基于物联网的电力系统监测系统的制作方法

本发明涉及电力系统技术领域。

背景技术：

电力是我们生活中不可或缺的能源，但是电力也是一把双刃剑，若是管理不当，就会对使用人员造成无法挽回的伤害，因此，电力系统的管控就更为重要，尤其是电力系统在运行时对各设备的参数的随时检测，能够避免电力火灾事故的发生。但是由于电力网覆盖面积几乎遍布人们的生活区域，甚至一些山区，这样若是采用人工对电力设备和输电线路的数据进行定期采集，工作量太大，且采集数据危险性高，实时性差。

现有的电子数据采集系统，多数采用数据标号的方式对数据进行存储，这样在对设备或线路进行维修时，首先需要查询编号，再查找该编号设备所对应的区域，但无法根据编号对应到设备和线路的具体地理位置。当出现紧急情况时，由于无法快速找到对应编号设备或线路所在的具体地点，将严重影响故障处理效率。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有电力系统存在设备线路监测工作量大，采用设备编号的方式对数据存储在紧急情况时，并无法快速根据编号找到对应设备的具体位置，影响电力故障处理效率的问题，提出了一种基于物联网的电力系统监测系统。

本发明所述基于物联网的电力系统监测系统，包括人机交互单元1、主控单元2、数据存储器3、信息匹配单元4、信息采集单元5和数据库6；

人机交互单元1用于提供访问数据存储器3和数据库6的端口；还提供电力系统布线图的修改端口，同时向信息匹配单元4发送布线修改命令；

人机交互单元1还用于接收信息匹配单元4发送的实景电力系统图，并对所述实景电力系统图进行显示；

同时接收主控单元2发送的故障报警信号，以文字形式对故障报警的信息采集点或变压器的编号和故障类型进行显示；

信息采集单元5用于在供电支路导线上设置信息采集点，对信息采集点进行编号；所述信息采集点用于采集电力系统中各供电支路的电流；对电力系统内的变压器进行编号；并采用电压传感器、电流传感器和温度传感器分别采集变压器的电流、运行电压和温度；并将采集的供电支路和变压器的信息及其对应的编号发送至主控单元2；

主控单元2用于接收信息采集单元5发送的供电支路和变压器的信息及其对应的编号；将接收的信息分别与对应编号的采集点或变压器的信息的阈值进行比较，当任意一项比较结果为超过阈值时，则向人机交互单元1发送故障报警信号，并将故障信息采集点或变压器的编号及地图提取控制命令发送至信息匹配单元4；

信息匹配单元4用于对电力系统的布线图与实景地图进行对应匹配；获得实景电力系统图，并接收人机交互单元1发送的布线图改变命令，将改变后的布线图与实景地图进行匹配，同时，通过网络数据定时更新实景地图，并将更新后的实景地图与电力系统的布线图进行匹配；

信息匹配单元4还用于接收主控单元2发送的故障信息采集点或变压器的编号及地图提取控制命令，在实景电力系统图中寻找故障报警信号中编号对应的故障信息采集点或变压器所在位置，并截取故障信息采集点或变压器所在区域的实景电力系统图，将截取的实景电力系统图发送至人机交互单元1；

数据存储器3用于按照信息采集点的编号和变压器的编号存储信息采集单元5采集的数据；

数据库6用于存储电力系统的布线图和布线图中的每根供电支路上信息采集点的编号、导线型号、导线长度和导线架设或者更换的时间；变压器的编号、型号、容量和使用时间。

本发明采用地图匹配单元实现将实景地图与电力系统布线图进行对应，并采用电流传感器采集供电支路的电流，并将采集的电流与电流阈值进行比较，当采集的电流超过阈值时，则向人机交互单元发送故障报警信息，地图匹配单元将故障位置的实景地图发送人机交互单元进行显示，工作人员可以根据故障类型，地图中位置和数据库中存贮的故障信息采集点或变压器的信息对故障进行分析，制定故障解决方案，且可以根据实景地图快速找到故障位置，实现对故障进行快速维修。有效的提高了电力故障处理效率。

附图说明

图1是本发明所述基于物联网的电力系统监测系统的原理框图。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于物联网的电力系统监测系统，包括人机交互单元1、主控单元2、数据存储器3、信息匹配单元4、信息采集单元5和数据库6；

人机交互单元1用于提供访问数据存储器3和数据库6的端口；还提供电力系统布线图的修改端口，同时向信息匹配单元4发送布线修改命令；

人机交互单元1还用于接收信息匹配单元4发送的实景电力系统图，并对所述实景电力系统图进行显示；

同时接收主控单元2发送的故障报警信号，以文字形式对故障报警的信息采集点或变压器的编号和故障类型进行显示；

信息采集单元5用于在供电支路导线上设置信息采集点，对信息采集点进行编号；所述信息采集点用于采集电力系统中各供电支路的电流；对电力系统内的变压器进行编号；并采用电压传感器、电流传感器和温度传感器分别采集变压器的电流、运行电压和温度；并将采集的供电支路和变压器的信息及其对应的编号发送至主控单元2；

主控单元2用于接收信息采集单元5发送的供电支路和变压器的信息及其对应的编号；将接收的信息分别与对应编号的采集点或变压器的信息的阈值进行比较，当任意一项比较结果为超过阈值时，则向人机交互单元1发送故障报警信号，并将故障信息采集点或变压器的编号及地图提取控制命令发送至信息匹配单元4；

信息匹配单元4用于对电力系统的布线图与实景地图进行对应匹配；获得实景电力系统图，并接收人机交互单元1发送的布线图改变命令，将改变后的布线图与实景地图进行匹配，同时，通过网络数据定时更新实景地图，并将更新后的实景地图与电力系统的布线图进行匹配；

信息匹配单元4还用于接收主控单元2发送的故障信息采集点或变压器的编号及地图提取控制命令，在实景电力系统图中寻找故障报警信号中编号对应的故障信息采集点或变压器所在位置，并截取故障信息采集点或变压器所在区域的实景电力系统图，将截取的实景电力系统图发送至人机交互单元1；

数据存储器3用于按照信息采集点的编号和变压器的编号存储信息采集单元5采集的数据；

数据库6用于存储电力系统的布线图和布线图中的每根供电支路上信息采集点的编号、导线型号、导线长度和导线架设或者更换的时间；变压器的编号、型号、容量和使用时间。

本实施方式所述的主控单元2将接收的信息分别与对应编号的采集点或变压器信息的阈值进行比较，的具体方法为：将供电支路上信息采集点采集的电流信息与该编号信息采集点的电流阈值进行比较，当采集的电流信号超过电流阈值时，说明该支路所连接的供电设备或用户存在用电故障或该供电支路导线存在故障。将在变压器采集的电流与电流阈值进行比较，当电压超过电压阈值时进行报警，将变压器的电压与该编号的电压阈值进行比较，当电流超过电流阈值时进行报警，将变压器的温度与该编号的变压器的温度阈值进行比较，当温度超过温度阈值时，进行报警。

本发明采用地图匹配单元通过网络数据实时对实景地图进行更新，并根据实际布线改变时，通过人机交互单元对地图匹配单元中的布线图进行修改，实现当出现用电故障或出现过流、过压或电压器温度过高时，人机交互单元显示报警位置和报警类型，这样使工作人员能够根据信息采集点的位置快速的查找故障位置及故障原因，且采用数据库对电力系统中导线和变压器的信息进行存储，便于记录变压器和导线使用的时间，更换时间和故障时间次数等信息，便于当接收到报警信号时，及时分析故障位置的变压器或导线的故障原因，实现及时对故障原因进行排查，加快故障维修速度，节省人力资源，提高工作效率。

进一步地，本实施方式中，还包括抄表单元7，所述抄表单元7用于定时抄录电能表数值，并将电能表的抄表数值和该电能表所在供电支路连接的变压器编号发送至主控单元2，主控单元2还用于对连接同一变压器的所有电能表的用电量求和，并将求和信息发送至电力监测中心。

本发明采用抄表单元7对用户用电量信息进行定时采集，再通过主控单元2对连接同一个变压器的电能表的用电量进行求和，主控单元将求和信息发送至电力监测中心，计算出相邻两次信息采集时间段内的用电量，电力监测中心获得每个区域的用电量，便于用于对用电量数据的监测，结合实景地图进行大数据分析，为配电中心提供配电参考数据。

进一步地，本实施方式中，数据库6包括数据层和编码层，所述编码层按照设定规则将变压器编号分成n个区域包，每个区域包内存储有该区域内所有变压器编号及变压器连接导线上信息采集点的编号；

数据层内包括m个数据包，每个数据包的编号为变压器编号，每个数据包内存储有与数据包编号对应的变压器型号、容量和使用时间，及该变压器连接的所有供电支路的导线型号、长度和架设或者更换的时间，还有该供电支路上采集点的编号；其中，n、m均为大于2的整数。

设定规则为按照地图中的地理区域进行划分，例如，哈尔滨的南岗、香坊、道里、道外等进行区域的划分，一个区域包内包含该区域内所有变压器的编号，及与所述变压器连接的导线上信息采集点的编号，这样在进行故障点的数据查询或设备更换时，只需要根据地理位置进行数据库查询或更改即可，这样能够有效的提高工作效率。本发明系统可针对一个城市使用，在每个城市设置一个该系统，进行数据采集与监测。当一个变压器为中级降压，中级变压器降压后的信号输出给终极降压的变压器时，该编码层的区域包内包含中级变压器及与该中级变压器连接的各供电支路上的信息采集点的编号；且数据层内按照降压的级别分为不同的层，相邻两层之间通过供电支路与变压器连接建立联系，这样，当一个中级变压器出现故障报警时能够快速的找到相应的影响区域，快速通知该区域的用户采取相应断电故障措施，减少断电造成的损失。

当编码层的区域包内包含多个中级变压器时，包含中级变压器的区域包还包括多个中级区域包和多个子区域包，中级区域包内存储有中级变压器的编码、与中级变压器连接的供电支路上信息采集点的编号和与供电支路连接的终级变压器的编号；子区域包按照中级变压器通过供电支路连接的终级变压器的编号进行分包；每个子区域包内包含有一个终极变压器的编号和与该终极变压器连接的为用户供电的供电支路上信息采集点的编号；这样在进行数据访问时，可根据区域查找所需信息，再根据变压器编号或每个区域内的子区域进行查找，通过区域划分编号，最终通过变压器编号或信息采集点编号查找到相应数据，有效的减少了主控制器访问时占用的内存。提高了工作效率。加快了访问速度。

本实施方式所述的数据库用于存储电力系统的布线图中导线和变压器的数据，在进行数据访问时，可根据实际需要访问区域进行单个数据包访问，无需访问所有数据包，且在进行线路更换或重新布线时，多数情况下都是对某个区域进行布线，这样进行修改时，只需要针对每个变压器布线修改进行单个数据包修改，这样不仅方便，同时能够有效的提高工作人员的工作效率。

进一步地，本实施方式中，还包括电能计算单元，所述电能计算单元用于对所有抄表单元7采集的数值求和。

本实施方式所述的电能计算单元实现对某个区域内的电能表记录的电能用量进行求和，并将求和后的数据发送给主控单元，主控单元将每个区域内所有电能表数据的和发送至配电中心，配电中心获得电能变化量，便于配电站进行配电参考。

进一步地，本实施方式中，信息匹配单元4对电力系统的布线图与实景地图进行对应匹配的具体方法为；将电力系统的布线图中变压器的编号与实景地图变压器的编号进行一一对应标记，将电力系统布线图与实景地图进行同比例缩放，并根据实景地图中变压器的编号对与其连接的供电支路的起始点进行定位，并根据每条供电支路连接用户的位置设置供电支路的走向及供电支路的终点，且将供电支路的编号与信息采集点的编号进行对应，获得实景电力系统图。

且实景电力系统图中每个信息采集点均采用红色或者其他醒目颜色的原点(红色、深粉色或深蓝色等颜色)进行标注，且每个原点上均具有编号。

本实施方式中，故障类型包括变压器过流、变压器电流为0、变压器过压、变压器电压为0、变压器温度过高、导线过流和导线电流为0。

电力系统布线图中不仅包括供电支路导线，导线上设置的信息采集点，导线所连接的变压器，供电支路连接的用户个数。本实施方式中，实景地图中包括供电导线的架设的图片及方向，将地图进行放大，将导线架设的位置与实景地图中位置进行对应。

进一步地，在信息采集点还包括温湿度传感器，所述温度传感器用于采集导线所处环境的温湿度，所述温湿度传感器采集的温湿度信号用来判断报警原因是否由外界因素引起，便于判断出现故障报警后对数据进行查询。

本发明中数据库中数据通过人机交互单元进行数据更新，当出现故障后，还需要记录故障时间及维修方式，这样便于对整个电力系统中整个电力网络的布线与个变电节点的了解，同时，在进行电力网络巡查过程中根据系统的薄弱点先进行巡查，更换新的设备或线路，同时，可以包括多个人机交互单元，在电力系统多处处设置修改录入端口，这样就实现了随时故障，随时维修，同时，主控单元还将故障报警信号发送至数据库，数据库将报警信息存入该编号在数据库中的数据包内，所述报警信息包括报警时间和报警类型。虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。