CN103023139A - 一种配网监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种配网监测装置及其监测方法，该装置包括配电主站以及与配电主站通信连接的配电自动化终端，其包括主控板，遥测板、遥信板和遥控板，用于监测地上的配电线路状态及地下的井盖状态，该装置还包括与每个井盖一一对应设置的且内置小无线的前置终端，其用于在井盖被非法开启时发送含有对应井盖编号的井盖报警信息。该配电自动化终端不仅具有监测配电线路的功能，同时与前置终端通信连接，将井盖报警信息上传给配电主站并控制遥控板指挥报警器报警，从而代替了原井盖监测***中的集中器；并且完成了地上配电线路和地下井盖的双重监测，优化了地上配电线路监测和地下井盖监测的结合，减少了成本，减少了监测部件的构成。

Description

一种配网监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及配网自动化领域，尤其涉及一种配网监测装置及监测方法。

背景技术

  配电自动化终端针对目前城市电网中应用越来越广泛的环网柜、小型开闭所、配电房而开发的监控终端产品，可与配电网自动化主站的子站***配合，实现多条线路的数据采集，故障检测、故障区域定位、隔离及非故障区域恢复供电，提高线路的供电可靠性。

从城乡电网改造开始，工矿企业、城镇的景观街道、高层建筑等已经普遍实现电缆化，从电缆化供电来考虑，环网供电以其经济性和可靠性成为配电网络电缆化的首选形式。城市配网的发展使环网供电的形式在用户供电方案中占越来越大的比例，环网柜以其全绝缘、结构紧凑、体积小、可扩展、全天候、安装方便等优越的性能和特点成为配电***电缆线路中的重要设备。为了确保配电网的运行安全，需要对环网柜以及电缆线路进行在线状态监测。配电自动化终端可以实现对环网柜的在线监测，电缆线路主要靠井盖进行日常的维护，

为了保证电缆线路的安全运行，首先需要做好井盖的防盗措施。

现有的井盖防盗主要采用独立的一套***进行监测，包括：前置终端，集中器以及主站，且集中器需要进行独立的安装，主站***也需要单独的开发与维护，目前的配电自动化终端不具备监测地下井盖防盗的功能。也就是说，现有的地下井盖监测***与地上配电线路监测***是独立的两套***，要完成地上配电线路监测和地下井盖监测，需要两套***，成本较大，部件数目较多。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对地上配电线路监测和地下井盖监测需要两套独立的***的技术问题，提供一种能够完成对地上配电线路和地下井盖双重监测的配网监测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种配网监测装置，其包括配电主站以及与所述配电主站通信连接的配电自动化终端，所述配电自动化终端用于监测地上的配电线路状态及地下的井盖状态，所述配网监测装置还包括与每个井盖一一对应设置的且内置小无线的前置终端，所述前置终端用于在所述井盖被非法开启时发送含有对应井盖编号的井盖报警信息；所述配电自动化终端包括主控板，遥测板、遥信板和遥控板；

所述遥测板，用于根据主控板的遥测命令监测所述配电线路的线路参数；

所述遥信板，用于根据主控板的遥信命令采集遥信信息并将所述遥信信息传输给主控板；

所述遥控板，用于根据主控板的遥控命令对所述输电线路进行通断操作或根据主控板的报警命令控制报警器报警；

所述主控板，用于将接收到的所述线路参数和所述遥信信息上传给配电主站，并在配电主站判断所述线路参数和所述遥信信息存在故障时，接收配电主站发出的所述遥控命令并将所述遥控命令发送给遥控板；

其中，所述主控板与所述前置终端通信连接，在接收到所述前置终端发送的所述井盖报警信息时，将所述井盖报警信息上传给配电主站并发送所述报警命令给遥控板控制报警器报警。

优选地，所述线路参数包括线电压、相电压、相电流、零序电压、零序电流、直流电压、分相有功功率、分相无功功率、功率因数、三相总有功功率和三相总无功功率等。

优选地，所述遥信信息包括：状态信号、故障信号。

优选地，所述配电自动化终端还包括分别与所述主控板、所述遥测板、所述遥信板和所述遥控板连接且为所述配电自动化终端提供电源的电源板。

优选地，所述主控板包括处理单元以及分别与所述处理单元连接的小无线单元、存储单元和GPRS单元，其中，所述处理单元通过所述小无线单元接收所述前置终端所发送的井盖报警信息，并读取所述存储单元预先存储的多个手机号码，且通过所述GPRS单元将所述井盖报警信息发送至所述手机号码上。

优选地，所述主控板还包括与所述处理单元连接的时钟单元，其中：

所述时钟单元，用于将所述井盖报警信息发送的时间与所述配网主站内的时钟保持同步。

优选地，所述主控板还包括与所述处理单元连接的通信单元，其中：

所述通信单元，用于实现所述主控板与所述遥测板和所述遥控板之间的通信。

优选地，所述配电自动化终端安装于环网柜内。

本发明还提供一种配网监测装置的监测方法，所述配网监测装置为上述的配网监测装置，所述主控板包括处理单元以及分别与所述处理单元连接的小无线单元、存储单元和GPRS单元，所述方法包括以下步骤：

S1.在井盖被非法开启时，前置终端向所述小无线单元发送含有对应井盖编号的报警信息，并将所述报警信息存储至存储单元；

S2.所述处理单元通过所述存储单元读取所述井盖编号对应的地理位置信息，并读取所述存储单元中预先存储的多个手机号码； 

S3.所述GPRS单元由透传模式进入短信模式，并将含有所述地理位置信息的报警信息发送至所述手机号码上；

S4.发送完毕后，所述GPRS单元由短信模式进入透传模式；

S5.所述GPRS单元按照IEC60870-5-101协议将所述报警信息上传到配网主站。

优选地，所述步骤S5之后还包括以下步骤：

S6.所述配网主站通过GIS电子地图和/或文字信息显示报警井盖的具***置。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明配网监测装置中采用的配电自动化终端不仅具有监测配电线路的功能，同时与井盖监测***中的前置终端通信连接，将井盖报警信息上传给配电主站并控制遥控板指挥报警器报警，从而代替了原井盖监测***中的集中器。通过本发明的配网监测装置，可以完成地上配电线路和地下井盖的双重监测，省略了监测装置，优化了地上配电线路监测和地下井盖监测的结合，减少了成本，减少了监测部件的构成。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明配电自动化终端的结构示意图；

图2是本发明配电自动化终端的井盖监测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例公开了一种配网监测装置，其包括配网主站以及与所述配网主站通信连接的配电自动化终端，配电自动化终端主要应用于10kV环网柜、开闭所和配电房，配电自动化终端是指能够实时采集馈线（一种配电线路）的电压、电流等遥测量以及开关设备的遥信量，对开关设备进行就地和远方控制，并将故障信息上报配电主站/子站***的终端装置。配电自动化通过与配电自动化主站/子站***配合，实现馈线故障识别、定位、隔离以及非故障区域恢复供电。配电自动化终端可以直接与配电主站通信连接，也可以与配电子站通信连接，再通过配电子站与配电主站通信连接。

 

请参阅图1，图1是本发明配电自动化终端的结构示意图，如图1所示，所述配电自动化终端用于监测地上配电线路状态及地下井盖状态，所述配网监测装置还包括与每个井盖一一对应设置的且内置小无线的前置终端，所述前置终端用于在所述井盖被非法开启时发送含有对应井盖编号的井盖报警信息；所述配电自动化终端包括主控板，遥测板、遥信板和遥控板。需要说明的是，小无线是指一种无线模块，其频段为433MHZ，而一般的无线模块，例如蓝牙，ZIGBEE，他们的工作频段都是2.4GHZ，小无线的频段小于一般的无线，因此称为小无线。支持小无线的天线称为小无线天线。对应前置终端的小无线，主控板中设置小无线单元，用于接收从前置终端的小无线发出的信息。

在本实施例中，所述配电自动化终端安装于环网柜内，在其他实施例中，该配电自动化终端可安装于其他小型开闭所和配电房，应当说明的是，一个配电自动化终端可以管辖所在电缆线路上的100个井盖，城区建设通过在环网柜中安装配电自动化终端可以实现整个城区电缆线路和环网柜的监测，从而确保整个城区配电线路的安全运行。

如图1所示，每个井盖设有与其一一对应的前置终端，该前置终端内置小无线，在本实施例中，所述前置终端安装在地下电缆隧道的井壁上，其中，所述前置终端用于在所述井盖被非法开启时发送含有对应井盖编号的报警信息；具体来说，在所述井盖被非法开启时，前置终端的小无线天线被触发时发送含有对应井盖编号的报警信息。

如图1所示，所述配电自动化终端包括主控板，其用以接收所述报警信息，并将所述报警信息按照IEC 60870-5-101协议上传至所述配网主站；需要说明的是，主控板主要用于监测井盖是否被非法开启，可以对前端终端的报警信息进行采集，根据配网主站进行布防和撤防的需求，对报警信息进行一系列处理，例如分析报警信息、确定井盖具体的地理位置信息等等，并将报警信息按照IEC 60870-5-101协议上传至配网主站和相关人员的手机上。当工程人员需要对井盖和线路进行维护时，由配电主站进行撤防。此外，主控板还具有对其他板卡的管理和控制，并完成整个终端与主站的通信功能。

所述配电自动化终端还包括分别与所述主控板连接的遥测板、遥信板、内置报警器的遥控板以及分别与所述主控板、所述遥测板、所述遥信板和所述遥控板连接的电源板；下面具体介绍各个部分的作用：

所述遥测板，用于根据所述报警信息输出遥测命令，监测配电线路的线路参数；采集的参数包括线电压、相电压、相电流、零序电压、零序电流、直流电压等模拟量。这里的电流值和电压值指的是交流电压值、交流电流值、零线电流值、直流电压值和直流电流值等，具体而言，交流电压值的范围为0-400V，交流电流值的范围为0-50A，零线电流值的范围为(0-5A)，可以采集直流电压值的范围为0-5V和可以采集直流电流值的范围为0-20mA或者4-20mA，本领域的技术人员应当了解，在此不再赘述。并根据采集的电压、电流，计算出分相有功功率、分相无功功率、功率因数、三相总有功功率、三相总无功功率等。

所述遥信板实时采集各种遥信信息，通过总召唤、变位主动上送等方式将遥信信息远传。采集的遥信信息有：状态信号，如开关和接地刀闸的位置，开关储能信号，柜门开闭状态等信息；以及故障信号，如分相过流、零序过流等故障信号。异常告警信号，如遥测越限、装置异常、进线停电、电池容量不足等信息。

所述的遥测板和遥信板将采集的遥测和遥信数据通过主控板上传到配电主站。主控板发送遥测命令给遥测板时，则遥测板进行相应的线路参数的采集和监测。主控板发送遥信命令给遥信板时，则遥信板采集各种遥信信息并上传。

所述遥控板，是指配网主站接收到遥测和遥信板上传的故障信息时，发送遥控命令给主控板，主控板接收到遥控命令后，控制遥控板进行开关的分、合闸操作。

所述遥控板，还用于在主控板接收到井盖报警信息后，输出报警命令给遥控板，遥控板控制报警器报警并控制报警声音的强弱。应当说明的是，该遥控板上接有报警器，报警器发出类似110的报警声音，一般情况下，遥控板可以控制报警器一分钟响一次，声音强度由低逐渐变强，造成巡警车逐步接近案发现场的效果，从而达到先将小偷吓跑的目的，使得小偷对井盖及井下电缆的损坏降到最低，在未触发井盖的前置终端的小无线天线时，遥控板上的报警器处于休眠状态，只要遥控板接收到遥控命令后方可启动报警器，本领域的技术人员应当了解，在此不再赘述。

所述主控板，用于将接收到的所述线路参数和所述遥信信息上传给配电主站，并在配电主站判断所述线路参数和所述遥信信息存在故障时，接收配电主站发出的所述遥控命令并将所述遥控命令发送给遥控板；

其中，所述主控板还与所述前置终端通信连接，在接收到所述前置终端发送的所述井盖报警信息时，将所述井盖报警信息上传配电主站并发送所述报警命令给遥控板控制报警器报警。

所述电源板，用于为所述配电自动化终端提供电源，在本实施例中，该电源板可提供两路电源输入，具有双电源无缝供电切换功能，任何一路有电，配电自动化终端均可正常供电，当两条线路都无电的情况下，配电自动化终端自动切换到后备蓄电池供电状态，并且后备蓄电池供电的正常工作不低于8小时。

所述主控板包括处理单元以及分别与所述处理单元连接的小无线单元、存储单元、GPRS单元、时钟单元和通信单元，其中，所述处理单元通过所述小无线单元接收所述前置终端所发送的报警信息，并读取所述存储单元预先存储的多个手机号码，且通过所述GPRS单元将所述报警信息发送至所述手机号码上。下面具体介绍各个部分的作用：

所述处理单元通过UART口和IO口与小无线单元连接，其中，UART口控制小无线单元的接收和发送，IO口控制小无线单元的电源使能，需要说明的是，所述小无线单元与前置终端小无线天线具有相同的频段，在本实施例中，该频率为433MHz，当前置终端的小无线天线被触发时发送含有对应井盖编号的报警信息时，所述主控板的小无线单元接收报警信息，在本实施例中，所述小无线单元采用的一种通讯波特率为9600bps，在井下发射距离达到500m，休眠电流小于5uA的小无线单元，在此不再赘述。

所述处理单元通过SPI总线读取配网主站下发的井盖编号所对应的地理位置信息和预先存储的多个电话号码，这里的电话号码的数量可达20个。此外存储单元还存储所在配电自动化终端的序列号、版本号和各种状态量等等。

所述处理单元通过UART口与GPRS单元进行数据交互，其中，GPRS单元通讯波特率为9600bps，值得注意的是，所述GPRS单元向配网主站发送有两种模式，一种为短信模式，另一种为透传模式；这里的透传模式指的是将本地异步串口通信转换成基于 TCP/UDP 协议的网络通信，其主要目是将串行通信的简单设备实现在网络上的通信，而这些设备不需要做任何改变，短信模式指的是通常意义上手机进入编辑短信的模式。其中，通过短信模式将报警信息发送给巡检人员的手机上；使用透传模式，将报警信息上传给配网主站。 

所述时钟单元，用于将所述报警信息发送的时间与所述配网主站内的时钟保持同步，在本实施例中，所述处理单元通过I²C总线进行访问时钟单元，即可实现所发送的报警信息中含有与配电主站时钟同步的某一时刻发生的报警。

所述通信单元，用于实现所述主控板与所述遥测板和所述遥控板之间的数据交互。

请结合参阅图2，图2是本发明配电自动化终端的井盖监测方法的流程图，如图2所示，所述主控板包括处理单元以及分别与所述处理单元连接的小无线单元、存储单元和GPRS单元，所述方法包括以下步骤：

在步骤S1中，在井盖被非法开启时，前置终端向所述小无线单元发送含有对应井盖编号的报警信息，并将所述报警信息存储至存储单元，例如井盖编号为127。

在步骤S2中，所述处理单元通过所述存储单元读取所述井盖编号对应的地理位置信息，并读取所述存储单元中预先存储的多个手机号码，例如：“报警井盖对应的地理位置信息：井盖127号对应的地理位置信息为香梅路127号，并且，目前存储区设置的手机号码为20个。

在步骤S3中，所述GPRS单元由透传模式进入短信模式，并将含有所述地理位置信息的报警信息发送至所述手机号码上，应当说明的是，GPRS单元在短信模式下，使用AT命令，将所收到的报警信息发送到所有的手机号码上，也就是说，GPRS单元在透传模式下和配网主站进行链路连接，当小无线单元接收到报警信息后，GPRS单元退出透传模式，进入短信模式，并发送报警信息到巡检人员的手机上。

在步骤S4中，发送完毕后，所述GPRS单元由短信模式进入透传模式。

在步骤S5中，所述GPRS单元按照IEC60870-5-101协议将所述报警信息上传到配网主站。

在步骤S6中，所述配网主站通过GIS电子地图和/或文字信息显示报警井盖的具***置，从而快速精确打击盗窃行为；需要说明的是，在其他的实施例中，该步骤可省略，本领域的技术人员应当了解，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

本发明采用的配网监测装置实现了地上配电线路和地下井盖的双重监测，而且只采用配电自动化终端这一个装置就完成了上述的双重监测。不仅不需要采用井盖监测中使用的集中器，同时还能完成配电线路的监测，省略了监测装置，优化了地上配电线路监测和地下井盖监测的结合，减少了成本，减少了监测部件的构成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种配网监测装置，其包括配电主站以及与所述配电主站通信连接的配电自动化终端，其特征在于，所述配电自动化终端用于监测地上的配电线路状态及地下的井盖状态，所述配网监测装置还包括与每个井盖一一对应设置的且内置小无线的前置终端，所述前置终端用于在所述井盖被非法开启时发送含有对应井盖编号的井盖报警信息；所述配电自动化终端包括主控板，遥测板、遥信板和遥控板；

所述遥测板，用于根据主控板的遥测命令监测所述配电线路的线路参数；

所述遥信板，用于根据主控板的遥信命令采集遥信信息并将所述遥信信息传输给主控板；

所述遥控板，用于根据主控板的遥控命令对所述输电线路进行通断操作或根据主控板的报警命令控制报警器报警；

所述主控板，用于将接收到的所述线路参数和所述遥信信息上传给配电主站，并在配电主站判断所述线路参数和所述遥信信息存在故障时，接收配电主站发出的遥控命令并将所述遥控命令发送给遥控板；

其中，所述主控板与所述前置终端通信连接，在接收到所述前置终端发送的所述井盖报警信息时，将所述井盖报警信息上传给配电主站并发送所述报警命令给遥控板控制报警器报警。

2.根据权利要求1所述的配网监测装置，其特征在于，所述线路参数包括线电压、相电压、相电流、零序电压、零序电流、直流电压、分相有功功率、分相无功功率、功率因数、三相总有功功率和三相总无功功率等。

3.根据权利要求1所述的配网监测装置，其特征在于，所述遥信信息包括：状态信号、故障信号。

4.根据权利要求3所述的配网监测装置，其特征在于，所述配电自动化终端还包括分别与所述主控板、所述遥测板、所述遥信板和所述遥控板连接且为所述配电自动化终端提供电源的电源板。

5.根据权利要求4所述的配网监测装置，其特征在于，所述主控板包括处理单元以及分别与所述处理单元连接的小无线单元、存储单元和GPRS单元，其中，所述处理单元通过所述小无线单元接收所述前置终端所发送的井盖报警信息，并读取所述存储单元预先存储的多个手机号码，且通过所述GPRS单元将所述井盖报警信息发送至所述手机号码上。

6.根据权利要求5所述的配电自动化终端，其特征在于，所述主控板还包括与所述处理单元连接的时钟单元，其中：

所述时钟单元，用于将所述井盖报警信息发送的时间与所述配网主站内的时钟保持同步。

7.根据权利要求6所述的配网监测装置，其特征在于，所述主控板还包括与所述处理单元连接的通信单元，其中：

所述通信单元，用于实现所述主控板与所述遥测板和所述遥控板之间的通信。

8.根据权利要求1所述的配网监测装置，其特征在于，所述配电自动化终端安装于环网柜内。

9.一种配网监测装置的监测方法，其特征在于，所述配网监测装置为上述权利要求1至8任一项所述的配网监测装置，所述主控板包括处理单元以及分别与所述处理单元连接的小无线单元、存储单元和GPRS单元，所述方法包括以下步骤：

S1.在井盖被非法开启时，前置终端向所述小无线单元发送含有对应井盖编号的报警信息，并将所述报警信息存储至存储单元；

S2.所述处理单元通过所述存储单元读取所述井盖编号对应的地理位置信息，并读取所述存储单元中预先存储的多个手机号码； 

S3.所述GPRS单元由透传模式进入短信模式，并将含有所述地理位置信息的报警信息发送至所述手机号码上；

S4.发送完毕后，所述GPRS单元由短信模式进入透传模式；

S5.所述GPRS单元按照IEC60870-5-101协议将所述报警信息上传到配网主站。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于,所述步骤S5之后还包括以下步骤：

S6.所述配网主站通过GIS电子地图和/或文字信息显示报警井盖的具***置。

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