CN111030304A - 一种电力安防智能物联网*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力安防智能物联网***，属于电力领域，包括***物理层呈树形分叉供电网络，在树形分叉供电网络的低压支路末端设置具有边缘计算功能的智能开关设备；智能开关设备采集数据的感知节点组成近距离通信网络；智能开关设备和总变配电***的各个智能设备与电力安防智能物联网平台交互数据；电力安防智能物联网平台包括数据接入层、应用层和分析层，数据接入层用于接入各项数据基于GIS技术对应用层的其中一个或多个模块进行数据显示。本发明将配网运行图与实际地理位置准确对应，快速、准确地寻找和提供分散在城市各个角落的配电设备的具***置和各种运行数据；智能开关设备具备边缘计算功能，提高响应效率。

Description

一种电力安防智能物联网***
技术领域
本发明涉及电力领域，特别是指一种电力安防智能物联网***。
背景技术
国网公司指出要打造“三型两网”，加快建设泛在电力物联网，推动基于“国网芯”的新型智能终端研发应用，探索建设以智能配变终端为核心的配电物联网示范区。同时，还指出，要充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术，实现电力***各个环节万物互联、人机交互，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网。
因此，迫切需要深入应用“云大物移智”等先进物联网技术，从本质上提升配电网建设、运维、管理水平，实现跨越式发展，满足泛在电力物联网建设的需求。低压配电物联网是泛在电力物联网的重要组成部分，是传统工业技术与物联网技术深度融合产生的一种新型电力网络形态，通过低压配电网设备间的全面互联、互通、互操作，实现低压配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足配电网精益化管理需求，支撑泛在电力物联网和坚强智能电网的快速建设，是新一代电力***中的配电网。基于物联网技术架构打造的低压配电物联网解决方案可完美解决低压配电台区当前面临的诸多问题。
现有的低压配电物联网仅实现了对数据的采集和云端集中数据处理，将数据与位置进行联系，集中数据管理也会降低电力网的响应效率。
发明内容
本发明提出一种电力安防智能物联网***，解决了现有技术中低压配电物联网仅实现了对数据的采集和云端集中数据处理，将数据与位置进行联系，集中数据管理也会降低电力网的响应效率的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种电力安防智能物联网***，包括
***物理层，包括高压干线与所述高压干线连接的若干并行的总变配电***，每一所述总变配电***包括若干低压干线和所述低压干线连接的若干低压支路；所述***物理层呈树形分叉供电网络，在树形分叉供电网络的低压支路末端设置具有边缘计算功能的智能开关设备；
本地通信网，所述智能开关设备通过低压电力线载波通信方式或微功率无线通信方式或Lora无线通信方式与低压支路上的各个采集数据的感知节点组成近距离、就地通信网络；
远程通信网，作为边缘节点的智能开关设备和总变配电***的各个智能设备通过有线或无线的远程通信方式与电力安防智能物联网平台交互数据；
电力安防智能物联网平台，包括数据接入层、应用层和分析层，数据接入层用于接入各项数据，应用层包括精益线损分析模块、台变监测模块、变压器状态检测评估模块、用户停电智能研判模块、智能电表交互模块、分布式能源监测模块和电能质量监测模块；所述分析层包括配电台区负荷预测分析、网络拓扑分析、低压配网动态分析、低压配电线路阻抗分析和电能质量综合分析，基于GIS技术对应用层的其中一个或多个模块进行数据显示。
作为本发明的一个优选实施例，所述智能开关设备还用于设定各项参数对应的告警阈值和动作阈值，根据所述感知节点反馈的各项参数，判断是否达到告警阈值和动作阈值，若是，则发出告警或执行相应动作。
作为本发明的一个优选实施例，所述远程通信网包括光纤通信方式、工业以太网通信方式、中压电力线载波通信方式、4G/5G无线通信方式、电力专用低功耗通信方式、大客户专线无线公网通信方式和卫星通信方式。
作为本发明的一个优选实施例，所述数据接入层用于接入业务数据、网络感知数据和管理数据。
作为本发明的一个优选实施例，所述总变配电***包括连接高压干线的总配电机柜，总配电机柜通过低压干线连接若干主线路配电柜，主线路配电柜通过低压支线连接若干分支线路配电柜，分支线路配电柜连接若干用户端智慧电箱。
作为本发明的一个优选实施例，所述精益线损分析模块基于总变配电***的物理拓扑识别、精确计量和精确时间同步技术，以总配电机柜、主线路配电柜、分支线路配电柜和用户端智慧电箱为基础，采用图论计算方法计算总变配电***的分支分级线损，结合各段线损历史数据，估算出低压配电网窃电、新增用户情况。
作为本发明的一个优选实施例，所述电能质量监测模块通过边缘节点的智能开关设备和总变配电***的各个智能设备实时采集无功补偿装置、装置源侧电流、负载侧电流、末端电压及装置运行状态数据，依据态势感知算法对电能质量情况进行预测，形成控制决策。
本发明的有益效果在于：将配网运行图与实际地理位置准确对应，快速、准确地寻找和提供分散在城市各个角落的配电设备的具***置和各种运行数据；智能开关设备具备边缘计算功能，提高响应效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种电力安防智能物联网***一个实施例的原理框图；
图2为电力安防智能物联网平台的原理框图；
图3为智能开关设备的第一中央处理器和第二中央处理器的电路原理图；
图4为智能开关设备的计量电路的电路原理图；
图5为智能开关设备的执行单元的电路原理图；
图6为智能开关设备的数据采集单元的电路原理图之一；
图7为智能开关设备的数据采集单元的电路原理图之二；
图8为智能开关设备的电源电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图8所示，本发明提出了一种电力安防智能物联网***，包括
***物理层，包括高压干线与高压干线连接的若干并行的总变配电***，每一总变配电***包括若干低压干线和低压干线连接的若干低压支路；***物理层呈树形分叉供电网络，在树形分叉供电网络的低压支路末端设置具有边缘计算功能的智能开关设备；
本地通信网，智能开关设备通过低压电力线载波通信方式或微功率无线通信方式或Lora无线通信方式与低压支路上的各个采集数据的感知节点组成近距离、就地通信网络；
远程通信网，作为边缘节点的智能开关设备和总变配电***的各个智能设备通过有线或无线的远程通信方式与电力安防智能物联网平台交互数据；
电力安防智能物联网平台，包括数据接入层、应用层和分析层，数据接入层用于接入各项数据，应用层包括精益线损分析模块、台变监测模块、变压器状态检测评估模块、用户停电智能研判模块、智能电表交互模块、分布式能源监测模块和电能质量监测模块；分析层包括配电台区负荷预测分析、网络拓扑分析、低压配网动态分析、低压配电线路阻抗分析和电能质量综合分析，基于GIS技术对应用层的其中一个或多个模块进行数据显示。
智能开关设备还用于设定各项参数对应的告警阈值和动作阈值，根据感知节点反馈的各项参数，判断是否达到告警阈值和动作阈值，若是，则发出告警或执行相应动作。感知节点采集工作电压、工作电流、漏电流、电量计量、开关温度、打火；对智能开关设备进行过欠压告警阀值设定、过欠压动作阈值设定(默认时为开关本体阈值)；过电流告警阀值设定、过电流动作阈值(默认时为开关本体阈值)；电量计量异常告警阈值设定、开关温度告警阈值设定、开关温度动作阈值设定；开关打火告警阈值设定、开关打火动作阈值设定；开关漏电流告警阈值设定、开关漏电流动作法值设定。
智能开关设备实现边缘计算、就地处理、数据上传至通信管理模块功能，电压采样电阻、电流采样传感器、漏电流传感器、温度测量传感器；开关本体的监控模块主要由2个中央处理器、1个计量芯片组成；包括分合闸微电机1个，脱扣微电机1个(最短脱扣时间15ms)，手动/自动转换开关1个，指示灯1个；内置或外置DC12V工作电源。智能开关设备对下(开关本体)采用RS485，对上用于与上级监控平台的数据交换，包括如下传输方式：TCP/IP、RS485、NB-IoT、4G(全网通)、HPLC、Zigbee、LRAWAN(自组网)。开关本体的监控模块
远程通信网包括光纤通信方式、工业以太网通信方式、中压电力线载波通信方式、4G/5G无线通信方式、电力专用低功耗通信方式、大客户专线无线公网通信方式和卫星通信方式。
数据接入层用于接入业务数据、网络感知数据和管理数据。
总变配电***包括连接高压干线的总配电机柜，总配电机柜通过低压干线连接若干主线路配电柜，主线路配电柜通过低压支线连接若干分支线路配电柜，分支线路配电柜连接若干用户端智慧电箱。
精益线损分析模块基于总变配电***的物理拓扑识别、精确计量和精确时间同步技术，以总配电机柜、主线路配电柜、分支线路配电柜和用户端智慧电箱为基础，采用图论计算方法计算总变配电***的分支分级线损，结合各段线损历史数据，估算出低压配电网窃电、新增用户情况。
电能质量监测模块通过边缘节点的智能开关设备和总变配电***的各个智能设备实时采集无功补偿装置、装置源侧电流、负载侧电流、末端电压及装置运行状态数据，依据态势感知算法对电能质量情况进行预测，形成控制决策。电能质量监测模块还可以对充电桩有序充电进行监测，监测区域电网内的电网负荷、用户行为数据和充电设备运营数据等多数据网络的数据信息，提出最优的充电策略。
用户停电智能研判模块基于台区拓扑图和对变压器、总保、漏保、分支开关信息的实时采集，结合用户电表数据，智能配变终端可快速对故障类型、故障位置和可能导致故障的原因作出分析，并上报平台。
分布式能源监测模块用于监测光伏发电量情况，监测光伏逆变器输出的电能质量，电压，谐波等，监测电力孤岛，保证检修安全，生成各类告警事件上报至主站***，对于严重影响电网质量的用户可通过交流接触器强制隔离并网线路。
本发明对设备运行状况进行实时监测；对开关实施远方控制操作，减少现场工作，提高工作效率；实现事故报警并记录，报表统计和打印，提供***分析应用；便于维护和事故抢修；通过将配网运行图与实际地理位置准确对应，快速、准确地寻找和提供分散在城市各个角落的配电设备的具***置和各种运行数据，大大减少了繁杂的现场巡视、检查、操作等工作；智慧分析决策；***降低了统计、记录、查找、分析等工作强度，可快速完成业务报表、供电方案等日常工作，大幅度提高工作效率，实现供电企业的减人增效，提高了供电企业的生产效率，提高精益化管理水平。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电力安防智能物联网***，其特征在于：包括
***物理层，包括高压干线与所述高压干线连接的若干并行的总变配电***，每一所述总变配电***包括若干低压干线和所述低压干线连接的若干低压支路；所述***物理层呈树形分叉供电网络，在树形分叉供电网络的低压支路末端设置具有边缘计算功能的智能开关设备；
本地通信网，所述智能开关设备通过低压电力线载波通信方式或微功率无线通信方式或Lora无线通信方式与低压支路上的各个采集数据的感知节点组成近距离、就地通信网络；
远程通信网，作为边缘节点的智能开关设备和总变配电***的各个智能设备通过有线或无线的远程通信方式与电力安防智能物联网平台交互数据；
电力安防智能物联网平台，包括数据接入层、应用层和分析层，数据接入层用于接入各项数据，应用层包括精益线损分析模块、台变监测模块、变压器状态检测评估模块、用户停电智能研判模块、智能电表交互模块、分布式能源监测模块和电能质量监测模块；所述分析层包括配电台区负荷预测分析、网络拓扑分析、低压配网动态分析、低压配电线路阻抗分析和电能质量综合分析，基于GIS技术对应用层的其中一个或多个模块进行数据显示。
2.根据权利要求1所述的一种电力安防智能物联网***，其特征在于：所述智能开关设备还用于设定各项参数对应的告警阈值和动作阈值，根据所述感知节点反馈的各项参数，判断是否达到告警阈值和动作阈值，若是，则发出告警或执行相应动作。
3.根据权利要求1所述的一种电力安防智能物联网***，其特征在于：所述远程通信网包括光纤通信方式、工业以太网通信方式、中压电力线载波通信方式、4G/5G无线通信方式、电力专用低功耗通信方式、大客户专线无线公网通信方式和卫星通信方式。
4.根据权利要求1所述的一种电力安防智能物联网***，其特征在于：所述数据接入层用于接入业务数据、网络感知数据和管理数据。
5.根据权利要求1所述的一种电力安防智能物联网***，其特征在于：所述总变配电***包括连接高压干线的总配电机柜，总配电机柜通过低压干线连接若干主线路配电柜，主线路配电柜通过低压支线连接若干分支线路配电柜，分支线路配电柜连接若干用户端智慧电箱。
6.根据权利要求5所述的一种电力安防智能物联网***，其特征在于：所述精益线损分析模块基于总变配电***的物理拓扑识别、精确计量和精确时间同步技术，以总配电机柜、主线路配电柜、分支线路配电柜和用户端智慧电箱为基础，采用图论计算方法计算总变配电***的分支分级线损，结合各段线损历史数据，估算出低压配电网窃电、新增用户情况。
7.根据权利要求1所述的一种电力安防智能物联网***，其特征在于：所述电能质量监测模块通过边缘节点的智能开关设备和总变配电***的各个智能设备实时采集无功补偿装置、装置源侧电流、负载侧电流、末端电压及装置运行状态数据，依据态势感知算法对电能质量情况进行预测，形成控制决策。
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