CN208209630U - 一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置和监控*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低压配电设备领域，具体涉及一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置。所述智能在线监控装置包括传感器单元、处理器单元、无线传输单元、电源管理单元和存储单元，所述处理器单元分别与传感器单元、无线传输单元、电源管理单元和存储单元连接，所述处理器单元与传感器单元连接，并接收运行状态信息以及进行存储、管理和处理操作。本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过无线物联网及新型传感技术，实时在线监测低压配电设备的进出线的温度、线路电流及电压、烟雾等信息，实时计算分析，实现低压配电***的故障预警，杜绝火灾事故发生。

Description

一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置和监控***

技术领域

本实用新型涉及低压配电设备领域，具体涉及一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置和监控***。

背景技术

随着城市低压配电设备直接面向用户，并且具有庞大的基数，已成为配电网的重要组成部分。在长期运行过程中，由于环境条件差，运行电流大，散热不好，设备的接头部位因绝缘老化或接触电阻过大等问题，容易出现过热现象，影响设备的使用寿命甚至导致火灾，从而造成大面积停电，直接影响整个台区的可靠运行，因此，供电公司会定期对低压配电设备的进出线表面温度进行测量；但是，据不完全统计，国内不少供电公司均出现过不同程度的低压配电柜和电表箱火灾事故，并造成巨大经济损失，甚至人员生命财产损失，因此有必要采取一种高效、便捷的措施对低压配电设备实现温度在线监测及火灾预警。

然而，由于低压配电设备具有地域分布广和数量大等特点，其需要监测的节点多，若采用人工监测手段，效率低下，并且日常运维十分困难；以及，随着城市化进程的推进，及人民生活水平的提供，配用电设施的建设越来越多，维护量越来越大，人力配置难以覆盖。因此，本领域技术人员迫切需要一种智能运维***，在降低人力需求的同时，保障用电***的可靠运行。

进一步地，低压配电***网络拓扑结构复杂，由于历史原因或改扩建，大多数没有图纸记录，因而无法进行分区、分压、分线和分台区线损的自动统计线损计算。在配变负荷实时监测的基础上，负荷检测不全面，无法对配网规划提供决策。

目前，低压配电日常运维，只是采用示温蜡片或红外测温仪进行定期测温，两种方式均需要安排大量的人力来24小时巡检，且实际工作中因受到工作条件限制，运维人手不足，低压配电设备温度巡检工作被忽略，造成了不少事故和经济损失；而近年来出现的很多在线监测解决方案，无法很好的解决通信、工作电源以及施工便捷性的问题，难以批量应用推广。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置，解决现有监控结构复杂，不便于通信以及大规模生产推广的问题。

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低压配电设备的监控***，解决现有监控效率低、监控不智能等问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置，所述微型化智能在线监控装置包括：传感器单元，获取低压配电设备的运行状态信息；处理器单元，所述处理器单元与传感器单元连接，并接收运行状态信息以及进行存储、管理和处理操作；无线传输单元，所述无线传输单元与处理器单元连接，并采集处理器单元或其他低压配电设备发送的运行状态信息，直接发送至外部网关中，或者通过其他低压配电设备作为通信节点发送至外部网关中；存储单元，所述存储单元与处理器单元连接，并将运行状态信息进行本地存储；电源管理单元，进行能源收集并为低压配电设备的功能单元供电。

其中，较佳方案是：所述运行状态信息包括温度数据信息、电流数据信息和电压数据信息，所述处理器单元包括一判断模块，所述判断模块将温度数据信息和电流数据信息进行对比分析，判断是否存在故障，若存在通过无线传输单元上报故障信息或报警；以及，所述判断模块根据电压数据信息的异常情况获取故障类型。

其中，较佳方案是：所述处理器单元包括一休眠模块、定时触发模块和事件触发模块，所述休眠模块控制处理器单元进入休眠状态，所述定时触发模块根据预设时间定时唤醒处理器单元，所述事件触发模块设有多种触发条件，并在触发条件触发后唤醒处理器单元，所述处理器单元在唤醒后通过数据采集端口采集运行状态信息。

其中，较佳方案是：无线传输单元包括LPWAN传输模块和LPWAN天线，所述LPWAN传输模块与处理器单元连接，并根据处理器单元的控制通过LPWAN天线实现数据的传输。

其中，较佳方案是：所述传感器单元包括温度传感器、电流传感器、电压传感器和烟雾传感器；所述温度传感器设置在低压配电设备的线缆或母排上，并获取其运行温度数据；所述电流传感器获取低压配电设备的线路电流数据；所述电压传感器获取低压配电设备的线路电压数据；所述烟雾传感器用于烟雾监控。

其中，较佳方案是：所述电源管理单元包括电池模组和微能采集模块，所述微能采集模块采集环境电磁场能或热能，并转化为电能，为低压配电设备的功能单元供电或者为电池模组充电。

其中，较佳方案是：所述微型化智能在线监控装置包括SOE事件记录单元和与处理器单元的时钟信号同步的外部时钟单元，所述外部时钟单元为SOE事件记录单元提供SOE事件的记录时间。

其中，较佳方案是：所述微型化智能在线监控装置包括壳体和设置在壳体内的电路板结构，所述壳体固定在低压配电设备的线缆上。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于低压配电设备的微型化智能在线监控***，其特征在于：所述微型化智能在线监控***包括设置在台区内的多个低压配电设备，以及网关和云端服务器，所述低压配电设备均包括所述的微型化智能在线监控装置，所述微型化智能在线监控装置通过无线传输单元将运行状态信息或报警信息发送至网关中，或者通过其他低压配电设备的智能在线监控装置作为通信节点发送至网关中；以及，所述网关将台区中采集的数据信息发送至云端服务器中。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过无线物联网及新型传感技术，实时在线监测低压配电设备的进出线的温度、线路电流及电压、烟雾等信息，实时计算分析，实现低压配电***的故障预警，杜绝火灾事故发生；实时监测负荷均衡状况，为扩容及运维提供决策，以及自动生成网络拓扑结构，实时进行线损分区分线计算及前后级比对，杜绝窃电现象；进一步地，实现高效稳定、安全、便捷、低成本地监控低压配电设备，实现智能运维，保障用电可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型微型化智能在线监控装置的结构框图；

图2是本实用新型微型化智能在线监控装置的结构示意图；

图3是本实用新型判断模块的结构框图；

图4是本实用新型休眠及触发唤醒模块的结构框图；

图5是本实用新型SOE事件记录单元的结构框图；

图6是本实用新型监控***的流程示意图；

图7是本实用新型监控方法的流程示意图；

图8是本实用新型电压溯源的流程示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置的优选实施例。

一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置，所述微型化智能在线监控装置包括传感器单元、处理器单元、无线传输单元、电源管理单元和存储单元，所述处理器单元分别与传感器单元、无线传输单元、电源管理单元和存储单元连接，所述电源管理单元分别与感器单元、处理器单元、无线传输单元和存储单元连接，可直接电连接或者间接电连接。

其中，并参考图2，微型化智能在线监控装置包括壳体200和设置在壳体200内的电路板结构100，所述壳体200固定在低压配电设备的线缆300上。所述壳体200可实现内部固定线缆300，实现2000次以上开合寿命，易安装；其设计支持IP65防护等级，能恶劣环境下正常使用。所述微型化智能在线监控装置采用微型一体化设计，体积小，很容易扣扎在柜内线缆上；而且安装时，无需停电。

具体地，所述传感器单元获取低压配电设备的运行状态信息；所述处理器单元接收运行状态信息以及进行存储、管理和处理操作；所述无线传输单元并采集处理器单元或其他低压配电设备发送的运行状态信息，直接发送至外部网关中，或者通过其他低压配电设备作为通信节点发送至外部网关中；所述存储单元将运行状态信息进行本地存储；所述电源管理单元进行能源收集并为低压配电设备的功能单元供电。

在本实施例中，所述传感器单元包括各种功能的传感器，所述传感器单元至少包括温度传感器、电流传感器、电压传感器和烟雾传感器；所述温度传感器设置在低压配电设备的线缆或母排上，并获取其运行温度数据；所述电流传感器获取低压配电设备的线路电流数据；所述电压传感器获取低压配电设备的线路电压数据；所述烟雾传感器用于烟雾监控。

其中，母排是指供电***中,电柜中总制开关与各分路电路中的开关的连接铜排或铝排，主要作用是做导线用；线缆是指接入低压配电设备的电缆线以及接出的电缆线。由于是经过电流，在高负荷的工作条件下，容易产生大量的热，以及在恶劣环境中(高温环境下)容易使低压配电设备温度过高，通过靠近或贴近线缆或母排设置的温度传感器，或者设置在低压配电设备内部其他位置，检测线缆或母排在运行时的温度数据，以及低压配电设备内部的温度数据，防止温度过高导致设备损坏，或引起火灾。

其中，电流传感器，是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。电流传感器依据测量原理不同，主要可分为：分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等。本例实施中，优先采用罗斯线圈，测量范围广，无电磁饱和。

其中，电压传感器是能感受被测电压并转换成可用输出信号的传感器。对于交流电压测量，可用电压互感器作为传感元件，即使用一台电压互感器将被测电压降至到可利用的低电压，然后通过相关电路变换成与被测电压成线性关系的直流电压送入到数据采集***和A/D转换器。以及，在本实施例中，通过电压数据信息获取线路停电和接地故障等信息，获取对应低压配电设备的故障信息。

其中，烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种先进技术，工作稳定可靠的传感器。

在本实施例中，无线传输单元包括超低功耗无线传输模块和天线，所述超低功耗无线传输模块与处理器单元连接；优选地，无线传输单元包括LPWAN传输模块和LPWAN天线，所述LPWAN传输模块与处理器单元连接，并根据处理器单元的控制通过LPWAN天线实现数据的传输。

其中，低功耗广域物联网(LPWAN)是为物联网应用中的M2M通信场景优化的，由电池供电的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型网络覆盖的，支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无线网络通讯技术。

具体地，低压配电设备通过无线传输单元实现数据传输，将运行状态信息、异常报警信息、或者其他相关数据信息发送至区域中的网关中，并通过网关发送至云服务器中，实现数据的传输。以及，无线传输单元也可作为通讯传输节点，构建自组网络通信。

在本实施例中，所述电源管理单元包括电池模组和微能采集模块，所述微能采集模块采集环境电磁场能或热能，并转化为电能，为低压配电设备的功能单元供电或者为电池模组充电。本实施中，也支持电池单独供电。

在本实施例中，存储单元存储器的主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取，本实用新型中存储单元可存储处理器单元发送的数据信息，以及实现处理器单元的数据处理。

如图3所示，本实用新型提供判断模块的较佳实施例。

所述运行状态信息包括温度数据信息、电流数据信息和电压数据信息，所述处理器单元包括一判断模块，所述判断模块将温度数据信息和电流数据信息进行对比分析，判断是否存在故障，若存在通过无线传输单元上报故障信息或报警。以及，所述判断模块根据电压数据信息的异常情况获取故障类型。

关于温度数据信息和电流数据信息的对比分析的步骤为：

1、初始化时，设定温度阈值，电流额定值，并设置对应的温度与电流曲线；

2、如果温度数据信息的温度值超过阈值或电流数据信息的电流值超过额定值，则报警；

3、如果温度值及电流值都在正常范围，根据电流温度曲线计算当前电流对应的温度值；如果温度测量值超过计算值，则报警。

关于电压数据信息的判断步骤为：

1、通过电压数据信息的电压值判断是否线路停电。

2、电压值为0，可判定线路停电；电压值低于额定值的50％，且电流突变，可判定出现接地故障；

3、由处理器单元根据采集数据做出判断。

如图4所示，本实用新型提供休眠及触发模块的较佳实施例。

所述处理器单元包括一休眠模块、定时触发模块和事件触发模块，所述休眠模块控制处理器单元进入休眠状态，所述定时触发模块根据预设时间定时唤醒处理器单元，所述事件触发模块设有多种触发条件，并在触发条件触发后唤醒处理器单元，所述处理器单元在唤醒后通过数据采集端口采集运行状态信息。

关于定时触发模块，设置特定时间或者预设间隔时间，并在特定时间唤醒处理器单元，如9：00、13:00和22：00等，或者每间隔4小时唤醒处理器单元，获取此时低压配电设备的相关数据信息，或者存储的历史数据信息，发送至云端，在云端检测数据是否异常；当然也可以在本地的处理器单元进行异常检查。

关于事件触发模块，优选地，触发条件包括出现烟雾，并检测到触发条件发生后，唤醒处理器单元，并将事件情况或者此时低压配电设备的相关数据信息，或者存储的历史数据信息，发送至云端。

如图5所示，本实用新型提供SOE事件记录单元的较佳实施例。

所述微型化智能在线监控装置包括SOE事件记录单元和与处理器单元的时钟信号同步的外部时钟单元，所述外部时钟单元为SOE事件记录单元提供SOE事件的记录时间。

其中，SOE(Sequence Of Event)，事件顺序记录***或事件顺序记录分辨率在现代科技里很常用到的：SOE事件顺序记录,记录故障发生的时间和事件的类型,比如某开关XX时XX分XX秒XX毫秒发生什么类型的故障等等。

进一步地，通过外部时钟单元，为SOE事件记录单元提供SOE事件的记录时间，让相关人员更清晰获取对应的事件缘由及发生时间，为更科学的排查维护提供理论基础。

如图6所示，本实用新型提供一种基于低压配电设备的智能在线监控***的优选实施例。

所述智能在线监控***设置在台区内的多个低压配电设备，以及网关200和云端服务器300，所述低压配电设备均包括所述智能在线监控装置100，所述智能在线监控装置100通过无线传输单元将运行状态信息或报警信息发送至网关200中，或者通过其他低压配电设备的智能在线监控装置100作为通信节点发送至网关200中；以及，所述网关200将台区中采集的数据信息发送至云端服务器300中。

具体地，低压配电设备的智能在线监控装置100可在线监控数据并进行数据分析获取异常警报，同时，云端服务器300采集个网关200中的数据信息，并进行大数据分析，获取各台区的运行状态，实现预警及及时报警。

如图7和图8所示，本实用新型提供一种低压配电设备的监控方法。

一种低压配电设备的监控方法，所述监控方法应用于上述微型化智能在线监控装置中；所述监控方法的步骤包括：

步骤S11、设置并编辑各台区和对应的线路编号；

步骤S12、采集低压配电设备的电压数据信息和电流数据信息；

步骤S13、获取低压配电设备的线损情况，通过台区及对应的线路编号进行管理。

具体地，多个低压配电设备构成台区，每台区设有多根线路，每一线路均设有对应的线路编号。

通过采集各低压配电设备的电压数据信息和电流数据信息，即获取对应线路编号的电压数据信息和电流数据信息。以及，获取低压配电设备的线损情况的步骤包括：基于时标，计算瞬时功率；根据拓扑结构，计算线损。

进一步地，低压供电的拓扑结构均为树状结构；对每一层，按分支计算线损，累加，并与父节点比较；出现较大差异，则报警。

进一步地，并参考图8，所述监控方法还包括：

步骤S21、根据电压数据信息，自动生成拓扑线路结构，并溯源故障点。

步骤S22、将相关信息发送至云端中；

步骤S23、工作人员根据云端的信息对相应的低压配电设备进行维护。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (9)

1.一种低压配电设备的微型化智能在线监控装置，其特征在于，所述微型化智能在线监控装置包括：

传感器单元，获取低压配电设备的运行状态信息；

处理器单元，所述处理器单元与传感器单元连接，并接收运行状态信息以及进行存储、管理和处理操作；

无线传输单元，所述无线传输单元与处理器单元连接，并采集处理器单元或其他低压配电设备发送的运行状态信息，直接发送至外部网关中，或者通过其他低压配电设备作为通信节点发送至外部网关中；

存储单元，所述存储单元与处理器单元连接，并将运行状态信息进行本地存储；

电源管理单元，进行能源收集并为低压配电设备的功能单元供电。

2.根据权利要求1所述的微型化智能在线监控装置，其特征在于：所述运行状态信息包括温度数据信息、电流数据信息和电压数据信息，所述处理器单元包括一判断模块，所述判断模块将温度数据信息和电流数据信息进行对比分析，判断是否存在故障，若存在通过无线传输单元上报故障信息或报警；以及，所述判断模块根据电压数据信息的异常情况获取故障类型。

3.根据权利要求1所述的微型化智能在线监控装置，其特征在于：所述处理器单元包括一休眠模块、定时触发模块和事件触发模块，所述休眠模块控制处理器单元进入休眠状态，所述定时触发模块根据预设时间定时唤醒处理器单元，所述事件触发模块设有多种触发条件，并在触发条件触发后唤醒处理器单元，所述处理器单元在唤醒后通过数据采集端口采集运行状态信息。

4.根据权利要求1所述的微型化智能在线监控装置，其特征在于：无线传输单元包括超低功耗无线传输模块和天线，所述超低功耗无线传输模块与处理器单元连接，并根据处理器单元的控制通过天线实现数据的传输。

5.根据权利要求1所述的微型化智能在线监控装置，其特征在于：所述传感器单元包括温度传感器、电流传感器、电压传感器和烟雾传感器；所述温度传感器设置在低压配电设备的线缆或母排上，并获取其运行温度数据；所述电流传感器获取低压配电设备的线路电流数据；所述电压传感器获取低压配电设备的线路电压数据；所述烟雾传感器用于烟雾监控。

6.根据权利要求1所述的微型化智能在线监控装置，其特征在于：所述电源管理单元包括电池模组和微能采集模块，所述微能采集模块采集环境电磁场能或热能，并转化为电能，为低压配电设备的功能单元供电或者为电池模组充电。

7.根据权利要求1所述的微型化智能在线监控装置，其特征在于：所述微型化智能在线监控装置包括SOE事件记录单元和与处理器单元的时钟信号同步的外部时钟单元，所述外部时钟单元为SOE事件记录单元提供SOE事件的记录时间。

8.根据权利要求1所述的微型化智能在线监控装置，其特征在于：所述微型化智能在线监控装置采用微型一体化设计，所述微型化智能在线监控装置包括壳体和设置在壳体内的电路板结构，所述壳体固定在低压配电设备的线缆上。

9.一种基于低压配电设备的微型化智能在线监控***，其特征在于：所述微型化智能在线监控***包括设置在台区内的多个低压配电设备，以及网关和云端服务器，所述低压配电设备均包括如权利要求1至8任一所述的微型化智能在线监控装置，所述微型化智能在线监控装置通过无线传输单元将运行状态信息或报警信息发送至网关中，或者通过其他低压配电设备的智能在线监控装置作为通信节点发送至网关中；以及，所述网关将台区中采集的数据信息发送至云端服务器中。