CN108152578A - 台区智能电能表停电事件主动上报及研判方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种台区智能电能表停电事件主动上报及研判方法，在停电后60秒内利用高速双模通信单元中的超级电容对通信单元进行供电并利用微功率无线互联互通扩展协议中的扩展部分由通信单元生成智能电能表的停电事件进行主动上报。根据台区的实际停电上报情况结合双模通信单元中载波过零相位识别技术对停电智能电能表的所在相位进行判定，利用集中器的停上电事件、断相事件给出合理的研判方法，准确的判断出全台区停电、某相停电、某楼栋(单元)停电和单(数)户停电事件，进而为供电公司的主动抢修提供技术支撑。

Description

台区智能电能表停电事件主动上报及研判方法
技术领域
本发明属于智能电表技术领域，特别涉及一种台区智能电能表停电事件主动上报及研判方法。
背景技术
澳大利亚SGSPAA公司利用智能电表中的超级电容在智能电表失电后支撑15秒，利用“最后一口气”将智能电表停电信息上报停电管理***，为配网运维人员的及时抢修提供了技术支撑，提高了供电可靠性、减少故障延续对人身和设备造成的安全隐患，减少了客户的投诉。目前我国的智能电表虽然有电池，但该电池仅支持停电抄表功能，不能完成智能电表停电事件的主动上报，如需实现该功能需要对原有智能电表进行软硬件方面的改造升级(即换表)，因此依靠现有智能电表不可能实现智能电表停电事件主动上报功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种台区智能电能表停电事件主动上报及研判方法，以解决上述技术问题。
当智能电能表出现停电事件时，智能电能表的通信模块通过硬件接口检测到了智能电能表与通信模块间的供电电压为0V，通信模块利用超级电容存储的电量维持工作，生成该智能电能表的停电事件，并利用微功率无线通道把该智能电能表停电事件信息主动上报给集中器的通信模块，集中器的通信模块通过与集中器的接口将该智能电能表的停电事件传给集中器，最后由集中器通过无线公网上传给用电信息采集***。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
台区智能电能表停电事件主动上报及研判方法，包括：
某单/数户停电事件上报方法：针对某单/数户停电，在仅包含指定节点信息收集分组的数据结构中，增加一个指定节点信息收集的路径数据字段；网管中心创建指定信息收集的节点发送信息收集消息分组时，其信息收集消息分组中路径节点消息也同时被创建；该信息收集消息分组在按一条指定路径传输时，凡属信息收集消息分组途经的所有中间节点，都对过境信息收集消息分组进行强制解析；若过境信息收集消息分组的信息收集分组时间值低于节点两次信息采集等待时间，即信息收集分组过境节点的新一轮数据采集时间未到，则过境消息解析节点直接将过境信息收集消息分组继续传播下去；若过境信息收集消息分组的信息收集分组时间值大于节点两次信息采集等待时间，则过境消息解析节点将包装本地采集的信息，并按本地节点ID标注该采集信息分组，一旦低层节点的采集信息系分组通过本地节点过境回传时，该节点已包装好的采集信息分组将直接搭载在过境回传消息分组中；
成片智能电表停电上报方法：利用仅包含指定节点上报信息包的数据结构中，附加一个指定上报节点的路径数据字段；中心节点在向指定上报节点发送上报消息分组时，其上报消息分组中路径节点消息也同时被捎带发送出去；凡属上报消息分组途经的中间数据采集节点都对过境上报消息分组进行解析；若本地节点驻留消息需要上报数据，则过境消息解析节点除了将过境消息分组继续传输下去外，还要携带上本节点的上报信息；若本地节点驻留消息不需要上报数据，则过境消息解析节点直接放通上报消息分组过境；
研判方法：根据上报信息进行判断停电的类型。
进一步的，某单/数户停电事件上报方法中，在电能表模块端加入记录邻居节点停电上报信息的功能：所有电能表模块端都会记录所收到的邻居节点停电上报的状态信息；当邻居节点充当有紧急停电主动上报的路由中继节点时，邻居节点把记录的其邻居节点紧急停电信息顺带上报至中心节点。
进一步的，研判方法：
1)单用户电能表停电
集中器下5分钟内单用户电能表无其他电能表上报停电事件，直接判断该电能表为有效停电事件；
2)单相多户电能表停电
首先查看电能表所属相位，如果为同相位则查看该集中器是否上报断相事件，若没有断相事件，则判断这几块电能表停电且疑似该相其他电表存在停电情况；若有断相事件，则判断电能表停电且该相其他电表存在停电情况；
3)多相多户电能表停电
首先查看电能表所属相位，如果为多相位则查看该集中器是否上报停电事件；若没有集中器未发生停电事件，则判断这几块电能表停电且疑似该相其他电表存在停电情况；若有集中器发生停电事件，则判断全台区停电；
4)集中器停电事件
若有集中器发生停电事件且集中器下智能电表有停电事件上报，则判断全台区停电。
进一步的，在电能表中设置通信电路，通过通信电路进行某单/数户停电事件上报和成片智能电表停电上报。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明针对智能电能表的掉电事件主动上报问题，提出了一种新的不更换智能电能表即可实现电能表掉电事件及时上报用电信息采集***主站的方法。这种方法在停电后60秒内利用高速双模通信单元中的超级电容对通信单元进行供电并利用微功率无线互联互通扩展协议中的扩展部分由通信单元生成智能电能表的停电事件进行主动上报；根据台区的实际停电上报情况结合双模通信单元中载波过零相位识别技术对停电智能电能表的所在相位进行判定，利用集中器的停上电事件、断相事件给出合理的研判方法，准确的判断出全台区停电、某相停电、某楼栋(单元)停电和单(数)户停电事件，进而为供电公司的主动抢修提供技术支撑。
附图说明
图1为电能表通信电路的结构示意图；
图2为某单(数)户停电事件上报示意图；
图3为成片智能电表停电上报示意图。
具体实施方式
1：双模通信单元增加超级电容及电容选型
本发明所提出的停电后利用超级电容上报故障方法，就是利用由于突然停电会造成整个设备无法工作，所以硬件升级的重点是即刻检测停电和增加超级电容储能，要求在断电后能维持60秒工作时间，涉及到电能表通信模块在原有电路的基础上增加停电检测和超级电容储能，涉及到原有供电电路的改动，具体改动部分的电原理图如图1所示：
本发明中电能表通信模块停电上报电路工作原理：
如图1中，12V电源经DC转DC芯片U100降压为5.2V，经肖特基二极管D109(防止电流反向)、限流电阻R127、R158接到超级电容C134正端，充电电流限制为100mA，掉电检测电路由R159和R160分压后接到单片机I/O口进行判断，当电表断电后，U100端输出为0V，超级电容C134经D110对模块进行供电，同时单片机I/O口检测到U100输出为0V，由此判断为低电平立即上报。
假设正常工作电压为4.7V，最小工作电压为2.95V，超级电容维持平均电流40mA放电(发射电流100mA、接收电流30mA，收发占空比为10:1)。可计算超级电容的取值为：
C＝(Vwork+Vmin)It/(Vwork2-Vmin2)
其中，C(F)：超电容的标称容量；
Vwork(V)：正常工作电压
Vmin(V)：截止工作电压；
t(s)：在电路中要求持续工作时间；
I(A)：负载电流；
经计算：维持时间10s时，需要容量0.23F的超级电容，维持时间20s时，需要容量0.46F的超级电容，维持时间30s时，需要容量0.69F的超级电容。
根据电容的尺寸及价格，选择1.5F容值、耐压5.5V的超级电容，其尺寸规格为18.75*5mm，可放入国网型式规范的通信单元中，实际可维持双模通信单元工作65秒时间。
2：某单(数)户停电事件上报方法
本发明所提出的某单(数)户停电的情况下，其中停电原因、停电场景及影响用户数量见下表：
序号 表前停电原因 影响用电数量(户) 停电场景
1 电能表进线故障或跳闸 一户，分散的多户 单(数)户停电
针对某单(数)户停电，本发明所提出的多层次网络中间节点信息快速收集方法，就是利用原本仅包含指定节点信息收集分组的数据结构中，增加了一个指定节点信息收集的路径数据字段。网管中心创建指定信息收集的节点发送信息收集消息分组时，其信息收集消息分组中路径节点消息也同时被创建。一旦该信息收集消息分组在按一条指定路径传输时，凡属信息收集消息分组途经的所有中间节点，都需要对过境信息收集消息分组进行强制解析。若过境信息收集消息分组的信息收集分组时间值低于节点两次信息采集等待时间，即信息收集分组过境节点的新一轮数据采集时间未到，则过境消息解析节点直接将过境信息收集消息分组继续传播下去；若过境信息收集消息分组的信息收集分组时间值大于节点两次信息采集等待时间，则过境消息解析节点将包装本地采集的信息，并按本地节点ID标注该采集信息分组，一旦低层节点的采集信息系分组通过本地节点过境回传时，该节点已包装好的采集信息分组将直接搭载在过境回传消息分组中。所以这种多层次网络中间节点信息快速收集方法是一种预定路径节点信息同步收集方式，而指定节点信息收集方式只是该方法的一个特例。
说明如下：
为了保证停电信息上传的成功率，在电能表模块端加入记录邻居节点停电上报信息的功能，即所有模块都会记录所收到的邻居节点停电上报的状态信息。这时，即便某个节点3次上报失败，只要它的紧急上报信息被邻居节点记录，当邻居节点也充当其它有紧急停电主动上报的路由中继节点时，邻居节点会把记录的该节点紧急停电信息顺带上报至中心节点。其示意图如图2所示：
图中，当节点1上报数据时，相邻节点2和3都记录下1的上报状态，当节点2需要上报数据时会把节点1的上报信息随带上报给中心节点，从而保证上报智能电表停电事件的完整率。
3：成片智能电表停电上报方法
本发明所提出的某楼栋(单元)停电的情况下，其中停电原因、停电场景及影响用户数量见下表：
针对该种类型的停电情况，本发明提出的分批携带上报消息分组方法，就是利用原本仅包含指定节点上报信息包的数据结构中，附加一个指定上报节点的路径数据字段。中心节点在向指定上报节点发送上报消息分组时，其上报消息分组中路径节点消息也同时被捎带发送出去。这样凡属上报消息分组途经的中间数据采集节点都需要对过境上报消息分组进行解析。若本地节点驻留消息需要上报数据，则过境消息解析节点除了将过境消息分组继续传输下去外，还要携带上本节点的上报信息；若本地节点驻留消息不需要上报数据，则过境消息解析节点只需要直接放通上报消息分组过境即可，所以这种捎带路径算法是一种预定路径片区节点消息传输方式，而指定节点驻留消息上报只是该方法的一个特例。说明如图3所示：
图中楼栋2突然断电，则这个楼栋的节点3开始先报，节点2收到3的上报后记录状态，因为节点2也要上报，所以节点2把本身的状态和节点3上的状态同时上报，最后节点1收到节点2上报的数据后，再加入本身的上报数据，这样三个节点的上报过程就可以用1次上报来完成，从而提高上报效率。
4：台区智能电表停电事件综合研判方法
1)单用户电能表停电
集中器下5分钟内单用户电能表无其他电能表上报停电事件，直接判断该电能表为有效停电事件。
2)单相多户电能表停电(结合集中器的断相事件)
首先查看电能表所属相位，如果为同相位则查看该集中器是否上报断相(电压回路异常)事件，若没有断相事件，则判断这几块电能表停电且疑似该相其他电表存在停电情况；若有断相事件，则判断电能表停电且该相其他电表存在停电情况。
3)多相多户电能表停电
首先查看电能表所属相位，如果为多相位则查看该集中器是否上报停电事件；若没有集中器未发生停电事件，则判断这几块电能表停电且疑似该相其他电表存在停电情况；若有集中器发生停电事件，则判断全台区停电。
4)集中器停电事件
若有集中器发生停电事件且集中器下有多块智能电表有停电事件上报，则判断全台区停电。

Claims (4)

1.台区智能电能表停电事件主动上报及研判方法，其特征在于，包括：
某单/数户停电事件上报方法：针对某单/数户停电，在仅包含指定节点信息收集分组的数据结构中，增加一个指定节点信息收集的路径数据字段；网管中心创建指定信息收集的节点发送信息收集消息分组时，其信息收集消息分组中路径节点消息也同时被创建；该信息收集消息分组在按一条指定路径传输时，凡属信息收集消息分组途经的所有中间节点，都对过境信息收集消息分组进行强制解析；若过境信息收集消息分组的信息收集分组时间值低于节点两次信息采集等待时间，即信息收集分组过境节点的新一轮数据采集时间未到，则过境消息解析节点直接将过境信息收集消息分组继续传播下去；若过境信息收集消息分组的信息收集分组时间值大于节点两次信息采集等待时间，则过境消息解析节点将包装本地采集的信息，并按本地节点ID标注该采集信息分组，一旦低层节点的采集信息系分组通过本地节点过境回传时，该节点已包装好的采集信息分组将直接搭载在过境回传消息分组中；
成片智能电表停电上报方法：利用仅包含指定节点上报信息包的数据结构中，附加一个指定上报节点的路径数据字段；中心节点在向指定上报节点发送上报消息分组时，其上报消息分组中路径节点消息也同时被捎带发送出去；凡属上报消息分组途经的中间数据采集节点都对过境上报消息分组进行解析；若本地节点驻留消息需要上报数据，则过境消息解析节点除了将过境消息分组继续传输下去外，还要携带上本节点的上报信息；若本地节点驻留消息不需要上报数据，则过境消息解析节点直接放通上报消息分组过境；
研判方法：根据上报信息进行判断停电的类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，某单/数户停电事件上报方法中，在电能表模块端加入记录邻居节点停电上报信息的功能：所有电能表模块端都会记录所收到的邻居节点停电上报的状态信息；当邻居节点充当有紧急停电主动上报的路由中继节点时，邻居节点把记录的其邻居节点紧急停电信息顺带上报至中心节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，研判方法：
1)单用户电能表停电
集中器下5分钟内单用户电能表无其他电能表上报停电事件，直接判断该电能表为有效停电事件；
2)单相多户电能表停电
首先查看电能表所属相位，如果为同相位则查看该集中器是否上报断相事件，若没有断相事件，则判断这几块电能表停电且疑似该相其他电表存在停电情况；若有断相事件，则判断电能表停电且该相其他电表存在停电情况；
3)多相多户电能表停电
首先查看电能表所属相位，如果为多相位则查看该集中器是否上报停电事件；若没有集中器未发生停电事件，则判断这几块电能表停电且疑似该相其他电表存在停电情况；若有集中器发生停电事件，则判断全台区停电；
4)集中器停电事件
若有集中器发生停电事件且集中器下智能电表有停电事件上报，则判断全台区停电。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在电能表中设置通信电路，通过通信电路进行某单/数户停电事件上报和成片智能电表停电上报。
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