CN110443998A - 一种电力设备监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力设备监控***，通过本发明所提供的***，可以完全由运维设备自动根据现场情况自动控制集中器，并且通过该***可以对信号强度、噪声、通信协议分析，模拟集中器与故障电能表的通讯方法(主要是电力载波和无线通讯的方式)，直接判断通讯故障的原因；另外，通过该***还可以在***中确定出中继点的准确位置，提升了***的运行效率。
Description
技术领域
本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种电力设备监控***。
背景技术
随着中国电力智能化技术的发展，电力自动化抄表已经全面覆盖到了几乎所有的用电用户，极大提高了抄收电能表的工作效率，为电力部门的高效运营打下良好的基础。但是，电力自动化抄表***涉及到无线通讯技术、载波通讯技术、信号处理技术等。所以，电力抄表***是一个包含众多高新技术，设备数量庞大(各个家庭至少有一台终端设备电能表)的复杂***，由于载波通讯的介质是电力线，而电力线上负载的变化导致阻抗极性的变化，都会影响到载波通讯的质量。
面对如此庞大数量分布千家万户的设备和它的技术复杂性，运行维护对于众多基层供电所都是一件富有挑战的。市场急需一种简单方便，无须很多技能就能完成自动化抄表维护的设备(或***)。
目前的电力监控***如图1所示，在图1中包含集中器与供电公司的主站的上行通道和集中器与电能表通讯的下行通道。工作原理：供电公司主站(一下称主站)向集中器发出指令，通过公共无线互联网(GPRS或者4G网络)传送给集中器，集中器执行指令，向下行电能表发出指令，获取数据，再将数据返回给主站。目前来讲，集中器存在不在线，或集中器下面所有表不能读(集中器故障)；集中器在线(即上行通道正常)，有个别电能表不能读的问题。
发明内容
本发明提供了一种电力设备监控***，用以解决现有技术的电力监控***中集中器存在不在线，或集中器下面所有表不能读，集中器在线，有个别电能表不能读的问题。
其具体的技术方案如下：
一种电力设备监控***，所述***包括：供电主站、运维设备、电能表以及集中器，其中，
所述供电主站，与所述运维设备以及所述集中器通过有线或者无线连接，所述供电主站用于向集中器下发控制指令以及接收集中器上传的电能表数据；
所述集中器，与所述主站设备以及电能表连接，用于将供电主站的指令下发至电能表，以及接收电能表的电能表数据，并将电能表数据上传至供电主站；
所述运维设备，与所述集中器以及所述供电主站连接，所述运维设备用于对上行通道以及下行通道进行测试，以及对集中器的故障类型进行检测以及故障类型判断。
可选的，所述运维设备，具体用于将集中器220V交流电并联接入运维设备中通过内部的载波电路模块模拟成一个用户电表与集中器通信，对于使用无线通讯方式的集中器，运维设备通过无线通讯模块与现场集中器建立无线连接，并模拟成用户电表与集中器通讯。
可选的，所述运维设备，具体用于从供电主站的服务器中下载所述集中器的用户数据，将一张固定IP的电力局专用SIM卡安装到运维设备中，设备获取卡的IP并通过Socket开启供电主站服务器，通过红外光模块/RS485/232/互联网口方式操作集中器改变供电主站的IP地址，所述集中器将重新登录到所述运维设备模拟的主站中，如果供电主站登录成功，则表明集中器上行链路正常，如果登录失败，则表明此时集中器不在线。
可选的，所述运维设备，具体用于在集中器不在线时，输出提示用户将集中器的SIM卡取出的提示信息，并通过GPRS模块，检测该SIM卡的信号强度、是否欠费/停机、IP地址数据，若SIM卡信号弱，提示用户更换；若SIM卡欠费，则提示用户充值或换卡。
可选的，所述运维设备，具体用于模拟主站发送指令获取集中器内的用户档案，与电力局服务器下载的用户档案进行比对，如果不一致，则发送指令修改集中器档案，其中，所述用户档案至少包括集中器逻辑地址、表地址、总有功、测量点编号。
可选的，所述运维设备，具体用于当档案一致时，设备控制集中器抄我们运维设备模拟的虚拟电能表，如果抄表成功，则表明集中器整机正常，如果失败，则表明集中器整机故障.
可选的，所述运维设备，具体用于对于使用载波通讯方式的电能表，将连接电能表的220V交流电并联接入运维设备中，所述运维设备模拟成集中器，所述运维设备通过220V交流电回路发送载波信号抄表；对于使用微功率无线方式的电能表，运维设备可通过微功率模块发射无线信号与电能表进行通讯，无需连接任何线路可直接抄表；如果抄表成功，则表明电能表整机正常；如果抄表失败，则电能表载波/微功率无线模块故障。
可选的，所述运维设备，具体用于当集中器与电能表之间的通讯回路受到干扰时，所述运维设备模拟中继器发送指令给集中器和电能表，并分析返回数据的完整性；对发送和接收信号进行频谱分析，可获得中继点与集中器和电能表两点间信号的发射功率，接收灵敏度，中心频率，信噪比数据，根据接收到的数据计算当前位置是否适合安装中继器，如果不适合，则提示适位置。
通过本发明所提供的***，可以完全由运维设备自动根据现场情况自动控制集中器，并且通过该***可以通过对信号强度分析，噪声分析、通信协议分析，模拟集中器与故障电能表的通讯方法，直接判断通讯故障的原因；另外，通过该***还可以在***中确定出中继点的准确位置，提升了***的运行效率。
附图说明
图1为现有技术中一种电力设备监控***的结构示意图；
图2为本发明实施例中一种电力设备监控***的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征可以相互组合。
如图1所示为本发明实施例中一种电力监控设备的结构示意图，该***包括：供电主站、运维设备、电能表以及集中器。
所述供电主站，与所述运维设备以及所述集中器通过有线或者无线连接，所述供电主站用于向集中器下发控制指令以及接收集中器上传的电能表数据；此处的电能表可以为用户电表等。
所述集中器，与所述主站设备以及电能表连接，用于将供电主站的指令下发至电能表，以及接收电能表的电能表数据，并将电能表数据上传至供电主站；
所述运维设备，与所述集中器以及所述供电主站连接，所述运维设备用于对上行通道以及下行通道进行测试，以及对集中器的故障类型进行检测以及故障类型判断。
运维设备，主要结构为：CPU连接蓝牙无线模块、RS485、红外收发模块、频谱分析模块、液晶显示屏幕、电能表模块接口、集中器模块接口、4G模块，本设备配备有蓄电池、220V交流电模块，蓄电池为CPU及其外接模块供电，220V交流电模块为载波通信的通道。不固定是一台设备，有可能所述的运维设备是多台，也不固定是上述结构
运维设备有如下功能模式：
A：应用于上行通道测试功能：
1、测试的SIM卡通讯性能测试
2、主站模拟功能模块
3、通过红外或RS485与集中器通讯的功能模块
B：应用于下行通道测试测试功能：
1、信号分析模块(分别分析小无线高频、宽带载波、窄带载波)
2、集中器模拟功能模块
3、RS485读电能表模组
4、中继位置定位模组功能
C.应用于公司后台数据服务的功能模块：
这是一个运维设备与公司数据后台进行互动的部分，共有如下功能：
1、每台运维设备现场测得的数据，归入后台，结合之前的经验数据，做出更加准确的故障类型的判断；
2、客户在现场碰到特殊情况，需与公司进行技术支持的支撑平台。
本发明实施例所提供的运维设备具有如下具体功能：
1：运维设备直接控制集中器，而目前的运维方式是人工电话到供电局主站，由主站服务人员进行人工操作，发出操作某块电能表的指令。而本发明完全由运维设备自动依据现场情况,自动控制集中器发出指令。
2：运维设备直接判定故障的原因，我们简称故障综合处理与分析(具体方法详见功能实现方法)：
我们通过对通讯信号的强度分析，噪声分析，通讯协议分析，模拟集中器与故障电能表通讯的方法，直接判断通讯故障的原因。
目前的方法是怀疑某块电能表有问题，就置换一块新表,然后抄表***的通讯是基于路由的通讯方式，更换新的设备后，需重新建立路由信息，所以，目前的维修人员即使更换了新表也不能马上确认问题已经处置好。而运维***可以越过路由问题，直接对通讯信号进行测量，从而确定故障是否排除。
3：信号中继点位置的确定：
在电表抄收***中，如图集中器A和电能表B之间由于线路，物理距离太远等原因，通讯信号不能联通，就得在A,B二点之间加中继，目前的方式是在尝试，由于中继需要建立路由信息，而路由信息建立需要时间，短的时候是几个小时，长的需要几天。
本发明的方法是：测试C点是否适合加中继器，通过运维设备给集中器A发指令，测试C点集中器的信号，然后让电能表B发一个信号，测试这个信号在C点的情况，依据二次测量结果，直接给出结论：合适或者不合适。这个过程是全自动，使用者只需按一个按键。
进一步来讲，运维设备的每个功能的实现细节如下：
1、本运维设备主要结构为：CPU连接蓝牙无线模块、RS485、红外收发模块、频谱分析模块、液晶显示屏幕、电能表模块接口、集中器模块接口、4G模块，本设备配备有蓄电池、220V交流电模块，蓄电池为CPU及其外接模块供电，220V交流电模块为载波通信的通道。不固定是一台设备，有可能所述的运维设备是多台，也不固定是上述结构。
2、当电力局主站出现抄表失败时，首先使用我们的运维设备对集中器进行故障的一键排查，操作步骤及原理如下：
1)、运维设备模拟电能表连接集中器：
对于使用载波通讯方式的集中器，首先将连接集中器的220V交流电并联接入运维设备中(220V的交流回路是载波通讯的通道)，对于使用微功率无线方式的电能表，运维设备通过微功率模块发射无线信号与电能表进行通讯，无需连接任何线路，运维设备通过内部的载波电路模块(或微功率无线模块)模拟成一个用户电表与集中器通信。
2)、主站劫持(虚拟主站)：
通过电力局授权，运维设备可从电力局主站服务器中下载该台区(当前集中器)的用户数据。然后将一张固定IP的电力局专用SIM卡安装到运维设备中，设备获取卡的IP并通过Socket开启主站服务器，然后通过红外光模块/RS485/232/互联网口等方式操作集中器改变连接主站的IP地址，此时集中器会重新登录到我们运维设备模拟的主站中，即主站劫持(虚拟主站)。如果主站登录成功，则表明集中器上行链路正常，如果登录失败，则表明此时集中器不在线。
i.主站登录失败，集中器不在线的情况
对于集中器不在线的错误，错误原因可能是集中器中SIM卡出现问题，此时运维设备提示用户将集中器的SIM卡取出，安装到运维设备中，运维设备通过GPRS模块，检测该SIM卡的信号强度、是否欠费/停机、IP地址等数据。如果SIM卡信号弱，本设备内置多个GPRS模块，可同时安装多个运营商的SIM卡，并比较各个运营商和2/3/4G网络制式哪个最优，提示用户更换；如果SIM卡欠费，则提示用户充值或换卡；本设备会根据检测的SIM卡数据，给出最优解决方案。
ii.主站登录正常情况
运维设备模拟主站发送指令获取集中器内的用户档案(例如集中器逻辑地址、表地址、总有功、测量点编号等)，然后与电力局服务器下载的用户档案进行比对，如果不一致，则发送指令修改集中器档案。
当档案一致时，设备控制集中器抄我们运维设备模拟的虚拟电能表，如果抄表成功，则表明集中器整机正常，如果失败，则表明集中器整机故障，可进一步将集中器的载波/微功率无线模块拆下来，插到运维设备中，进行模块检测，如果检测正常，则集中器有故障，检测异常，则表明载载波/微功率无线模块故障，提示用户更换模块。
控制集中器全部电表，如果抄表全部成功，则表明集中器档案错误；如果全部不能抄或只有部分不能抄，则表明用户电表与集中器之间存在故障，此时运维设备记录故障电能表编号，提示用户到到现场进行进一步检查。
2、当集中器端的一键检测结果为下行链路故障时，此时需要到故障电能表现场或采集器现场进行检测，同样将运维设备安装到电能表或采集器端，实现一键检测。
b)运维设备模拟集中器抄电能表
对于使用载波通讯方式的电能表，首先将连接电能表的220V交流电并联接入运维设备中(220V的交流回路是载波通讯的通道)，对于使用微功率无线方式的电能表，运维设备通过微功率模块发射无线信号与电能表进行通讯，无需连接任何线路。
此时运维设备模拟成集中器，对于使用载波方式的电能表，设备通过220V交流电回路发送载波信号抄表；对于使用微功率无线方式的电能表，则无需连接任何线路可直接抄表。如果抄表成功，则表明电能表整机正常；如果抄表失败，则有可能是电能表载波/微功率无线模块故障。
i.电能表整机正常情况
此时有可能是集中器和电能表之间的通信链路有噪声干扰，或距离太远，设备会结合实际情况进行分析，并提示用户解决方案。这种情况通常是在集中器与电能表之间添加中继器。
ii.电能表整机异常
设备提示用户将电能表中的载波/微功率无线模块拆下来，安装到运维设备中进行模块电能表模块检测，如果测试成功，则说明电能表故障，需要更换电能表，如果测试一样，则可能是电能表模块异常，需要更换模块。
c)运维设备模拟集中器抄采集器
当集中器与电能表之间还有采集器时，将运维设备并联接入采集器与集中器之间的220V交流回路中，如果使用微功率无线方式，运维设备通过微功率模块发射无线信号与采集器进行通讯，无需连接任何线路。
设备通过载波/微功率无线原理抄集中器数据，如果可以抄到数据，说明采集器正常，否则采集器异常，可将采集器里的载波/微功率模块拆下安装到运维设备进一步检查。将抄回的数据与采集器的档案对比，如果档案不对，则修改采集器档案。当档案正确时，还是有电表不能抄，则使用上述a)步骤检查。
4、中继点查找
当集中器(A)与电能表(B)之间的通讯回路受到干扰时，本设备可以在AB之间寻找一个最佳的C点安装中继器。
将设备并联接入集中器与电能表之间的220V交流线路中(微功率无线通讯方式不需要接220V交流电，直接通过无线模块与其通讯)，设备模拟中继器发送指令给A和B，并分析返回数据的完整性。对发送和接收信号进行频谱分析，可获得C点与AB两点间信号的发射功率，接收灵敏度，中心频率，信噪比等数据，以此来计算当前位置是否适合安装中继器，如果不适合，则提示最适位置。
进一步，在本发明中，上述的运维设备收集到的所有数据和生成的解决方案，都将通过无线网络或者USB方式传输到企业的数据库中，数据库将根据这些数据生成数学模型，运维设备还将根据数据库的模型，得出更加准确的结果和现场故障的解决方案。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改，包括采用特定符号、标记确定顶点等变更方式。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种电力设备监控***，其特征在于，所述***包括：供电主站、运维设备、电能表以及集中器，其中，
所述供电主站，与所述运维设备以及所述集中器通过有线或者无线连接，所述供电主站用于向集中器下发控制指令以及接收集中器上传的电能表数据；
所述集中器，与所述主站设备以及电能表连接，用于将供电主站的指令下发至电能表，以及接收电能表的电能表数据，并将电能表数据上传至供电主站；
所述运维设备，与所述集中器以及所述供电主站连接，所述运维设备用于对上行通道以及下行通道进行测试，以及对集中器的故障类型进行检测以及故障类型判断。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述运维设备，具体用于将集中器220V交流电并联接入运维设备中通过内部的载波电路模块模拟成一个用户电表与集中器通信，或通过运维设备中的微功率无线模块发射无线信号与集中器中的无线模块进行通讯。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述运维设备，具体用于从供电主站的服务器中下载所述集中器的用户数据，将一张固定IP的电力局专用SIM卡安装到运维设备中，设备获取卡的IP并通过Socket开启供电主站服务器，通过红外光模块/RS485/232/互联网口方式操作集中器改变供电主站的IP地址，所述集中器将重新登录到所述运维设备模拟的主站中，如果供电主站登录成功，则表明集中器上行链路正常，如果登录失败，则表明此时集中器不在线。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述运维设备，具体用于在集中器不在线时，输出提示用户将集中器的SIM卡取出的提示信息，并通过GPRS模块，检测该SIM卡的信号强度、是否欠费/停机、IP地址数据，若SIM卡信号弱，提示用户更换；若SIM卡欠费，则提示用户充值或换卡。
5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述运维设备，具体用于模拟主站发送指令获取集中器内的用户档案，与电力局服务器下载的用户档案进行比对，如果不一致，则发送指令修改集中器档案，其中，所述用户档案至少包括集中器逻辑地址、表地址、总有功、测量点编号。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述运维设备，具体用于当档案一致时，设备控制集中器抄我们运维设备模拟模拟的虚拟电能表，如果抄表成功，则表明集中器整机正常，如果失败，则表明集中器整机故障。
7.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述运维设备，具体用于对于使用载波通讯方式的电能表，将连接电能表的220V交流电并联接入运维设备中，所述运维设备模拟成集中器，对于使用载波方式的电能表，所述运维设备通过220V交流电回路发送载波信号抄表；对于使用微功率无线方式的电能表，运维设备可通过微功率模块发射无线信号与电能表进行通讯，无需连接任何线路可直接抄表；如果抄表成功，则表明电能表整机正常；如果抄表失败，则电能表载波/微功率无线模块故障。
8.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述运维设备，具体用于当集中器与电能表之间的通讯回路受到干扰时，所述运维设备模拟中继器发送指令给集中器和电能表，并分析返回数据的完整性；对发送和接收信号进行频谱分析，可获得中继点与集中器和电能表两点间信号的发射功率，接收灵敏度，中心频率，信噪比数据，根据接收到的数据计算当前位置是否适合安装中继器，如果不适合，则提示适位置。
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