CN114264999A - 一种表后故障检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力故障检测技术领域，公开了一种表后故障检测装置及方法，其装置通过获取电表空气开关输入的交流电压信号，对交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，通过数字采样信号计算信号峰值，将信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若信号峰值大于所述预设的电压阈值时，则生成故障信号，根据故障信号将指示灯由第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号，并将状态转换预警信号远程发送至配变服务中心，便于供电运维人员及时得知故障事件的发生，将被动服务转变为主动服务，从而提高故障检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力故障检测技术领域，尤其涉及一种表后故障检测装置及方法。
背景技术
目前，在供电配电网故障抢修工作中存在这样一种现象，即是当用户在遇到家里停电时，难以自行进行排查，而用户在发现停电时，首选拨打供电抢修电话，请求供电抢修人员协助，当供电抢修人员响应用户诉求，到达故障现场，通过使用验电笔测量资产分界点(电表空气开关处)的电压电流值，来判断故障位置是否在供电企业所需负责的产权范围内(电表空气开关前段线路为供电企业资产，后段线路为用户资产)，但判断结果往往是用户设备存在故障，需用户自行联系电工维修解决，因此，该种工作方式既浪费了公共社会资源，也降低了故障检测效率。
发明内容
本发明提供了一种表后故障检测装置及方法，解决了现有技术中表后故障检测效率低下的技术问题。
有鉴于此，本发明第一方面提供了一种表后故障检测装置，包括：信号调理单元、AD采样单元、微处理单元、状态指示单元和远程通信单元；
所述信号调理单元与外部的电表空气开关电连接，用于接收外部的电表空气开关输入的交流电压信号，对所述交流电压信号进行信号调理，还用于将信号调理后的交流电压信号发送至所述AD采样单元；
所述AD采样单元用于利用交流电压幅值检测算法对所述交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，还用于通过所述数字采样信号计算信号峰值，还用于将所述信号峰值发送至所述微处理单元；
所述微处理单元用于将所述信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若所述信号峰值大于所述预设的电压阈值时，则生成故障信号发送至所述状态指示单元；
所述状态指示单元包括指示灯和控制回路开关，所述指示灯连接于外部的电表空气开关的出线处，所述指示灯的初始状态为第一状态，所述指示灯与所述控制回路开关电连接，所述控制回路开关用于接收所述故障信号，根据所述故障信号将所述指示灯由所述第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号，还用于将所述状态转换预警信号发送至所述远程通信单元；
所述远程通信单元用于将所述状态转换预警信号发送至配变服务中心。
优选地，所述信号调理单元包括电压互感器和电阻，所述电压互感器与所述电阻电连接。
优选地，所述状态指示单元还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述微处理单元电连接，用于接收所述故障信号从而产生蜂鸣。
优选地，本装置还包括电源管理单元，所述电源管理单元分别与所述信号调理单元、所述AD采样单元、所述微处理单元、所述状态指示单元和所述远程通信单元电连接。
优选地，所述微处理单元包括数字滤波器，所述数字滤波器用于对所述AD采样单元发送的所述信号峰值进行数字滤波。
第二方面，本发明还提供了一种表后故障检测方法，基于上述的表后故障检测装置，包括以下步骤：
获取外部的电表空气开关输入的交流电压信号，对所述交流电压信号进行信号调理；
利用交流电压幅值检测算法对所述交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，通过所述数字采样信号计算信号峰值；
将所述信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若所述信号峰值大于所述预设的电压阈值时，则生成故障信号发送至状态指示单元；
根据所述故障信号将所述指示灯由所述第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号；
将所述状态转换预警信号发送至配变服务中心。
优选地，本方法还包括：对所述信号峰值进行数字滤波。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过获取电表空气开关输入的交流电压信号，对交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，通过数字采样信号计算信号峰值，将信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若信号峰值大于所述预设的电压阈值时，则生成故障信号，根据故障信号将指示灯由第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号，并将状态转换预警信号远程发送至配变服务中心，便于供电运维人员及时得知故障事件的发生，将被动服务转变为主动服务，从而提高故障检测效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种表后故障检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的信号调理单元的电路图；
图3为本发明实施例提供的一种表后故障检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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做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。
为了便于理解，请参阅图1，本发明提供的一种表后故障检测装置，包括：信号调理单元100、AD采样单元200、微处理单元300、状态指示单元400和远程通信单元500；
信号调理单元100与外部的电表空气开关电连接，用于接收外部的电表空气开关输入的交流电压信号，对交流电压信号进行信号调理，还用于将信号调理后的交流电压信号发送至AD采样单元200；
其中，如图2所示，信号调理单元100包括电压互感器和电阻，电压互感器与电阻电连接，电压互感器采用星格高精度微型电压互感器SPT-2MA/2MA，通过串联电阻R1将220V一次电压变成低压调理至合适的电压信号。
AD采样单元200用于利用交流电压幅值检测算法对交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，还用于通过数字采样信号计算信号峰值，还用于将信号峰值发送至微处理单元300；
其中，AD采样单元200选用ADI公司生产的AD采样芯片AD7997，该芯片的数据读写以及模式控制是通过I2C协议来进行通信，与微处理单元300进行数据交换，实现两路电压的同步采样。
交流电压幅值检测算法包括有周期积分法、快速FFT算法、DQ算法等。周期积分法和快速FFT算法至少需要半周波的有效信息，DQ算法一般更适用于三相对称***，而对于单相***或者三相***的非三相同时短路故障，通常不能直接运用。
本实施例在预设的采样频率下连续得到三次数字采样信号，通过下式可得信号峰值为：
式中，U表示信号峰值，u(k1)表示第一次数字采样信号，u(k2)表示第二次数字采样信号，u(k3)表示第三次数字采样信号，N表示一个工频周波内的采样次数。
由上式可以看到，对于任意正弦信号只需要三点连续的数字采样信号就可以计算出信号的峰值，进而得到信号的幅值，该算法简单快速、适应面广。
微处理单元300用于将信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若信号峰值大于预设的电压阈值时，则生成故障信号发送至状态指示单元400；
其中，微处理单元300采用基于CORTEX-M3 32位RISC内核的STM32F103VGT6微处理器。
状态指示单元400包括指示灯和控制回路开关，指示灯连接于外部的电表空气开关的出线处，指示灯的初始状态为第一状态，指示灯与控制回路开关电连接，控制回路开关用于接收故障信号，根据故障信号将指示灯由第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号，还用于将状态转换预警信号发送至远程通信单元500；
在本实施例中，第一状态可以为常开状态，第二状态可以为常闭状态，在无故障的情况下，该指示器控制回路开关可以常开，使指示灯不接通电源，保持常灭，节省用电。
远程通信单元500用于将状态转换预警信号发送至配变服务中心。
其中，远程通讯单元具有物联通信功能，物联通信功能通过2G/3G/4G远程通信连接至远端的配变服务中心，实现远端查看数据，可实现2G GPRS/NB-IOT/4G LET多种通信方式，满足物联网应用需求。
在发生故障的情况下，将状态转换预警信号上报至配变服务中心，便于供电运维人员及时得知故障事件的发生，将被动服务转变为主动服务。同时，在用户家中发生停电事件的情况下，用户可以自行合上控制回路开关，通过观察指示灯的状态是否变化，来判断故障点处于供电端或用户端，从而便于定位维护位置。
本实施例提供了一种表后故障检测装置，通过获取电表空气开关输入的交流电压信号，对交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，通过数字采样信号计算信号峰值，将信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若信号峰值大于预设的电压阈值时，则生成故障信号，根据故障信号将指示灯由第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号，并将状态转换预警信号远程发送至配变服务中心，便于供电运维人员及时得知故障事件的发生，将被动服务转变为主动服务，从而提高故障检测效率。
在本实施例中，状态指示单元400还包括蜂鸣器，蜂鸣器与微处理单元300电连接，用于接收故障信号从而产生蜂鸣。
在本实施例中，本装置还包括电源管理单元，电源管理单元分别与信号调理单元100、AD采样单元200、微处理单元300、状态指示单元400和远程通信单元500电连接。
其中，电源管理单元的供电来自于交流220V电压***，通过开关电源电路转换成直流5V电压给信号调理单元100、AD采样单元200、微处理单元300、状态指示单元400和远程通信单元500供电。电源管理单元采用LM1117-3.3芯片，内置有电池为微处理单元300及远程通信单元500供电，以保证装置掉电后仍可短时发送接收数据。
在本实施例中，微处理单元300包括数字滤波器，数字滤波器用于对AD采样单元200发送的信号峰值进行数字滤波。
需要说明的是，由于实际电压波形中往往有大量谐波成分存在，以及交流电压幅值检测算法本身会放大高频噪声，因此，在实际使用中，需要数字滤波器进行滤波处理信号峰值。数字滤波器可以为FIR或IIR滤波器。
以上为本发明提供的一种表后故障检测装置的实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种表后故障检测方法的实施例的详细描述。
为了方便理解，请参阅图3，本发明提供了一种表后故障检测方法，基于上述的表后故障检测装置，包括以下步骤：
S1、获取外部的电表空气开关输入的交流电压信号，对交流电压信号进行信号调理；
S2、利用交流电压幅值检测算法对交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，通过数字采样信号计算信号峰值；
S3、将信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若信号峰值大于预设的电压阈值时，则生成故障信号发送至状态指示单元；
S4、根据故障信号将指示灯由第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号；
S5、将状态转换预警信号发送至配变服务中心。
在本实施例中，本方法还包括：对信号峰值进行数字滤波。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种表后故障检测装置，其特征在于，包括：信号调理单元、AD采样单元、微处理单元、状态指示单元和远程通信单元；
所述信号调理单元与外部的电表空气开关电连接，用于接收外部的电表空气开关输入的交流电压信号，对所述交流电压信号进行信号调理，还用于将信号调理后的交流电压信号发送至所述AD采样单元；
所述AD采样单元用于利用交流电压幅值检测算法对所述交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，还用于通过所述数字采样信号计算信号峰值，还用于将所述信号峰值发送至所述微处理单元；
所述微处理单元用于将所述信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若所述信号峰值大于所述预设的电压阈值时，则生成故障信号发送至所述状态指示单元；
所述状态指示单元包括指示灯和控制回路开关，所述指示灯连接于外部的电表空气开关的出线处，所述指示灯的初始状态为第一状态，所述指示灯与所述控制回路开关电连接，所述控制回路开关用于接收所述故障信号，根据所述故障信号将所述指示灯由所述第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号，还用于将所述状态转换预警信号发送至所述远程通信单元；
所述远程通信单元用于将所述状态转换预警信号发送至配变服务中心。
2.根据权利要求1所述的表后故障检测装置，其特征在于，所述信号调理单元包括电压互感器和电阻，所述电压互感器与所述电阻电连接。
3.根据权利要求1所述的表后故障检测装置，其特征在于，所述状态指示单元还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述微处理单元电连接，用于接收所述故障信号从而产生蜂鸣。
4.根据权利要求1所述的表后故障检测装置，其特征在于，还包括电源管理单元，所述电源管理单元分别与所述信号调理单元、所述AD采样单元、所述微处理单元、所述状态指示单元和所述远程通信单元电连接。
5.根据权利要求1所述的表后故障检测装置，其特征在于，所述微处理单元包括数字滤波器，所述数字滤波器用于对所述AD采样单元发送的所述信号峰值进行数字滤波。
6.一种表后故障检测方法，基于权利要求1～5任一项所述的表后故障检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
获取外部的电表空气开关输入的交流电压信号，对所述交流电压信号进行信号调理；
利用交流电压幅值检测算法对所述交流电压信号进行采样，从而得到数字采样信号，通过所述数字采样信号计算信号峰值；
将所述信号峰值与预设的电压阈值进行对比，若所述信号峰值大于所述预设的电压阈值时，则生成故障信号发送至状态指示单元；
根据所述故障信号将所述指示灯由所述第一状态转换为第二状态，并生成状态转换预警信号；
将所述状态转换预警信号发送至配变服务中心。
7.根据权利要求6所述的表后故障检测方法，其特征在于，还包括：对所述信号峰值进行数字滤波。
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