CN217720260U - 一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置及计量箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置及计量箱，属于台区采集设备技术领域。现有采用半载采集方案的台区中由于二型采集器的存在，导致出现采集拓扑与供电拓扑出现冲突后无法辨识的情况。本实用新型的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，在二型采集器上装配能够相序识别的拓展模组，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别。进而，本实用新型既能满足现有数据采集需求，同时又能满足台区采集通讯拓扑识别、户变异常诊断的需求，从而可以判断当前二型采集器采集范围里面所有电能表的相序归属，便于台区营销业务中的台区电能表户变识别的应用业务管理，方案简单、实用，方案切实可行。

Description

一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置及计量箱

技术领域

本实用新型涉及一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置及计量箱，属于台区采集设备技术领域。

背景技术

随着电网规模的不断扩大，低压配电网的结构错综复杂，营销、计量、GIS等信息系统的数据量急剧增加，各信息系统存在数据壁垒，造成数据孤岛，数据之间流通性差，对拓扑数据辨识造成困难，亟需进行拓扑辨识，而现有采集设备对支撑台区拓扑识别存在瓶颈，需要对其进行改进，以拓展其功能，支撑台区拓扑识别等分析业务的开展。

目前国内国网的低压台区本地电能表集抄系统的本地采集方案主要采用全载、半载、全485、全无线。在前期国家电网建设“全智能、全覆盖、全采集”的目标下，四类采集方式在各种采集环境下基本满足目标需求。但伴随国网台区同期线损等管理业务的不断加强，各类采集方案的瓶颈和弊端也显现出来。

其中485采集方案由于需要单独部署485通信线路的基本条件限制，一般部署在城镇楼宇台区，不会产生采集拓扑与供电拓扑的冲突问题；全无线的采集方式通过类似wifi的无线路由进行通信，容易产生采集拓扑与供电拓扑冲突的问题，且在国网大力推行宽带载波的技术路线下，全无线的台区正在被逐步替换；剩余的全载台区完全满足当前的台区线损管理、户变识别等业务管理指标的要求，但采用半载采集方案的台区中由于二型采集器的存在，导致出现采集拓扑与供电拓扑出现冲突后无法辨识；而且由于与电能表的通讯采用的是485通信串口，由此无法判断当前二型采集器采集范围里面所有电能表的相序归属，影响台区营销业务中的台区电能表户变识别的应用业务管理。

进一步，当前半载台区的本地采集通信单元包括低压采集器主通信模块、二型采集器、电能表通信模块三部分环节。数据采集的方式是低压采集器主通信模块发送指令至二型采集器，然后二型采集器将接收到的指令解析后将指令传递至目标的电能表，其中低压采集器主通信模块与二型采集器的采集方案采用宽带载波方案，其中二型采集器与电能表的交互采用485串口方案。

在本地电力数据采集方面，485串口的通信速率为10Mbps，当前二型采集器的电能表数量采集瓶颈为36个，按照最大电能表数量进行实测，无论是常规的日冻结、费率、时钟等小规模数据还是电流曲线、功率曲线等大规模增量数据，下行采集方案都可实现1min 内的全采集功能要求，产生了大量通信信道资源浪费问题。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的一在于提供一种在二型采集器上装配能够相序识别的拓展模组，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别，能够有效避免采集拓扑与供电拓扑出现冲突后无法辨识的情况；进而本实用新型既能满足现有数据采集需求，同时又能满足台区采集通讯拓扑识别，便于台区营销业务中的台区电能表户变识别的应用业务管理，方案简单、实用，方案切实可行的基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置。

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的二在于提供一种将基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置安装于计量箱体附近，将装置的485通信线依次连接计量箱体内的所有电能表；拓展模组通过多轮次的数据采集任务实现采集单元内部的所有电能表的电力负荷数据采集，实现基于二型采集器的拓扑层级关系分析以及户变等功能业务诊断，方案科学、合理，制造成本低，便于推广使用的装配台区拓扑识别装置的台区电能表计量箱。

为实现上述目的之一，本实用新型的第一种技术方案为：

一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，设有二型采集器、拓展模组，

所述二型采集器，用于台区设备的数据采集以及通讯，其设有信道电路，并与拓展模组相装配；

所述拓展模组，用于台区拓扑识别，其包括数据存储模块、中央控制模块、电压稳定模块；

所述拓展模组与二型采集器的信道电路电连接，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别。

本实用新型经过不断探索以及试验，在二型采集器上装配能够相序识别的拓展模组，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别，能够有效避免采用半载采集方案的台区中由于二型采集器的存在，导致出现采集拓扑与供电拓扑出现冲突后无法辨识的情况。

进而，本实用新型对于现有的二型采集器进行硬件结构拓展，采用嵌入式的方式将新增的拓展模组与已有的二型采集器模组进行并接，借助现有的本地采集通道和采集方案，拓展并发性的数据采集、数据分析功能，既能满足现有数据采集需求，同时又能满足台区采集通讯拓扑识别、户变异常诊断的需求，从而可以判断当前二型采集器采集范围里面所有电能表的相序归属，便于台区营销业务中的台区电能表户变识别的应用业务管理，方案简单、实用，方案切实可行。

进一步，本实用新型充分考虑二型采集器中的信道资源特点，利用二型采集器中的富裕信道资源并结合拓展模组，进行台区拓扑识别，有效解决了大量通信信道资源浪费问题。

更进一步，本实用新型对现有的二型采集器进行改进，以便拓展当前二型采集器的应用分析功能，支撑其他业务管理的应用需求，方案科学、合理，制造成本低，便于推广使用。

再进一步，由于现有的的二型采集器无数据存储功能，导致二型采集器信息存储量少的缺点，本实用新型在拓展模组中增加大容量的数据存储模块，保证同类别数据只采集一次，减少对二型采集器信道的重复占用，并能保证对已经采集成功数据的有效利用；进而满足采集单元拓扑关系计算、户变异常诊断等计算功能，实现对长时间的密集数据进行相关性、聚类分析的目的。

同时，本实用新型设置电源稳压模块，保证拓展模组的运行稳定，减少现有的二型采集器供电不稳定导致的运行异常问题。

作为优选技术措施：

所述改进二型采集器结构包括采集器中央控制模块、馈电网络、载波芯片、电源转换模块、红外接口。

作为优选技术措施：

所述采集器中央控制模块分别与拓展模组、红外接口、载波芯片、信道电路、电源转换模块电连接。

作为优选技术措施：

所述信道电路为485电路接口。

作为优选技术措施：

还包括馈电网络模块；

所述馈电网络模块分别与载波芯片、电源转换模块、380V转换电路电连接。

作为优选技术措施：

还包括优先级控制模块；

优先级控制模块，用于监测载波芯片的串口、红外接口、485电路接口、拓展模组的串口的信息，并优先控制载波芯片的串口、红外接口、485电路接口的数据采集，将拓展模组的串口信息采集放在最后。

作为优选技术措施：

还包括轮询策略机制模块；

轮询策略机制模块，用于在存在信息冲突导致的拓展模组的信息丢失后，控制拓展模组通过补招或者增加轮询次数的方式弥补数据采集失败的损失。

作为优选技术措施：

所述拓展模组与采集器中央控制模块的通信速率大于或等于10Mbps，以满足拓展模组与二型采集器的交互要求，即保证在1min以内对最大容量36块表的数据采集需求。

为实现上述目的之一，本实用新型的第二种技术方案为：

一种装配台区拓扑识别装置的台区电能表计量箱，

包括计量箱体、若干电能表、如上述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置；

所述计量箱体内装配若干电能表；

所述台区拓扑识别装置相邻计量箱体安装，并通过485通信线依次并联计量箱内的所有电能表。

本实用新型经过不断探索以及试验，将基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置安装于计量箱体附近，将装置的485通信线依次连接计量箱体内的所有电能表；拓展模组通过多轮次的数据采集任务实现采集单元内部的所有电能表的电力负荷数据采集，实现基于二型采集器的拓扑层级关系分析以及户变等功能业务诊断，方案科学、合理，制造成本低，便于推广使用。

进一步，本实用新型对现有的二型采集器硬件进行拓展设计，实现在本地采集单元的基础上拓展台区拓扑计算、采集单元户变诊断服务的等功能应用，能够充分利用本地485 的通信信道资源，同时还能满足台区通信拓扑、采集单元户变诊断的应用功能需求，尽可能利用485信道传输的实时性，为基于低压台区用电数据开展的拓扑分析、异常诊断工作提供帮助。

作为优选技术措施：

台区拓扑识别装置包括二型采集器、拓展模组；

所述二型采集器，用于台区设备的数据采集以及通讯；

所述拓展模组，用于台区拓扑识别，其包括数据存储模块、中央控制模块、电压稳定模块；

所述拓展模组与二型采集器的空闲信息串口相连接，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别；

所述改进二型采集器结构包括采集器中央控制模块、馈电网络、载波芯片、电源转换模块、红外接口；

所述电能表的数量为36。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型经过不断探索以及试验，在二型采集器上装配能够相序识别的拓展模组，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别，能够有效避免采用半载采集方案的台区中由于二型采集器的存在，导致出现采集拓扑与供电拓扑出现冲突后无法辨识的情况；进而本实用新型可以判断当前二型采集器采集范围里面所有电能表的相序归属，便于台区营销业务中的台区电能表户变识别的应用业务管理，方案简单、实用，方案切实可行。

进一步，本实用新型充分考虑二型采集器中的信道资源特点，利用二型采集器中的富裕信道资源并结合拓展模组，进行台区拓扑识别，有效解决了大量通信信道资源浪费问题。

更进一步，本实用新型对现有的二型采集器进行改进，以便拓展当前二型采集器的应用分析功能，支撑其他业务管理的应用需求，方案科学、合理，制造成本低，便于推广使用。

再进一步，由于现有的的二型采集器无数据存储功能，导致二型采集器信息存储量少的缺点，本实用新型在拓展模组中增加大容量的数据存储模块，保证同类别数据只采集一次，减少对二型采集器信道的重复占用，并能保证对已经采集成功数据的有效利用；进而满足采集单元拓扑关系计算、户变异常诊断等计算功能，实现对长时间的密集数据进行相关性、聚类分析的目的。

同时，本实用新型设置电源稳压模块，保证拓展模组的运行稳定，减少现有的二型采集器供电不稳定导致的运行异常问题。

附图说明

图1为本实用新型台区拓扑识别装置的一种结构示图；

图2为本实用新型台区拓扑识别装置安装位置的一种结构示图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

如图1所示，本实用新型基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置的一种具体实施例：

一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，设有二型采集器、拓展模组，

所述二型采集器，用于台区设备的数据采集以及通讯，其设有信道电路，并与拓展模组相装配；

所述拓展模组，用于台区拓扑识别，其包括数据存储模块、中央控制模块、电压稳定模块；

所述拓展模组与二型采集器的信道电路电连接，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别。

本实用新型主要对于现有的二型采集器内硬件结构的拓展，采用嵌入式的方式将新增的拓展模组与已有的二型采集器模组进行并接，借助现有的本地采集通道和采集方案，拓展并发性的数据采集、数据分析功能，设计既能满足现有数据采集需求，同时又能满足台区采集通讯拓扑识别、户变异常诊断的台区拓扑识别装置。

本实用新型二型采集器结构的一种具体实施例：

所述二型采集器还包括采集器中央控制模块、红外接口模块、485接口模块、载波芯片模块、电源转换模块、馈电网络模块。

供电线路通过供电接口直接将电源接入电源转化模块，将线路的高位交流电转为满足采集器正常工作的低电平直流电；

电源转化模块将满足应用需求的低电平直流电输送给各个模块，来满足各个模块的工作和应用的需求，包括采集器中央控制模块、485接口模块、红外接口模块、载波芯片工作电路模块、载波通道馈线电路模块。

采集器中央控制模块通过各个独立串口，实时对其余连接的接口模块进行监测以及控制，包括红外接口、485接口、载波通讯接口。

本实用新型二型采集器和拓展模组装配关系的一种具体实施例：

为保证现有的485通讯接口电路、载波通讯接口电路、红外通讯接口电路的信息监控以及及时响应，因此拓展模组不能在已有的交互接口处进行改动，需要对现有的二型采集器的硬件基础上做出如下处理：

为保障拓展模组与二型采集器之间信息交互的高效，选择在已经保留的空闲的信息串口与二型采集器进行交互，从硬件电路设计方面减少与已有业务之间的耦合情况，减少对已有串口的交互影响。

本实用新型数据采集设置的一种具体实施例：

为二型采集器正常业务的开展尤其是费控等命令的执行效果，调整二型采集器与拓展模组连接串口的相应等级、相应策略，即如果同时监测到载波串口、红外串口、485接口串口、拓展模组串口的信息，优先相应其余串口消息，舍弃拓展模组串口信息；在拓展模组中增加轮询策略机制，即使存在信息冲突导致的拓展模组的信息丢失，可以通过补招或者增加轮询次数的方式弥补数据采集失败的损失。

本实用新型拓展模组的一种具体实施例：

针对二型采集器信息存储量少的缺点，对二型采集器附加的拓展模组进行硬件优化设计，包括：1)设置大容量数据存储模块，为满足采集单元拓扑关系计算、户变异常诊断等计算功能，需要对长时间的密集数据进行相关性、聚类分析，现有的的二型采集器无数据存储功能，由此特意在拓展模组中增加大容量的数据存储功能，保证同类别数据只采集一次，减少对二型采集器信道的重复占用，保证对已经采集成功数据的有效利用。2)设置电源稳压模块，即保证拓展模组的运行稳定，减少已有的二型采集器供电不稳定导致的运行异常问题。

如图2所示，本实用新型改进二型采集器安装方式和采集方案的一种具体实施例：

采用半载采集方案的低压台区的供电拓扑与信息采集拓扑的相对关系，即现有的的供电拓扑不改变还是按照台区变压器、断路器、π接箱、用户电表的供电层级关系，但是本地采集关系与供电关系不完全一致，其中自低压采集器到二型采集器还是采用宽带载波的采集方案，但二型采集器到电能表采用RS485串口进行通信。

应用本实用新型的一种具体实施例：

1)为了配合本实用新型改进后的新型二型采集器，以及匹配新型二型采集器通信要求的半载方案低压台区，台区采集器采用宽带载波抄表方案。

2)将本实用新型中的基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置安装于现有的的台区电能表计量箱附近，将装置的485通信线依次连接计量箱内的所有电能表(并联)。

3)等待基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置在上电后，开始轮询各个串口的通信状况；

4)待对当前计量箱内所有电能表的485串口线并联介入同一个拓扑识别装置后，拓扑识别装置将当前所有485串口接入的电能表作为一个采集单元进行维护并按照下行通讯协议经过载波通讯拨快上报给低压的采集器。

5)拓扑识别装置实时监控各个串口的通信状态，待无低压采集器等外界的交互任务时，拓展模组向采集单元内轮询当前负荷信息，包括电表时钟数据、电表电压曲线数据、电表电流曲线数据、电表功率因数曲线数据等等；

6)拓展模组通过多轮次的数据采集任务实现采集单元内部的所有电能表的电力负荷数据采集后，校验数据类型、校验数据大小，按设定的任务对负荷数据进行分析计算，实现基于二型采集器的拓扑层级关系分析以及户变等功能业务诊断。

为满足拓展模组与二型采集器的交互要求，即保证在1min以内对最大容量36块表的数据采集需求，当前测试拓展模组与二型采集器中央控制单元的通信速率可达10Mbps。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，设有二型采集器、拓展模组，其特征在于，

所述二型采集器，用于台区设备的数据采集以及通讯，其设有信道电路，并与拓展模组相装配；

所述拓展模组，用于台区拓扑识别，其包括数据存储模块、中央控制模块、电压稳定模块；

所述拓展模组与二型采集器的信道电路电连接，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别。

2.如权利要求1所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，其特征在于，

所述改进二型采集器结构包括采集器中央控制模块、馈电网络、载波芯片、电源转换模块、红外接口。

3.如权利要求2所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，其特征在于，

所述采集器中央控制模块分别与拓展模组、红外接口、载波芯片、信道电路、电源转换模块电连接。

4.如权利要求3所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，其特征在于，

所述信道电路为485电路接口。

5.如权利要求4所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，其特征在于，

还包括馈电网络模块；

所述馈电网络模块分别与载波芯片、电源转换模块、380V转换电路电连接。

6.如权利要求5所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，其特征在于，

还包括优先级控制模块；

优先级控制模块，用于监测载波芯片的串口、红外接口、485电路接口、拓展模组的串口的信息，并优先控制载波芯片的串口、红外接口、485电路接口的数据采集，将拓展模组的串口信息采集放在最后。

7.如权利要求6所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，其特征在于，

还包括轮询策略机制模块；

轮询策略机制模块，用于在存在信息冲突导致的拓展模组的信息丢失后，控制拓展模组通过补招或者增加轮询次数的方式弥补数据采集失败的损失。

8.如权利要求7所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置，其特征在于，

所述拓展模组与采集器中央控制模块的通信速率大于或等于10Mbps。

9.一种装配台区拓扑识别装置的台区电能表计量箱，其特征在于，

包括计量箱体、若干电能表、如权利要求1-8任一所述的一种基于改进二型采集器的台区拓扑识别装置；

所述计量箱体内装配若干电能表；

所述台区拓扑识别装置相邻计量箱体安装，并通过485通信线依次并联计量箱内的所有电能表。

10.如权利要求9所述的一种装配台区拓扑识别装置的台区电能表计量箱，其特征在于，

台区拓扑识别装置包括二型采集器、拓展模组；

所述二型采集器，用于台区设备的数据采集以及通讯；

所述拓展模组，用于台区拓扑识别，其包括数据存储模块、中央控制模块、电压稳定模块；

所述拓展模组与二型采集器的空闲信息串口相连接，形成改进二型采集器结构，实现台区采集、通讯、拓扑识别；

所述改进二型采集器结构包括采集器中央控制模块、馈电网络、载波芯片、电源转换模块、红外接口；

所述电能表的数量为36。

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