配变集抄监测终端

摘要

本发明涉及一种配变集抄监测终端。包括有配电室，遥控继电器，后台主站管理系统，该配变集抄监测终端还包括有具有无线通信功能的集中器，所述的采集器、采集终端或采集模块、智能电度表均为具有无线通信功能。集中器通过下行通讯通道自动抄收并存储各种具有无线通讯功能的智能仪表、各采集终端或采集模块采集无线通信终端的电量数据，并通过集中器的上行无线通讯通道将采集的数据与后台主站进行数据交换。当配电室发生电力故障时，安装在配电室的集中器在第一时间检测到故障信息后，首先点亮集中器的报警灯并发送无线信息到后台主站的计算机。

权利要求

1.一种配变集抄监测终端，包括有配电室，遥控跳闸继电器，以及均具有无线通信功能的采集器，智能仪表，集中器和后台主站，其特征在于：集中器通过下行通讯通道自动抄收并存储各种具有无线通信功能的智能仪表、以及各具有无线通信功能的采集器采集的无线通信终端的电量数据，并通过集中器的上行无线通讯通道将采集的数据与后台主站进行数据交换；

设置于配电室内的无线集中器根据强电以及开关信号进行监测配电室，并根据监测到的数据进行管理；当配电室发生电力故障时，安装在配电室的集中器在第一时间检测到故障信息后，首先点亮集中器的报警灯并发送无线信息到后台主站的计算机；集中器同时能够对配电室内输电线路的电荷进行监测，同时发送监测信息给后台主站，后台主站通过信息分析并通过集中器控制配电室内的遥控跳闸继电器以进行断电和送电控制。

2.根据权利要求1所述的配变集抄监测终端，其特征在于，所述的集中器同时具有电表抄收、电压合格率检测功能和不平衡率检测功能，集中器控制遥控跳闸继电器能够与任何报警绑定，在报警产生时进行跳闸连动。

3.根据权利要求2所述的配变集抄监测终端，其特征在于，所述的电压合格率检测指监测总统计次数、超上限次数、超下限次数，电压合格率、偏上不合格率、偏下不合格率，日最高电压值及发生时间，日最低电压值及发生时间，日平均电压值。

说明书

配变集抄监测终端

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电力控制装置领域，特别是指一种配变集抄监测终端。

背景技术

[0002] 现在远程电力抄表系统为电力部门管理、分析、处理各种电量数据的一种重要选择措施。该系统一般包括用户端电度表、集中器和后台管理系统三个部分组成。

[0003] 现有该类系统的一般工作原理为，集中器接受后台管理系统的控制命令，将用户端电度表采集的信息保存并传送到集中器，再由各集中器上传数据到后台管理系统的活动。

[0004] 现该类系统已经广泛利用嵌入式技术方案来实现该系统的运转，现有技术中，集中器是该系统的重要部分。在现有技术中该系统虽然已经在通信等方面实现了网络化运行。但该系统所具有的仅为集抄低压用户电表数据功能，仅能对电力部门提供电量的管理、分析和处理数据。

[0005] 在现电力管理部门所有的工作任务中，电量管理、分析和处理电量数据仅是其工作任务的一个方面，配电监测也是电力管理部门的工作任务之一。而现阶段，电力管理部门只能通过两套或两套以上装置方能完成其上述工作任务，这不仅增加了投入的成本也加大了各电力部门的工作量和维护费用，为了能有效地降低费用，提高工作效率，在实现工作任务的同时减少工作装置是本发明的目的之一。

[0006] 同时，利用现代移动通信技术，无线路由自组网技术和GPRS公用无线通信网络技术，实现低压居民集抄及配电监测功能也是本发明的目的之一。

发明内容

[0007] 本发明的目的之一是利用现代移动通信技术，基于无线路由自组网技术和GPRS公用无线通信网络技术并结合计算机技术来实现低压居民集抄及配电监测功能。

[0008] 本发明的另一目的是将低压居民用电量管理设施同配电监测设施合二为一，在提高效率的同时，降低各方面的成本费用。

[0009] 本发明是通过以下技术实现的：

[0010] 配变集抄监测终端包括有，具有无线通信功能的智能仪表、采集终端或采集模块，配电室，具有无线通信功能的集中器，后台管理系统。

[0011] 所述的配变集抄监测终端中具有无线通信功能的集中器包括有时钟模块、存储模块、通信模块、无线路由模块、主控单元模块及电源模块、工作时钟、复位模块、RS232驱动器、以太网驱动器、GPRS/FLASH/SDRAM/JTAG接口、报警通讯及报警灯等组成。

[0012] 集中器的通信模块包括有电力线载波通讯、电话通讯、RS485通讯、RS232通讯、GPRS通讯等模块及相应的通讯接口。

[0013] 配电室在通用配电室的基础上，设置有无线低压集抄集中器和遥控跳闸继电器。

[0014] 后台管理系统主要由计算机及相应的控制软件组成。

[0015] 在本发明中，配变集抄监测终端是通过以下技术实现的，集中器通过下行通讯通道自动抄收并存储各种具有无线通讯功能的智能仪表、各采集终端或采集模块采集无线通信终端的电量数据，并通过集中器的上行无线通讯通道将采集的数据与后台主站进行数据交换。

[0016] 本发明在实现监测控制方面是通过以下技术实现的，设置于配电室内的无线集中器根据强电以及开关信号等进行监测配电室，并根据监测到的数据进行管理。当配电室发生电力故障时，安装在配电室的集中器在第一时间检测到故障信息后，首先点亮集中器的报警灯并发送无线信息到后台主站的计算机，工作人员可以根据集中器发送给主站的信息进行分析故障的原因并对故障进行排除。集中器同时可以对配电室内输电线路的电荷进行监测，同时发送监测信息给主站，主站通过对信息分析并通过集中器给予配电室内遥控跳闸继电器进行断电和送电控制。集中器同时具有电表抄收、电压合格率和不平衡率检测功能，工作人员可以及时掌握供电情况。集中器控制的遥控跳闸继电器可与任何报警绑定，在报警产生时进行跳闸连动，从而避免了因为缺相等故障造成损坏负载设备的问题。

[0017] 后台主站对集中器的管理控制和数据交换是通过以下技术实现的：

[0018] 集中器能接收主站的时钟召测和对时命令，对时误差不超过±3s，时钟走时误差不超过0.5S/d，电源失电后，时钟能保持正常工作。

[0019] 集中器能由主站设置和查询集中器编号、与主站通信地址等集中器参数。

[0020] 集中器能由主站设置和查询抄表日、抄表时间间隔等抄表参数。

[0021] 集中器能设置并保存所覆盖的采集器资料

[0022] 集中器设置并存储并下设相关的表计资料

[0023] 集中器能由主站下设任务参数及任务执行间隔并进行存储和执行[0024] 集中器接收到主站下发的初始化命令后，分别对硬件、参数区、数据区进行初始化，参数区置为缺省值，数据区清零。

[0025] 本发明配变集抄监测终端的无线通讯是通过以下技术实现的：

[0026] 采用先进的GPRS无线通讯网方式进行数据传输。集中器内嵌GPRS无线数据通信模块，它利用中国移动无线数据业务进行集中器数据抄读。GPRS网是覆盖范围广泛的全数字网，具备提供语音和数据服务的诸多优点，包括较低的误码率及极低的成本。中国移动在全国范围都建有网络，并可实现全国漫游。集中器是整个系统的采集终端，也是整个系统采集数据的中枢，主站计算机和集中器之间通过GPRS无线网络联系，采集终端一方面接收来自主站计算机的各种操作命令另一方面将采集终端的各种信息回传给主站计算机，同时还存储所辖表计的数据和有关参数，并具有定时和实时抄收集中器或智能表数据，实时监视集中器、采集器或智能表的工作状态等功能。

[0027] 本发明集抄监测终端的集抄数据采集、数据处理是通过以下技术实现的：

[0028] 总表：通过RS485总线可以抄取至多两个带有RS485通讯接口、符合中华人民共和国电力行业标准《DL/T645-1997多功能电能表通讯规约》的多功能电能表或单相表。电能表的接线方式如为单相，只能抄取到正向有功总电能一项数据；如为三相三线和三相四线接线方式都能自动采集计量装置内的电流、电压、电能数据、最大需量及其时间、有功功率、无功功率、功率因数等信息，形成历史曲线。集中器以系统设置的最小抄表时间间隔为周期，对总表进行数据采集和存储，并在主站召测时发送给主站，集中器记录的电能表数据与所连接的电能表显示的相应数据一致。

[0029] 子表：为采集器下所接电表。集中器可设置最多94个采集器(1～94号)，每个采集器下可设置至多31个电能表。可实时抄取子表电能数据或者定时抄取，定时抄取以任务实现，在主站召测时可将数据回送给主站，集中器记录的电能表数据与所连接的电能表显示的相应数据一致。

[0030] 集中器提供多种定时工作方式：定时抄表、定时上传数据等。

[0031] 集抄功能的集中器至多支持95个任务，并实现实时抄收功能。

[0032] 保存每日的抄表原始数据。可根据任务有效的保存点数来设置数据保存的时间。存储在终端中的原始数据，掉电不丢失。

[0033] 集中器对每次循环抄读时抄读失败的采集器具有自动补抄功能：在全部抄读采集器及之下的电能表，补抄抄表失败的采集器至补抄成功。并且在规定时间内实时抄收不成功或者任务执行过程抄收不成功的，集中器会主动向主站上报报警。集中器检测到配电等异常，会主动上报相关的报警并存储。

[0034] 终端硬件看门狗、掉电保护及上电自启动；采集并记录集中器、采集器及电表的异常情况(如掉电、开关门、抄收不成功等)。

[0035] 可通过GPRS通道、USB、RS-485进行数据备份、升级维护，程序远程升级及各项参数更改维护等

[0036] 配变集抄监测终端的监测功能是通过以下方式实现的：

[0037] 可监测的报警类型：

[0038] 1)终端掉电

[0039] 2)配电盘高压停电(电网停电)、断相

[0040] 3)配电盘低压(总开关侧)停电、断相

[0041] 4)3路分线路漏电故障

[0042] 5)3路分线路停电、断相

[0043] 6)总、3路分线路断零

[0044] 7)计量箱打开

[0045] 监测报警按照上述优先级顺序实现，优先级高的报警即屏蔽其他比它优先级低的报警信息。如果计量箱箱门处于打开状态，除即时“非法开箱”报警外，每天早上有报警提醒。

[0046] 配电室监测终端的无线自动控制根据以下报警的同时进行自动控制：即继电器根据实际情况与以下报警联动，即当发生指定的报警，立即联动继电器。

[0047] 1)配电盘高压断相

[0048] 2)配电盘低压断相

[0049] 3)分线路1断相

[0050] 4)分线路2断相

[0051] 5)分线路3断相

[0052] 6)总断零故障

[0053] 7)分线路1断零

[0054] 8)分线路2断零

[0055] 9)分线路3断零

[0056] 集中器对配电室的电路进行电流、电压监测：

[0057] 实时监测现场三相电流的平衡情况，根据设定的报警阈值进行监测、报警。

[0058] 可设置阈值的参数：额定电流值、判断电流不平衡率起始额定电流比例、电流不平衡率报警阈值、电流不平衡率判断延时时间、电流不平衡率报警恢复阈值、电流不平衡率恢复报警延时时间。

[0059] 终端以分钟为统计单位，统计当天的电压合格率信息，并保留前一天的电压合格率信息。

[0060] 电压合格率信息内容：A/B/C三相分别统计如下信息：总统计次数、超上限次数、超下限次数；电压合格率、偏上不合格率、偏下不合格率；日最高电压值及发生时间；日最低电压值及发生时间；日平均电压值。

[0061] 电压合格率上下限阈值可设置：默认198V--235V。

附图说明

[0062] 图1：为配变集抄监测终端的工作原理示意图

[0063] 图2：为配变集抄监测终端机箱外壳主视图

[0064] 图3：为无线低压集中器侧面板的右视图

[0065] 图4：为无线低压集中器侧面板的左视图

[0066] 图5：为无线低压集中器面板主视图

[0067] 图6：为配电盘低压负荷报警监测示意图

[0068] 1，集中器安装固定孔 2，集中器报警指示灯 3，运行、维修开关[0069] 31，运行指示灯 32，维修指示灯 4，集中器机箱外壳[0070] 5，配电室主刀闸 6，主断路器 7，配电室接触器[0071] 8，漏电继电器 9，石板刀闸 10，SIM卡座

[0072] 11，自路由无线接口 12，GPRS接口 13，端子排

具体实施方式

[0073] 为了更具体地说明本发明的内容，参照附图，针对本发明的实施过程和方式进行详细说明。

[0074] 如图1所示为本发明的工作原理示意图，如图2为本发明的机箱外壳主视图，如图3为本发明的集中器侧面板的右视图，如图4为本发明的集中器侧面板的左视图，如图5为本发明的集中器面板主视图，如图6为本发明配电盘低压负荷报警监测示意图。

[0075] 配变集抄监测终端包括有，具有无线通信功能的智能仪表、采集终端或采集模块，配电室，具有无线通信功能的集中器，后台管理系统。

[0076] 所述的配变集抄监测终端中具有无线通信功能的集中器包括有时钟模块、存储模块、通信模块、主控单元模块及电源模块、工作时钟、复位模块、RS232驱动器、以太网驱动器、自路由无线接口(11)、GPRS接口(12)、FLASH/SDRAM/JTAG接口、报警通讯及报警灯(2)等组成。

[0077] 集中器的通信模块包括有电力线载波通讯、电话通讯、RS485通讯、RS232通讯、GPRS通讯等模块及相应的通讯接口。

[0078] 参照附图6，配电室在通用配电室的基础上，设置有低压集抄集中器和遥控跳闸继电器。

[0079] 后台管理系统主要由计算机及相应的控制软件组成。

[0080] 在本发明中，配变集抄监测终端是通过以下技术实现的，集中器通过下行通讯通道自动抄收并存储各种具有无线通讯功能的智能仪表、各采集终端或采集模块采集无线通信终端的电量数据，并通过集中器的上行无线通讯通道将采集的数据与后台主站进行数据交换。

[0081] 参照附图1、附图5、附图6，本发明在实现监测控制方面是通过以下技术实现的，设置于配电室内的无线集中器根据强电以及开关信号等进行监测配电室，并根据监测到的数据进行管理。当配电室发生电力故障时，安装在配电室的集中器在第一时间检测到故障信息后，首先点亮集中器的报警灯(2)并发送无线信息到后台主站的计算机，工作人员可以根据集中器发送给主站的信息进行分析故障的原因并对故障进行排除。集中器同时可以对配电室内输电线路的电荷进行监测，同时发送监测信息给主站，主站通过对信息分析并通过集中器给予配电室内遥控跳闸继电器进行断电和送电控制。集中器同时具有电表抄收、电压合格率和不平衡率检测功能，工作人员可以及时掌握供电情况。集中器的遥控跳闸继电器可与任何报警绑定，在报警产生时进行跳闸连动，从而避免了因为缺相等故障造成损坏负载设备的问题。

[0082] 后台主站对集中器的管理控制和数据交换是通过以下技术实现的：

[0083] 集中器能接收主站的时钟召测和对时命令，对时误差不超过±3s，时钟走误差不超过0.5S/d，电源失电后，时钟能保持正常工作。

[0084] 集中器能由主站设置和查询集中器编号、与主站通信地址等集中器参数。

[0085] 集中器能由主站设置和查询抄表日、抄表时间间隔等抄表参数。

[0086] 集中器能设置并保存所覆盖的采集器资料

[0087] 集中器设置并存储并下设相关的表计资料

[0088] 集中器能由主站下设任务参数及任务执行间隔并进行存储和执行[0089] 集中器接收到主站下发的初始化命令后，分别对硬件、参数区、数据区进行初始化，参数区置为缺省值，数据区清零。

[0090] 本发明配变集抄监测终端的无线通讯是通过以下技术实现的：

[0091] 采用先进的GPRS无线通讯网方式进行数据传输。集中器内嵌GPRS无线数据通信模块，它利用中国移动无线数据业务进行集中器数据抄读。中国移动在全国范围都建有网络，并可实现全国漫游。集中器是整个系统的采集终端，也是整个系统采集数据的中枢，主站计算机和集中器之间通过GPRS无线网络联系，采集终端一方面接收来自主站计算机的各种操作命令另一方面将采集终端的各种信息回传给主站计算机，同时还存储所辖表计的数据和有关参数，并具有定时和实时抄收集中器或智能表数据，实时监视集中器、采集器或智能表的工作状态等功能。

[0092] 本发明配变集抄监测终端的集抄数据采集、数据处理是通过以下技术实现的：

[0093] 总表：通过RS485总线可以抄取至多两个带有RS485通讯接口、符合中华人民共和国电力行业标准《DL/T645-1997多功能电能表通讯规约》的多功能电能表或单相表。电能表的接线方式如为单相，只能抄取到正向有功总电能一项数据；如为三相三线和三相四线接线方式都能自动采集计量装置内的电流、电压、电能数据、最大需量及其时间、有功功率、无功功率、功率因数等信息，形成历史曲线。集中器以系统设置的最小抄表时间间隔为周期，对总表进行数据采集和存储，并在主站召测时发送给主站，集中器记录的电能表数据与所连接的电能表显示的相应数据一致。

[0094] 子表：为采集器下所接电表。集中器可设置最多94个采集器(1～94号)，每个采集器下可设置至多31个电能表。可实时抄取子表电能数据或者定时抄取，定时抄取以任务实现，在主站召测时可将数据回送给主站，集中器记录的电能表数据与所连接的电能表显示的相应数据一致。

[0095] 集中器提供多种定时工作方式：定时抄表、定时上传数据等。

[0096] 集抄功能的集中器至多支持95个任务，并实现实时抄收功能。

[0097] 保存每日的抄表原始数据。可根据任务有效的保存点数来设置数据保存的时间。存储在终端中的原始数据，掉电不丢失。

[0098] 集中器对每次循环抄读时抄读失败的采集器具有自动补抄功能：在全部抄读采集器及之下的电能表，补抄抄表失败的采集器至补抄成功。并且在规定时间内实时抄收不成功或者任务执行过程抄收不成功的，集中器会主动向主站上报报警。集中器检测到配电等异常，会主动上报相关的报警并存储。

[0099] 可通过GPRS通道、USB、RS-485进行数据备份、升级维护，程序远程升级及各项参数更改维护等

[0100] 配变集抄监测终端的监测功能是通过以下方式实现的：

[0101] 可监测的报警类型：

[0102] 1)终端掉电

[0103] 2)配电盘高压停电(电网停电)、断相

[0104] 3)配电盘低压(总开关侧)停电、断相

[0105] 4)三路分线路漏电故障

[0106] 5)三路分线路停电、断相

[0107] 6)总、三路分线路断零

[0108] 7)计量箱打开

[0109] 监测报警按照上述优先级顺序实现，优先级高的报警即屏蔽其他比它优先级低的报警信息。如果计量箱箱门处于打开状态，除即时“非法开箱”报警外，每天早上7:40有报警提醒。

[0110] 配电室监测终端的无线自动控制根据以下报警的同时进行自动控制：即继电器根据实际情况与以下报警联动，即当发生指定的报警，立即联动继电器。

[0111] 1)配电盘高压断相

[0112] 2)配电盘低压断相

[0113] 3)分线路1断相

[0114] 4)分线路2断相

[0115] 5)分线路3断相

[0116] 6)总断零故障

[0117] 7)分线路1断零

[0118] 8)分线路2断零

[0119] 9)分线路3断零

[0120] 集中器对配电室的电路进行电流、电压监测：

[0121] 实时监测现场三相电流的平衡情况，根据设定的报警阈值进行监测、报警。

[0122] 可设置阈值的参数：额定电流值、判断电流不平衡率起始额定电流比例、电流不平衡率报警阈值、电流不平衡率判断延时时间、电流不平衡率报警恢复阈值、电流不平衡率恢复报警延时时间。

[0123] 终端以分钟为统计单位，统计当天的电压合格率信息，并保留前一天的电压合格率信息。

[0124] 电压合格率信息内容：A/B/C三相分别统计如下信息：总统计次数、超上限次数、超下限次数；电压合格率、偏上不合格率、偏下不合格率；日最高电压值及发生时间；日最低电压值及发生时间；日平均电压值。

[0125] 电压合格率上下限阈值可设置：默认198V--235V。

[0126] 集中器指示灯的功能：

[0127] 运行(红色)：工作电源指示灯，上电时亮。

[0128] 维修(绿色)：维修指示灯，当开关打到维修状态时灯亮。

[0129] 1-23(红色)：报警指示灯，检测到对应报警信号时指示灯亮。

[0130] 集中器上电后，运行灯长亮。同时指示灯循环转圈点亮，此时集中器处在初始化网络连接状态。初始化完成后，集中器停止循环转圈亮灯且所有灯灭，进入正常工作状态。在正常工作状态下，如检测到报警信号则相应的报警指示灯亮。

[0131] 若报警指示灯始终处在循环转圈点亮状态，请检查SIM卡(10)是否插好，或者SIM卡是否好用，以及天线是否接上。

[0132] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。