一种电能计量箱运行状态监测装置及方法与流程

本发明涉及电能计量箱运行状态监测的技术领域，尤其涉及一种电能计量箱运行状态监测装置及方法。

背景技术：

随着电气设备容量的扩大和社会对电力需求的增长，要求尽可能减少停电次数，特别是要求避免突发性停电事故。电能计量箱的需求也在日益增加，而且遍及城市各地，同时电力检修人员的数量又有限，采用人工巡检的工作量大、周期长、难度大，给整个维护检修工作带来巨大的挑战。因此，电力运维检修人员需要先进、可靠的智能化、自动化设备实现电能计量箱运行状态远程监控和实时预警。

电能计量箱等电力设施维护从最早的事故后维修、预防性维修发展到事发前期的监测与预警。这就要求在电能计量箱正常运行时实时监测电能表的运行状态及计量箱的异常状态并及时预警，方便运检人员第一时间对电能计量箱进行维护检修及异常处理，减少电力用户的投诉，提高服务质量，提升安全生产水平。对此，电能计量箱运行状态监测装置具有现实的必要性及实际意义。

技术实现要素：

针对传统电能计量箱人工巡检工作量大，周期长，难度大，电能计量箱出现异常状态时，工作人员检修效率低的技术问题，本发明提出一种电能计量箱运行状态监测装置及方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电能计量箱运行状态监测装置，包括电能计量箱，电能计量箱内设有电能表和控制箱，电能表一侧设置有控制箱，电能表与控制箱相连接，所述电能计量箱上设置有启动组件和报警组件，启动组件主要用于开启电能计量箱门，报警组件用于电能计量箱内部出现异常状态时发出报警，电能计量箱内设置有环境监测组件和电能表运行状态监测组件，环境监测组件用于监测电能计量箱内是否出现电气火灾、湿度是否超标和电能计量箱是否出现漏电，电能表运行状态监测组件用于监测电能表进线端处是否出现窃电行为以及对电能表下方保护组件是否出现短路进行监测，电能表下方设置有智能断路器；所述控制箱上设置有距离传感器，距离传感器用于监测箱门开启状态，控制箱分别与启动组件、报警组件、环境监测组件、电能表运行状态监测组件、智能断路器、距离传感器和远程终端相连接，远程终端与后台服务器相连接，后台服务器分别与云端数据库和移动端相连接。

进一步地，所述启动组件包括电磁锁和rfid读写器，电磁锁设置在电能计量箱箱门上，电磁锁通电后闭合，电磁锁与箱体上凹槽相配合，rfid读写器设置在电能计量箱箱门外侧，rfid读写器与rfid射频卡相配合，rfid射频卡内存储有工作人员身份信息，电能计量箱箱门上设置有报警组件，电磁锁和rfid读写器分别与控制箱相连接。

进一步地，所述报警组件包括报警灯、拾音器和语音播放器，报警灯设置在电能计量箱箱门外侧，报警灯一侧设置有语音播放器和拾音器，拾音器用于识别工作人员检修电能计量箱时语音请求信息，报警灯、拾音器和语音播放器分别与控制箱相连接，控制箱一侧设置有环境监测组件和电能表运行状态监测组件。

进一步地，所述环境监测组件包括火灾探测器、漏电传感器和湿度传感器，火灾探测器和湿度传感器设置在控制箱一侧，火灾探测器用于监测电能计量箱火灾情况，湿度传感器用于检测电能计量箱内空气湿度参数，电能计量箱内空气湿度过高，容易造成电气设备出现短路故障，影响电能计量箱内电气设备的正常使用，漏电传感器设置在电能计量箱箱体上，漏电传感器对电能计量箱箱体上电流进行监测，火灾探测器、漏电传感器和湿度传感器分别与控制箱相连接。

进一步地，所述电能表运行状态监测组件包括电压互感器和电流互感器，电流互感器设置在电能表进线端处，电压互感器设置在智能断路器进线端处，电压互感器和电流互感器分别与控制箱相连接。

进一步地，所述控制箱包括中央处理器、a/d信号转换器、电力载波通讯模块和蓄电池，中央处理器分别与a/d信号转换器、电力载波通讯模块、蓄电池、距离传感器、智能断路器、火灾探测器、漏电传感器、湿度传感器、电磁锁、语音播放器、电能表和报警灯相连接，a/d信号转换器分别与拾音器、rfid读写器、电压互感器和电流互感器相连接，电力载波通讯模块与远程终端相连接。

进一步地，所述移动端通过4g通讯模块与后台服务器相连接。

进一步地，所述电能计量箱箱门上设置有橡胶把手，工作人员在检修报警电能计量箱上时，打开电能计量箱箱门时避免触电，橡胶把手上设置有透明显示框，透明显示框与电能表相对应。

一种电能计量箱运行状态监测装置的工作方法，其步骤如下：

1）各个电能计量箱具有唯一id地址码，每个电能计量箱上id地址码存储至后台服务器内，并且工作人员身份信息上传至后台服务器内存储，工作人员配备一张存储有工作人员身份信息的rfid射频卡；

2）在电能计量箱工作过程中，火灾探测器、湿度传感器和漏电传感器分别对电能计量箱内监测烟雾参数、湿度参数和电能计量箱箱体上的电流参数，并实时传输至中央处理器，中央处理器将烟雾参数、湿度参数和电能计量箱箱体上的电流参数通过电力载波通讯模块实时传输至远程终端，远程终端对烟雾参数、湿度参数和电能计量箱箱体上的电流参数分别与后台服务器内相应的预设安全值相比对，若烟雾参数、湿度参数或电能计量箱箱体上的电流参数超出预设安全值时，远程终端向中央处理器发送报警指令，中央处理器控制报警灯和语音播放器进行声光报警，同时远程终端通过后台服务器向移动端发送检修指令；

3）在电能计量箱工作过程中，电压互感器采集智能断路器进线端处的电压变化参数，电流互感器采集电能表进线端处的电流变化参数，电能表实时显示电量使用情况，电压变化参数、电流变化参数和电量使用情况实时传输至中央处理器，中央处理器对电压变化参数、电流变化参数和电量使用情况实时传输至远程终端，远程终端对电压变化参数与后台服务器中预设的标准电压值相比对，远程终端将电流变化参数和电量使用情况相对比对，若电压变化参数低于预设的标注电压值或电流变化参数与电量使用不匹配时，远程终端通过后台服务器向移动端发送检修指令，同时远程终端向中央处理器发送报警指令；

4）根据步骤1）和步骤2），工作人员通过移动端接收检修指令后，工作人员前往报警地点对报警电能计量箱进行检修处理；

5）工作人员通过rfid射频卡开启电能计量箱，rfid读写器读取rfid射频卡内存储的工作人员身份信息，rfid读写器读取信息传输至中央处理器，中央处理器将读取信息传输至远程终端，远程终端将读取信息与后台服务器内存储的工作人员身份信息相匹配，匹配成功时，远程终端向中央处理器发送开启指令，中央处理器控制电磁锁断电，电能计量箱箱门开启，匹配不成功时，远程终端向中央处理器发送报警指令，中央处理器控制报警灯和语音播放器发出声光报警；

6）根据步骤5），工作人员打开电能计量箱检修时，工作人员通过拾音器向远程终端语音咨询检修项目，远程终端管理人员根据工作人员咨询问题，实时答复工作人员，答复信息通过远程终端传输至中央处理器，中央处理器将答复信息通过语音播放器进行播放；

7）根据步骤1）-3），工作人员身份信息、烟雾参数、湿度参数、电能计量箱箱体上电流参数、智能断路器进线端处电压变化参数、电能表进线端处电流变化参数和电能表实时显示电量使用情况上传至云端数据库。

本发明的有益效果：本发明对电能计量箱内状态实时监测，保证电能计量箱安全运行，利用每个电能计量箱具有唯一id地址码，一旦电能计量箱出现异常，远程终端实时获取电能计量箱位置，并向工作人员移动端发送检修指令，工作人员根据异常电能计量箱位置，快速到达异常位置，大大减轻了工作人员的工作强度，检修周期变短，同时工作人员检修过程管理人员通过语音播放器中实时对工作人员进行指导，有助于工作人员快速检修。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电能计量箱示意图。

图2为电能计量箱内部结构示意图。

图3为本发明的信号框图。

图中附图标记表示为，1为rfid读写器，2为电能表，3为电压互感器，4为a/d信号转换器，5为电流互感器，6为距离传感器，7为智能断路器，8为报警灯，9为云端数据库，10为火灾探测器，11为中央处理器，12为电力载波通讯模块，13为远程终端，14为后台服务器，15为漏电传感器，16为湿度传感器，17为电磁锁，18为语音播放器，19为移动端，20为4g通讯模块，21为控制箱，22为橡胶把手，23为拾音器。

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付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。

实施例1：如图2所示，一种电能计量箱运行状态监测装置，包括电能计量箱，电能计量箱内设有电能表2和控制箱21，电能表2一侧设置有控制箱21，电能表2与控制箱21相连接，所述电能计量箱上设置有启动组件和报警组件，启动组件主要用于开启电能计量箱门，报警组件用于电能计量箱内部出现异常状态时发出报警，电能计量箱内设置有环境监测组件和电能表运行状态监测组件，环境监测组件用于监测电能计量箱内是否出现电气火灾、湿度是否超标和电能计量箱是否出现漏电，电能表运行状态监测组件用于监测电能表进线端处是否出现窃电行为以及对电能表下方保护组件是否出现短路进行监测，电能表2下方设置有智能断路器7，电能表2与智能断路器7相连接，智能断路器7为szbm1le80a/t智能断路器；所述控制箱21上设置有距离传感器6，距离传感器6为ks-a24240h13ct/r距离传感器，用于监测箱门开启状态，控制箱21分别与启动组件、报警组件、环境监测组件、电能表运行状态监测组件、智能断路器7、距离传感器6和远程终端13相连接，远程终端13与后台服务器14相连接，后台服务器14分别与云端数据库9和移动端19相连接，移动端19通过4g通讯模块20与后台服务器14相连接，后台服务器14内存储有工作人员身份信息和各电能计量箱唯一id地址码，移动端19为具有4g通讯功能的智能手机或ipad。

所述启动组件包括电磁锁17和rfid读写器1，电磁锁17设置在电能计量箱箱门上，电磁锁17通电后闭合，电磁锁17与箱体上凹槽相配合，凹槽内设置有磁铁，rfid读写器1设置在电能计量箱箱门外侧，rfid读写器1与rfid射频卡相配合，rfid射频卡内存储有工作人员身份信息，电能计量箱箱门上设置有报警组件，电磁锁17和rfid读写器1分别与控制箱21相连接。

如图2所示，所述报警组件包括报警灯8、拾音器23和语音播放器18，报警灯8设置在电能计量箱箱门外侧，报警灯8一侧设置有语音播放器18和拾音器23，语音播放器18用于播放报警语音和管理人员的答复信息，拾音器23用于采集工作人员的请求信息，报警灯8、拾音器23和语音播放器18分别与控制箱21相连接，控制箱21一侧设置有环境监测组件和电能表运行状态监测组件。

所述环境监测组件包括火灾探测器10、漏电传感器15和湿度传感器16，火灾探测器10和湿度传感器16设置在控制箱21一侧，火灾探测器10用于监测电能计量箱火灾情况，湿度传感器16用于检测电能计量箱内空气湿度参数，电能计量箱内空气湿度过高，容易造成电气设备出现短路故障，影响电能计量箱内电气设备的正常使用，火灾探测器10为ls-828-27系列火灾探测器，湿度传感器16为am2122湿度传感器，漏电传感器15设置在电能计量箱箱体上，漏电传感器15对电能计量箱箱体上电流进行监测，漏电传感器15为magtron漏电传感器，对电能计量箱箱体实时监测，防止电能计量箱箱体内部电气设备出现漏电，提高电能计量箱使用安全性，火灾探测器10、漏电传感器15和湿度传感器16分别与控制箱21相连接。

所述电能表运行状态监测组件包括电压互感器3和电流互感器5，电流互感器5设置在电能表进线端处，电流互感器5为lqg-0.5电流互感器，电压互感器3设置在智能断路器进线端处，电压互感器3为tv30gb电压互感器，电压互感器3和电流互感器5分别与控制箱21相连接，电压互感器3和电流互感器5通过a/d信号转换器4与控制箱21内中央处理器11相连接。

如图3所示，所述控制箱21包括中央处理器11、a/d信号转换器4、电力载波通讯模块12和蓄电池，中央处理器11为stm32f407zgt6单片机，电力载波通讯模块12为7hp150电力载波通讯模块，中央处理器11分别与a/d信号转换器4、电力载波通讯模块12、蓄电池、距离传感器6、智能断路器7、火灾探测器10、漏电传感器15、湿度传感器16、电磁锁17、语音播放器18、电能表2和报警灯8相连接，a/d信号转换器4分别与拾音器23、rfid读写器1、电压互感器3和电流互感器5相连接，电力载波通讯模块12与远程终端13相连接，远程终端13为上位机。

如图3所示，一种电能计量箱运行状态监测装置的工作方法，其步骤如下：

1）各个电能计量箱具有唯一id地址码，每个电能计量箱上id地址码存储至后台服务器14内，并且工作人员身份信息上传至后台服务器14内存储，工作人员配备一张存储有工作人员身份信息的rfid射频卡；

2）在电能计量箱工作过程中，火灾探测器10、湿度传感器16和漏电传感器15分别对电能计量箱内监测烟雾参数、湿度参数和电能计量箱箱体上的电流参数，并实时传输至中央处理器11，中央处理器11将烟雾参数、湿度参数和电能计量箱箱体上的电流参数通过电力载波通讯模块12实时传输至远程终端13，远程终端13对烟雾参数、湿度参数和电能计量箱箱体上的电流参数分别与后台服务器14内相应的预设安全值相比对，若烟雾参数、湿度参数或电能计量箱箱体上电流参数超出预设安全值时，远程终端13向中央处理器11发送报警指令，中央处理器11控制报警灯8和语音播放器18进行声光报警，同时远程终端13通过后台服务器14向移动端19发送检修指令；

3）在电能计量箱工作过程中，电压互感器3采集智能断路器进线端处的电压变化参数，电流互感器5采集电能表进线端处的电流变化参数，电能表2实时显示电量使用情况，电压变化参数、电流变化参数和电量使用情况实时传输至中央处理器11，中央处理器11对电压变化参数、电流变化参数和电量使用情况实时传输至远程终端13，远程终端13对电压变化参数与后台服务器14中预设的标准电压值相比对，远程终端13将电流变化参数和电量使用情况相对比对，若电压变化参数低于预设的标注电压值或电流变化参数与电量使用不匹配时，远程终端13通过后台服务器14向移动端19发送检修指令，同时远程终端13向中央处理器11发送报警指令；

4）根据步骤1）和步骤2），工作人员通过移动端19接收检修指令后，工作人员前往报警地点对报警电能计量箱进行检修处理；

5）工作人员通过rfid射频卡开启电能计量箱，rfid读写器1读取rfid射频卡内存储的工作人员身份信息，rfid读写器1读取信息传输至中央处理器11，中央处理器11将读取信息传输至远程终端13，远程终端13将读取信息与后台服务器14内存储的工作人员身份信息相匹配，匹配成功时，远程终端13向中央处理器发送开启指令，中央处理器11控制电磁锁17打开，电能计量箱箱门开启，匹配不成功时，远程终端13向中央处理器11发送报警指令，中央处理器11控制报警灯8和语音播放器18发出声光报警；

6）根据步骤5），工作人员打开电能计量箱检修时，工作人员通过拾音器23向远程终端13语音咨询检修项目，远程终端13管理人员根据工作人员咨询问题，实时答复工作人员，答复信息通过远程终端13传输至中央处理器11，中央处理器11将答复信息通过语音播放器18进行播放；

7）根据步骤1）-3），工作人员身份信息、烟雾参数、湿度参数、电能计量箱箱体上电流参数、智能断路器进线端处电压变化参数、电能表进线端处电流变化参数和电能表实时显示电量使用情况上传至云端数据库9，管理人员根据各项数据统筹分析，研究各项数据异常频率和异常电能计量箱，对高频率异常数据和电能计量箱重点排查。

实施例2：如图1所示，一种电能计量箱运行状态监测装置，所述电能计量箱箱门上设置有橡胶把手22，橡胶把手22上设置有透明显示框，透明显示框采用硬质pvc或者玻璃，工作人员可以通过透明显示框进行观察内部情况，透明显示框与电能表2相对应，工作人员在检修异常电能计量箱时，不能确定是否因电能计量箱漏电而引起的报警，冒然打开电能计量箱，很容易造成工作人员触电，危及工作人员的生命安全。

其它结构及工作方法与实施例1相同。

以上所述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。