配电台区安全用电监控系统的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种配电台区安全用电监控系统。

背景技术：

为保障用电安全，配电台区需装设漏电保护开关，一般分为三级：一级漏电保护，即配变总漏电保护，设置在配变的低压总电源侧，是台区的总保护；二级漏电保护，即分支线路漏电保护，设置在线路分支的电源侧，主要防止线路分支和进入集表箱的电源侧出现漏电接地等事故；三级漏电保护，即终端分户漏电保护，设置在接户线进入集表箱的电源侧，主要防止直接接触触电伤亡事故。

配电台区用电设备类型多，接线复杂，漏电隐患多发，由于缺乏必要的监控手段，难以准确定位漏电区域，快速排除故障，导致漏电开关频繁跳闸、越级跳闸现象突出，严重影响用户用电。为消除漏电开关频繁跳闸的干扰，漏电保护开关被私自短接甚至不投入的现象极为普遍，使得台区漏电三级保护形同虚设，成为台区安全用电的巨大隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种配电台区安全用电监控系统，以准确定位漏电区段，保障台区用电安全。

一种配电台区安全用电监控系统，包括现场监控终端、数据集中器和监测主站，所述现场监控终端由第一级漏电监控终端、第二级漏电监控终端和第三级漏电监控终端组成，所述第一级漏电监控终端为安装在台区配电变压器低压出线端的B型漏电监控终端，所述第二级漏电监控终端为安装在分支开关出线处的B型漏电监控终端，所述第三级漏电监控终端为安装在户表下端口的B型漏电监控终端，所述第一级漏电监控终端、所述第二级漏电监控终端以及所述第三级漏电监控终端均集成LoRa通讯模块和漏电采集回路，所述数据集中器集成GPRS无线通讯模块和LoRa通讯模块，所述第一级漏电监控终端、所述第二级漏电监控终端以及所述第三级漏电监控终端用于采集漏电流数据，并采用LoRa通讯方式将数据上传至所述数据集中器，所述数据集中器用于对数据进行汇总，并采用GPRS通讯方式将汇总的数据上传所述监测主站。

根据本实用新型提出的配电台区安全用电监控系统，现场监控终端由第一级漏电监控终端、第二级漏电监控终端和第三级漏电监控终端组成，形成了三级监控点，分别用于实时监测分析台区配电变压器、分支开关以及户表处的漏电情况，因此，当某区段出现漏电情况时，对应区段的漏电监控终端能够采集漏电流数据并通过LoRa通讯方式将数据上传至数据集中器，再由数据集中器采用GPRS通讯方式将数据上传监测主站，从而使运维人员能够准确定位漏电区段，有助于快速排查故障，有效保障用电安全，提升台区运维工作效率。

另外，根据本实用新型提供的配电台区安全用电监控系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述监测主站包括网关、路由器、数据服务器和应用服务器，所述网关与所述数据集中器通过GPRS通讯方式进行通讯，所述路由器分别与所述网关、所述数据服务器和所述应用服务器电性连接。

进一步地，所述第一级漏电监控终端为采用穿心式安装在台区配电变压器低压出线端的B型漏电监控终端，所述第二级漏电监控终端为采用穿心式安装在分支开关出线处的B型漏电监控终端。

进一步地，所述第三级漏电监控终端为采用开关式安装在户表下端口的B型漏电监控终端。

进一步地，所述第一级漏电监控终端与所述数据集中器之间的直线距离、所述第二级漏电监控终端与所述数据集中器之间的直线距离、所述第三级漏电监控终端与所述数据集中器之间的直线距离均不超过2000米。

进一步地，所述第一级漏电监控终端和所述第二级漏电监控终端采用电池自供电模式供电，且配备节点信号出口用于驱动开关跳闸。

本实用新型还提供了上述配电台区安全用电监控系统的监控方法，包括：

所述第一级漏电监控终端、所述第二级漏电监控终端、所述第三级漏电监控终端分别监测台区配电变压器处、分支开关处、户表处的漏电情况，每个漏电监控终端均设置稳态超标值和暂态超标值，如监测数据未超标，则以预设时间为间隔上传漏电监测数据，该数据为所述预设时间内监测漏电数据的平均值；稳态数据超标值设置为漏电监控终端标准要求漏电限值的0.9倍，连续5个点的监测数据均超标则判定为稳态超标，超标数据以告警模式实时上传，该数据为连续5个超标数据的平均值；暂态数据超标值设置为漏电监控终端标准要求漏电限值的2倍，连续3个点的监测数据均超标则判定为暂态超标，超标数据以警报模式实时上传，该数据为连续3个超标数据的最大值；

所述数据集中器与各个漏电监控终端的数据上传时间间隔相对应，台区下属的漏电监控终端若无暂态超标数据，则按所述预设时间为间隔将其下属的所有漏电监控终端监测的数据上传至所述监测主站；若出现暂态超标数据，则立即上传对应终端的暂态超标数据；

所述监测主站推送各漏电监控终端上传的暂态超标数据与稳态超标数据，并进行漏电故障定位以及计算和推送漏电趋势报警信号。

根据本实用新型提出的配电台区安全用电监控系统的监控方法，现场监控终端由第一级漏电监控终端、第二级漏电监控终端和第三级漏电监控终端组成，形成了三级监控点，分别用于实时监测分析台区配电变压器、分支开关以及户表处的漏电情况，因此，当某区段出现漏电情况时，对应区段的漏电监控终端能够采集漏电流数据并通过LoRa通讯方式将数据上传至数据集中器，再由数据集中器采用GPRS通讯方式将数据上传监测主站，从而使运维人员能够准确定位漏电区段，有助于快速排查故障，且该方法有助于快速排查处理瞬态故障及提前发现并处理台区供用电绝缘薄弱点，有效保障台区用电安全，提升台区运维工作效率。

另外，根据本实用新型提供的配电台区安全用电监控系统的监控方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述监测主站采用以下方法定位漏电故障：

a1)针对暂态报警，直接定位至报警信号上传的漏电监控终端处；

a2)针对稳态报警，若为第三级漏电监控终端上传的信号，则定位至信号上传的漏电监控终端处；

a3)针对稳态报警，若为第二级漏电监控终端上传的信号，则定位至信号上传的漏电监控终端处。

进一步地，所述监测主站采用以下方法计算漏电趋势报警信号：

b1)以一个月为单位构建单个漏电监控终端的数据池，按时间序列进行排列；

b2)以时间为横坐标，漏电电流值为纵坐标，采用最小二乘法对数据进行直线拟合，求得斜率；

b3)以单个漏电监控终端上月度漏电流数据池中95％概率值为起始值，按步骤b2)中求得的斜率，计算下月漏电流，若其最大值超过设置的稳态超标值，则推送漏电监控终端漏电趋势报警信号；

b4)以配电台区为单位进行拓扑对应，若第三级漏电监控终端出现漏电趋势报警，则直接标识定位至监测用户；若第一级漏电监控终端或第二级漏电监控终端出现漏电趋势报警，其对应的下级漏电监控终端未出现趋势报警，则推送线路漏电趋势报警信号，同时标识漏电趋势报警线路。

进一步地，步骤b4)中，线路漏电趋势报警线路定位方法如下：

若所述第二级漏电监控终端出现漏电趋势报警，所述第三级漏电监控终端未出现趋势报警，则在拓扑图上标识第二级漏电监控终端与第三级漏电监控终端之间的线路；若第一级漏电监控终端出现漏电趋势报警，第二级漏电监控终端、第三级漏电监控终端均未出现趋势报警，则在拓扑图上标识第一级漏电监控终端、第二级漏电监控终端、第三级漏电监控终端之间的全部线路。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一实施例的配电台区安全用电监控系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型的一实施例提出的配电台区安全用电监控系统，包括现场监控终端、数据集中器20和监测主站，所述现场监控终端由第一级漏电监控终端11、第二级漏电监控终端12和第三级漏电监控终端13组成。

所述第一级漏电监控终端11为安装在台区配电变压器低压出线端的B型漏电监控终端。具体的，第一级漏电监控终端11采用穿心式安装在台区配电变压器低压出线端的B型漏电监控终端。所述第一级漏电监控终端11集成LoRa通讯模块和漏电采集回路，用于监控该区段的漏电情况，对漏电流数据进行采集，并上传至数据集中器20。此外，所述第一级漏电监控终端11采用电池自供电模式供电，且配备节点信号出口用于驱动开关跳闸。

所述第二级漏电监控终端12为安装在分支开关出线处的B型漏电监控终端。具体的，所述第二级漏电监控终端12为采用穿心式安装在分支开关出线处的B型漏电监控终端。所述第二级漏电监控终端12集成LoRa通讯模块和漏电采集回路，用于监控该区段的漏电情况，对漏电流数据进行采集，并上传至数据集中器20。此外，所述第二级漏电监控终端12采用电池自供电模式供电，且配备节点信号出口用于驱动开关跳闸。

所述第三级漏电监控终端13为安装在户表下端口的B型漏电监控终端。具体的，所述第三级漏电监控终端13为采用开关式安装在户表下端口的B型漏电监控终端。所述第三级漏电监控终端13同样集成LoRa通讯模块和漏电采集回路，用于监控该区段的漏电情况，对漏电流数据进行采集，并上传至数据集中器20。第三级漏电监控终端13具体是在传统B型漏电开关的基础上集成了通讯功能，不仅能实现漏电保护开断，还能够实现漏电数据的采集上传。

其中，由于通常一个台区配电变压器负责多个分支开关和户表，因此一个第一级漏电监控终端11可以对应多个第二级漏电监控终端12和多个第三级漏电监控终端13，一个第二级漏电监控终端12对应一个第三级漏电监控终端13。

通过第一级漏电监控终端11、第二级漏电监控终端12和第三级漏电监控终端13形成了三级监控点，即第一级漏电监控终端11为一级监控点，第二级漏电监控终端12为二级监控点，第三级漏电监控终端13为三级监控点。

所述第一级漏电监控终端11、所述第二级漏电监控终端12以及所述第三级漏电监控终端13均集成LoRa通讯模块和漏电采集回路。

所述数据集中器20集成GPRS无线通讯模块和LoRa通讯模块，所述第一级漏电监控终端11、所述第二级漏电监控终端12以及所述第三级漏电监控终端13用于采集漏电流数据，并采用LoRa通讯方式将数据上传至所述数据集中器20，所述数据集中器20用于对数据进行汇总，并采用GPRS通讯方式将汇总的数据上传所述监测主站。

优选的，一个数据集中器20对应总的漏电监控终端不大于100台，所述第一级漏电监控终端11与所述数据集中器20之间的直线距离、所述第二级漏电监控终端12与所述数据集中器20之间的直线距离、所述第三级漏电监控终端13与所述数据集中器20之间的直线距离均不超过2000米。

所述监测主站包括网关31、路由器32、数据服务器33和应用服务器34，所述网关31与所述数据集中器203通过GPRS通讯方式进行通讯，所述路由器2分别与所述网关31、所述数据服务器33和所述应用服务器34电性连接。数据服务器33和应用服务器34可以与智能手机进行无线通讯，智能手机上可以安装相应的应用程序(APP)，以提供与用户交互的窗口，具体可以通过手机APP和WEB方式实现数据查询与展示。

根据本实施例提出的监控系统，现场监控终端由第一级漏电监控终端11、第二级漏电监控终端12和第三级漏电监控终端13组成，形成了三级监控点，分别用于实时监测分析台区配电变压器、分支开关以及户表处的漏电情况，因此，当某区段出现漏电情况时，对应区段的漏电监控终端能够采集漏电流数据并通过LoRa通讯方式将数据上传至数据集中器20，再由数据集中器20采用GPRS通讯方式将数据上传监测主站，从而使运维人员能够准确定位漏电区段，有助于快速排查故障，且该方法有助于快速排查处理瞬态故障及提前发现并处理台区供用电绝缘薄弱点，有效保障台区用电安全，提升台区运维工作效率。

本实用新型的实施例还提供了上述配电台区安全用电监控系统的监控方法，包括：

所述第一级漏电监控终端11、所述第二级漏电监控终端12、所述第三级漏电监控终端13分别监测台区配电变压器处、分支开关处、户表处的漏电情况，每个漏电监控终端均设置稳态超标值和暂态超标值，如监测数据未超标，则以预设时间(例如为5分钟、10分钟等)为间隔上传漏电监测数据，该数据为所述预设时间内监测漏电数据的平均值；稳态数据超标值设置为漏电监控终端标准要求漏电限值的0.9倍，连续5个点的监测数据均超标则判定为稳态超标，超标数据以告警模式实时上传，该数据为连续5个超标数据的平均值；暂态数据超标值设置为漏电监控终端标准要求漏电限值的2倍，连续3个点的监测数据均超标则判定为暂态超标，超标数据以警报模式实时上传，该数据为连续3个超标数据的最大值；

所述数据集中器20与各个漏电监控终端的数据上传时间间隔相对应，台区下属的漏电监控终端若无暂态超标数据，则按所述预设时间为间隔将其下属的所有漏电监控终端监测的数据上传至所述监测主站；若出现暂态超标数据，则立即上传对应终端的暂态超标数据；

具体实施时，当台区下属的20％的漏电监控终端连续1小时漏电数据超标，数据集中器20可以上传漏电异常台区告警信号；台区下属的20％的漏电监控终端连续1小时漏电数据采集失败，数据集中器20可以上传通讯异常台区告警信号。

所述监测主站推送各漏电监控终端上传的暂态超标数据与稳态超标数据，并进行漏电故障定位以及计算和推送漏电趋势报警信号。

其中，所述监测主站具体采用以下方法定位漏电故障：

a1)针对暂态报警，直接定位至报警信号上传的漏电监控终端处；

a2)针对稳态报警，若为第三级漏电监控终端13上传的信号，则定位至信号上传的漏电监控终端处；

a3)针对稳态报警，若为第二级漏电监控终端12上传的信号，则定位至信号上传的漏电监控终端处。

其中，所述监测主站采用以下方法计算漏电趋势报警信号：

b1)以一个月为单位构建单个漏电监控终端的数据池，按时间序列进行排列；

b2)以时间为横坐标，漏电电流值为纵坐标，采用最小二乘法对数据进行直线拟合，求得斜率；

b3)以单个漏电监控终端上月度漏电流数据池中95％概率值为起始值，按步骤b2)中求得的斜率，计算下月漏电流，若其最大值超过设置的稳态超标值，则推送漏电监控终端漏电趋势报警信号；

b4)以配电台区为单位进行拓扑对应，若第三级漏电监控终端13出现漏电趋势报警，则直接标识定位至监测用户；若第一级漏电监控终端11或第二级漏电监控终端12出现漏电趋势报警，其对应的下级漏电监控终端未出现趋势报警，则推送线路漏电趋势报警信号，同时标识漏电趋势报警线路。

其中，步骤b4)中，线路漏电趋势报警线路定位方法如下：

若所述第二级漏电监控终端12出现漏电趋势报警，所述第三级漏电监控终端13未出现趋势报警，则在拓扑图上标识第二级漏电监控终端12与第三级漏电监控终端13之间的线路；若第一级漏电监控终端11出现漏电趋势报警，第二级漏电监控终端12、第三级漏电监控终端13均未出现趋势报警，则在拓扑图上标识第一级漏电监控终端11、第二级漏电监控终端12、第三级漏电监控终端13之间的全部线路。

根据本实施例提出监控系统方法，现场监控终端由第一级漏电监控终端、第二级漏电监控终端和第三级漏电监控终端组成，形成了三级监控点，分别用于实时监测分析台区配电变压器、分支开关以及户表处的漏电情况，因此，当某区段出现漏电情况时，对应区段的漏电监控终端能够采集漏电流数据并通过LoRa通讯方式将数据上传至数据集中器，再由数据集中器采用GPRS通讯方式将数据上传监测主站，从而使运维人员能够准确定位漏电区段，有助于快速排查故障，且该方法有助于快速排查处理瞬态故障及提前发现并处理台区供用电绝缘薄弱点，有效保障台区用电安全，提升台区运维工作效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。