CN109599951A - 一种智能型分布式采集与集成终端及其数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能型分布式采集与集成终端及其数据处理方法，其特征在于：其包括ARM处理器，其与通信接口模块、数据处理模块、标准协议接口模块、存储模块、附属模块相连；通信接口模块用于接收各采集数据终端的采集数据，并上传到ARM处理器；标准协议接口模块用于对上传至ARM处理器中的采集数据进行标准数据包处理；数据处理模块用于对处理后的数据进行分析处理得到合理数据发送到存储模块进行存储，同时上传至主站，当畸变数据或者坏数据一直存在时启动故障报警程序；附属模块用于ARM处理器的控制信息显示及控制命令输入，并保障信息同步；电源及后备电池为智能终端供电。本发明可以广泛应用于电力技术领域配电网采集领域。

Description

一种智能型分布式采集与集成终端及其数据处理方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域配电网采集终端，特别是涉及一种智能型分布式采集与集成终端及其数据处理方法。

背景技术

目前的配电网采集终端由于制造厂商众多，因终端程序、通信信道不稳定、用电故障等原因，不可避免会产生部分异常数据，包括畸变数据与坏数据。畸变数据是因为事件导致的电量波动，其对于智能电网中因为事件导致的电量波动有重要作用；坏数据则主要是因为失误或者故障，使得数据超出了合理的范畴，在具体的管理过程中可以通过退补电量的方式进行适当的调整。另外，随着***运行效率的迅速提升，用电信息采集***在运行过程中可能会产生大量的数据信息，从而导致***数据冗余。数据冗余会导致信息***数据分析及***控制智能决策的工作量加大。不良数据所占比例很低，但对整体的数据质量将产生广泛的影响，主站在接收到异常数据后只能重新进行数据采集，极大的降低了***效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种智能型分布式采集与集成终端及其数据处理方法，将信息采集和异常数据处理集成在终端，通过及时将异常数据问题进行分布式解决，实现对配电网各种设备电气和状态量的精确采集，大大提高了主站处理数据和高级应用的效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种智能型分布式采集与集成终端，其包括多个智能终端，各所述智能终端采用分布式结构分别与各采集数据终端相连，并将处理后的数据统一上传至主站；每一所述智能终端均包括ARM处理器、通信接口模块、数据处理模块、标准协议接口模块、存储模块、附属模块以及电源；所述ARM处理器与所述通信接口模块、数据处理模块、标准协议接口模块、存储模块、附属模块相连；所述通信接口模块用于接收各采集数据终端采用不同的通信方式发送的采集数据，并上传到所述ARM处理器；所述标准协议接口模块用于对上传至所述ARM处理器中的采集数据进行标准数据包处理，得到标准化数据；所述数据处理模块用于对所述ARM处理器中的标准化数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据，得到合理数据发送到所述存储模块进行存储，同时通过所述通信接口模块上传至主站；所述附属模块用于所述ARM处理器的控制信息显示及控制命令输入，同时保障信息同步；所述电源用于为整个智能终端供电。

进一步地，所述通信接口模块包括光纤通信子模块、无线专网子模块和无线公网子模块，所述光纤通信子模块、无线专网子模块和无线公网子模块用于采取与各采集数据终端和***主站相对应的通信方式进行数据交换。

进一步地，所述数据处理模块用于在剔除非故障时的畸变数据或坏数据后，对采集数据终端重新采集的数据进行分析，并在经过预设次数的重新采集后的数据仍为畸变数据或者坏数据时，输出启动故障报警程序的信号。

进一步地，所述存储模块包括存储器RAM和存储器FLASH；所述附属模块包括时钟电路、LED阵列和控制键盘，所述时钟电路用于信息同步，所述LED阵列用于控制信息显示，所述控制键盘用于控制命令的人工就地输入。

进一步地，所述电源采用外部配置，其输出24/48V直流电压至所述终端，且停电后能够保证10分钟的应急供电时间。

本发明的另一个方面，是提供一种智能型分布式采集与集成终端的数据处理方法，其包括以下步骤：

1)将所述智能型分布式采集与集成终端与各采集数据终端相连，由通信接口模块接收各采集数据终端采集的数据；

2)标准协议接口模块对ARM处理器中的数据进行标准数据包处理，得到标准化处理后的采集数据；

3)数据处理模块对标准化处理后的采集数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据得到合理数据，并由通信接口模块上传至主站。

进一步地，所述步骤3)中，数据处理模块对标准化处理后的采集数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据得到合理数据，并由通信接口模块上传至主站的方法为：智能型分布式采集与集成终端中的数据处理模块根据存储模块中预先储存的数据类型以及阈值，对标准协议接口模块处理后的采集数据进行畸变数据处理。

进一步地，所述存储模块预先存储的数据类型以及阈值的方法为：主站根据采集数据类型设定阈值；主站加载采集数据类型和阈值至智能终端，并由智能终端中的存储模块进行储存。

进一步地，所述智能型分布式采集与集成终端中的数据处理模块根据存储模块中储存的数据类型以及阈值，对标准协议接口模块处理后的采集数据进行畸变数据处理的方法为：

根据不同的数据类型以及存储模块中存储的该数据类型的阈值，将采集数据与阈值进行比对：

当采集数据没有超过阈值时，则通过通信模块将采集数据上传至主站；

当采集数据大于设定阈值时，则进行畸变数据处理。

进一步地，所述畸变数据处理的方法为：

所述智能型分布式采集与集成终端要求相应采集数据终端进行数据重新采集，如果进行预设次数的重复采集后，采集数据仍不能修正问题，则启动故障报警程序，将永久故障信息上传至主站，

否则，通过通信接口模块将采集数据上传至主站。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明将异常的采集数据进行就地式处理，对错误数据及时进行处理，从而保证上传主站的数据的可靠性和有用性，保障主站侧数据能够满足高级应用的需求。2、本发明通过对错误采集数据的分析，能够及时识别采集终端产生的故障是否是永久性故障，进而向主站上报采集终端故障信息，实现对采集设备运行状态的管理和故障预警。因此，本发明可以广泛应用于电力技术领域配电网采集领域。

附图说明

图1是本发明智能配电线路监测终端模块组成框图；

图2是本发明异常数据处理流程图；

图3是本发明智能型分布式采集集成终端应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种智能型分布式采集与集成终端(下文简称智能终端)，将采集数据进行就地分析处理后再上传主站，其包括ARM处理器、通信接口模块、数据处理模块、标准协议接口模块、存储模块、附属模块以及电源。其中，ARM处理器与通信接口模块、数据处理模块、标准协议接口模块、存储模块、附属模块相连；通信接口模块用于接收各采集数据终端采用不同的通信方式发送的采集数据，并上传到ARM处理器；标准协议接口模块用于对上传至ARM处理器中的采集数据进行标准数据包处理，得到标准化数据；数据处理模块用于对ARM处理器中的标准化数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据，得到合理数据发送到存储模块进行存储，同时通过通信接口模块上传至主站，当畸变数据或者坏数据一直存在时启动故障报警程序；附属模块用于ARM处理器的控制信息显示及控制命令输入，同时保障信息同步；电源用于为整个智能终端供电。

上述实施例中，通信接口模块包括光纤通信子模块、无线专网子模块和无线公网子模块，各子模块用于采取与各传感器终端和***主站相对应的通信方式进行数据的收发。

上述实施例中，存储模块包括存储器RAM和存储器FLASH。

上述实施例中，附属电路模块包括时钟电路、LED阵列和控制键盘，其中，时钟电路用于信息同步，LED阵列用于控制信息显示，控制键盘用于控制命令的人工就地输入。

上述实施例中，电源采用外部配置，其输出24/48V直流电压至整个智能终端，且停电后能够保证10分钟的应急供电时间。

基于上述智能型分布式采集集成终端，本发明还提供一种智能型分布式采集集成终端的数据处理方法，包括以下步骤：

1)将智能终端与采集数据终端相连，由通信接口模块接收各采集数据终端采集的数据。

本发明智能型分布式采集与集成终端可以安装在10千伏线路上的环网柜、电缆分接箱、配电变压器等配电设备处，或者用于0.4kV的用户用电信息采集，用来监测用户和设备进出线电气量(电压、电流、有功功率、无功功率等)、开关开合状态和用电量。

2)标准协议接口模块对ARM处理器中的数据进行标准数据包处理，得到标准化处理后的采集数据。

3)数据处理模块对标准化处理后的采集数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据得到合理数据，并由通信接口模块上传至主站。

数据处理时，阀值设定需要根据数据类型进行设置，阀值有2个要素：参考值和异常系数。将用户容量、标称电压等数据加载在新型智能终端存储模块中，新型智能终端接收到采集数据之后，根据数据类别与数据内容，与存储模块中的参数进行比对，超过阀值的进行过滤及处理。以功率为例，一般以用户运行容量作为参考值，异常系数可设定为3倍以上，一旦数据超过阀值，则进行畸变数据处理。

如图2所示，数据处理模块对标准化数据进行分析处理时，主要包括以下步骤：

3.1)主站根据采集数据类型设定阈值。

本发明中仅以功率(负荷)数据、电流数据、电量数据、电压数据为例进行阈值设定和数据处理的说明。

①功率数据

功率数据分为功率曲线数据、日冻结功率、月冻结功率、最大需量等，功率值与运行容量(合同容量)有很强的关联性，以容量作为功率异常判断的基准值。

阀值一般可设置为容量的3～5倍。

②电流数据

基于容量计算，用户或配变安装的变压器组运行容量是该用户或配变的供电能力的表征，根据运行容量可判断该组变压器所能达到的电流上限值：

式中：I_max为该变压器组电流上限；kVA为变压器组运行容量；U为供电电压。一般在设定阀值时，可将阀值设为I_max的2倍以上，标识该数据为超限值数据。

③电量数据

电量数据分为曲线数据、日冻结数据、月冻结数据。其中，曲线数据根据曲线间隔计算：基准电量＝容量×分钟数/60；日冻结基准电量＝容量×24；月冻结基准电量＝容量×24×当月天数。电量值与运行容量(合同容量)及使用电能时间有很强的关联性，以容量和周期时间作为电量异常判断的基准值。阀值一般设定为2倍，超过2倍即为异常。

④电压数据

智能终端根据测量点(计量点)接线方式、计量方式加载电表标准电压。

a.三相三线。高供高计：基准相电压57.5V；高供低计：基准相电压380V。

b.三相四线。高供高计：基准相电压100V；高供低计：基准相电压220V。

电压阀值分为上限和下限，上限设置为基准值1.35倍，下限设置为基准值0.7倍。

3.2)主站下达终端数据类型和阈值参数至智能终端，并由智能终端中的存储模块进行储存；

3.3)智能终端中的数据处理模块根据存储模块中储存的数据类型以及阈值，对标准协议接口模块处理后的采集数据进行畸变数据处理。

具体的畸变数据处理方法为：

根据不同的数据类型以及存储模块中存储的该数据类型的阈值，将采集数据与阈值进行比对：

当采集数据没有超过阈值时，则通过通信模块将采集数据上传至主站；

当采集数据大于设定阈值时，则进行畸变数据处理：

智能终端要求相应采集数据终端进行数据重新采集，如果进行3次重复采集后，采集数据仍不能修正问题，即畸变数据或者坏数据一直存在时，则启动故障报警程序，将永久故障信息上传至主站，其中，重复采集次数可以根据实际情况进行设置；

否则，通过通信接口模块将采集数据上传至主站。

如图3所示，为本发明智能终端的应用示意图，图中点划线方框标识的设备即为本发明中的智能终端。通过及时将异常数据问题进行分布式解决，实现对配电网各种设备电气和状态量的精确采集，以及对采集设备状态管理和故障预警。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种智能型分布式采集与集成终端，其特征在于：其包括多个智能终端，各所述智能终端采用分布式结构分别与各采集数据终端相连，并将处理后的数据统一上传至主站；

每一所述智能终端均包括ARM处理器、通信接口模块、数据处理模块、标准协议接口模块、存储模块、附属模块以及电源；

所述ARM处理器与所述通信接口模块、数据处理模块、标准协议接口模块、存储模块、附属模块相连；

所述通信接口模块用于接收所述采集数据终端采用不同的通信方式发送的采集数据，并上传到所述ARM处理器；

所述标准协议接口模块用于对上传至所述ARM处理器中的采集数据进行标准数据包处理，得到标准化数据；

所述数据处理模块用于对所述ARM处理器中的标准化数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据，得到合理数据发送到所述存储模块进行存储，同时通过所述通信接口模块上传至主站；

所述附属模块用于所述ARM处理器的控制信息显示及控制命令输入，同时保障信息同步；

所述电源用于为整个智能终端供电。

2.如权利要求1所述的一种智能型分布式采集与集成终端，其特征在于：所述通信接口模块包括光纤通信子模块、无线专网子模块和无线公网子模块，所述光纤通信子模块、无线专网子模块和无线公网子模块用于采取与各采集数据终端和***主站相对应的通信方式进行数据交换。

3.如权利要求1所述的一种智能型分布式采集与集成终端，其特征在于：所述数据处理模块用于在剔除非故障时的畸变数据或坏数据后，对采集数据终端重新采集的数据进行分析，并在经过预设次数的重新采集后的数据仍为畸变数据或者坏数据时，输出启动故障报警程序的信号。

4.如权利要求1所述的一种智能型分布式采集与集成终端，其特征在于：所述存储模块包括存储器RAM和存储器FLASH；所述附属模块包括时钟电路、LED阵列和控制键盘，所述时钟电路用于信息同步，所述LED阵列用于控制信息显示，所述控制键盘用于控制命令的人工就地输入。

5.如权利要求1所述的一种智能型分布式采集与集成终端，其特征在于：所述电源采用外部配置，其输出24/48V直流电压至所述终端，且停电后能够保证10分钟的应急供电时间。

6.一种如权利要求1～5任一项所述智能型分布式采集与集成终端的数据处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将所述智能型分布式采集与集成终端与各采集数据终端相连，由通信接口模块接收各采集数据终端采集的数据；

2)标准协议接口模块对ARM处理器中的数据进行标准数据包处理，得到标准化处理后的采集数据；

3)数据处理模块对标准化处理后的采集数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据得到合理数据，并由通信接口模块上传至主站。

7.如权利要求6所述的一种智能型分布式采集与集成终端的数据处理方法，其特征在于：所述步骤3)中，数据处理模块对标准化处理后的采集数据进行分析处理，剔除非故障时的畸变数据或坏数据得到合理数据，并由通信接口模块上传至主站的方法为：

智能型分布式采集与集成终端中的数据处理模块根据存储模块中预先储存的数据类型以及阈值，对标准协议接口模块处理后的采集数据进行畸变数据处理。

8.如权利要求7所述的一种智能型分布式采集与集成终端的数据处理方法，其特征在于：所述存储模块预先存储的数据类型以及阈值的方法为：

主站根据采集数据类型设定阈值；

主站加载采集数据类型和阈值至智能终端，并由智能终端中的存储模块进行储存。

9.如权利要求7所述的一种智能型分布式采集与集成终端的数据处理方法，其特征在于：所述智能型分布式采集与集成终端中的数据处理模块根据存储模块中储存的数据类型以及阈值，对标准协议接口模块处理后的采集数据进行畸变数据处理的方法为：

根据不同的数据类型以及存储模块中存储的该数据类型的阈值，将采集数据与阈值进行比对：

当采集数据没有超过阈值时，则通过通信模块将采集数据上传至主站；

当采集数据大于设定阈值时，则进行畸变数据处理。

10.如权利要求9所述的一种智能型分布式采集与集成终端的数据处理方法，其特征在于：所述畸变数据处理的方法为：

所述智能型分布式采集与集成终端要求相应采集数据终端进行数据重新采集，如果进行预设次数的重复采集后，采集数据仍不能修正问题，则启动故障报警程序，将永久故障信息上传至主站，

否则，通过通信接口模块将采集数据上传至主站。