配电站在线设备监控装置及使用方法与流程

本发明涉及电力系统技术领域，是一种配电站在线设备监控装置及使用方法。

背景技术：

随着电网建设的发展，电力公司供电规模快速扩张，集控站所辖子站迅速增加，管理辐度和难度加大。目前配电站的巡视手段仍然依靠人工巡视及笔录，而许多子站距离集控主站比较远，当出现事故或遇到大风、大雪、沙尘、雷雨等恶劣天气的情况下，巡视人员不能及时到位巡视，造成集控站的值班员不能准确了解现场设备状况，不能及时发现隐患，势必会危急电网的安全运行。在电网配电站通信设备、电力二次设备及动力设备等系统中，蓄电池组是重要的储能设备，它可保证通信设备及动力设备的不间断供电。如果不能妥善地管理使用蓄电池组，例如过充电、过放电及电池老化等现象都会导致电池损坏或电池容量急剧下降（即使只有一节电池性能恶化，也会严重影响整组电池的性能），从而影响设备的正常供电。近年来ups蓄电池故障已经引发了多起电网公司通信中断重大事故，损失巨大。据统计分析，约60%的电源设备事故由蓄电池故障引起。因此需要一种配电站在线设备监控装置，能够实现对蓄电池组及设备运行状况的有效监控。

技术实现要素：

本发明提供了一种配电站在线设备监控装置及使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术存在的不能对配电站蓄电池组及用电设备状态进行实时监控的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：

一种配电站在线设备监控装置，包括数据采集单元、采集端传输单元、采集端主控单元、rfid发射单元、通信单元、客户端单元、rfid接收单元、处理端传输单元、处理端主控单元和报警单元，所述数据采集单元与采集端传输单元双向通信连接，采集端传输模块与采集端主控单元双向通信连接，采集端主控单元与通信单元通信连接，通信单元与客户端单元通信连接，采集端主控单元与rfid发射单元电连接，rfid发射单元与rfid接收单元电连接，rfid接收单元与处理端传输单元双向通信连接，处理端传输单元与处理端主控单元双向通信连接，处理端主控单元与报警单元电连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述数据采集单元包括蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块，所述蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块分别与采集端传输单元双向通信连接。

上述报警单元包括五路声光报警器和控制器，处理端主控单元与控制器电连接，控制器分别与五路声光报警器电连接。

上述采集端传输单元是can模块，处理端传输单元是can模块。

上述rfid发射单元包括第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块的输入端与采集端主控单元电连接，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块的输出端与rfid接收单元电连接。

上述rfid接收单元包括rfid解码器和rfid解码控制器，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块分别与rfid解码控制器电连接，rfid解码控制器和rfid解码器电连接，rfid解码器和rfid解码控制器分别与处理端传输单元通信连接。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：

一种配电站在线设备监控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，启动装置进行初始化，采集端主控单元进行初始化，若成功，进入第二步，若失败，则采集端主控单元重新进行初始化；

第二步，装置启用采集端传输单元，采集端主控单元通过采集端传输单元向数据采集单元发送采集数据指令，数据采集单元接收采集数据指令，若接收指令成功，进入第三步，若接收指失败，则数据采集单元重新接收指令；

第三步，数据采集单元将采集数据指令下发至数据采集单元中的蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块,蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块接收到指令后进行数据采集，并将采集到的数据通过采集端传输单元发送至采集端主控单元，进入第四步；

第四步，采集端主控单元对接收到的数据进行分析，判断数据是否正常，若不正常，进入第五步，若正常，把数据发送给客户端单元，进入第十步；

第五步，采集端主控单元向rfid发射单元发送指令，rfid发射单元接收指令，驱动rfid发射单元开始工作，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块中与异常数据对应的rfid发射模块将自身唯一的mac地址编码发送至处理端rfid接收单元，进入第七步；

第六步，处理端主控单元通过处理端传输单元向rfid接收单元发送rfid接收单元工作指令，进入第七步；

第七步，rfid接收单元根据指令开始工作接收mac地址编码，对mac地址编码进行解码，若解码成功，进入第八步，若解码不成功，rfid接收单元重新对mac地址编码进行解码；

第八步，rfid接收单元通过处理端传输单元向处理端主控单元发送解码后的编码，处理端主控单元根据编码向报警单元发送指令，进入第九步；

第九步，报警单元接收指令，根据指令对应的声光报警器进行报警，同时报警单元把数据发送至客户端单元，进入第十步；

第十步，客户端单元对接收到的数据进行解码、处理和分析，生成图形与报表，并进行展示。

本发明通过数据采集单元对蓄电池温度、电压、电流、内阻及配电站用电设备用电信息数据进行采集，采集端主控单元对数据进行分析并判断是否存在异常数据，若不存在则发送给客户端模块进行存储与展示，若存在则驱动rfid接收单元向rfid接收单元与异常数据相对应的mac地址编码，rfid接收单元对接收到的mac地址编码进行解码，并将解码后的编码发送给处理端主控单元，处理端主控单元接收到编码后根据编码发送指令给报警单元，由报警单元进行报警。因此，本发明有效、安全、快速的实现了对配电站蓄电池组及用电设备状态的实时监测，并对采集到的数据进行综合分析处理，及时判断故障并进行告警，进一步实现了配电站机房、端局的无人值守，提高了用电设备的维护和管理质量，降低了用电设备的维护成本，提高了整体的工作效率。同时本发明监测过程无须将充电机与蓄电池组断开，不影响直流系统正常运行，避免了充电机纹波及外界环境干扰，实现了本发明对蓄电池在线监测数据测量准确、稳定性。

附图说明

附图1为本发明实施例1的电路结构示意图。

附图2为本发明实施例2的工作流程图。

附图3为本发明实施例2的客户端单元内的工作流程图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，该配电站在线设备监控装置，包括数据采集单元、采集端传输单元、采集端主控单元、rfid发射单元、通信单元、客户端单元、rfid接收单元、处理端传输单元、处理端主控单元和报警单元，所述数据采集单元与采集端传输单元双向通信连接，采集端传输模块与采集端主控单元双向通信连接，采集端主控单元与通信单元通信连接，通信单元与客户端单元通信连接，采集端主控单元与rfid发射单元电连接，rfid发射单元与rfid接收单元电连接，rfid接收单元与处理端传输单元双向通信连接，处理端传输单元与处理端主控单元双向通信连接，处理端主控单元与报警单元电连接。

这里，数据采集单元用于采集各种数据；采集端传输单元用来传输指令和数据；采集端主控单元为现有公知技术，是arm11处理器，用来发送采集数据指令、接收采集后的数据及分析判断是否存在异常数据；rfid发射单元在采集端主控单元判断出现异常数据时向rfid接收单元发送与异常数据相对应的mac地址编码；通信单元是rs-485通信接口，用于传输数据；客户端单元由上位机组成，对采集端数据进行处理、展示、存储；rfid接收单元用来对rfid发射单元发送的mac地址编码进行解码，并将解码后的编码发送给处理端主控单元；处理端传输单元用来传输数据与指令；处理端主控单元为现有公知技术，是arm11处理器，用来发送rfid接收单元工作指令，接收rfid接收单元解码后的编码并根据编码发送报警指令给报警单元进行报警；报警单元用来进行声光报警，并把将报警信息发送给客户端单元进行存储。

上述采用采集端主控单元和处理端主控单元两个主控单元，避免了单个主控单元进行大量的数据收发和指令下发工作，降低了主控单元的负荷，提高了本发明的整体处理速度。

本发明工作时，数据采集单元对蓄电池温度、电压、电流、内阻及配电站用电设备用电信息数据进行采集，并将采集后的数据传输至采集端主控单元，采集端主控单元对数据进行分析，判断是否存在异常数据，若不存在则发送给客户端模块进行存储与展示，若存在则驱动rfid接收单元向rfid接收单元与异常数据相对应的mac地址编码，rfid接收单元对接收到的mac地址编码进行解码，并将解码后的编码发送给处理端主控单元，处理端主控单元接到收编码后根据编码发送指令给报警单元，由报警单元进行报警。因此，本发明有效、安全、快速的实现了对配电站蓄电池组及用电设备状态的实时监测，并对采集到的数据进行综合分析处理，及时判断故障并进行告警，进一步实现了配电站机房、端局的无人值守，提高了用电设备的维护和管理质量，降低了用电设备的维护成本，提高了整体的工作效率。同时本发明监测过程无须将充电机与蓄电池组断开，不影响直流系统正常运行，避免了充电机纹波及外界环境干扰，实现了本发明对蓄电池在线监测数据测量准确、稳定性。

可根据实际需要，对上述配电站在线设备监控装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，数据采集单元包括蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块，所述蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块分别与采集端传输单元双向通信连接。

这里，蓄电池电流采集模块由电流采集电流与控制器构成，采集蓄电池电流数据；蓄电池电压监测模块由直流信号电压采集电路与及控制器构成，直流信号电压采集电路采用16位并行a/d转换技术，无开关或继电器的切换，能高速捕捉采集蓄电池电压数据；蓄电池温度采集模块由温度传感器与控制器构成，采集蓄电池实时温度数据；蓄电池内阻采集模块由内阻采集电路与控制器构成，采集蓄电池内阻数据；机房设备用电信息采集模块由交流信号电压采集电路及控制器构成构成，采集机房用电设备用电信息数据。上述各模块的控制器分别由不同的c51单片机构成，实现对传感器、采集电路的数据于指令的收发，同时，完成与采集端主控单元的数据通信。

上述各个采集模块的前后级采用了光电隔离，避免了前端对后端电路的干扰，确保了数据的准确性，避免了本发明发生误报警。

如附图1所示，报警单元包括五路声光报警器和控制器，处理端主控单元与控制器电连接，控制器分别与五路声光报警器电连接。

这里，五路声光报警器分别与蓄电池实时温度数据、蓄电池电压数据、蓄电池电流数据、蓄电池内阻数据和机房用电设备用电数据一一对应，当上述五种数据中有数据出现异常时，处理端主控单元会发送报警指令给异常数据所对应的一路声光报警器，进行报警，使工作人员及时获知数据异常类型，为检修提供依据与基础。

如附图1所示，采集端传输单元是can模块，处理端传输单元是can模块。

这里can模块为现有公知技术，采集端can模块和处理端can模块形成了数据采集单元和采集端主控单元、rfid接收单元和处理端主控单元之间的信息传输通道，完成数据采集单元和采集端主控单元之间数据的传输及rfid接收单元和处理端主控单元之间的编码的传输，can模块为高速数据传输总线，降低了数据采集单元和采集端主控单元、rfid接收单元和处理端主控单元的信息传输时间，对采集到的数据及时分析处理，对异常数据及时进行报警，从而提高了用电设备的维护和管理质量，提高了整体的工作效率。

如附图1所示，rfid发射单元包括第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块的输入端与采集端主控单元电连接，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块的输出端与rfid接收单元电连接。

这里，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块分别由不同mac地址的rfid发射控制器及rfid发射电路构成，rfid发射控制器及rfid发射电路电连接，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块的rfid发射控制器与采集端主控单元电连接，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块的rfid发射电路与rfid接收单元电连接；这里，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块分别与采集到的蓄电池实时温度数据、蓄电池电压数据、蓄电池电流数据、蓄电池内阻数据和机房用电设备用电数据一一对应，当采集端主控单元判断蓄电池实时温度数据、蓄电池电压数据、蓄电池电流数据、蓄电池内阻数据和机房用电设备用电数据中的数据出现异常时，异常数据所对应的rfid发射模块就会向rfid接收单元发送自身的mac地址编码。因此，本发明利用各个rfid发射模块不同的mac地址的特性，形成了不同的数据传输通道，简化了配电站物理通信线路。

如附图1所示，rfid接收单元包括rfid解码器和rfid解码控制器，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块分别与rfid解码控制器电连接，rfid解码控制器和rfid解码器电连接，rfid解码器和rfid解码控制器分别与处理端传输单元通信连接。

这里，处理端主控单元通过处理端传输模块向rfid解码控制器发送工作指令，rfid解码控制器收到指令后建立工作链路，接收rfid发射单元发送的mac地址，控制rfid解码器对mac地址编码进行解码，然后将解码后的编码发送给处理端主控单元。

实施例2：如图1、2、3所示，一种配电站在线设备监控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，启动装置进行初始化，采集端主控单元进行初始化，若成功，进入第二步，若失败，则采集端主控单元重新进行初始化；

第二步，装置启用采集端传输单元，采集端主控单元通过采集端传输单元向数据采集单元发送采集数据指令，数据采集单元接收采集数据指令，若接收指令成功，进入第三步，若接收指失败，则数据采集单元重新接收指令；

第三步，数据采集单元将采集数据指令下发至数据采集单元中的蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块,蓄电池电压采集模块、蓄电池电流采集模块、蓄电池温度采集模块、蓄电池内阻采集模块和机房设备用电信息采集模块接收到指令后进行数据采集，并将采集到的数据通过采集端传输单元发送至采集端主控单元，进入第四步；

第四步，采集端主控单元对接收到的数据进行分析，判断数据是否正常，若不正常，进入第五步，若正常，把数据发送给客户端单元，进入第十步；

第五步，采集端主控单元向rfid发射单元发送指令，rfid发射单元接收指令，驱动rfid发射单元开始工作，第一rfid发射模块、第二rfid发射模块、第三rfid发射模块、第四rfid发射模块和第五rfid发射模块中与异常数据对应的rfid发射模块将自身唯一的mac地址编码发送至处理端rfid接收单元，进入第七步；

第六步，处理端主控单元通过处理端传输单元向rfid接收单元发送rfid接收单元工作指令，进入第七步；

第七步，rfid接收单元根据指令开始工作接收mac地址编码，对mac地址编码进行解码，若解码成功，进入第八步，若解码不成功，rfid接收单元重新对mac地址编码进行解码；

第八步，rfid接收单元通过处理端传输单元向处理端主控单元发送解码后的编码，处理端主控单元根据编码向报警单元发送指令，进入第九步；

第九步，报警单元接收指令，根据指令对应的声光报警器进行报警，同时报警单元把数据发送至客户端单元，进入第十步；

第十步，客户端单元对接收到的数据进行解码、处理和分析，生成图形与报表，并进行展示。

如图3所示，第十步中，客户端单元对接收到的数据进行解码、处理和分析，生成图形与报表，并进行展示的过程如下：

（1）采集端主控单元将采集到的正常数据通过通信单元发送给客户端单元中的解码模块，解码模块将模拟信号转换为二进制信号后逐一进行缓存，待缓存接收完整数据后将数据送入逻辑处理模块，之后进入下一步；

（2）由逻辑处理模块判别数据类型后送入实时数据处理模块，实时处理模块将不同数据类加标志位进行标记，以蓄电池温度、蓄电池组电压、蓄电池单体电压、蓄电池电流、用电设备和蓄电池内阻为类型进行重新编码打包，完成后将新的数据包送入蓄电池温度逻辑分析模块、蓄电池组电压数据逻辑分析模块、蓄电池单体电压数据逻辑分析模块、蓄电池电流数据逻辑分析模块、配电站设备用电数据逻辑分析模块和蓄电池内阻数据逻辑分析模块，之后进入下一步；

（3）由各个数据逻辑分析模块对送入的数据包进行解码和验证，之后将解码和验证后的数据推送至实时数据缓存，之后进入下一步；

（4）数据图形生成模块与数据报表生成模块抽取实时数据缓存内的数据后，分别对数据进行图形和报表的二次数据加工，完成后将数据推送至可视化数据缓存，完成对二次加工数据的接收，接收后，可视化数据缓存将全部数据推送至图表数据库进行存储，之后进入下一步；

（5）可视化逻辑处理模块和可视化数据分析模块分别对图表数据库中的图表数据进行可视化图表的生成，并逐一向可视化图表缓存进行推送，之后进入下一步；

（6）图表展示模块抽取可视化图表缓存中的图表数据进行图形和报表的展示，同时历史数据处理模块对图表数据库中的图表数据进行抽取，对抽取的数据进行重新打包，送入历史数据逻辑处理模块中，完成对打包数据的分类，之后把数据送入历史数据缓存，待完成数据全部缓存后将全部数据推送至历史数据库中进行存储。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。