一种电力负荷安全监控预警装置的制作方法

1.本发明涉及电力监控技术领域，尤其涉及一种电力负荷安全监控预警装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，人们对电能的需求越来越大，电能的发展和使用给人们的生产生活带来了极大的便利，成为了生产生活中不可或缺的一部分，那么在配电网系统的运行过程中，安全就成为了必要条件。
3.在配电网中通常设置有用电监控，用于实时的调控配电网的运行，以保证对配电网的正常运行，保证生产生活的用电安全。而对于用电单位而言，对于电力负荷安全监控主要依靠用电设备自身所带的保险丝等安全措施保证安全运行，用电单位缺乏对其所有的用电设备的电力负荷的有效监控。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种电力负荷安全监控预警装置，以解决用电单位对用电设备的用电情况和安全监控缺失的问题。
5.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.提供一种电力负荷安全监控预警装置，包括采集组件、通讯组件、数据处理组件和数据分析组件；
7.其中，所述采集组件通过所述通讯组件与所述数据处理组件连接，所述数据处理组件与所述数据分析组件连接；所述采集组件与监控区域内的计量点的用电设备和电能表连接，用于采集所述监控区域内的所述用电设备工作数据和所述电能表的统计数据；所述通讯组件用于将所述采集组件采集的数据上传至所述数据处理组件；所述数据处理组件用于基于所述用电设备工作数据和所述电能表的统计数据计算所述用电设备的电压、电压合格率、电流变化率、功率因数和电量统计；所述数据分析组件用于基于所述电压、所述电压合格率、所述电流变化率、所述功率因数和所述电量统计判断所述用电设备的工作状态是否正常，并预测下一个用电周期的用电量。
8.可选的，所述采集组件包括模拟采集器、开关量采集器和输出采集器，所述模拟采集器用于采集所述用电设备和所述电能表的电压数据、电流数据；所述开关量采集器用于采集所述用电设备和所述电能表的开关的状态信息和动作次数；所述输出采集器用于响应上位机发送的遥控信号向所述用电设备和所述电能表的遥控端口发送控制信号。
9.可选的，所述模拟采集器包括降压电路、抗混叠单元和a/d转换电路，所述降压电路用于将所述采集的所述用电设备和所述电能表的电压数据、电流数据进行降压处理，所述抗混叠单元对降压后的所述电压数据和所述电流数据进行抗混叠滤波处理，所述a/d转换电路用于将抗混叠滤波处理后的所述电压数据和所述电流数据转换为数字信号。
10.可选的，所述通讯组件包括以太网控制器、数字信号处理芯片和连接端口，所述以太网控制器与数字信号处理芯片连接，所述以太网控制器和所述数字信号处理芯片通过所
述连接端口与所述采集组件和所述数据处理组件连接。
11.可选的，所述以太网控制器是型号为lan91c111的微控制器，所述连接端口采用2407a接口。
12.可选的，所述数据处理组件包括电压统计模块、电压合格率计算模块、电流变化率计算模块和电量统计模块；所述电压统计模块与所述采集组件的电压采集电路连接，所述电流变化率与所述采集组件的电流采集电路连接，所述电量统计模块与所述采集组件的电能采集电路连接。
13.可选的，所述电量统计模块包括多个电量统计子模块，每个所述电量统计子模块的统计周期互不相同。
14.可选的，所述数据分析组件包括工作状态判断模块和用电量预测模块，所述工作状态基于所述数据处理组件处理后的所述用电设备的电压、电压合格率、电流变化率、功率因数和电量统计判断所述用电设备的工作状态是否异常；所述用电量预测模块用于基于历史的所述用电设备的电压、电压合格率、电流变化率、功率因数和电量统计进行下一时间段的用电量预测。
15.可选的，所述工作状态判断模块包括电压分析模块、电流分析模块和功率分析模块；所述电压分析模块用于对所述用电设备和所述电能表的工作电压与预设的电压阈值进行比较，判断所述用电设备和所述电能表的工作电压是否正常；所述电流分析模块用于对所述用电设备和所述电能表的工作电流与预设的电流阈值进行比较，判断所述用电设备和所述电能表的工作电流是否正常；所述功率分析模块用于对所述用电设备和所述电能表的工作功率与预设的功率阈值进行比较，判断所述用电设备和所述电能表的工作功率是否正常。
16.可选的，所述用电量预测模块包括多个电量预测单元，每个所述电量预测单元的预测时长不同；所述电量预测单元基于历史数据进行统计加权获得下一个预测时长的用电量。
17.本发明实施例的技术方案，通过采集组件对用电单位的用电设备和电能表的数据进行采集，然后通过通讯组件将采集获得的数据上传至数据处理组件进行数据的处理，可有效的实现对用电单位内的用电设备的数据的统一获取和上传，便于实现用电单位的数据集中，最后由数据分析组件对处理过的数据进行分析获得用电设备的运行状态和用电单位的用电曲线，为用电单位对用电设备的运行提供数据依据，使得用电单位可有效的监控用电设备的运行的负荷状态和安全状态。
18.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
20.图1是根据本发明实施例提供的一种电力负荷安全监控预警装置的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.图1为本发明实施例提供了一种电力负荷安全监控预警装置的结构示意图，本实施例可适用于对用电单位内部的用电设备的运行情况和电力符合安全监控的情况。
24.如图1所示，电力负荷安全监控预警装置包括采集组件、通讯组件、数据处理组件和数据分析组件。
25.其中，采集组件通过通讯组件与数据处理组件连接，数据处理组件与数据分析组件连接。采集组件与监控区域内的计量点的用电设备和电能表连接，用于采集监控区域内的用电设备工作数据和电能表的统计数据；通讯组件用于将采集组件采集的数据上传至数据处理组件；数据处理组件用于基于用电设备工作数据和电能表的统计数据计算用电设备的电压、电压合格率、电流变化率、功率因数和电量统计；数据分析组件用于基于电压、电压合格率、电流变化率、功率因数和电量统计判断用电设备的工作状态是否正常，并预测下一个用电周期的用电量。
26.在本发明实施例中，采集组件为可实现对用电设备和电能表的工作数据进行采集的组件，其可实现对用电设备和电能表的电压、电流、脉冲量等参数的采集和存储。通讯组件可实现采集组件与数据处理组件的通讯，将采集组件采集的数据进行实时上传或响应命令上传。通讯组件的数据传输可以采用有线或无线等方式实现。数据处理组件和数据分析组件主要用于实现不同的数据处理工作，其可以由软件和/或硬件实现，可配置在计算机设备中，例如，服务器、工作站、个人电脑，等等。
27.在本发明实施例中，通过采集组件对用电单位的用电设备和电能表的数据进行采集，然后通过通讯组件将采集获得的数据上传至数据处理组件进行数据的处理，可有效的实现对用电单位内的用电设备的数据的统一获取和上传，便于实现用电单位的数据集中，最后由数据分析组件对处理过的数据进行分析获得用电设备的运行状态和用电单位的用电曲线，为用电单位对用电设备的运行提供数据依据，使得用电单位可有效的监控用电设备的运行的负荷状态和安全状态。
28.在本发明实施例中，采集组件包括模拟采集器、开关量采集器和输出采集器，模拟采集器用于采集用电设备和电能表的电压数据、电流数据；开关量采集器用于采集用电设
备和电能表的开关的状态信息和动作次数；输出采集器用于响应上位机发送的遥控信号向用电设备和电能表的遥控端口发送控制信号。
29.在具体实现中，模拟采集器主要用于实现对用电设备和电能表的模拟量采集，并对该模拟量进行量化为数字量，例如用电设备和电能表的电压、电流、电阻等数据。开关量采集器则是主要用于实现对用电设备和电能表的开关的状态信息采集。输出采集器则是对用电设备和电能表的输出信息进行采集，例如采集组件可响应上位机发送的遥控信号向用电设备和电能表传递具体的遥控指令，此时输出采集器可采集获得用电设备和电能表的输出信号。此外，还可以采集用电设备和电能表的内部数据等。
30.在一个可选的实施例中，模拟采集器包括降压电路、抗混叠单元和a/d 转换电路，降压电路用于将采集的用电设备和电能表的电压数据、电流数据进行降压处理，抗混叠单元对降压后的电压数据和电流数据进行抗混叠滤波处理，a/d转换电路用于将抗混叠滤波处理后的电压数据和电流数据转换为数字信号。
31.在本发明实施例中，需要采集信息的用电设备和电能表的电压、电流大小不一，可能会超过采集组件的工作电压、电流。因此，在采集组件内部设置降压电路，将采集到的电压电流进行降压处理，以保证不会超出采集组件的工作电压和电流，保护采集组件的正常工作。抗混叠单元的设置可起到抑制噪声，去除干扰，以提高信噪比的作用。a/d转换电路可将采集获得的模拟信号量化为数字信号。
32.在一个可选的示例中，通讯组件包括以太网控制器、数字信号处理芯片和连接端口，以太网控制器与数字信号处理芯片连接，以太网控制器和数字信号处理芯片通过连接端口与采集组件和数据处理组件连接。
33.进一步的，以太网控制器是型号为lan91c111的微控制器，连接端口采用2407a接口。
34.采用lan91c111与2407a的接口电路，为嵌入式以太网在2407中的实现提供了硬件支持。系统采用扩展以太网控制器来实现网络模块。网络接口芯片lan91c111在微处理器的控制下发送、接收网络包，与操作系统中的tcp/ip协议栈构成完整的网络系统，在应用层程序操作下可完成各种网络数据传输功能。对以太网和快速以太网的自动协商模式使lan91c111 具有很高的性价比，应用领域广泛。利用lan91c111和dsp芯片组成嵌入式以太网通信系统，能够正确地介入快速以太网，具备10m/100mbit/s、实现以太网接口支持rj45和以太网的连接，可以通过以太网接入 internet，以实现从internet上监控嵌入式设备。
35.在本发明实施例中，数据处理组件包括电压统计模块、电压合格率计算模块、电流变化率计算模块和电量统计模块；电压统计模块与采集组件的电压采集电路连接，电流变化率与采集组件的电流采集电路连接，电量统计模块与采集组件的电能采集电路连接。
36.电压统计模块可用于实现各个用电设备和电能表的电压的单独统计；电压合格率计算模块则可基于计算的电压计算电压合格率；电流变化率计算模块可基于采集的数据进行电流变化率的计算；电量统计模块则可以计量用电设备和电能表的耗电量。
37.进一步的，对于电量的统计可基于不同的时间长度进行计量。示例性的，电量统计模块包括多个电量统计子模块，每个电量统计子模块的统计周期互不相同。
38.数据分析组件包括工作状态判断模块和用电量预测模块，工作状态基于数据处理组件处理后的用电设备的电压、电压合格率、电流变化率、功率因数和电量统计判断用电设
备的工作状态是否异常；用电量预测模块用于基于历史的用电设备的电压、电压合格率、电流变化率、功率因数和电量统计进行下一时间段的用电量预测。
39.其中，工作状态判断模块包括电压分析模块、电流分析模块和功率分析模块；电压分析模块用于对用电设备和电能表的工作电压与预设的电压阈值进行比较，判断用电设备和电能表的工作电压是否正常；电流分析模块用于对用电设备和电能表的工作电流与预设的电流阈值进行比较，判断用电设备和电能表的工作电流是否正常；功率分析模块用于对用电设备和电能表的工作功率与预设的功率阈值进行比较，判断用电设备和电能表的工作功率是否正常。
40.用电量预测模块包括多个电量预测单元，每个电量预测单元的预测时长不同；电量预测单元基于历史数据进行统计加权获得下一个预测时长的用电量。
41.此外，可以包括用户系统管理模块，为各远程终端设备建立数据库，对其位置、型号、基本信息；用户系统管理模块为登录监控平台的人员建立数据库，对其名称、工号、所属单位基本信息行管理；用户系统管理模块在使用时系统用户通过该层登入电力保障监控系统。根据权限不同，将用户分为普通用户和管理员用户两种，系统将对不同用户提供不同的服务。于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
44.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。