CN115296401A - 一种低压台区智能监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压台区智能监测系统及监测方法，克服现有技术中缺少对低压台区的所有设备的监测及控制的问题，智能监测系统包括：台区智能监测主站，用于远程收集和存储各台区通信终端上传的配变低压台区电网数据，并自动进行数据处理和分析；通信模块，用于实现台区智能监测系统内各个设备之间的通信；通信终端，用于实现通信协议的转换，并实现台区智能监测终端、台区智能监测主站之间的信息传送；台区智能监测终端，用于实时监控以及采集台区内主要设备的运行信息，并将采集的信息传送给台区智能监测主站。能够实现对低压台区的所有电气设备进行同时在线监控，并对台区所有电质量数据进行分析，提高管理效率。

Description

一种低压台区智能监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，特别涉及了一种低压台区智能监测系统及监测方法。

背景技术

配电变压器和低压侧输电线路及其供给的用户群组成了配电台区。在电力系统中，台区是指(一台)变压器的供电范围或区域，是电力系统经济运行管理的专用术语。但是，低压配电网一直受到忽视， 特别是配电台区中的一些低压设备依旧靠维护人员到现场查看故障情况，故障排除后靠手动操作恢复供电。

为了迎合配电网的需要，配电网低压电器都加入了各种通信功能，能实现近距离通信。也出现了一些具有无线通信功能的低压配电设备，但远程通信系统还没有应用在电力系统配电变压器上，且这些设备只是针对其本身信息的采集与监控，存在一个设备一个后台监控的情况，浪费人力物力。且配电变压器已有的在线监测装置的基本功能是对电压和电流的监测， 以及对配电变压器的运行数据记录。

低压配电网如果缺少了远程通信功能，就没有办法实现自动化和智能化，配电低压台区电网的信息不能够接入配电网自动化系统，这就使配网自动化系统不能够覆盖到配变低压台区。

如果能够实现低压台区的高度智能、高度监测及控制， 将大大提高管理效率，加强为电力客户服务的实惠度，配合智能高压输电的坚强电网架构，提高整个智能电网的运载能力，为电力客户提供高质量的电力能源。随着人们对供电质量、供电可靠性的要求越来越高，必须采用现代化的技术手段对配电台区进行智能化升级。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中缺少对低压台区的所有设备的监测及控制的问题，提供了一种低压台区智能监测系统及监测方法，能够实现对低压台区的所有电气设备进行同时在线监控，并对台区所有电质量数据进行分析，提高管理效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低压台区智能监测系统，包括：

台区智能监测主站，用于远程收集和存储各台区通信终端上传的配变低压台区电网数据，并自动进行数据处理和分析，发送控制信号给台区智能监测终端；

通信模块，用于实现台区智能监测系统内各个设备之间的通信；

通信终端，用于实现通信协议的转换，并实现台区智能监测终端、台区智能监测主站之间的信息传送；

台区智能监测终端，用于实时监控以及采集台区内主要设备的运行信息，并将采集的信息传送给台区智能监测主站。

台区智能监测终端通过 RS-485 接口与通信终端连接，通信终端实现RS-485 通信协议的转换，并通过无线公网或有线通信与台区智能监测主站实现信息传送。通信终端上行通信连接 10kV 线路，并且将信息上传到主站系统，与其他设备进行通信；下行通信是连接台区智能监测终端，与台区智能监测终端可以进行双向通信。通信终端的上行和下行通信不应该只配置一种通信接口，还要留有接口，以便以后扩展。台区智能监测主站是本发明的核心部分，是各台区智能监控终端的自动化主站，也是上级配电自动化主站的一个子站。一个台区智能监测主站可以连接多个台区智能监测终端。

本发明的配电台区智能监控系统是实时监控、采集和处理台区内的智能电表、无功补偿装置和智能总保（剩余电流动作保护器）等装置的信息。从而实现台区的信息监测、集中抄表、台区数据分析、电能质量监控、漏电保护的监测和管理、台区运行异常报警以及信息交互的基本功能。

作为优选，还包括：

服务器，用于存储台区智能监测终端上传的数据，并将数据上传给台区智能监测主站，实现对台区智能监测终端的远程监控。

通信终端实现通信协议的转换，并通过 GPRS 通信方式与上级服务器。服务器存储台区监控终端上传的数据，以供各变电所、办公监控电脑读取，从而实现对智能总保、电表、无功补偿装置进行远程监控，同时还可以与其它系统相互转发数据。

作为优选，所述通信模块包括：

电力载波通信模块，用于台区智能监测终端内部设备之间的信息传送；

GPRS通信模块，用于实现通信终端与台区智能监测主站之间的信息传送。

由于配电台区分布广泛、数量众多，在台区的通信系统中只采用一种通信方式的话，通信系统的通信性能会受到非常大的影响，英雌本发明采用多种通信方式结合。上行通信采用 GPRS 通信方式，并预留以太网接口方便扩展光纤通信，并具有 USB 维护接口，方便对智能配变终端的维护和管理。下行通信采用电力载波通信方式，并辅助USB 维护和下载数据，从而完成对智能台区内的各主要电气设备运行信息的监测和保护，对台区的运行状态进行检测，台区负荷进行管理，台区的安全防护，自动投切进行台区无功补偿，同时还有资产管理、视频监控、环境监测等功能。各个台区智能监测主站之间的通信可以采用电信或移动的公网或 VPN 专网，向其它系统转发数据可以采用专用接口、信息总线等方式。

作为优选，所述通信终端包括：

抗干扰模块，用于抵抗电磁干扰，保证终端在复杂工业现场环境中的可靠运行；

存储模块，用于存储通信协议，可以存储电表 DL/T645-1997 、 DL/T645-2007 、DL/T614-2007 三种标准通信协议，支持总保 DL/T645-2007 标准通信协议，支持无功补偿DL/T645-1997、DL/T645-2007 两种标准通信协议；

设备自检模块，用于报告运行状态和故障信息；

通信接口模块，用于扩展遥信遥控量以及修改设备参数。

还包括人机交互模块，通信终端采用网络化、标准化设计，具有低功耗、免维护等特点，同时装配备用电源，可以独立接入电压电流互感器采集线路电压电流信号。

作为优选，所述台区智能监测主站包括：

三遥模块，用于实时在线监测台区智能监测终端电网信息以及状态信息，并发送控制信号给台区智能监测终端；

扩展模块，用于实现数据的分析与管理，并实现用户管理。

扩展模块包括无功补偿模块，能够对用电设备和线路进行保护的总保监控模块，对各种画面进行分类管理，便于系统维护和浏览的画面管理模块，对各个任务进行管理，自动启动实时运行任务的任务管理模块。

作为优选，所述三遥模块包括：

遥信模块，用于实时在线监视智能总保开关状态及无功补偿装置的投切状态；

遥测模块，用于实时在线监测智能总保的电压值和电流值以及无功补偿装置的电网信息；

遥控模块，用于远程对智能总保进行分合闸操作及对无功补偿装置进行投切操作。

遥测模块可以实时在线监测智能电表的有功、无功电度及当前有功、无功电能的最大输入输出量及发生时间，还可以实时在线监测无功补偿装置的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率以及谐波畸变率等电网信息。为了保证遥控模块对低压台区智能监测系统的安全性和可靠性，需要操作员在进行操作时进行身份验证，审批遥控权限，还可以通过遥控模块使控制功能闭锁、撤销和终止。

作为优选，所述扩展模块包括：

数据库维护模块，用于录入监测数据，建立用户所需数据库信息，并对数据库进行管理，包括对数据库信息进行修改和删除等维护工作；数据库容量大，能存储事件记录，可以根据用户需求定期清除一段时间的数据。

线路模拟模块，用于绘制线路模拟图，在模拟图上可以直观的看到每条线路、每个台区智能监测终端的信息，也可以直接通过线路模拟图来对台区智能监测终端进行控制；

数据分析模块：对智能总保采集到的线路电流、电压等参数进行分析；对智能电表采集到的有功电度，无功电度、最大的有功，无功电能的极值和时间进行统计，从而分析母线的不平衡率、线路损耗、变压器损耗以及漏点数据等；对无功补偿装置采集到的有功、无功功率、功率因数，谐波畸变率进行统计分析；并能将分析得到的数据以图表的形式显示出来，从而得到线路运行情况。

用户管理模块，用于对用户权限进行配置，记录用户操作；用户权限包括增加用户、修改定值、开关合闸、开关分闸、设备对时、清除日志、数据库管理等，在增加新用户和修改用户时，可以对用户的权限进行配置。

报警模块，用于监控并显示台区智能监测终端的故障信息；

数据备份模块，用于对台区智能监测主站的信息进行备份。

作为优选，所述台区智能监测终端包括：与通信终端连接的智能配变箱和安装在智能配变箱内的智能配变终端，还包括与智能配变终端连接的智能总保、智能电表以及补偿装置。以一个智能配电箱为一个监控单元，由安装在智能配电箱中的配变终端采集台区内主要设备的运行信息，一个智能配电箱出线下的所有用户都将信息传送给所被管辖的低压配电箱，然后由低压配电箱将信息统一传送给台区智能监测主站。

一种低压台区智能监测方法，包括以下步骤：

S1：采集台区智能监测终端的监测信息，并将采集到的信息发送给台区智能监测主站；

S2：台区智能监测主站对采集到的信息进行分析处理，判断台区智能监测终端是否发生故障；

S3：若台区智能监测终端发生故障，台区智能监测主站发送控制信号给台区智能监测终端。

因此，本发明具有如下有益效果：1、远程收集和存储各台区台区智能监测终端上传的配变低压台区电网数据，并自动进行数据处理和分析，实现对台区的监测；2、能够实现对低压台区的所有电气设备进行同时在线监控，并对台区所有电质量数据进行分析。

附图说明

图1是本发明中智能监测系统的一种系统结构示意图。

图2是本发明中智能监测方法的步骤流程图。

图3是本发明中通信终端系统结构示意图。

图4是本发明中智能监测系统的另一种系统结构示意图。

图中：1、台区智能监测主站；2、通信模块；3、通信终端；4、台区智能监测终端；5、服务器；6、控制模块；7、抗干扰模块；8、存储模块；9、设备自检模块；10、通信接口模块；11、显示屏；12、按键模块；13、智能配变箱；14、智能配变终端；15、智能总保；19、智能电表；17、补偿装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例一：

本实施例为一种低压台区智能监测系统，如图1所示，包括：用于远程收集和存储各台区通信终端上传的配变低压台区电网数据，并自动进行数据处理和分析，发送控制信号给台区智能监测终端的台区智能监测主站1；用于实现台区智能监测系统内各个设备之间通信的通信模块2；用于实现通信协议的转换，并实现台区智能监测终端、台区智能监测主站之间的信息传送的通信终端3；用于实时监控以及采集台区内主要设备的运行信息，并将采集的信息传送给台区智能监测主站的台区智能监测终端4；用于存储台区智能监测终端上传的数据，并将数据上传给台区智能监测主站，实现对台区智能监测终端的远程监控的服务器5，台区智能监测终端与通信终端连接，通信终端与通信模块连接，通信模块与服务器连接，服务器与台区智能监测主站连接。

台区智能监测终端通过 RS-485 接口与通信终端连接， 通信终端实现RS-485 通信协议的转换，并通过 GPRS 通信方式与上级服务器实现信息传送。服务器存储台区监控终端上传的数据，以供各变电所、办公监控电脑读取，从而实现对台区智能监测终端的远程监控，同时还可以与其它系统相互转发数据。

本实施例中的台区智能监测主站是各台区智能监测终端的自动化主站，也是上级配电自动化主站的一个子站。所述台区智能监测主站包括用于实时在线监测台区智能监测终端电网信息以及状态信息，并发送控制信号给台区智能监测终端的三遥模块以及用于实现数据的分析与管理，并实现用户管理的扩展模块。

所述三遥模块包括：

遥信模块，通过台区智能监测主站对台区智能监测终端的状态进行监视；

遥测模块，通过台区智能监测主站实时在线监测台区智能监测终端的电力信息；

遥控模块，通过台区智能监测主站可以远程对台区智能监测终端进行操作。为了保证遥控功能对系统的安全性和可靠性，就需要操作员在进行操作时进行身份验证，审批遥控权限，还可以遥控使控制功能闭锁、撤销和终止。

所述扩展模块包括：

数据库维护模块，用于录入监测数据，建立用户所需数据库信息，并能对所建立的数据库信息进行修改和删除等维护工作；

线路模拟模块，用于绘制线路模拟图，在模拟图上可以直观的看到每条线路、每个智能监控终端的信息，对智能终端进行观测；

数据分析模块：对台区智能监测终端采集到的电网参数进行分析，并以图表的形式表示出来，得到线路运行情况；所述电网参数包括智能总保采集到的线路电流、电压等参数；智能电表采集到的有功电度，无功电度、最大的有功，无功电能的极值和时间进行统计，从而分析母线的不平衡率、线路损耗、变压器损耗，漏点数据等；无功补偿装置采集到的有功、无功功率、功率因数，谐波畸变率；

用户管理模块，用于对用户权限进行配置，记录用户操作，用户权限有增加用户、修改定值、开关合闸、开关分闸、设备对时、清除日志、数据库管理等；

报警模块，用于监控并显示台区智能监测终端的故障信息；

数据备份模块，用于对台区智能监测主站的信息进行备份；

还包括：

远程集中抄表模块，不仅能够使抄表的准确性和同时性得到提高，而且在抄表过程中不浪费人力资源；

总保监控模块，用于对用电设备和线路进行保护；

任务管理模块，用于对台区智能监测主站的各个任务进行管理，自动启动实时运行任务；

以及无功补偿监控模块、台区数据分析模块。

由于配电台区分布广泛、数量众多，若只采用一种通信方式，通信性能会受到非常大的影响。因此，所述通信模块包括用于台区智能监测终端内部设备之间的信息传送的电力载波通信模块以及用于实现通信终端与台区智能监测主站之间的信息传送的GPRS通信模块。

具体的，上行通信采用GPRS 通信方式，并预留以太网接口方便扩展光纤通信，还具有 USB 维护接口，方便对台区智能监测终端的维护和管理；下行通信采用电力载波通信方式，并辅助USB 维护和下载数据，从而完成对智能台区内的各主要电气设备运行信息的监测和保护，对台区的运行状态进行检测，台区负荷进行管理，台区的安全防护，自动投切进行台区无功补偿，同时还有资产管理、视频监控、环境监测等功能。

采用GPRS通信，运行费用低、维护方便、不容易掉线、登陆快捷、传输速率高并且能够保证数据在传输过程中的安全性和可靠性；采用电力载波通信，可以减少专门铺设通信通道的成本，在电源、变配电设备以及用户之间无需铺设专门的通信通道就能够基本实现全部点的通信。

本发明提供的低压台区智能监测系统是实时监控、采集和处理台区内的低压台区智能监测终端的信息。从而实现台区的信息监测、集中抄表、台区数据分析、电能质量监控、漏电保护的监测和管理、台区运行异常报警以及信息交互的基本功能。

本实施例还提供了一种低压台区智能监测方法，如图2所示，包括以下步骤：第一步，采集台区智能监测终端的监测信息，并将采集到的信息发送给台区智能监测主站；第二步，台区智能监测主站对采集到的信息进行分析处理，判断台区智能监测终端是否发生故障；第三步，若台区智能监测终端发生故障，台区智能监测主站发送控制信号给台区智能监测终端。

本申请能够实现对低压台区的所有电气设备进行同时在线监控，并对台区所有电质量数据进行分析。通过台区智能监测终端与台区智能监测主站进行通信,实现台区智能监测主站度台区智能监测终端的远程控制，改善低压配电网用电质量，减少停电时间。工作时，台区智能监测终端采集低压电网的数据并将采集的数据汇聚到专门的通信终端，再由专门的通信终端通过无线通信和有线通信方式将配电台区的信息上传到台区智能监测主站（无线通信主要是通过 GPRS 和 CDMA 通信，有线通信主要是通过载波通信），从而可以远程监控配变低压台区的台区设备和台区设备运行数据。台区智能监测主站把接收到的配电台区设备运行数据转发给配网自动化系统，这就使得配电台区信息接入了配网自动化系统，使低压配电网的自动化和智能化得以实现。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，具体提供了一种通信终端，如图3所示，所述通信终端包括外壳，所述外壳上设有显示屏11以及按键模块12，所述外壳内部安装有控制模块6以及与控制模块连接的抗干扰模块7、存储模块8、设备自检模块9以及通信接口模块10，所述显示屏和按键模块也与控制模块连接。所述抗干扰模块用于抵抗电磁干扰保证终端在复杂工业现场环境中的可靠运行；所述存储模块用于存储通信协议，可兼容电表 DL/T645-1997 、 DL/T645-2007 、DL/T614-2007 三种标准通信协议，支持总保 DL/T645-2007 标准通信协议，支持无功补偿 DL/T645-1997、DL/T645-2007 两种标准通信协议；所述显示屏可以为LED液晶显示屏，可以直观观察数据；所述通信接口模块为RS232/485 通信调试接口，可远程或就地修改设备参数；所述设备自检模块可以报告运行状态和故障信息。所述通信终端还可与配备备用电源，可独立接入电压电流互感器采集线路电压电流信号。

所述通信终端上行通信连接 10kV 线路，并且将信息上传到台区智能监测主站，与其他设备进行通信；下行通信是连接台区内的各个主要设备，与台区内的各设备可以进行双向通信。通信终端的上行和下行通信不应该只配置一种通信接口，所以要留有接口，以便以后扩展。本实施例中的通信终端，通过 RS-485 通信接口与台区智能监测终端连接，进行通信规约、通信方式的转换，向上通过无线通信方式或有线通信方式（以太网、光纤）与服务器通信，从而实现了台区智能监测终端与上级服务器的通信， 保证了台区智能监测主站能够对台区智能监测终端的实时监测与控制。同时，现场设备故障实时短信传送给工作人员；工作人员可通过手机实现查询现场设备信息；可实现紧急操作，可设置多个报警手机，保证了故障处理的快速性和台区的安全运行。

实施例三：

本实施例在实施例一的基础上，具体提供了一种台区智能监测终端，如图4所示，所述台区智能监测终端包括与通信终端连接的智能配变箱13和安装在智能配变箱内的智能配变终端14，还包括与智能配变终端连接的智能总保15、智能电表16以及补偿装置17。

此时三遥模块的功能为：

所述三遥模块包括：

遥信模块，通过台区智能监测主站对台区智能监测终端进行监视，实时在线监视智能总保开关状态及无功补偿装置的投切状态；

遥测模块，通过台区智能监测主站实时在线监测智能总保的电压值和电流值，实时在线监测智能电表的有功、无功电度及当前有功、无功电能的最大输入输出量及发生时间，台区智能监测主站还可以实时在线监测无功补偿装置的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率以及谐波畸变率等电网信息；

遥控模块，通过台区智能监测主站可以远程对智能总保进行分合闸操作及对无功补偿装置进行投切操作。为了保证遥控功能对系统的安全性和可靠性，就需要操作员在进行操作时进行身份验证，审批遥控权限，还可以遥控使控制功能闭锁、撤销和终止。

以一个智能配电箱为一个监控单元，由安装在智能配电箱中的配变终端采集台区内主要设备的运行信息，一个智能配电箱出线下的所有用户都将信息传送给所被管辖的低压配电箱，然后由低压配电箱将信息统一传送给台区智能监测主站。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种低压台区智能监测系统，其特征在于，包括：

台区智能监测主站，用于远程收集和存储各台区通信终端上传的配变低压台区电网数据，并自动进行数据处理和分析，发送控制信号给台区智能监测终端；

通信模块，用于实现台区智能监测系统内各个设备之间的通信；

通信终端，用于实现通信协议的转换，并实现台区智能监测终端、台区智能监测主站之间的信息传送；

台区智能监测终端，用于实时监控以及采集台区内主要设备的运行信息，并将采集的信息传送给台区智能监测主站。

2.根据权利要求1所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，还包括：

服务器，用于存储台区智能监测终端上传的数据，并将数据上传给台区智能监测主站，实现对台区智能监测终端的远程监控。

3.根据权利要求1或2所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，所述通信模块包括：

电力载波通信模块，用于台区智能监测终端内部设备之间的信息传送；

GPRS通信模块，用于实现通信终端与台区智能监测主站之间的信息传送。

4.根据权利要求1所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，所述通信终端包括：

抗干扰模块，用于抵抗电磁干扰；

存储模块，用于存储通信协议；

设备自检模块，用于报告运行状态和故障信息；

通信接口模块，用于扩展遥信遥控量以及修改设备参数。

5.根据权利要求1所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，所述台区智能监测主站包括：

三遥模块，用于实时在线监测台区智能监测终端电网信息以及状态信息，并发送控制信号给台区智能监测终端；

扩展模块，用于实现数据的分析与管理，并实现用户管理。

6.根据权利要求5所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，所述三遥模块包括：

遥信模块，用于实时在线监视智能总保开关状态及无功补偿装置的投切状态；

遥测模块，用于实时在线监测智能总保的电压值和电流值以及无功补偿装置的电网信息；

遥控模块，用于远程对智能总保进行分合闸操作及对无功补偿装置进行投切操作。

7.根据权利要求5或6所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，所述扩展模块包括：

数据库维护模块，用于录入监测数据，建立用户所需数据库信息，并对数据库进行管理；

线路模拟模块，用于绘制线路模拟图，对台区智能监测终端进行观测；

数据分析模块：对台区智能监测终端采集到的电网参数进行分析，得到线路运行情况；

用户管理模块，用于对用户权限进行配置，记录用户操作；

报警模块，用于监控并显示台区智能监测终端的故障信息；

数据备份模块，用于对台区智能监测主站的信息进行备份。

8.根据权利要求1所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，所述台区智能监测终端包括：与通信终端连接的智能配变箱和安装在智能配变箱内的智能配变终端，还包括与智能配变终端连接的智能总保、智能电表以及补偿装置。

9.一种低压台区智能监测方法，应用于权利要求1-8任意一项权利要求所述的一种低压台区智能监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集台区智能监测终端的监测信息，并将采集到的信息发送给台区智能监测主站；

S2：台区智能监测主站对采集到的信息进行分析处理，判断台区智能监测终端是否发生故障；

S3：若台区智能监测终端发生故障，台区智能监测主站发送控制信号给台区智能监测终端。

Images