示;
其中,所述三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴分别为各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值。
进一步的,所述各组电流数据对应的零序电流的计算式如下:
所述各组电流数据对应的组内各电流数据间最大相位差的计算式如下:
θ(n,m)=θn-θm
上式中,θ(n,m)为组内电流数据的最大相位差,θm为组内电流数据的最大相位,θm为组内电流数据的最小相位;
所述各组电流数据对应的电流幅值的计算式如下:
上式中,a0为电流数据经傅里叶变换后的基波分量。
进一步的,本发明还提供一种存储介质,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的方法。
进一步的,本发明还提供一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行所述的方法。
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。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种配电物联网电流数据同步监测方法,其特征在于,所述方法包括:
基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;
对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据,包括:
记录北斗秒脉冲模块输出的各相邻秒脉冲之间的时间差;
计算各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值,并基于所述各相邻秒脉冲之间的时间差之间的平均值计算晶振频率偏移量;
基于晶振频率偏移量,结合压控晶体振荡器的输出频率与控制电压特性曲线,生成压控晶体振荡器的控制电压,并将压控晶体振荡器的控制电压输入至压控晶体振荡器;
将压控晶体振荡器输出的时钟信号倍频或分频至A/D转换器的标准频率下,并将该信号作为A/D转换器的采样触发脉冲;
将电流采集传感器采集的监测点处的电流信号经信号调理电路后输入至A/D转换器,获取A/D转换器采集的电流数据。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述电流数据进行分组,包括:
将所述电流数据分为A相电流数据、B相电流数据和C相电流数据三组,或者,将同一监测点采集的所述电流数据分为一组。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对各组电流数据进行三维可视化展示,包括:
计算各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值;
将所述各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值填入三维坐标系中进行数据展示;
其中,所述三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴分别为各组电流数据对应的零序电流、组内各电流数据间最大相位差和电流幅值。
7.一种配电物联网电流数据同步监测装置,其特征在于,所述装置包括:
采集模块,用于基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据;
展示模块,用于对所述电流数据进行分组,并对各组电流数据进行三维可视化展示。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述基于北斗卫星授时同步技术同步采集监测点处的电流数据,包括:
记录北斗秒脉冲模块输出的各相邻秒脉冲之间的时间差;
计算各相邻秒脉冲之间的时间差的平均值,并基于所述各相邻秒脉冲之间的时间差之间的平均值计算晶振频率偏移量;
基于晶振频率偏移量,结合压控晶体振荡器的输出频率与控制电压特性曲线,生成压控晶体振荡器的控制电压,并将压控晶体振荡器的控制电压输入至压控晶体振荡器;
将压控晶体振荡器输出的时钟信号倍频或分频至A/D转换器的标准频率下,并将该信号作为A/D转换器的采样触发脉冲;
将电流采集传感器采集的监测点处的电流信号经信号调理电路后输入至A/D转换器,获取A/D转换器采集的电流数据。
9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
10.一种处理器,其特征在于,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
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