一种线损故障监测系统、线损监测方法以及装置与流程

1.本发明涉及配电端控制技术领域，尤其是一种线损故障监测系统、线损监测方法以及装置。


背景技术：

2.随着国民经济的迅速发展，对能源的需求日益增加，对电能质量的要求越来越高，为响应智慧城市的建设，台区的配电控制和监测也提出了新的要求。
3.但相关技术中，针对台区线损的监测问题目前生活中大都无法做到实时监控，往往都是故障发生了以后由供电方进行排查才得以发现并解决该故障，不仅费时费力，而且还会造成较大的损失，导致能源的浪费以及资源的浪费，并伴随着大量的人工浪费。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为至少部分解决上述技术问题之一，本发明实施例提供了一种线损故障监测系统，线损监测方法以及装置能够减少因线损造成的故障和经济损失。
5.一方面，本技术技术方案提供了一种线损故障监测系统，所述系统包括第一开关、变压器、第一断路器、若干第二断路器以若干入户电表；
6.所述第一开关连接至所述变压器的一端，所述变压器的另一端连接至所述第一断路器的一端，所述第一断路器的另一端连接至所述第二断路器的一端，所述第二断路器的另一端连接至所述入户电表；
7.所述第一断路器用于切断或接通第一级配电线路；所述第二断路器用于切断或接通非第一级配电线路。
8.在本技术方案的一种可行的实施例中，所述系统还包括分布式光伏电源，所述分布式光伏电源的输出端连接至所述第一断路器的另一端或者所述第二断路器的一端。
9.在本技术方案的一种可行的实施例中，所述系统还包括边缘计算网关，所述入户电表设有rs485端口，所述入户电表通过所述rs485端口连接至所述边缘计算网关。
10.在本技术方案的一种可行的实施例中，所述系统还包括微控制器以及报警模块，所述微控制器连接至所述第二断路器的另一端，所述微控制器连接至所述报警模块。
11.在本技术方案的一种可行的实施例中，所述入户电表还包括电流表以及电压表，所述电流表一端连接至所述第二断路器的另一端，所述电流表的另一端连接至所述微控制器的一端；所述电压表的一端连接所述第二断路器的另一端，所述电压表的另一端连接至所述微控制器的一端。
12.在本技术方案的一种可行的实施例中，所述系统还包括ems抗干扰模块，所述ems抗干扰模块连接至所述微控制器。
13.另一方面，本技术技术方案还提供了一种线损监测方法，应用于前面所述的一种线损故障监测系统，其包括以下步骤：
14.获取当前线路中的用电参数；
15.根据预设的第一预设阈值，确定所述用电参数不小于所述第一预设阈值，将当前电路标记为三相不平衡态；
16.根据所述三相不平衡态的用电参数触发调整信令，根据所述调整信令控制第一断路器切断第一级配电线路或者控制第二断路器切断非第一级配电线路。
17.在本技术方案的一种可行的实施例中，所述根据所述调整信令控制第一断路器和/或第二断路器切断当前线路这一步骤之后，所述方法还包括：
18.通过分布式光伏电源为当前线路供电。
19.在本技术方案的一种可行的实施例中，所述确定所述用电参数不小于所述第一预设阈值，将当前电路标记为三相不平衡态这一步骤，其包括：
20.将所述用电参数上传至边缘计算网关，通过所述边缘计算网关根据所述用电参数计算得到用电功率；
21.确定所述用电功率不小于所述第一预设阈值，将当前电路标记为三相不平衡态。
22.另一方面，本发明的技术方案还提供一种线损监测装置，其包括：
23.至少一个处理器；
24.至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
25.当至少一个程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器运行如前面所述的一种线损监测方法。
26.本发明的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，其他部分可以通过本发明的具体实施方式了解得到：
27.本技术的技术方案提出了一种可以应用于配电端的台区线损故障监测方案，不仅能通过断路器实时监测台区配电端线损情况，在线损情况超出预设阈值的情况下断开线路，减少因线损造成的故障和经济损失，且能较好地实现电能配比，更精确高效地对偷窃电行为进行监测。此外，本技术技术方案结构简单，控制方便，在实际应用中具有较高的使用价值。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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。
29.图1为本技术技术方案中提供的一种线损故障监测系统的结构示意图；
30.图2为本技术技术方案中提供的一种线损故障监测方法步骤流程图。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
32.本技术技术方案针对如背景技术中所描述的相关技术存在的不足与缺陷，本技术技术方案提出了一种台区线损故障监测系统以及能够实现配电端节能的线损监测方法。
33.第一方面，如图1所示，本技术技术提供了一种线损故障监测系统，该系统主要包括第一开关、变压器、第一断路器、若干第二断路器以若干入户电表；其中，所述第一开关连接至所述变压器的一端，所述变压器的另一端连接至所述第一断路器的一端，所述第一断路器的另一端连接至所述第二断路器的一端，所述第二断路器的另一端连接至所述入户电表。所述第一断路器用于切断或接通第一级配电线路；所述第二断路器用于切断或接通非第一级配电线路。在这之中，第一级配电线路主要是指系统中连接至一级配电设备的线路，具体在实施例中则是指包括第一断路器在内的部分电路；而非第一级配电线是指连接至二级配电设备或者三级配电设备的电路，在实施例中可以是指包括第二断路器在内(除第一级配电线路以外的)的剩余部分电路。
34.具体在实施例系统中，第一开关可以选用10kv开关，在系统中，10kv开关主要用于主动切断当前线路的供电，以使当前线路与台区的供电进行隔离。实施例中的变压器可以选用10kv/0.4kv变压器，其主要用于将台区所提供的10kv高压电源转换为0.4kv的电源。系统中的第一断路器可以选用框架断路器，系统中的第二断路器可以选用塑壳断路器，其中，框架断路器一端连接10kv/0.4kv变压器，另一端接至各个楼栋的塑壳断路器，系统中框架断路器主要用于台区中的一级配电设备或者配电箱，其额度电流自400a至6300a，在分配电能的过程中，能够起到保护线路和电源设备，使其免受过载，欠电压，短路、单相接地等故障的危害；由一级配电设备分配至二级配电设备，以及进一步分配至三级配电设备，二级配电设备和三级配电设备将上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷，而在二级配电设备和/或三级配电设备的配电电路中，塑壳断路器主要用于对负荷提供保护、检测以及隔离控制等。系统中的入户电表则主要用于实时监测用户的负荷负载情况。
35.在一些可选择的实施例中，实施例系统还包括分布式光伏电源；其中，所述分布式光伏电源的输出端连接至所述第一断路器的另一端或者所述第二断路器的一端。
36.在实施例系统中，分布式光伏电源能有效减少输电线路负荷减少线损，并起着节能的作用。示例性地，当线路中出现线路故障时，该线路故障包括但不限于偷电、单相接地、多相接地、谐波、三相不平衡等情况，为保护线路，框架断路器和塑壳断路器中的换相开关会自动工作使线路达到新的三相平衡；而当系统中的框架断路器与输入端之间任意点发生故障时，能够通过系统中的分布式光伏电源，将太阳能转为电能的储能对用户进行临时供电，以能够维持用户的正常生活和工作的用电需求。
37.在一些可选择的实施例中，系统还包括边缘计算网关，所述入户电表设有rs485端口，所述入户电表通过所述rs485端口连接至所述边缘计算网关。
38.在实施例的系统中，入户电表均设置有rs485端口，在实施例系统的工作过程中所有的电量数据会通过rs485端口传送至边缘计算网关进行计算得到各个点的功率并得到差值计算出各个端口之间的线损，在云端设定阈值，线损超过阈值则会发起警报，方便供电方进行排查原因具体是因为偷漏电还是线路老化故障。
39.在一些可选择的实施例中，系统中还可以包括微控制器以及报警模块，其中，所述微控制器的一端连接至所述第二断路器的另一端，所述微控制器的另一端连接至所述报警模块。
40.在实施例中，微控制器可以用于与前述的边缘计算网关进行信号的传输交互，例如，当边缘计算网关进行计算确定当前线路中的电量数据产出了设定的阈值，则会触发相应的报警信号，并将报警信号反馈至系统中的微控制器，微控制信号根据该报警信号触发相应控制信令发送至系统中的报警模块，在框架断路器和塑壳断路器中的换相开关会自动工作使线路达到新的三相平衡的同时，报警模块根据微控制器的控制信令，进行告警。实施例系统中的报警模块可以选用但不限于led灯以及蜂鸣器等。
41.在一些可选择的实施例中，系统中的入户电表可以包括电流表以及电压表，其中，电流表一端连接至所述第二断路器的另一端，所述电流表的另一端连接至所述微控制器的一端；所述电压表的一端连接所述第二断路器的另一端，所述电压表的另一端连接至所述微控制器的一端。
42.具体地，系统中的入户电表可以包括电流表以及电压表，分别用于获取当前线路中的电流数据以及电压数据，并将电流数据以及电压数据等用电参数发送至微控制器，并由微控制中内置的计算程序计算得到具体的用电功率或者用电量，并将计算得到具体数据值通过rs485端口传送至边缘计算网关进行计算得到各个点的功率并得到差值计算出各个端口之间的线损。需要说明的是，本技术技术方案中的用电数据不仅仅包括电流数据以及电压数据，还可以包括线路温度等其他能够体现线路状态的具体数值。
43.在一些可选择的实施例中，系统还可以包括抗干扰模块，其中，所述抗干扰模块连接至所述微控制器。
44.具体的，实施例系统中的抗干扰模块可以选用ems抗干扰模块，ems抗干扰模块的电磁兼容性采用iec4标准，能够对线路中存在的电磁干扰进行屏蔽。
45.针对附图1，对本技术技术方案所提供的实施例系统进行详细的描述：
46.实施例中主要包括10kv开关、10kv/0.4kv变压器、框架断路器、分布式光伏电源、塑壳断路器、入户电表。其中，10kv开关一端连接电网交流母线，另一端连接10kv/0.4kv变压器，其电量表输出端接至rs485端口；框架断路器一端连接10kv/0.4kv变压器，另一端接至各个楼栋的塑壳断路器，其内置的电量表输出端接至rs485端口；分布式光伏电源并网接入框架断路器与塑壳断路器之间，其内置的电量表输出端接至rs485端口；每户的入户电表接入到对应的塑壳断路器中，其输出端同样接至rs485端口。
47.具体地，框架断路器用于保护电路，并在三相不平衡时通过内部的换相开关自行调节至三相平衡，分布式光伏电源能有效减少输电线路负荷减少线损，并起着节能的作用其中，在10kv开关、框架断路器、塑壳断路器以及入户电表中都配有rs485端口和电压表以及电流表，工作过程中所有的电量数据会通过rs485端口传送至边缘计算网关进行计算得到各个点的功率并得到差值计算出各个端口之间的线损，在云端设定阈值，线损超过阈值则会发起警报，方便供电方进行排查原因，确定该原因具体是偷漏电还是线路老化故障。
48.另一方面，如图2所示，本技术提供可以实现第一方面中方法的一种线损监测方法，方法包括步骤s100-s300：
49.s100、获取当前线路中的用电参数；
50.s200、根据预设的第一预设阈值，确定所述用电参数不小于所述第一预设阈值，将当前电路标记为三相不平衡态；
51.s300、根据所述三相不平衡态的用电参数触发调整信令，根据所述调整信令控制
第一断路器切断第一级配电线路或者控制第二断路器切断非第一级配电线路。
52.具体地，本技术技术方案基于第一方面中的线损故障监测系统提出了线损故障监测以及配电端节能的控制策略，系统的当前用电线路得到的电量数据，例如用电功率经过计算超出阈值则视为线路出现故障(故障情况包括但不限于偷电、单相接地、多相接地、谐波以及三相不平衡等)，例如，当发生三相不平衡时，框架断路器和塑壳断路器中的换相开关会自动工作使线路达到新的三相平衡。具体的计算过程如下：
53.p
i1
＝i
i1
×ui1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
54.p
i2
＝i
i2
×ui2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
55.δp1＝p
i1-p
i2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
56.δp2＝p
i1
+p
光-p0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
57.其中，p
i1
是指一级配电中，即10kv/0.4kv变压器的实际输入功率，i
i1
为输入10kv/0.4kv变压器的电流值，u
i1
为变压器高压侧的实际电压值；p
i2
是指二级配电设备的输入功率，即10kv/0.4kv变压器低压侧的输出电压，i
i1
为10kv/0.4kv变压器输出电流值，u
i2
为变压器低压侧的实际电压值；p
光
是指分布式光伏电源的输出功率，p0为用户电表所测得的用户实时用电功率。δp1和δp2均为实施例中需要进行监测的电量数据，δp1是指进行变压前后的功率之间的差值，δp2是指输入至系统的总的功率(包括一级配电时的输入功率和分布式光伏电源的输出功率)。通过计算得到的需要监测的功率，每个部分都会通过rs485端口将数据传送至边缘计算网关自动得到功率差值并与阈值比较，超出阈值则会触发对对应线路发出的警报，引导供电方技术人员对对应故障线路进行检修。该控制策略中的分布式光伏电源模块，在系统中所有数据正常的情况下，起到减少供电压力的作用，能够有效减少线损。
58.在一些可选择的实施例中，所述根据所述调整信令控制第一断路器和/或第二断路器切断当前线路这一步骤之后，方法还可以包括步骤s400：
59.s400、通过分布式光伏电源为当前线路供电。
60.具体地，当系统中的框架断路器与输入端之间的任意点发生故障时，能通过其内部的储能装置，即对用户进行一个短暂的供电，维持用户的正常生活和工作。
61.在一些可选择的实施例中，所述确定所述用电参数不小于所述第一预设阈值，将当前电路标记为三相不平衡态这一步骤s200，其可以包括步骤s210-s220：
62.s210、将所述用电参数上传至边缘计算网关，通过所述边缘计算网关根据所述用电参数计算得到用电功率；
63.s220、确定所述用电功率不小于所述第一预设阈值，将当前电路标记为三相不平衡态。
64.具体地，实施例工作过程中所有的电量数据会通过rs485端口传送至边缘计算网关进行计算得到各个点的功率并得到差值计算出各个端口之间的线损，在云端设定阈值，线损超过阈值则会发起警报，方便供电方进行排查原因，确定该原因具体是偷漏电还是线路老化故障。
65.第三方面，本技术的技术方案还提供一种线损监测装置，其包括至少一个处理器100；至少一个存储器200，该存储器200用于存储至少一个程序；当至少一个程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器运行如第二方面中的一种线损监测方法。
66.从上述具体的实施过程，可以总结出，本发明所提供的技术方案相较于现有技术存在以下优点或优势：
67.1.本技术技术方案提供边缘计算网关，对线路中的所有关键位置进行实时监测并能有效进行反应，与现在大部分没有监测的装置相比，能够更为迅速地对故障情况进行响应，能有效减少经济损失。
68.2.本技术技术方案中分布式光伏电源的加入，能有效减少线损，延长配件使用寿命，并达到节能减排的效果。
69.3.本技术技术方案在仅部分线路发生故障时，分布式光伏电源能够短暂的对用户供电，其供电时间大于线路排查及维修的时间，能减少经济损失，不会影响到用户日常的工作生活。
70.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
71.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
72.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
73.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发明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。
74.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
75.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟
悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。