CN117639271A - 智能测控配电系统的数据处理方法及智能测控配电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电自动化技术领域，提出了智能测控配电系统的数据处理方法及智能测控配电系统，智能测控配电系统包括采集层控制器，所述采集层控制器用于采集配电系统的运行数据，并发送至中间层控制器；所述运行数据包括：快传数据和K个慢传数据，其中，快传数据的实时性要求高于任一慢传数据的实时性要求；K为大于等于2的自然数；在将所述运行数据发送至中间层控制器时，所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔。通过上述技术方案，解决了现有技术中智能测控配电系统数据传输实时性差的问题。

Description

智能测控配电系统的数据处理方法及智能测控配电系统

技术领域

本发明涉及配电自动化技术领域，具体的，涉及智能测控配电系统的数据处理方法及智能测控配电系统。

背景技术

电机作为现代工业中最重要的驱动力之一，在制造业、家用电器、交通运输和航空航天等各个领域得到广泛应用。智能测控配电系统是集电机的保护、控制、电量计量和全电量参数采集于一体、应用于生产过程控制的低压（380V/660V）配电系统，能够实现数据应用管理和过程控制，不仅可以保护电机免于过载、过热等损坏，也可以提高电机的可靠性和工作稳定性，从而保障电机电气系统的安全运行。由于数据量庞大，传统的智能测控配电系统数据传输速度慢，数据传输实时性差。

发明内容

本发明提出智能测控配电系统的数据处理方法及智能测控配电系统，解决了相关技术中智能测控配电系统数据传输实时性差的问题。

本发明的技术方案如下：

第一方面：智能测控配电系统的数据处理方法，应用于所述智能测控配电系统中的采集层控制器，所述采集层控制器用于采集配电系统的运行数据，并发送至中间层控制器；所述运行数据包括：快传数据和K个慢传数据，其中，快传数据的实时性要求高于任一慢传数据的实时性要求；K为大于等于2的自然数；

在将所述运行数据发送至中间层控制器时，所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔。

第二方面，智能测控配电系统，应用所述的智能测控配电系统的数据处理方法，还包括超前漏电检测电路，所述超前漏电检测电路包括：

接触器KM、电阻分压电路、电阻R2和电压检测电路，所述接触器KM常开触点的第一端用于连接交流电源，所述接触器KM常开触点的第二端用于连接电机的供电端，所述接触器KM常闭触点的第一端连接所述接触器KM常开触点的第一端，所述接触器KM常闭触点的第二端连接所述电阻分压电路的第一端，所述电阻分压电路的第一端通过电阻R2连接直流电源，所述电阻分压电路的第二端接地，

所述电压检测电路用于检测所述电阻分压电路的电压。

还包括空气开关QF和验电检测电路，所述空气开关QF常开触点的第一端用于连接交流电源，所述空气开关QF常开触点的第二端用于连接电机的供电端，

所述验电检测电路用于检测所述空气开关QF常开触点第二端的电压。

本发明的工作原理及有益效果为：

根据智能测控配电系统对每个数据的实时性有不同的要求，本发明将运行数据分为快传数据和慢传数据，其中快传数据为对实时性要求高的数据，慢传数据为对实时性要求低的数据。快传数据以较小的发送间隔发送至中间层控制器，慢传数据以较大的发送间隔发送至中间层控制器，这样，既能满足数据实时更新的要求，又有效地降低了数据包的传输数量，解决传统智能测控配电系统因数据量大而影响系统实时性这一问题，提高通讯效率，增强系统的稳定性。

这种数据传输方式可以增强数据调用灵活性，有效地降低了数据包的传输数量，解决传统智能测控配电系统因数据量大而影响系统实时性这一问题，提高通讯效率，增强系统的稳定性。

附图说明

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。

图1为本发明智能测控配电系统结构示意图；

图2为本发明智能测控配电系统的数据处理方法的一个实施例示意图；

图3为本发明中超前漏电检测电路和验电检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提出了智能测控配电系统的数据处理方法，智能测控配电系统包括采集层控制器和中间层控制器，采集层控制器用于采集配电系统的运行数据，并发送至中间层控制器。

如图1所示，本实施例中，智能管控配电系统共包括1个顶层控制器与14个中间层控制器，1个中间层控制器可连接12个采集层控制器，全系统运行数据的模拟量及数字量总计可达10304个，为实现海量运行数据的有效传输，本实施例将运行数据分为快传数据和K个慢传数据，其中，快传数据的实时性要求高于任一慢传数据的实时性要求；K为大于等于2的自然数；采集层控制器在将所述运行数据发送至中间层控制器时，所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔。

其中，快传数据包括电机运行状态数据和平均电流数据；慢传数据包括22个，依次为脉冲数、表读数、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、A相功率因数、B相功率因数、C相功率因数、合相功率因数、零序电流、启动次数、超前电阻、T1温度、T2温度、运行天数、运行小时数、运行分钟数、故障次数、BH开启状态（BH为保护器的缩写）。

根据智能测控配电系统对每个数据的实时性有不同的要求，本发明将运行数据分为快传数据和慢传数据，其中快传数据为对实时性要求高的数据，慢传数据为对实时性要求低的数据。快传数据以较小的发送间隔发送至中间层控制器，慢传数据以较大的发送间隔发送至中间层控制器，这样，既能满足数据实时更新的要求，又有效地降低了数据包的传输数量，解决传统智能测控配电系统因数据量大而影响系统实时性这一问题，提高通讯效率，增强系统的稳定性。

进一步，所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔，具体包括：

分J个发送周期发送所述快传数据和K个慢传数据，其中，所述快传数据在每个发送周期发送，所述K个慢传数据在J个发送周期轮流发送，所述J个发送周期内所发送数据的并集覆盖所述K个慢传数据；J为小于等于K且大于等于2的自然数。

进一步，每一慢传数据均分配有唯一的分时发送编号，任一发送周期对应至少一个分时发送编号；

所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔，还包括：

在当前的发送周期内，发送包含快传数据和目标慢传数据的数据包至所述中间层控制器；其中，所述目标慢传数据的分时发送编号，与当前的发送周期的分时发送编号相同。

本领域技术人员可以灵活设置22个慢传数据的分时编号，只要能将不同的慢传数据进行区分即可。本实施例中采用的设置方法是：按照上述排列顺序，依次为22个慢传数据分配分时编号1，2，…22。

每个发送周期发送的慢传数据个数可以是1个、2个、3个或更多，以本实施例的编号方法为例，在第一个发送周期中，发送分时发送编号为1的慢传数据，在第二个发送周期中，发送分时发送编号为2的慢传数据，在第3个发送周期中，发送分时发送编号为3，4的慢传数据，最终在J个发送周期内将所有的慢传数据发送完毕。

这种数据传输方式可以增强数据调用灵活性，实现了快传数据和慢传数据的按需传输，而且实现过程简单方便。

进一步，智能测控配电系统还包括与中间层控制器连接的顶层控制器，一个中间层控制器与M个采集层控制器通信连接，其中，M为自然数，且M≥1；中间层控制器设置有M个中间层存储区，M个中间层存储区分别对应M个采集层控制器，

还包括：在中间层控制器接收到任一采集层控制器发送的数据包时，将该数据包作为最新的采集层数据包，存储到对应的中间层存储区；在发送时间到达时，将多个中间层存储区的数据作为一个数据包，发送至顶层控制器。

如图2所示，本实施例中，每个中间层控制器与12个采集层控制器(MCU)通信连接。以0#MCU为例，0#MCU发送的数据包包括运行状态、平均电流、分时发送编号和目标慢传数据。

每个中间层控制器设置有12个中间层存储区，用于存储12个MCU发送的数据包。12个中间层存储区依次排列，这样，中间层控制器可以将12个中间层存储区的数据作为一个数据块，发送至顶层控制器。

本实施例中，中间层控制器将采集层控制器发送的数据包直接存储并转发，有利于减小中间层控制器到顶层控制器之间的数据传输量。

进一步，中间层控制器还用于：对每一中间层存储区的数据包进行解析，得到来自对应采集层控制器的慢传数据。将解析得到的慢传数据进行分块存储，其中，来自同一采集层控制器的慢传数据存储到一个区块内。

通过对每一中间层存储区的数据包进行解析，能够得到对应的慢传数据。如图2所示，中间层还设置有慢传数据分块解析存储区，来自同一采集层控制器的慢传数据存储到一个区块内，12个采集层控制器对应的12个区块依次排列，存储在慢传数据分块解析存储区中，用于本地触摸屏程序编写应用。

如图2所示，以中间层存储区中0#MCU对应的数据包为例，假如数据包中的分时发送编号为1，则表明本次数据包传输的是脉冲数，将数据包中的目标慢传数据作为脉冲数的更新值，保存在慢传数据分块解析存储区中0#MCU对应的区块内。

进一步，所述中间层控制器还用于：

读取多个数字量输入数据，并将多个数字量输入数据发送至顶层控制器。

本实施例中，将中间层控制器的多个数字量输入数据作为一个数据块发送至顶层控制器，便于顶层控制器对多个数字量输入数据进行集中存储和读取。

进一步，一个顶层控制器与N个中间层控制器通信连接，顶层控制器设置有N个顶层存储区，N个顶层存储区分别对应N个中间层控制器，还包括：在顶层控制器接收到任一中间层控制器发送的数据包时，将该数据包作为最新的中间层数据包，存储到对应的顶层存储区。

如图2所示，在顶层控制器中设置有14个顶层存储区，每个顶层存储区用于存储对应中间层控制器上传的数字量输入输出数据（ET301的24DI/16DO）和中间层存储区的数据。

进一步，顶层控制器还用于：

对每一顶层存储区的数据进行解析，得到来自对应中间层控制器的运行数据。

顶层存储区的数据解析过程与中间层控制器的数据解析过程相同，这里不做赘述。

进一步，快传数据包括运行状态和电流数据，顶层控制器还设置有多个功能存储区，功能存储区包括：

数字量输出块区，用于存储上位机的数字量输出数据，上位机与顶层控制器通信连接；

数字量输入块区，用于存储中间层控制器和采集层控制器的数字量输入数据；

电流块区，用于存储M×N个采集层控制器采集的电流数据；

中间层控制器数字量输入块区，用于存储中间层控制器的数字量输入数据；

快传数据块区，用于存储M×N个采集层控制器采集的快传数据；

未解析数据块区，用于存储M×N个采集层控制器发送的未解析的慢传数据；

运行数据块区，用于存储M×N个采集层控制器采集的运行数据；

设置块区，用于存储设置参数。

本实施例中，根据实际需要将顶层控制器的存储空间分为8个功能存储区，一方面可以为PLC上位机提供控制数据接口，完成对实时性要求高的运行状态和平均电流采集，进而完成逻辑判断与控制，实现生产过程控制；另一方面还可以提供数据采集接口，根据不同应用场景，读取相应的功能存储区，完成对实时性要求低的数据例如功率因数、设置参数等的采集，实现相应二次开发功能。

实施例2

如图3所示，本实施例智能测控配电系统还包括超前漏电检测电路，所述超前漏电检测电路包括：

接触器KM、电阻分压电路、电阻R2和电压检测电路，所述接触器KM常开触点的第一端用于连接交流电源，所述接触器KM常开触点的第二端用于连接电机的供电端，所述接触器KM常闭触点的第一端连接所述接触器KM常开触点的第一端，所述接触器KM常闭触点的第二端连接所述电阻分压电路的第一端，所述电阻分压电路的第一端通过电阻R2连接直流电源，所述电阻分压电路的第二端接地，

所述电压检测电路用于检测所述电阻分压电路的电压。

超前漏电检测电路用于检测电机接地电阻，具体工作原理为：在检测之前，控制接触器KM释放，断开电机与交流电源的连接，接触器KM的常闭触点接通，电机接地电阻与电阻分压电路并联之后，与电阻R2串联，电阻分压电路两端的电压与电机接地电阻成比例，因此通过检测电阻分压电路两端的电压即可得到电机接地电阻，实现电机漏电检测。

进一步，所述电阻分压电路包括串联的电阻R3和电阻R4，所述电阻R3的第一端作为所述电阻分压电路的第一端，所述电阻R3的第二端与所述电阻R4的第一端连接，所述电阻R4的第二端作为所述电阻分压电路的第二端，所述电阻R3的第二端作为所述电压检测电路的输出端，接入采集层控制器的第一输入端。

电阻R3和电阻R4构成电阻分压电路，取电阻R4上的电压为采样值，传输至采集层控制器，采集层控制器根据采样值计算电机接地电阻，进而判断电机是否漏电连地。

此外，自恢复保险丝F1和稳压管TVS1起到保护作用，吸收电机的反电动势高电压，保护内部电路，电阻R5、电容C3和电容C4构成滤波电路，保证电压采样值的稳定性。

进一步，还包括空气开关QF和验电检测电路，所述空气开关QF常开触点的第一端用于连接交流电源，所述空气开关QF常开触点的第二端用于连接电机的供电端，

所述验电检测电路用于检测所述空气开关QF常开触点第二端的电压。

验电检测电路用于检测空气开关QF的吸合/断开状态是否正常，具体的，空气开关QF拉开后，验电检测电路实时检测空气开关QF常开触点第二端的电压（电机三相对地电压），通过检测的电压值和门槛值比较，判断空气开关QF的吸合/断开状态。三相对地电压均低于所设置的门槛值时，表示空开已彻底断开，否则，表明空气开关QF的触点有粘连，需要及时处理。

此外，也可以外接断电输出干接点、并在外接断电输出干接点连接指示灯，来直观显示空气开关QF的吸合/断开状态。例如，当三相对地电压均低于所设置的门槛值时，采集层控制器控制断电输出干接点闭合，指示灯点亮，表明空气开关QF已彻底断开。

进一步，所述验电检测电路包括三路电路结构相同的电压采集支路，任一电压采集支路包括电阻R6、变压器T1和电阻R7，所述电阻R6的第一端连接所述空气开关QF常开触点的第二端，所述电阻R6的第二端连接所述变压器T1的第一输入端，所述变压器T1的第二输入端接地，所述变压器T1的第一输出端通过所述电阻R7接地，所述变压器T1的第一输入端连接所述采集层控制器的第二输入端，所述变压器T1的第二输出端接地。

三路电压采集支路分别用于检测电机三相对地电压，空气开关QF常开触点第二端的电压经变压器T1降压之后，接入采集层控制器的第二输入端，采集层控制器根据电压采集支路的输出即可得到电机三相对地电压。同时，变压器T1还起到隔离作用，避免电机侧的干扰信号进入采集层控制器，从而保证采集层控制器的可靠工作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.智能测控配电系统的数据处理方法，应用于所述智能测控配电系统中的采集层控制器，其特征在于，所述采集层控制器用于采集配电系统的运行数据，并发送至中间层控制器；所述运行数据包括：快传数据和K个慢传数据，其中，快传数据的实时性要求高于任一慢传数据的实时性要求；K为大于等于2的自然数；

在将所述运行数据发送至中间层控制器时，所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔。

2.根据权利要求1所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔，具体包括：

分J个发送周期发送所述快传数据和K个慢传数据，其中，所述快传数据在每个发送周期发送，所述K个慢传数据在J个发送周期轮流发送，所述J个发送周期内所发送数据的并集覆盖所述K个慢传数据；J为小于等于K且大于等于2的自然数。

3.根据权利要求2所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，每一慢传数据均分配有唯一的分时发送编号，任一发送周期对应至少一个分时发送编号；

所述快传数据的发送间隔小于所述慢传数据的发送间隔，还包括：

在当前的发送周期内，发送包含快传数据和目标慢传数据的数据包至所述中间层控制器；其中，所述目标慢传数据的分时发送编号，与当前的发送周期对应的分时发送编号相同。

4.根据权利要求1所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，所述智能测控配电系统还包括与中间层控制器连接的顶层控制器，

一个所述中间层控制器与M个采集层控制器通信连接，其中， M为自然数，且M≥1；所述中间层控制器设置有M个中间层存储区，M个中间层存储区一一对应M个采集层控制器，还包括：

在所述中间层控制器接收到任一采集层控制器发送的数据包时，将该数据包存储到对应的中间层存储区；

在发送时间到达时，将多个中间层存储区的数据作为一个数据包发送至顶层控制器。

5.根据权利要求4所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，所述中间层控制器还用于：

对每一中间层存储区的数据包进行解析，得到来自对应采集层控制器的慢传数据。

6.根据权利要求4所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，一个所述顶层控制器与N个中间层控制器通信连接，所述顶层控制器设置有N个顶层存储区，N个顶层存储区一一对应N个中间层控制器，还包括：

在所述顶层控制器接收到任一中间层控制器发送的数据包时，将该数据包存储到对应的顶层存储区。

7.根据权利要求6所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，所述顶层控制器还用于：

对每一顶层存储区的数据进行解析，得到来自对应中间层控制器的慢传数据。

8.根据权利要求4所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，所述快传数据包括运行状态和电流数据，所述顶层控制器还设置有多个功能存储区，所述功能存储区包括：

数字量输出块区，用于存储上位机的数字量输出数据，所述上位机与所述顶层控制器通信连接；

数字量输入块区，用于存储中间层控制器和采集层控制器的数字量输入数据；

电流块区，用于存储M×N个采集层控制器采集的电流数据；

中间层控制器数字量输入块区，用于存储N个中间层控制器的数字量输入数据；

快传数据块区，用于存储M×N个采集层控制器采集的快传数据；

未解析数据块区，用于存储M×N个采集层控制器发送的未解析的慢传数据；

运行数据块区，用于存储M×N个采集层控制器采集的运行数据；

设置块区，用于存储设置参数。

9.智能测控配电系统，应用权利要求1~8任一项所述的智能测控配电系统的数据处理方法，其特征在于，包括超前漏电检测电路，所述超前漏电检测电路包括：

接触器KM、电阻分压电路、电阻R2和电压检测电路，所述接触器KM常开触点的第一端用于连接交流电源，所述接触器KM常开触点的第二端用于连接电机的供电端，所述接触器KM常闭触点的第一端连接所述接触器KM常开触点的第一端，所述接触器KM常闭触点的第二端连接所述电阻分压电路的第一端，所述电阻分压电路的第一端通过电阻R2连接直流电源，所述电阻分压电路的第二端接地，

所述电压检测电路用于检测所述电阻分压电路的电压。

10.根据权利要求9所述的智能测控配电系统，其特征在于，还包括空气开关QF和验电检测电路，所述空气开关QF常开触点的第一端用于连接交流电源，所述空气开关QF常开触点的第二端用于连接电机的供电端，

所述验电检测电路用于检测所述空气开关QF常开触点第二端的电压。