专利名称：高压用户电能监控及运行管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统监测及控制技术领域，尤其是涉及一种高压用 户电能监控及运行管理系统。
背景技术：
随着市场经济的不断发展，社会需求普遍增长，拉动了电力需求的持 续扩大，而电力的生产供应相对于需求显得曰益紧缺，于是，对用电负荷 进行科学化管理就成为迫切需求。另一方面高压用户也相应不断增加，由 于对高压用户的管理上存在很大难度导致目前用户有窃电行为屡禁不止， 并且因为用户侧故障而引发系统故障的情况屡屡发生，极大影响了电网的 运行安全，因此对配电网高压用户的负荷监控已成为电力系统发展的趋 势。而装用电力负荷控制装置是贯彻落实国家有关计划用电政策、实现控 制到户的技术手段，是加强用电管理槁好计划用电、节约用电、保证电网 安全经济运行、提高电力资源社会效益的重要措施。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种高压用户电能监控及运行管理系统，其设计合理、使用操作简便、 智能化程度高且性能安全可靠，能有效解决高压用户电能监控中所存在的 各种实际问题且使用效果非常好。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种高压用户电 能监控及运行管理系统，其特征在于包括安装在三相供电线路中各断路 器上且对相应供电区段的线路运行状态进行实时监测的前端数据釆集装 置、与前端数据采集装置通过无线通信方式进行双向通信的后台管理系统置；所 述前端数据釆集装置包括对单相接地故障和相间短路故障进行实时监测 的线路故障监测电路、对用户侧是否发生窃电、缺相、过流、失压或过负 荷情况进行实时监测的用户侧异常情况监测电路、对线路故障监测电路与 用户侧异常情况监测电路所监测信号进行分析判断、存储并将判断结果同 步上传至后台管理系统且能根据后台管理系统的控制指令控制断路器分
合动作并能相应对故障区段进行切除或隔离的微型处理器MCU和对微型处 理器MCU进行供电的供电单元；所述后台管理系统为对前端数据采集装置 所传来的数据进行综合分析处理并相应判断得出具体线路故障发生区段 和用户侧异常情况发生区段并相应进行报警和存储记录且同步向微型处 理器MCU发送控制指令的控制计算机；所述线路故障监测电路和用户侧异 常情况监测电路均接微型处理器MCU，微型处理器MCU分别与断路器和断 路器辅助开关相接，微型处理器MCU与后台管理系统间进行双向通信。
所述线路故障监测电路中对单相接地故障进行监测的单相接地监测 电路包括对零序电流进行实时监测的零序电流互感器、与零序电流互感器 相接的1/V转换电路、与1/V转换电路相接的选频放大电路、分别与选频 放大电路相接的工频滤波电路和异频滤波电路、分别与工频滤波电路和异 频滤波电路相接的多选一模拟开关和与多选一模拟开关相接的A/D转换电 路，所述A/D转换电路接微型处理器MCU;所述线路故障监测电路中对相 间短路故障进行监测的相间短路故障监测电路包括依次相接的分别对A B C 三相电流进行实时监测的电流互感器组、全桥整流电路、信号放大电路和 对信号放大电路所输出信号与所设定阈值进行比较的比较器，所述比较器 接微型处理器MCU。
所述用户侧异常情况监测电路包括电流互感器组和分别对ABC三相电 压进行实时监测的电压互感器组，电流互感器组和电压互感器组均与微型 处理器MCU相接，所述电流互感器组和电压互感器组与微型处理器MCU接 有对线路用电费用进行计量的计量模块。所述前端数据釆集装置与后台管理系统之间的通信方式为GSM、CDMA、GPRS或SMS通信方式。
所述前端数据釆集装置釆用由铝钢材料制成的密封外壳，所述密封外壳上设置有悬挂机构。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点
1、 可在后台管理系统中显示高压用户分布情况和柱上断路器分合运行状况、图例及简要说明。
2、 通过前端数据采集装置对各用户的负荷运行情况进行实时监测，及时发现不安全因素，消除事故隐患，使配电网安全运行。
3、 通过系统监测功能及时发现用户计量表故障，防止窃电，避免用电量损失，必要时可对用户实行远程断电控制。
4、 系统具备故障诊断功能，可及时发现并隔离故障区段，保证非故障用户的正常供电，缩短故障处理时间。
5、 在设定的时间段内统计电压合格率、供电可靠率、功率因数等数据。
6、 系统所使用高压开关可直接对用户开关改造即可使用，系统取电及电压测量功能的实现均无需高压PT，可节省投资成本。
7、 系统集用户负荷监测、故障判断、故障切除、电压合格率、供电可靠率的考核等多种功能于一体。
8、 完全符合国家电网公司新颁发的《电力负荷管理系统功能规范》和《电力负荷管理系统通用技术条件》对终端的要求，完全实现《电力负荷管理系统数据传输规约-2004》。支持DL/T645-1997协议以及业内多种国内外常用表计协议。
9、 通信方式灵活终端上有更多的独立串行总线，很容易外接多种功能模块，使终端具有更好的扩展性；可根据用户不同通信条件灵活配置终端通信模块(选配不同插件)，支持GSM/GPRS/SMS/CDMA等多种无线网络通信方式。10、 终端电磁兼容性能优良，能抵御高压尖锋脉冲、强磁场、强静电、
雷击浪涌的干扰、且具有较强的温度自适应能力范围；各电路板模块釆用
多级软、硬件看门狗电路及复位电路，终端运行安全可靠且易于维护。
11、 密封式设计，铝钢材料，壁挂式结构、体积轻巧、安装方便。
12、 性能优良，工作温度为-25。C-+70°C，电压和电流测量精度为1.0级，备用电源维持工作时间^7天，整机性能和系统抗干扰性能性能均符合行业标准要求。
13、 应用前景广泛，该系统投入运行后，可及时、准确的将高压用电户电量信息、故障信息反馈到主站，实现远程自动抄表、电能质量监测、功率因数监测、快速切除用户侧故障等功能，对有效的提高计量设备的防窃电功能、降低线损、提升电能计量的公正性、公平性、准确性将起到积极的作用。
综上所述，本实用新型设计合理、使用操作简便、智能化程度高且性能安全可靠，该系统是综合应用了现代微电子技术、计算机技术，集用电管理和负荷控制于一身的专业设备，是实现需求侧管理现代化的重要组成部份，也是电力负荷管理系统的配套终端产品，大用户用电管理终端实现负荷监测与控制，并能实现自动抄表、计量设备监测和防窃电。其结合国家有关技术指标和广大电力用户的实际需求，利用先进的GSM/GPRS/CDMA移动网络通信技术以及高速单片机设计开发而成，具有信号覆盖面广、稳定性好、实用性强、功能强大等特点，可广泛应用于电力管理与服务领域中具有较高的实用价值，因而本实用新型能有效解决高压用户电能监控中所存在的各种实际问题且使用效果非常好。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图l为本实用新型的电路框图。附图标记说明l一前端数据釆集装置;
l-12 — I/V转换电路；l-15 —异频滤波电路；
l-18 —电流互感器组；1-10—比较器；
l-22 —计量模块；l-41一蓄电池；
1- 44一高压电容；
2— 后台管理系统；
5 —断路器辅助开关。
l-l一线路故障监测电路；
l-13—选频放大电路；1-16 —多选一模拟开关；
1-19—全桥整流电路；l-2 —用户侧异常情况监测电路；
l-3—微型处理器MCU;1-42 —电池保护模块；l-45—整流滤波电路；3—数据传输装置；
l-ll一零序电流互感
器；
l-14一工频滤波电路；l-17—A/D转换电路；
1-20—信号放大电路；l-21 —电压互感器组；
l-4一供电单元；1-43—稳压模块一；l-46—稳压模块二；4一断路器；
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括安装在三相供电线路中各断路器4上且对相应供电区段的线路运行状态进行实时监测的前端数据采集装置1、与前端数据釆集装置1通过无线通信方式进行双向通信的后台管理系统2和实现前端数据釆集装置1与后台管理系统2间双向通信的数据传输装置3。所述前端数据釆集装置1与后台管理系统2之间的通信方式为GSM、CDMA、GPRS或SMS通信方式。所述前端数据釆集装置1釆用由铝钢材料制成的密封外壳，所述密封外壳上设置有悬挂机构。
所述前端数据釆集装置l包括对单相接地故障和相间短路故障进行实时监测的线路故障监测电路1-1、对用户侧是否发生窃电、缺相、过流、失压或过负荷情况进行实时监测的用户侧异常情况监测电路1-2、对线路故障监测电路1-1与用户侧异常情况监测电路l-2所监测信号进行分析判断、存储并将判断结果同步上传至后台管理系统2且能根据后台管理系统2的控制指令控制断路器4分合动作并能相应对故障区段进行切除或隔离
的微型处理器MCU1-3和对微型处理器MCU1-3进行供电的供电单元1-4。所述后台管理系统2为对前端数据采集装置1所传来的数据进行综合分析处理并相应判断得出具体线路故障发生区段和用户侧异常情况发生区段并相应进行报警和存储记录且同步向微型处理器MCU1-3发送控制指令的控制计算机。所述线路故障监测电路1-1和用户侧异常情况监测电路1-2均接微型处理器MCUl-3，微型处理器MCUl-3分别与断路器4和断路器辅助开关5相接，微型处理器MCUl-3与后台管理系统2间进行双向通信。
所述线路故障监测电路1-1中对单相接地故障进行监测的单相接地监测电路包括对零序电流进行实时监测的零序电流互感器l-ll、与零序电流互感器1-11相接的I/V转换电路1-12、与I/V转换电路1-12相接的选频放大电路1-13、分别与选频放大电路l-13相接的工频滤波电路1-14和异频滤波电路1-15、分别与工频滤波电路1-14和异频滤波电路1-15相接的多选一模拟开关1-16和与多选一模拟开关1-16相接的A/D转换电路1-17。所述A/D转换电路1-17接微型处理器MCU1-3。
所述线路故障监测电路1 -1中对相间短路故障进行监测的相间短路故障监测电路包括依次相接的分别对ABC三相电流进行实时监测的电流互感器组l-18、全桥整流电路l-19、信号放大电路1-20和对信号放大电路1-20所输出信号与所设定阈值进行比较的比较器1-10,所述比较器1-10接微型处理器MCUl-3。
所述用户侧异常情况监测电路1-2包括电流互感器组1-18和分别对ABC三相电压进行实时监测的电压互感器组1-21，电流互感器组1-18和电压互感器组1-21均与微型处理器MCU1-3相接，所述电流互感器组1-18和电压互感器组1-21与微型处理器MCUl-3接有对线路用电费用进行计量的计量模块l-22。
本实用新型的工作过程是所述前端数据釆集装置1通过其线路故障监测电路1-1和用户侧异常情况监测电路1-2实时对被监测供电区段上的用户进线侧电流、电压、有功功率、无功功率、单相接地、相间短路故障
等进行监测，同时通过微型处理器MCU1-3对监测数据进行分析处理后具
有缺相、过流、失压等报警功能，并且对于用户发生单相接地、相间短路故障具有自动监测报警并自动隔离故障功能，同时可自动记录、贮存数据。
另外，微型处理器MCUl-3将所监测判断的数据传送至后台管理系统2。
所述后台管理系统2接收前端数据采集装置1具体是微型处理器MCUl-3所发送来的监测数据，实时监控各用户的用电状况，发现用户侧出现异常情况(如窃电行为、过负荷用电)通过微型处理器MCU1-3远程分合断路器4进行负荷控制。当用户侧发生线路故障时，系统可快速确定故障区段，并远程控制前端数据釆集装置1隔离或切除相应故障区段。同时，后台管理系统2还具备历史数据查询、报表打印、事故追忆等功能，可统计出某段时间内的电压合格率、供电可靠率，实时监测用户侧的功率因数变化及时合理地就地对大用户进行无功补偿提高功率因数，降低线损，从而提髙电网的负载能力和供电质量；并能准确记录下用户端的每天峰、谷、平三个时段及24小时用电负荷、用电量及负荷利用率。从负荷总加的曲线上调度人员可以看到负荷起伏情况、分析用电状况，可以及时通知用户采取削峰填谷措施，调荷节电、增收减支，为科学合理调度，提供可靠数据。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种高压用户电能监控及运行管理系统，其特征在于包括安装在三相供电线路中各断路器(4)上且对相应供电区段的线路运行状态进行实时监测的前端数据采集装置(1)、与前端数据采集装置(1)通过无线通信方式进行双向通信的后台管理系统(2)和实现前端数据采集装置(1)与后台管理系统(2)间双向通信的数据传输装置(3)；所述前端数据采集装置(1)包括对单相接地故障和相间短路故障进行实时监测的线路故障监测电路(1-1)、对用户侧是否发生窃电、缺相、过流、失压或过负荷情况进行实时监测的用户侧异常情况监测电路(1-2)、对线路故障监测电路(1-1)与用户侧异常情况监测电路(1-2)所监测信号进行分析判断、存储并将判断结果同步上传至后台管理系统(2)且能根据后台管理系统(2)的控制指令控制断路器(4)分合动作并能相应对故障区段进行切除或隔离的微型处理器MCU(1-3)和对微型处理器MCU(1-3)进行供电的供电单元(1-4)；所述后台管理系统(2)为对前端数据采集装置(1)所传来的数据进行综合分析处理并相应判断得出具体线路故障发生区段和用户侧异常情况发生区段并相应进行报警和存储记录且同步向微型处理器MCU(1-3)发送控制指令的控制计算机；所述线路故障监测电路(1-1)和用户侧异常情况监测电路(1-2)均接微型处理器MCU(1-3)，微型处理器MCU(1-3)分别与断路器(4)和断路器辅助开关(5)相接，微型处理器MCU(1-3)与后台管理系统(2)间进行双向通信。
2. 按照权利要求l所述的高压用户电能监控及运行管理系统，其特征 在于所述线路故障监测电路(1-1)中对单相接地故障进行监测的单相 接地监测电路包括对零序电流进行实时监测的零序电流互感器(1-11)、 与零序电流互感器(1-11)相接的1/V转换电路(1-12)、与1/V转换电 路(1-12)相接的选频放大电路(1-13)、分别与选频放大电路(1-13) 相接的工频滤波电路(1-14)和异频滤波电路(1-15)、分别与工频滤波 电路(1-IO和异频滤波电路(1-15)相接的多选一模拟开关(1-16)和与多选一模拟开关(1-16)相接的A/D转换电路(1-17),所述A/D转换 电路(1-17)接微型处理器MCU (1-3);所述线路故障监测电路(1-1) 中对相间短路故障进行监测的相间短路故障监测电路包括依次相接的分 别对ABC三相电流进行实时监测的电流互感器组(1-18)、全桥整流电路 (1-19)、信号放大电路(1_20)和对信号放大电路(1-20)所输出信号 与所设定闽值进行比较的比较器(1-10),所述比较器(1-10)接微型处 理器MCU ( 1-3 )。
3. 按照权利要求2所述的高压用户电能监控及运行管理系统，其特征 在于所述用户侧异常情况监测电路(1-2)包括电流互感器组(1-18) 和分别对ABC三相电压进行实时监测的电压互感器组(1-21),电流互感 器组(1-18)和电压互感器组(1-21)均与微型处理器MCU (1-3)相接， 所述电流互感器组(1-18 )和电压互感器组(1-21 )与微型处理器MCU( 1-3 ) 接有对线路用电费用进行计量的计量模块(1-22)。
4. 按照权利要求1、 2或3所述的高压用户电能监控及运行管理系统， 其特征在于所述前端数据釆集装置(1)与后台管理系统(2)之间的通 信方式为GSM、 CDMA、 GPRS或SMS通信方式。
5. 按照权利要求1、 2或3所述的高压用户电能监控及运行管理系统， 其特征在于所述前端数据釆集装置(1)釆用由铝钢材料制成的密封外 壳，所述密封外壳上设置有悬挂机构。
专利摘要本实用新型公开了一种高压用户电能监控及运行管理系统，包括安装在三相供电线路中各断路器上且对相应供电区段的线路运行状态进行实时监测的前端数据采集装置、与前端数据采集装置通过无线通信方式进行双向通信的后台管理系统和实现二者间双向通信的数据传输装置；前端数据采集装置包括对单相接地故障和相间短路故障进行实时监测的线路故障监测电路、对用户侧是否发生窃电、缺相、过流、失压或过负荷情况进行实时监测的用户侧异常情况监测电路、微型处理器MCU和对微型处理器MCU进行供电的供电单元。本实用新型设计合理、使用操作简便、智能化程度高且性能安全可靠，能有效解决高压用户电能监控中所存在的各种实际问题且使用效果非常好。
文档编号H02J13/00GK201435620SQ20092003370
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者尹之仁 申请人:西安兴汇电力科技有限公司