CN111999677B - 基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法 - Google Patents

基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，步骤为：⑴对表箱总进线的电流进行采集；⑵计算相邻采样电流点间的突变值；⑶判断相邻电流突变值是否属于特定区间
Figure 395277DEST_PATH_IMAGE001
，若是，则判断发生短路事件，进入步骤⑸；若否，则判断没有发生短路事件，进入步骤⑷；⑷对各电表进行电流数据采集后回到步骤⑴；⑸采集各电表的当前电流数据，并计算与前一次电流数据的变化值；⑹判断电流变化值是否属于特定区间b1，且当前电流是否属于特定区间b2；若是，则判断该电表用户发生短路；若否，则判断该电表用户未发生短路。⑺若所有电表用户均未能判断出发生短路，则判断为表箱内某户发生短路。本发明能分析是否出现户内外短路，提高抢修速度和效率。

Description

基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法
技术领域
本发明涉及一种基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，属于智能电网、智能用电技术领域。
背景技术
居民用户发生短路事件是空开跳闸的主要原因。通过分析户内外短路事件有助于电力公司进行停电故障研判，提升低压配电网的故障运维能力。通常短路后产生的电流可达到200A以上，然而传统的智能电表，电流采集额定值小，数据分析能力弱，无法实现大电流的采集和分析。使供电公司很难进行户内外短路和停电事故的责任研判，影响抢修速度和效率。
因此本发明提出一种基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，在表箱进线处安装表箱监测终端，将采集到的表箱短路电流事件与电表用电情况相结合，能分析是否出现户内外短路，可有效解决上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其具体技术方案如下：表箱监测终端通过空气开关连接在表箱总进线处，表箱监测终端的电流信号采集口及电压信号采集口分别与表箱总进线相连，表箱监测终端的采集通信接口分别与表箱总进线下挂的各智能电表的通信接口相连，户内外短路识别包括以下步骤：
步骤1：表箱监测终端对表箱总进线的电流进行采集，得到电流序列I1……In，其中n为采样值序号；
步骤2：计算相邻采样电流点间的突变值
Figure 113537DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤3：判断相邻采样电流点间的突变值△I是否属于特定区间
Figure 313574DEST_PATH_IMAGE002
，若是，则判断发 生短路事件，进入步骤5；若否，则判断没有发生短路事件，进入步骤4；
步骤4：对各智能电表进行电流数据采集，得到各电表的电流序列
Figure 759468DEST_PATH_IMAGE003
，然后回到步骤1；
步骤5：采集各智能电表的当前电流数据，得到当前电流序列
Figure 654743DEST_PATH_IMAGE004
，并 计算与上一次所采集电流数据之间的变化值，
Figure 922913DEST_PATH_IMAGE005
…
Figure 400293DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤6：判断
Figure 971083DEST_PATH_IMAGE007
是否属于特定区间b1，且
Figure 743867DEST_PATH_IMAGE008
是否属于特定区间b2；若是，则 判断该电表用户发生短路跳闸并上报；若否，则判断该电表用户未发生短路跳闸。
进一步的，步骤3中所述的特定区间
Figure 471520DEST_PATH_IMAGE009
。
进一步的，步骤6中所述的特定区间
Figure 255937DEST_PATH_IMAGE010
。
进一步的，当步骤3中判断没有发生短路事件时，继续判断距上次读取电表电流的时长，如果时长小于1分钟则直接回到步骤1，如果时长大于等于1分钟则进入步骤4。
进一步的，如果表箱监测终端配套有自备电源，具备停电上送数据的功能，则步骤 1中，还对表箱总进线的电压进行采集，得到电压序列U1……Un；且步骤3中判断发生短路事 件时，扫描电压采集信号Un，计算电压有效值Urms，然后判断电压有效值Urms是否属于区间
Figure 122262DEST_PATH_IMAGE011
，若是则判断存在户外短路跳闸事件并上报；若否，则判断发生户内短路跳闸事件，进入步 骤5。
进一步的，所述
Figure 802248DEST_PATH_IMAGE012
。
进一步的，步骤4中，每分钟对各智能电表进行电流数据采集一次。
进一步的，步骤7：若表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以表箱内某户发生短路跳闸事件上报。
进一步的，所述表箱监测终端的采集通信接口为RS-485通信接口，所述表箱监测终端通过HPLC、2G~5G无线网络将短路事件上传。
本发明基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，另一种技术方案如下：表箱监测终端通过空气开关连接在表箱总进线处，表箱监测终端的电流信号采集口及电压信号采集口分别与表箱总进线相连，表箱监测终端的采集通信接口分别与表箱总进线下挂的各智能电表的通信接口相连；表箱监测终端具备停电上送数据的功能，各智能电表具备电流分钟冻结功能，户内外短路识别包括以下步骤：
步骤1：表箱监测终端对表箱总进线的电流及电压进行采集，得到电流序列I1……In，电压序列U1……Un，其中n为采样值序号；
步骤2：计算相邻采样电流点间的突变值
Figure 22008DEST_PATH_IMAGE013
；
步骤3：判断相邻采样电流点间的突变值△I是否属于特定区间
Figure 51144DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 275321DEST_PATH_IMAGE015
； 若是，则判断发生短路事件，扫描电压采集信号Un，计算电压有效值Urms，然后判断电压有效 值Urms是否属于区间
Figure 366905DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 780569DEST_PATH_IMAGE017
；若是则判断存在户外短路跳闸事件并上报；若否，则判断 发生户内短路跳闸事件，进入步骤4；
若不属于特定区间
Figure 290310DEST_PATH_IMAGE002
，则判断没有发生短路事件，回到步骤1；
步骤4：采集各智能电表的当前电流数据，得到当前电流序列
Figure 436120DEST_PATH_IMAGE018
， 并计算与前一分钟电流数据的变化值，
Figure 139634DEST_PATH_IMAGE005
…
Figure 216043DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤5：判断
Figure 891875DEST_PATH_IMAGE007
是否属于特定区间b1，且
Figure 536483DEST_PATH_IMAGE019
是否属于特定区间b2，；若是，则判断该电表用户发生短路跳闸并上报；若否，则判断该 电表用户未发生短路跳闸。
本发明的有益效果是：
1、由于智能电表的电流采集和计算能力不足，要实现户内外短路识别，常规思路是将智能电表更换为高性能采集及计算电表，同时在表箱处安装采集设备才可实现。本发明在不更换智能电表的情况下，加装表箱监测终端，即可以实现户内户外的短路事件判断，设备安装少，成本低，易实施；
2、具备与智能电表实时交互功能，可实现居民户内和表箱处的短路事件实时判断，实时预警，准确率高；
3、有助于供电公司进行户内外短路和停电事故的责任研判，提高抢修速度和效率，提升电网故障运维能力；
4、表箱监测终端单独接入空气开关，起到运行时的保护作用，通过RS-485与智能电表通信，可每分钟采集各智能电表的电流数据；
5、当居民用户发生短路事件导致空开跳闸时，本发明首先判断表箱内是否存在短路跳闸事件，当表箱内短路跳闸事件时，再进一步判断具体是哪个电表用户发生短路跳闸，故障点判断准确快捷；
6、表箱监测终端设有自备电源时，具备停电上送数据功能时，可以先识别出户外短路跳闸事件，再对户内短路跳闸事件进行进一步识别。
7、当智能电表具备电流分钟冻结功能时，不需要表箱监测终端每分钟对各电表进行分钟级电流采集，在检测到短路事件后，对各电表进行当前电流采集和并读取上一分钟电流即可进行短路跳闸的识别，简化流程。
附图说明
图1是本发明所使用基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别***的示意图；
图2是本发明基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法的流程图；
图3是基于具备自备电源的表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法的流程图；
图4是基于具备自备电源的表箱监测终端和具备电流分钟冻结功能的智能电表户内外短路识别方法的流程图。
图中：1-表箱，2-表箱监测终端，DZ1-表箱总空开，DZ2-监测终端空开。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，表箱1中的总进线处安装有表箱总空开DZ1，表箱总空开DZ1下挂有各用户的智能电表。在表箱总空开DZ1的下方安装监测终端空开DZ2，在监测终端空开DZ2的下方安装表箱监测终端2，表箱监测终端2的电流信号采集口及电压信号采集口分别与表箱总进线相连，表箱监测终端的RS-485通信接口分别与表箱总进线下挂的各智能电表的通信接口相连；表箱监测终端2通过HPLC、2G~5G无线网络将短路事件上传。
如图2所示，本发明基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，包括以下步骤：
步骤1：表箱监测终端对表箱总进线的电流进行采集，得到电流序列I1……In，其中n为采样值序号；
步骤2：计算相邻采样电流点间的突变值
Figure 111788DEST_PATH_IMAGE021
；
步骤3：判断相邻采样电流点间的突变值△I是否属于特定区间
Figure 376547DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 51111DEST_PATH_IMAGE022
；若是，则判断发生短路事件，进入步骤5；
若不属于特定区间
Figure 666900DEST_PATH_IMAGE002
，则判断没有发生短路事件，继续判断距上次读取电表电流 的时长，如果时长小于1分钟则直接回到步骤1，如果时长大于等于1分钟则进入步骤4；
步骤4：对各智能电表进行电流数据采集，可以每分钟采集一次，得到各电表的电 流序列
Figure 226057DEST_PATH_IMAGE023
，然后回到步骤1；
步骤5：采集各智能电表的当前电流数据，得到当前电流序列
Figure 564897DEST_PATH_IMAGE018
， 并计算与上一次所采集电流数据之间的变化值，
Figure 20149DEST_PATH_IMAGE005
…
Figure 123234DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤6：判断
Figure 345137DEST_PATH_IMAGE007
是否属于特定区间b1，且
Figure 912385DEST_PATH_IMAGE019
是否属于特定区间b2，；若是，则判断该电表用户发生短路跳闸并上报；若否，则判断该 电表用户未发生短路跳闸。
大多数情况下，经过上述步骤即能准确判断出具体是哪一户电表用户发生短路跳闸，如果经过步骤6，表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以步骤7进行模糊判断：
步骤7：若表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以表箱内某户发生短路跳闸事件上报。
如图3所示，如果表箱监测终端2增加超级电容或其它自备电源，停电后可以上送数据，可识别户内外的短路跳闸功能，识别流程包括以下步骤：
步骤1：表箱监测终端对表箱总进线的电流及电压进行采集，得到电流序列I1……In，电压序列U1……Un，其中n为采样值序号；
步骤2：计算相邻采样电流点间的突变值
Figure 17668DEST_PATH_IMAGE024
；
步骤3：判断相邻采样电流点间的突变值△I是否属于特定区间
Figure 653048DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 950169DEST_PATH_IMAGE025
；若是，则判断发生短路事件，扫描电压采集信号Un，计算电压有效值Urms， 然后判断电压有效值Urms是否属于区间
Figure 199753DEST_PATH_IMAGE016
，；若是则判断存在户外短路跳 闸事件并上报；若否，则判断发生户内短路跳闸事件，进入步骤5；
若不属于特定区间
Figure 185344DEST_PATH_IMAGE027
，则判断没有发生短路事件，继续判断距上次读取电表电流 的时长，如果时长小于1分钟则直接回到步骤1，如果时长大于等于1分钟则进入步骤4；
步骤4：对各智能电表进行电流数据采集，可以每分钟采集一次，得到各电表的电 流序列
Figure 353282DEST_PATH_IMAGE023
，然后回到步骤1；
步骤5：采集各智能电表的当前电流数据，得到当前电流序列
Figure 524500DEST_PATH_IMAGE028
， 并计算与上一次所采集电流数据之间的变化值，
Figure 151791DEST_PATH_IMAGE005
…
Figure 50346DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤6：判断
Figure 56479DEST_PATH_IMAGE007
是否属于特定区间b1，且
Figure 726495DEST_PATH_IMAGE008
是否属于特定区间b2，；若是，则判断该电表用户发生短路跳闸并上报；若否，则判断该 电表用户未发生短路跳闸。
大多数情况下，经过上述步骤即能准确判断出具体是哪一户电表用户发生短路跳闸，如果经过步骤6，表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以步骤7进行模糊判断：
步骤7：若表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以表箱内某户发生短路跳闸事件上报。
如图4所示，如果表箱监测终端2增加超级电容或其它自备电源，具备停电上送数据的功能，可识别户内外的短路跳闸功能。如果智能电表具备电流分钟冻结功能，则表箱监测终端2不需要每分钟对各电表进行分钟级电流采集，识别流程包括以下步骤：
步骤1：表箱监测终端对表箱总进线的电流及电压进行采集，得到电流序列I1……In，电压序列U1……Un，其中n为采样值序号；
步骤2：计算相邻采样电流点间的突变值
Figure 934806DEST_PATH_IMAGE029
；
步骤3：判断相邻采样电流点间的突变值△I是否属于特定区间
Figure 185659DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 151210DEST_PATH_IMAGE015
；若是，则判断发生短路事件，扫描电压采集信号Un，计算电压有效值Urms，然 后判断电压有效值Urms是否属于区间
Figure 425196DEST_PATH_IMAGE016
，；若是则判断存在户外短路跳闸 事件并上报；若否，则判断发生户内短路跳闸事件，进入步骤4；
若不属于特定区间
Figure 741219DEST_PATH_IMAGE002
，则判断没有发生短路事件，回到步骤1；
步骤4：采集各智能电表的当前电流数据，得到当前电流序列
Figure 425142DEST_PATH_IMAGE018
， 并计算与前一分钟电流数据的变化值，
Figure 983162DEST_PATH_IMAGE005
…
Figure 292789DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤5：判断
Figure 393601DEST_PATH_IMAGE007
是否属于特定区间b1，且
Figure 310741DEST_PATH_IMAGE019
是否属于特定区间b2，；若是，则判断该电表用户发生短路跳闸并上报；若否，则判断该 电表用户未发生短路跳闸。
大多数情况下，经过上述步骤即能准确判断出具体是哪一户电表用户发生短路跳闸，如果经过步骤5，表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以步骤6进行模糊判断：
步骤6：若表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以表箱内某户发生短路跳闸事件上报。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，表箱监测终端通过空气开关连接在表箱总进线处，表箱监测终端的电流信号采集口及电压信号采集口分别与表箱总进线相连，表箱监测终端的采集通信接口分别与表箱总进线下挂的各智能电表的通信接口相连，其特征在于，户内外短路识别包括以下步骤：
步骤1：表箱监测终端对表箱总进线的电流进行采集，得到电流序列I1……In，其中n为采样值序号；
步骤2：计算相邻采样电流点间的突变值
Figure 675030DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤3：判断相邻采样电流点间的突变值△I是否属于特定区间
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，若是，则判断发生短路事件，进入步骤5；若否，则判断没有发生短路事件，进入步骤4；
步骤4：对各智能电表进行电流数据采集，得到各电表同一时刻下的电流序列
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，然后回到步骤1；
步骤5：采集各智能电表的当前电流数据，得到当前电流序列
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，并计算与上一次所采集电流数据之间的变化值
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
步骤6：判断
Figure DEST_PATH_IMAGE006
是否属于特定区间b1，且
Figure DEST_PATH_IMAGE007
是否属于特定区间b2；若是，则判断该电表用户发生短路跳闸并上报；若否，则判断该电表用户未发生短路跳闸。
2.根据权利要求1所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于：步骤3中所述的特定区间
Figure DEST_PATH_IMAGE008
。
3.根据权利要求1所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于：步骤6中所述的特定区间
Figure DEST_PATH_IMAGE009
。
4.根据权利要求1所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于：当步骤3中判断没有发生短路事件时，继续判断距上次读取电表电流的时长，如果时长小于1分钟则直接回到步骤1，如果时长大于等于1分钟则进入步骤4。
5.根据权利要求1所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于：如果表箱监测终端配套有自备电源，具备停电上送数据的功能，则步骤1中，还对表箱总进线的电压进行采集，得到电压序列U1……Un；且步骤3中判断发生短路事件时，扫描电压采集信号Un，计算电压有效值Urms，然后判断电压有效值Urms是否属于区间
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，若是则判断存在户外短路跳闸事件并上报；若否，则判断发生户内短路跳闸事件，进入步骤5。
6.根据权利要求5所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于：所述
Figure DEST_PATH_IMAGE011
。
7.根据权利要求1所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于：步骤4中，每分钟对各智能电表进行电流数据采集一次。
8.根据权利要求1所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于，步骤7：若表箱内所有智能电表用户均未能判断出发生短路跳闸，则以表箱内某户发生短路跳闸事件上报。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，其特征在于：所述表箱监测终端的采集通信接口为RS-485通信接口，所述表箱监测终端通过HPLC、2G~5G无线网络将短路事件上传。
10.一种基于表箱监测终端和智能电表的户内外短路识别方法，表箱监测终端通过空气开关连接在表箱总进线处，表箱监测终端的电流信号采集口及电压信号采集口分别与表箱总进线相连，表箱监测终端的采集通信接口分别与表箱总进线下挂的各智能电表的通信接口相连；表箱监测终端具备停电上送数据的功能，各智能电表具备电流分钟冻结功能，其特征在于，户内外短路识别包括以下步骤：
步骤1：表箱监测终端对表箱总进线的电流及电压进行采集，得到电流序列I1……In，电压序列U1……Un，其中n为采样值序号；
步骤2：计算相邻采样电流点间的突变值
Figure DEST_PATH_IMAGE012
；
步骤3：判断相邻采样电流点间的突变值△I是否属于特定区间
Figure 608482DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；若是，则判断发生短路事件，扫描电压采集信号Un，计算电压有效值Urms，然后判断电压有效值Urms是否属于区间
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；若是则判断存在户外短路跳闸事件并上报；若否，则判断发生户内短路跳闸事件，进入步骤4；
若不属于特定区间
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，则判断没有发生短路事件，回到步骤1；
步骤4：采集各智能电表的当前电流数据，得到各智能电表的当前电流序列
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，并计算与前一分钟电流数据的变化值，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
…
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
步骤5：判断
Figure 63253DEST_PATH_IMAGE006
是否属于特定区间b1，且
Figure 724041DEST_PATH_IMAGE007
是否属于特定区间b2，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；若是，则判断该电表用户发生短路跳闸并上报；若否，则判断该电表用户未发生短路跳闸。
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