CN115241978A - 一种用于配电网的远程监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于配电网的远程监测系统及方法，该系统包括：监控主机、交换机、配电自动化系统及监测模块，所述监测模块连接配电网，用于获取配电网信息，所述监控主机通过交换机连接所述监测模块及配电自动化系统，所述监测模块包括智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块均设置有多个，分别设置在所述配电网的各个配电回路中，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块通过交换机连接所述监控主机。本发明提供的用于配电网的远程监测系统及方法，能够实现对监测模块的检查，防止因监测模块故障造成事故，能够实现故障类型的判断，降低了维修人员的工作量。

Description

一种用于配电网的远程监测系统及方法

技术领域

本发明涉及配电网监测技术领域，特别是涉及一种用于配电网的远程监测系统及方法。

背景技术

随着社会经济的发展和人们生活水平的进步，现代电力系统也日趋大型化、复杂化，人们对电能的持续和稳定要求越来越高。与此同时，电力系统的故障是无法避免的，因此，往往需要监测设备来对配电网进行监测，现有的监测设备往往只对配电网进行监测，当自身出现问题时，无法及时发现，容易造成事故，另外，现有的监测设备往往只能提供具体的监测数据，无法及时判断故障类型，需要人工判断，费时费力，容易耽误维修时间。因此，设计一种用于配电网的远程监测系统及方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于配电网的远程监测系统及方法，能够实现对监测模块的检查，防止因监测模块故障造成事故，能够实现故障类型的判断，降低了维修人员的工作量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于配电网的远程监测系统，包括：监控主机、交换机、配电自动化系统及监测模块，所述监测模块连接配电网，用于获取配电网信息，所述监控主机通过交换机连接所述监测模块及配电自动化系统。

可选的，所述监测模块包括智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块均设置有多个，分别设置在所述配电网的各个配电回路中，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块通过交换机连接所述监控主机。

可选的，所述火灾监控模块包括控制器、剩余电流互感器、温度传感器、信号放大电路及AD转换电路和通讯接口电路，所述配电网的各个配电回路中设置所述剩余电流互感器和温度传感器，所述剩余电流互感器和温度传感器连接所述信号放大电路，所述信号放大电路连接所述AD转换电路和通信接口电路，所述AD转换电路和所述通讯接口电路连接所述CPU，所述CPU通过交换机连接所述监控主机。

本发明还提供了一种用于配电网的远程监测方法，应用于上述的用于配电网的远程监测系统，包括如下步骤：

步骤1：搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测；

步骤2：检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障。

可选的，步骤1中，搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测，具体为：

搭建配电网模型，生成配电网预设工况仿真数据，根据配电网预设工况仿真数据生成三相电压电流信号，将三相电压电流信号注入监测模块，获取监测模块基于三相电压电流信号生成的配电网信息，将配电网信息与预设工况仿真数据进行对比，判断监测模块是否正常，若正常，则检测完成，若不正常，则对监测模块进行维修。

可选的，步骤2中，检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，具体为：

监测模块采集配电网信息，并将其发送至监控主机，监控主机判断配电网信息中的各个信号的实时波形是否为正常波形，若为正常波形，则控制主机判断配电网未发生故障，若不为正常波形，则控制主机将配电网信息中的各个信号的实时波形分别与预设波形库中的对应信号的波形进行匹配，其中，预设波形库中设置有配电网中的故障波形以及相应的故障类型，若存在匹配的故障波形，则判断配电网存在与匹配的故障波形相对应的故障类型，若不存在匹配的故障波形，则根据实时波形求解近似近似的故障波形，进一步判断故障类型，并将实时波形及对应的故障类型存储至预设波形库，判断完成后，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，控制主机将配电网信息、配电自动化系统操作信息及故障类型对应存储至服务器。

可选的，控制主机将配电网信息中的各个信号的实时波形分别与预设波形库中的对应信号的波形进行匹配，具体为：

在实时波形上选取一组随机点，计算随机点与波形库中的波形的相应点之间的误差为：

ε(i,j)＝|S_m(i,j)-T(i,j)|

式中，ε(i,j)为误差，T(i,j)为实时波形的随机点，S_m(i,j)为波形库中第m个波形的相应点，重复累加所有随机点的误差，得到误差和，判断误差和是否大于预设阈值，若不大于，则判断相匹配，若大于，则记录累加次数，构造累加次数与误差和的检测曲面函数为：

其中，ε(i,j,m)为波形库中的第m个波形与实时波形的误差，r为累加次数，T_k为预设阈值，n为匹配度，根据匹配度判断近似波形，根据近似波形在波形库中确定匹配波形。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的用于配电网的远程监测系统及方法，该系统包括监控主机、交换机、配电自动化系统及监测模块，通过监测模块能够对配电网信息进行采集，通过监控主机可以协调控制监测模块及配电自动化系统，其中，监测模块包括智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块，通过智能监控仪表对配电网信息进行采集，通过电动机保护控制器保护配电网中的电动机，通过火灾监控模块用于对配电网进行火灾监测，防止发生火灾事故；该方法包括搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测，检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，首先对监测模块进行检查，判断监测模块是否正常，能够防止因监测模块损坏造成误判，从而引发事故，其次能够根据故障的配电网信息自动判断故障类型，无需工作人员自行判断，降低了工作人员的工作量，提高了维修效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例用于配电网的远程监测系统结构示意图；

图2为本发明实施例用于配电网的远程监测方法流程示意图。

附图标记：1、监控主机；2、交换机；3、监测模块；4、配电自动化系统。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于配电网的远程监测系统及方法，能够实现对监测模块的检查，防止因监测模块故障造成事故，能够实现故障类型的判断，降低了维修人员的工作量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供的用于配电网的远程监测系统，包括：监控主机1、交换机2、配电自动化系统4及监测模块3，所述监测模块3连接配电网，用于获取配电网信息，所述监控主机1通过交换机2连接所述监测模块3及配电自动化系统4。

所述监测模块3包括智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块均设置有多个，分别设置在所述配电网的各个配电回路中，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块通过交换机2连接所述监控主机1。

所述火灾监控模块包括控制器、剩余电流互感器、温度传感器、信号放大电路及AD转换电路和通讯接口电路，所述配电网的各个配电回路中设置所述剩余电流互感器和温度传感器，所述剩余电流互感器和温度传感器连接所述信号放大电路，所述信号放大电路连接所述AD转换电路和通信接口电路，所述AD转换电路和所述通讯接口电路连接所述CPU，所述CPU通过交换机2连接所述监控主机1；

所述火灾监控模块包括还包括报警装置，报警装置连接所述CPU温度传感器实时监测配电回路的温度，剩余电流互感器实时监测配电回路的剩余电流，当温度及剩余电流超过预设阈值时，CPU判断有发生火灾的风险，控制报警装置报警，并将信息发送至控制主机，提醒工作人员。

如图2所示，本发明还提供了一种用于配电网的远程监测方法，应用于上述的用于配电网的远程监测系统，包括如下步骤：

步骤1：搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测；

步骤2：检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障。

步骤1中，搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测，具体为：

搭建配电网模型，生成配电网预设工况仿真数据，根据配电网预设工况仿真数据生成三相电压电流信号，将三相电压电流信号注入监测模块，获取监测模块基于三相电压电流信号生成的配电网信息，将配电网信息与预设工况仿真数据进行对比，判断监测模块是否正常，若正常，则检测完成，若不正常，则对监测模块进行维修；

其中，根据配电网预设工况仿真数据生成三相电压电流信号具体为：

根据配电网预设工况仿真数据通过数字合成正弦信号源输出三相电压电流信号，其中，所述数字合成正弦信号源输出的三相电压电流信号的电压、电流、相别、幅值、相位、频率均软件可调控，生成的三相电压电流信号可经过电压输出变换电路，然后输送至电压功率放大器进行功率放大处理，而经功率放大处理后的三相电压电流信号再通过升压器升压后即可注入监测模块；

也可经电流输出变换电路，然后输送至电流功率放大器进行功率放大处理，而经功率放大处理后的三相电压电流信号再通过升流器升流后即可注入监测模块。

步骤2中，检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，具体为：

监测模块采集配电网信息，并将其发送至监控主机，监控主机判断配电网信息中的各个信号的实时波形是否为正常波形，若为正常波形，则控制主机判断配电网未发生故障，若不为正常波形，则控制主机将配电网信息中的各个信号的实时波形分别与预设波形库中的对应信号的波形进行匹配，其中，预设波形库中设置有配电网中的故障波形以及相应的故障类型，若存在匹配的故障波形，则判断配电网存在与匹配的故障波形相对应的故障类型，若不存在匹配的故障波形，则根据实时波形求解近似近似的故障波形，进一步判断故障类型，并将实时波形及对应的故障类型存储至预设波形库，判断完成后，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，控制主机将配电网信息、配电自动化系统操作信息及故障类型对应存储至服务器。

控制主机将配电网信息中的各个信号的实时波形分别与预设波形库中的对应信号的波形进行匹配，具体为：

在实时波形上选取一组随机点，计算随机点与波形库中的波形的相应点之间的误差为：

ε(i,j)＝|S_m(i,j)-T(i,j)|

式中，ε(i,j)为误差，T(i,j)为实时波形的随机点，S_m(i,j)为波形库中第m个波形的相应点，重复累加所有随机点的误差，得到误差和，判断误差和是否大于预设阈值，若不大于，则判断相匹配，若大于，则记录累加次数，构造累加次数与误差和的检测曲面函数为：

其中，ε(i,j,m)为波形库中的第m个波形与实时波形的误差，r为累加次数，T_k为预设阈值，n为匹配度，根据匹配度判断近似波形，根据近似波形在波形库中确定匹配波形。

本发明提供的用于配电网的远程监测系统及方法，该系统包括监控主机、交换机、配电自动化系统及监测模块，通过监测模块能够对配电网信息进行采集，通过监控主机可以协调控制监测模块及配电自动化系统，其中，监测模块包括智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块，通过智能监控仪表对配电网信息进行采集，通过电动机保护控制器保护配电网中的电动机，通过火灾监控模块用于对配电网进行火灾监测，防止发生火灾事故；该方法包括搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测，检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，首先对监测模块进行检查，判断监测模块是否正常，能够防止因监测模块损坏造成误判，从而引发事故，其次能够根据故障的配电网信息自动判断故障类型，无需工作人员自行判断，降低了工作人员的工作量，提高了维修效率。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种用于配电网的远程监测系统，其特征在于，包括：监控主机、交换机、配电自动化系统及监测模块，所述监测模块连接配电网，用于获取配电网信息，所述监控主机通过交换机连接所述监测模块及配电自动化系统。

2.根据权利要求1所述的用于配电网的远程监测系统，其特征在于，所述监测模块包括智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块均设置有多个，分别设置在所述配电网的各个配电回路中，所述智能监控仪表、电动机保护控制器及火灾监控模块通过交换机连接所述监控主机。

3.根据权利要求2所述的用于配电网的远程监测系统，其特征在于，所述火灾监控模块包括控制器、剩余电流互感器、温度传感器、信号放大电路及AD转换电路和通讯接口电路，所述配电网的各个配电回路中设置所述剩余电流互感器和温度传感器，所述剩余电流互感器和温度传感器连接所述信号放大电路，所述信号放大电路连接所述AD转换电路和通信接口电路，所述AD转换电路和所述通讯接口电路连接所述CPU，所述CPU通过交换机连接所述监控主机。

4.一种用于配电网的远程监测方法，应用于权利要求1-3任一所述的用于配电网的远程监测系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测；

步骤2：检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障。

5.根据权利要求4所述的用于配电网的远程监测方法，其特征在于，步骤1中，搭建配电网模型，根据配电网模型对监测模块的功能进行检测，具体为：

搭建配电网模型，生成配电网预设工况仿真数据，根据配电网预设工况仿真数据生成三相电压电流信号，将三相电压电流信号注入监测模块，获取监测模块基于三相电压电流信号生成的配电网信息，将配电网信息与预设工况仿真数据进行对比，判断监测模块是否正常，若正常，则检测完成，若不正常，则对监测模块进行维修。

6.根据权利要求5所述的用于配电网的远程监测方法，其特征在于，步骤2中，检测完成后，通过监测模块采集配电网信息，根据配电网信息判断配电网是否异常，若配电网发生异常，则获取配电网的故障类型，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，具体为：

监测模块采集配电网信息，并将其发送至监控主机，监控主机判断配电网信息中的各个信号的实时波形是否为正常波形，若为正常波形，则控制主机判断配电网未发生故障，若不为正常波形，则控制主机将配电网信息中的各个信号的实时波形分别与预设波形库中的对应信号的波形进行匹配，其中，预设波形库中设置有配电网中的故障波形以及相应的故障类型，若存在匹配的故障波形，则判断配电网存在与匹配的故障波形相对应的故障类型，若不存在匹配的故障波形，则根据实时波形求解近似近似的故障波形，进一步判断故障类型，并将实时波形及对应的故障类型存储至预设波形库，判断完成后，控制主机控制配电自动化系统根据故障类型进行操作，解除故障，控制主机将配电网信息、配电自动化系统操作信息及故障类型对应存储至服务器。

7.根据权利要求6所述的用于配电网的远程监测方法，其特征在于，控制主机将配电网信息中的各个信号的实时波形分别与预设波形库中的对应信号的波形进行匹配，具体为：

在实时波形上选取一组随机点，计算随机点与波形库中的波形的相应点之间的误差为：

ε(i,j)＝|S_m(i,j)-T(i,j)|

式中，ε(i,j)为误差，T(i,j)为实时波形的随机点，S_m(i,j)为波形库中第m个波形的相应点，重复累加所有随机点的误差，得到误差和，判断误差和是否大于预设阈值，若不大于，则判断相匹配，若大于，则记录累加次数，构造累加次数与误差和的检测曲面函数为：

其中，ε(i,j,m)为波形库中的第m个波形与实时波形的误差，r为累加次数，T_k为预设阈值，n为匹配度，根据匹配度判断近似波形，根据近似波形在波形库中确定匹配波形。

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