一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法及系统与流程
本发明属于关口计量装置在线监测技术领域，具体涉及一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法及一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测系统。
背景技术：
监测需求通常要求在不影响计量系统上设备的正常运行的情况下，监测结果越精确越好，实时性越高越好，同时还需要支持较多的监测点和较大的监测范围。但是目前的关口电能计量装置主要包括电压互感器、电流互感器、二次回路电缆和电能表，这些装置都具有误差，会出现各类故障，传统的管理方式是定期巡检和现场校验，一般计量装置定期巡检主要凭借巡检人员的经验和设备巡检周期来制定，不具备重点巡查的特性，而现场校验方式的校验周期不固定，这两种发现问题的方式均存在实时性差，监测点少，监测范围小，功能不全以及操作麻烦等问题。随着社会发展，用电用户激增，现有的管理方式越来越不能满足需求，所以亟需一种新的计量装置在线监测方法出现。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法及系统，以解决现有技术中关口计量设备在线监测系统存在实时性差，监测点少，监测范围小，功能不全以及操作麻烦的问题。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法，包括以下步骤：
第一步，在线监测主机分路采集各条计量回路的电能计量装置的监测数据；
第二步，在线监测主机将所述监测数据以数组的方式进行存储；
第三步，在线监测主机对所存储的监测数据进行计算；
第四步，在线监测主机将计算结果以数组的方式进行存储；
第五步，对监测数据和计算结果进行分析，如果分析出存在异常情况，则对异常情况进行故障告警，并对出现故障的计量回路执行实时在线监测；如果无异常情况，则重复上述步骤，对所有计量回路进行巡检。
进一步地，在第一步中，所述监测数据是以固定的时间间隔对各条计量回路进行轮询采集的数据。
进一步地，所述轮询采集的时间间隔可设置为5min～60min的任一数值。
进一步地，在第一步中，采用单线程采集所述监测数据，即同一时间仅采集一条计量回路的监测数据。
进一步地，所述采集的监测数据包括pt二次回路电流、ct二次回路电流、pt侧二次回路电压、ct侧二次回路电压、电能表电压、电流、频率、相位。
进一步地，在第三步中，所述在线监测主机对所存储的监测数据进行计算，包括计算pt二次回路压降、pt二次回路负荷、ct二次回路负荷、电能表(主表)误差和电能表(副表)误差。
进一步地，在第三步和第五步中，所述对监测数据进行计算和分析为多线程处理，同时处理多条计量回路的监测数据，或同一时间只处理一条计量回路的多个监测数据。
进一步地，当在线监测主机计算分析出某一路指标超差，巡检方式由轮询采集的方式切换为对单一回路进行实时在线监测；当在线监测主机计算分析出各路指标均不超差，巡检方式不切换。
进一步地，所述故障告警包括对被监测回路的失压和失流、电能表异常、电能表超差、pt二次回路压降超限、ct分机及ct二次回路运行异常、pt分机及pt二次回路运行异常的告警。
pt分机为pt二次回路测量及信息转发单元，ct分机为ct二次回路测量单元。
一种分路巡检的关口电能计量装置在线监系统，包括一台在线监测主机和多条计量回路的监测装置，每条计量回路的监测装置包括pt分机、ct分机，pt分机为pt二次回路测量及信息转发单元，ct分机为ct二次回路测量单元，pt分机和ct分机分别连接至pt和ct的二次回路，pt分机和ct分机分别安装在pt端子箱和ct端子箱中；
在线监测主机一方面与电能表主表和电能表副表连接，用于采集电能表主表和电能表副表的数据，另一方面与现场的多条计量回路的pt分机连接；ct分机与pt分机共用电源，并以载波通讯的方式通过电源线将采集的ct二次回路信息传输给pt分机，pt分机接收到信息后将ct分机和pt分机采集的信息以载波通讯的方式通过pt二次回路传输至在线监测主机。
所述在线监测主机包括计量回路切换电路、信号调理电路、a/d转换电路、plc通讯及同步模块、电能表脉冲采集模块、dsp、微处理器、4g及以太网通讯模块；
所述电能表脉冲采集模块与电能表主表和电能表副表分别相连，用于采集电能表主表和电能表副表的电能数据，计量回路切换电路同一时刻只传输一条计量回路的电能表端的电压、电流信号给信号调理电路，信号调理电路通过a/d转换电路与dsp相连，dsp和微处理器之间相互连接，dsp和微处理器对采集的信息进行计算，微处理器通过4g及以太网通讯模块与主站服务器连接，主站服务器通过设定的门限阈值判定电能计量装置是否正常，若电能计量装置运行正常，则微处理器控制计量回路切换电路按照预先设定的时间间隔进行轮询采集，若计算分析出某一计量回路的指标超差，巡检方式切换为对这一计量回路进行实时在线监测；dsp控制相连接的plc通讯及同步模块传输信息采集指令给计量回路切换电路，计量回路切换电路将信息采集指令传输至下一pt分机，下一pt分机将采集的信息通过pt二次回路传输至计量回路切换电路，实现不同计量回路之间的切换。
进一步地，所述dsp用于数字化后的电压、电流相量计算，所述微处理器用于误差计算、任务调度、存储、控制、显示、外部通讯。
进一步地，所述在线监测主机还包括人机接口、存储器和rs485通讯模块，人机接口、存储器和rs485通讯模块均连接至所述微处理器。
进一步地，所述人机接口由液晶显示器和面板按键组成。
进一步地，所述存储器由ddr2内存和sd存储卡组成，存储器用于存储监测数据及其计算结果。
进一步地，所述在线监测主机还包括gps授时及时间同步模块，所述gps授时及时间同步模块连接至所述dsp。
本发明的一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法及系统，有益效果如下：
(1)一台在线监测主机在一段时间间隔内可以对多条计量回路轮询监测一遍，监测点多，监测范围广。
(2)在线监测主机以5min～60min任一数值的时间间隔对各条计量回路进行巡检，满足每条计量回路相对意义的“全时检验”。
(3)在线监测主机根据采集的数据可以计算分析出被监测回路的失压和失流、电能表异常、电能表超差、pt二次回路压降超限、ct分机及ct二次回路运行异常、pt分机及pt二次回路运行异常，故障分析全面，提高了关口电能计量装置在线监测系统的可靠性，确保电力系统正常运行。
附图说明
图1是本发明一种分路巡检的关口电能计量装置在线监系统的结构示意图；
图2是本发明在线监测主机的结构示意图；
图3是本发明在线监测主机中的计量电压回路切换电路的电路连接关系图；
图4是本发明在线监测主机中的计量电流回路切换电路的电路连接关系图；
图5是本发明一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见附图，现对本发明提供的一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法及系统进行说明。
如图1所示，一种分路巡检的关口电能计量装置在线监系统，包括一台在线监测主机和多条计量回路的监测装置，每条计量回路的监测装置包括pt分机、ct分机，pt分机为pt二次回路测量及信息转发单元，ct分机为ct二次回路测量单元，pt分机和ct分机分别连接至pt和ct的二次回路(图中未示出)，pt分机和ct分机分别安装在pt端子箱和ct端子箱中；
在线监测主机一方面与电能表主表和电能表副表连接，用于采集电能表主表和电能表副表的数据，另一方面与现场的多条计量回路的pt分机连接；ct分机与pt分机共用电源，并以载波通讯的方式通过电源线将采集的ct二次回路信息传输给pt分机，pt分机接收到信息后将ct分机和pt分机采集的信息以载波通讯的方式通过pt二次回路传输至在线监测主机。
如图2所示，所述在线监测主机包括计量回路切换电路、信号调理电路、a/d转换电路、plc通讯及同步模块、电能表脉冲采集模块、dsp、微处理器、4g及以太网通讯模块；
所述电能表脉冲采集模块与电能表主表和电能表副表分别相连，用于采集电能表主表和电能表副表的电能数据，计量回路切换电路同一时刻只传输一条计量回路的电能表端的电压、电流信号给信号调理电路，信号调理电路通过a/d转换电路与dsp相连，dsp和微处理器之间相互连接，dsp和微处理器对采集的信息进行计算，微处理器通过4g及以太网通讯模块与主站服务器连接，主站服务器通过设定的门限阈值判定电能计量装置是否正常，若电能计量装置运行正常，则微处理器控制计量回路切换电路按照预先设定的时间间隔进行轮询采集，若计算分析出某一计量回路的指标超差，巡检方式切换为对这一计量回路进行实时在线监测；dsp控制相连接的plc通讯及同步模块传输信息采集指令给计量回路切换电路，计量回路切换电路将信息采集指令传输至下一pt分机，下一pt分机将采集的信息通过pt二次回路传输至计量回路切换电路，实现不同计量回路之间的切换。
所述dsp用于数字化后的电压、电流相量计算，所述微处理器用于误差计算、任务调度、存储、控制、显示、外部通讯。
所述在线监测主机还包括人机接口、存储器和rs485通讯模块，人机接口、存储器和rs485通讯模块均连接至所述微处理器。
所述人机接口由液晶显示器和面板按键组成。
所述存储器由ddr2内存和sd存储卡组成，存储器用于存储监测数据及其计算结果。
所述在线监测主机还包括gps授时及时间同步模块，所述gps授时及时间同步模块连接至所述dsp。
信号调理电路选择型号为ad620的信号调理模块，a/d转换电路选择型号为ad7760的模数转换器。
在线监测主机以dsp和微处理器为核心，具有强大的数字处理能力，dsp数字信号处理器选择adi公司的第四代sharc处理器adsp-21483，该dsp基于一款单指令多数据(simd)内核制成，支持32位定点和32/40位浮点算法，支持400mhz内核时钟速度，而且内置了fir(有限脉冲响应滤波器)、iir(无限脉冲响应滤波器)和fft(快速傅里叶变换)加速器等额外的处理模块，可以大幅提升系统的整体性能。利用adsp-21483的快速浮点数计算能力，实时计算三相电压、电流、频率、相位、功率等参数，保证实时测量的电参量准确度达到0.05级。
微处理器选择意法半导体公司的stm32f429，是一款基于arm的32位微控制器，flash容量1024kbytes，支持168mhz内核时钟速度，程序存储容量1mb，具备丰富的外设接口。
正常情况下，多条计量回路的ct分机对采集的ct侧二次回路电压、电流信息以及ct二次回路负荷分别存储在ct分机中，并通过载波通讯的方式通过电源线传输至pt分机中。多条计量回路的pt分机对采集的pt侧二次回路电压、电流信息以及pt二次回路负荷分别存储在pt分机中。在线监测主机按照预先设定的时间间隔进行轮询采集，采集其中某一条计量回路的运行状态数据时，微处理器给计量回路切换电路一个控制指令，对该条计量回路的数据进行采集，将该回路的pt分机存储的监测数据通过现场的pt二次回路电压线传输至在线监测主机，在线监测主机根据采集的电能表主表和电能表副表的电压、电流、频率、相位等信息，对监测数据进行计算,得到电能计量装置二次回路整体误差、电能表主表误差和电能表副表误差、计量电压二次回路电压降等信息,并通过4g及以太网通讯模块传输至主站服务器，主站服务器通过设定的门限阈值判定计量装置是否正常，若装置运行正常，则微处理器控制计量回路切换电路按照预先设定的时间间隔进行轮询采集，若计算分析出某一路指标超差，巡检方式切换为对这一回路进行实时在线监测。
计量回路切换电路的工作原理如图3、图4所示，图3是本发明在线监测主机中的计量电压回路切换电路的电路连接关系图，图4是本发明在线监测主机中的计量电流回路切换电路的电路连接关系图。pc1、pc2、pc3、pc4是微处理器对计量回路切换电路的控制信号,继电器采用g6a-474p-st-us，是4刀双掷型继电器，三极管q1至q4驱动相应的继电器工作，当计量回路1上有控制信号pc1时，三极管q1饱和，继电器ls1的线圈1和2有相当的电压流过，则继电器吸合，计量回路1上的三相电压传输至在线监测主机，此时计量回路2、3、4的控制信号pc2、pc3、pc4为0v时，三极管截止，继电器线圈无电流流过，则继电器释放，不采集计量回路2、3、4的数据。
在线监测主机按照预先设定的时间间隔进行轮询采集的具体做法是：在线监测主机以设定的时间间隔对各条计量回路的监测数据进行采集，数据采集为单线程，同时采集一条计量回路的监测数据。技术人员根据现场的需要对采集的时间间隔进行设置，具体间隔时间可设置为5min～60min的任一数值，例如，取时间间隔为a(5min≤a≤60min)分钟，同时对4条计量回路进行巡检，在当地时间t时刻采集第1条计量回路的数据，在
如图5所示，一种分路巡检的关口电能计量装置在线监测方法，包括以下步骤：第一步，在线监测主机分路采集各条计量回路的电能计量装置的监测数据；第二步，在线监测主机将所述监测数据以数组的方式进行存储；第三步，在线监测主机对所存储的监测数据进行计算；第四步，在线监测主机将计算结果以数组的方式进行存储；第五步，对监测数据和计算结果进行分析，如果分析出存在异常情况，则对异常情况进行故障告警，并对出现故障的计量回路执行实时在线监测；如果无异常情况，则重复上述步骤，对所有计量回路进行巡检。
在线监测主机对监测数据以数组的方式进行存储的具体做法是：在线监测主机采集pt二次回路负荷、pt分机的电压、ct二次回路负荷、电能表运行电压、电流、频率、相位等参数，对采集的数据分别以数组的方式存储在在线监测主机的存储器中。在线监测主机对采集数据进行计算，由dsp和微处理器执行，包括pt二次回路压降和二次回路电能表(主表)误差、电能表(副表)误差，计算结果分别以数组的方式存储在在线监测主机的存储器中。
pt分机对电压互感器的三相电压做高精度采集，并将数据回传给在线监测主机，在线监测主机会将对应的电能表侧采集点的电压也做精确测量，在线监测主机对采集的某一回路两端的电压进行对比，计算出该回路压降占信号的百分比。在线监测主机内置的gps授时及时间同步模块(授时精度1us)产生相位测量启动信号，实现pt分机和在线监测主机的相位的同步测量，计算出pt二次回路压降的相位误差，从而实现对二次回路的pt二次回路压降的实时在线监测。
ct分机测得二次回路ct侧的电流及此回路的电压信号，根据采集数据计算得到二次回路的ct二次负荷，ct二次负荷通过载波通讯的方式传输给同一条计量回路的pt分机；pt分机测得二次回路pt侧的电压及此回路的电流信号，根据采集数据计算得到二次回路的pt二次负荷，计算的ct二次负荷和pt二次负荷数据通过现场的电压互感器二次电压线以载波通讯的方式传输给在线监测主机，从而实现对二次回路的pt二次负荷、ct二次负荷的实时在线监测。
在线监测主机分别采集电能表主表和电能表副表的电压、电流、相位、功率(有功，无功)，与电能表电能脉冲数据进行比对，计算出电能表主表和电能表副表的误差。
在线监测主机的分析包括对采集数据的分析和对采集数据计算结果的分析。其中根据采集的数据可以分析出被监测的回路是否失压或失流、电能表是否异常、ct分机是否异常、ct二次回路运行是否异常、pt分机是否异常、pt二次回路运行是否异常。根据计算结果可以分析出电能表是否超差、pt二次回路压降是否超限、pt负荷是否超载和ct负荷是否超载。故障分析全面，提高了关口电能计量装置在线监测系统的可靠性，确保电力系统正常运行。
在线监测主机对监测数据的计算分析为多线程处理，可以同时处理4条计量回路的监测数据，或同时处理一条计量回路的多个监测数据。当在线监测主机计算分析出某一路指标超差，巡检方式切换为对单一回路进行实时在线监测；当在线监测主机计算分析出各路指标均不超差，巡检方式不切换。根据本领域的技术人员所掌握的知识，考虑到同时出现2条以上回路的异常情况几乎不出现，因此这种情况不考虑。
在线监测主机对关口电能计量装置进行在线检测和状态评估，对于异常情况，系统通过gprs通讯方式给相关人员的手机发出告警信息，产品操作简单，功能齐全，省时省力，大大提高运维效率。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
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