专利名称：一种用电负荷监测装置、系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力设备领域，更具体地涉及一种用电负荷监测装置、系统。
背景技术：
现有电能计量系统一般由计量互感器和电能表组成，用户的负荷由电能表读取，但电能表极易被破坏或改装，导致读出的负荷并不是实际的负荷。于是出现了通过对比专变一次侧的视在功率和电能表读出的视在功率来实现负荷监测的装置和方法，但这需要根据输电线路的负荷及电压等级将设备划分成许多型号，设计和实现起来都比较复杂，且安装方式需要破坏原输电线路，供电部门难免会质疑其实用性和安全性。
实用新型内容与现有技术相比，本实用新型克服了现有技术中通过电流互感器测量电流通常要将电流互感器套接在输电线路上，需断开电力线且安装时需断电，磁通易饱和等缺点，不需电力线断电即可安装，磁通不易饱和。本实用新型提出了测量一次侧磁场并转换为一次侧电流值来实现负荷监测的装置、系统。本实用新型提供了一种用电负荷监测装置，包括:处理器单元以及分别与处理器单元相连的GPRS单元和测量变压器一次侧磁场的磁场传感器；处理器单元获取磁场传感器传送的磁场数据，进行处理后与通过GPRS单元读取的负控终端的视在功率比较，以实现用电负荷监测。本实用新型提供的用电负荷监测装置，其中所述磁场传感器使用单轴线圈设计，平行设置在电力线下方预定距离处。本实用新型提供的用电负荷监测装置，其中所述处理器单元包括将磁场传感器采集的模拟值转换成数字值的模-数转换器。本实用新型提供的用电负荷监测装置，其包括短消息服务(SMS)单元，处理器单元通过该单元和用电管理者的手机进行用电负荷数据的交流。本实用新型提供的用电负荷监测装置，其包括存储单元，该存储单元用于存储用电数据并供处理器单元读取。本实用新型提供的用电负荷监测装置，其包括时钟单元，该时钟单元用于处理器单元的时钟设定。本实用新型提供的用电负荷监测装置，其中所述处理器单元采用CorteX-M3内核ARM处理器。本实用新型还提供了一种用电负荷监测系统，包括本实用新型的用电负荷监测装置和上位机服务器。本实用新型提供的用电负荷监测系统，其中所述上位机服务器为手持设备或远程主站。本实用新型通过利用磁场采集单元安装方便，无需断电安装的优点，测量专变用户的一次侧输电线路的磁场，并通过本实用新型的磁场-电流转换方法获得电流值，再通过对比一次侧、二次侧的功率来实现用电负荷监测，解决了现有负荷监测装置的安装复杂、用户接受度不高等缺点，并且本实用新型采用的一、二次侧的功率比对方法可更好地监测用电负荷，及时发现用电异常事件。
图1为本实用新型的用电负荷监测装置的实施例结构框图；图2为本实用新型的磁场传感器与电力线安装实施例示意图。
具体实施方式
下面描述本实用新型的用电负荷监测装置的工作过程。一次侧磁场采集单元采集电力线周围的磁场强度值，并将所测数据发送到处理器单元，处理器单元对此数据进行处理，首先计算出相对应的一次电流值，并进一步通过预置的输电线路电压等级及上述计算出的电流值计算出视在功率；同时处理器单元通过GPRS单元读取负控终端的电流值(二次侧电流)和视在功率。处理器单元记录并比较同一时刻一次侧和二次侧的视在功率，当持续一段时间例如15分钟，两个视在功率之间的差超过预定值(例如30%)时通过SMS单元发出报警信息到用电管理者手机或管理平台上，报警某负荷失调。其中，处理器单元采用Cortex_M3内核ARM处理器，具有功耗低、速度快、功能丰富的特点，主要完成磁场数据的接收，短消息服务(SMS)单元的控制，数据的处理及备份，时钟的设定，GPRS的控制。处理器单元自带模-数转换器AD，将磁场采集单元采集的模拟值转换成数字值。处理器单元通过采集到的磁场计算电流，并进一步由预设在处理器中的电压等级值计算出实际的用电视在功率。每相视在功率等于线电压(即电压等级如IOkV)乘以每相相电流有效值，再除以根号3，如公式I所示:P = V*I/#(公式 I)其中:Ρ为视在功率；V为线电压；I为各相的电流有效值。处理器单元通过GPRS单元读取负控终端数据，即二次侧数据，并计算所读取的专变用电终端的视在功率，再计算与一次侧的视在功率的差值，当差值超出线损值时，即例如实际负荷的30%即认为负荷失调。处理器单元随即将此信息通过SMS单元发送到用电管理者的手机。用电管理者手机号码通过预设的方式保存在存储单元中。处理器每隔一预定时间(例如15分钟)计算一次侧相电流、相视在功率，同时读取负控终端的相视在功率和相电流，之后经处理后按时间记录负荷数据，包括一次侧相电流，相视在功率，所读取的用电终端的相电流和相视在功率，及时钟信息，并将这些数据信息保存在存储单元中。用电管理者需要查看用户的用电信息时，可通过手机或管理平台向用电负荷监测装置发送请求，SMS单元接收到该请求时，通过处理器单元从存储单元中获取用电负荷数据，再通过SMS单元传送到用电管理者的手机或管理平台。根据交变电流产生交变的电场，交变的电场产生磁场，电力线周围将产生随电流变化的磁场，这样只要磁场传感器单元接近电力线即可测量电力线周围的磁场。处理器单元根据磁场的大小就可计算出电力线上的电流。其中通过磁场计算电流的方法需要先进行磁场标定，标定方法如下:1、将磁场传感器单元放置在可变电流源附近，与其相隔一预定距离处，2、改变电流源输出，用标准磁场测量仪测量磁场传感器所处位置的磁场大小，并记录磁场传感器输出电压，3、多次执行步骤2，记录电流-磁场-电压值，4、用回归分析法分析步骤3中得到的电流-磁场-电压数据，得出被测磁场和电流之间的关系，确定标定系数。该标定系数预置于存储单元中，根据标定系数和磁场传感器单元输出的电压值，即可计算出实际电流值。本装置在安装时，不需要输电线路断电，可使用绝缘杆将其安装在电力线上即可。其中，磁场传感器单元使用单轴线圈设计，无需套接在电力线上，只要平行设置在电力线下方预定距离即可，如图2所示。这种安装方式避免了传统的电流互感器测电流需将互感器套接在输电线路上，需断开电力线且安装时需断电，磁通易饱和。而使用单轴线圈的磁场传感器单元不需电力线断电即可安装，磁通不饱和。安装时，只需通过绝缘杆将磁场采集单元的顶部卡环卡在电力线上即可。本实用新型的负荷监测装置无需断电安装，实施简单、方便，比现有技术中的同类装置更先进、更新颖，安装更安全，实用性更强。而且本实用新型的负荷监测装置能实现一次侧磁场数据采集，根据磁场数据计算相视在功率，并通过GPRS方式读取二次侧相视在功率，通过对比及时发现用电异常，并发送报警信息。本实用新型还提供一种用电负荷监测系统。该系统由上述的用电负荷监测装置和上位机服务器构成。上位机服务器例如可以是用电管理人员的手机或手持设备，还可以是电力公司的远程主站系统，用电负荷监测装置可通过其SMS单元与手机通信，或者通过GPRS单元与电力公司的主站通信。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者同等替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种用电负荷监测装置，包括:处理器单元以及分别与处理器单元相连的GPRS单元和测量变压器一次侧磁场的磁场传感器；其特征是处理器单元获取磁场传感器传送的磁场数据，进行处理后与通过GPRS单元读取的负控终端的视在功率比较，以实现用电负荷监测。
2.根据权利要求1所述的用电负荷监测装置，其特征是磁场传感器使用单轴线圈设计，平行设置在电力线下方预定距离处。
3.根据权利要求1所述的用电负荷监测装置，其特征是处理器单元包括将磁场传感器采集的模拟值转换成数字值的模-数转换器。
4.根据权利要求1所述的用电负荷监测装置，其特征是包括短消息服务单元，通过短消息服务单元和用电管理者的手机进行通信。
5.根据权利要求1所述的用电负荷监测装置，其特征是包括用于存储用电数据以供处理器单元读取的存储单元。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用电负荷监测装置，其特征是包括时钟单元，该时钟单元用于处理器单元的时钟设定。
7.根据权利要求1-5任一项所述的用电负荷监测装置，其特征是处理器单元采用Cortex-M3内核ARM处理器。
8.一种用电负荷监测系统，其特征是包括权利要求1-7任一所述的用电负荷监测装置和上位机服务器。
9.根据权利要求8所述的用电负荷监测系统，其特征是上位机服务器为手持设备或远程主站。
专利摘要本实用新型提出了一种用电负荷监测装置，包括处理器单元以及分别与处理器单元相连的GPRS单元和测量变压器一次侧磁场的磁场传感器；处理器单元获取磁场传感器传送的磁场数据，进行处理后与通过GPRS单元读取的负控终端的视在功率比较，以实现用电负荷监测。本实用新型还提出了一种包括上述的用电负荷监测装置和上位机服务器的用电负荷监测系统。本实用新型提供的用电负荷监测装置和系统与现有技术中通过电流互感器测量电流通常要将电流互感器套接在输电线路上，需断开电力线且安装时需断电相比，不需电力线断电即可安装，磁通不易饱和。
文档编号G01R19/00GK202975176SQ20122044371
公开日2013年6月5日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者王维彬, 赵羡龙, 成小瑛 申请人:国网电力科学研究院, 国家电网公司