专利名称：具有d类电压质量监测功能的数据集中器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有D类电压质量监测功能的数据集中器。
背景技术：
自2009年5月开始，国家电网公司每年投入千亿元以上的资金进行“坚强智能电 网”的建设。电力用户用电信息采集系统(简称用电信息采集系统)作为智能电网高级 量测体系AMI的重要组成部分，为智能电网在技术上实现信息化、自动化、互动化，管理上 实现集团化、集约化、精益化、标准化起着至关重要的作用。自2010年起，网家电网公司每 年的招标资金达数十亿元到数百亿元。而集中器又是用电信息采集系统中数据上传下达的 关键设备，在系统中每个台区必须至少配备一台。在居民用户密集的地区，每个台区有时安 装多台集中器，集中器的数量需求非常巨大。
电压是电能质量的重要指标，电压合格与否直接影响着电网运行、电网损耗及电 力设备安全，同时对保证客户安全生产、产品质量及电器设备的安全与寿命也有重要的影 响。随着社会经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，客户对电压质量的要求越来越 高。因此，进一步提高电压合格率，真正做到电压的可控、在控，源源不断地向客户提供高质 量的电能，就成为供电企业管理工作中的一项重要内容。供电企业按照电网分布的具体情 况设定电压监测点，配置电压监测仪，监测供电电压质量的一些重要指标，并可生成相关的 数据文件以便对这些重要指标进行进一步的分析。
在我国，电压合格率分为四类A类电压监测点，变电所110千伏母线电压合格率； B类电压监测点，35千伏及以上专线用户电压合格率；C类电压监测点，35千伏非专线用户 及10千伏用户电压合格率山类电压监测点，380/220伏低压用户电压合格率。其中A、B、C 类电压由于配网自动化系统建设的不断完善，以及对于35KV和110KV及IOKV逐步实现环 网供电，数据采集和统计分析较为全面，电压合格率较高。对于D类电压因为负荷变化、线 径偏小、或供电半径过大、线路迂回等，导致出现低压220V馈线电压首端居民客户端电压 偏高(低谷时)，而同时远端居民客户端电压偏低(高峰时)的情况。以往选取典型的低 压线路首端和末端、采用每百台区设一电压监测点的方法已经不能适应电压监测的实际情 况。
为了全面、准确、合理地采集电压监测的数据，特别是D类电压合格率监测的数 据，需要布置更多的电压监测仪或者具有电压监测功能的智能型监测终端。于是便出现在 客户端同时需要安装数据集中器和电压监测仪的情况，这样不但增加了大量的设备添置成 本，而且给安装、维护、数据采集带来了难度。发明内容
本发明提供了一种具有D类电压质量监测功能的数据集中器，该数据集中器将用 电信息采集系统的数据集中器和电压监测仪的功能进行融合，既具有数据集中器的功能， 又具备监测220V线路的电压监测仪功能，实现D类电压监测和用户用电信息采集的完美结合，解决了 D类电压监测的布点问题，节省供电企业购置电压监测仪的大量投资和方便用 户维护使用。
具有D类电压质量监测功能的数据集中器，它包括电源模块和处理模块，所述电 源模块和处理模块电信号连接；所述处理模块输入端与GPRS/CDMA模块或lO/lOOBase T 以太网模块的信号输出端连接；显示模块、按键模块、交流采样模块、红外模块和遥信模块 的信号输出或输入端分别与处理模块的信号输入或输出端连接；RS485接口模块和维护 RS485接口模块的信号输出或输入端与处理模块的信号输入或输出端连接。
其中，所述处理模块还包括数据处理单元、存储芯片和实时时钟单元，数据处理单 元通过高速ARM内核CPU对输入、输出的数据进行运算和处理,并实现存储、显示、通信等功 能；存储单元用于对数据进行存储，当终端掉电后，保证数据不丢失；实时时钟单元用于提 供实时时钟信号。
本发明的有益效果本发明根据电力用户用电信息采集系统、客户电压质量管理 标准的相关要求，将集中器功能进行模块化设计。保证了电压监测数据的真实性和完备性， 为供电企业得到实时完备的电能质量数据、提高供电的可靠性和电压合格率提供了很好的 技术手段。本发明具有下述技术创新点
(I)多功能化、智能化、小型化集中器研制，符合配电自动化系统的发展方向。
(2)功能上同时满足用电信息采集和电压质量监测的要求，节省了供电部门的投资。
(3)设计多模式数据通信接口电路，设计出一种能适应宽带/GPRS/CDMA/RS485 现场总线等多种通信模式的接口电路，满足用电信息采集系统数据通信的要求。
(4)硬件设计的高性能、高可靠性，采用模块化设计，各模块间进行有效的电气隔 离，作为核心部分的处理模块，采用功能强大、抗干扰能力强的ARM工业级芯片。
图1是具有D类电压质量监测功能的数据集中器结构简图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图1说明本具体实施方式
，具有D类电压质量监测功能的数 据集中器，它包括电源模块和处理模块，所述电源模块和处理模块电信号连接；所述处理模 块输入端与GPRS/CDMA模块或lO/lOOBase T以太网模块的信号输出端连接；显示模块、按 键模块、交流采样模块、红外模块和遥信模块的信号输出或输入端分别与处理模块的信号 输入或输出端连接；RS485接口模块和维护RS485接口模块的信号输出或输入端与处理模 块的信号输入或输出端连接。
其中，所述处理模块包括数据处理单元、存储芯片和实时时钟单元；数据处理单元 通过高速ARM内核CPU对输入、输出的数据进行运算和处理，并实现存储、显示、通信等功 能；存储单元用于对数据进行存储，当终端掉电后，保证数据不丢失；实时时钟单元用于提 供实时时钟信号。
本实施方式中的具有D类电压质量监测功能的数据集中器实现了以下功能
1、数据采集
集中器采集各电能表的实时电能示值、日零点冻结电能示值、抄表日零点冻结电能示值。电能数据保存时带有时标。
集中器可用下列方式采集电能表的数据
(I)实时采集集中器直接采集指定电能表的相应数据项；
(2)定时自动采集集中器能够按主站设置的采集周期自动采集电能表数据；
(3)自动补抄集中器对在规定时间内未抄读到数据的电能表具有自动补抄功能。补抄失败时，生成事件记录，并向主站报告。
2、电压质量监测
(I)集中器对被监测电压采用有效值采样，采样周期每秒I次，并作为预处理值存储。Imin作为一个统计单元，取Imin内电压预处理值的平均值，作为代表被监测系统即时的实际运行电压；
(2)集中器具有按月和按日统计功能，包括电压合格率及合格累计时间、电压超上限率及相应累计时间、电压超下限及相应累计时间；最高电压值及最高电压出现时刻、最低电压值及最低电压出现时刻、平均电压。能够存储前一月及当月，前一日和当日的记录数据。集中器提供上月及本月的整点统计数据。
(3)实时显示
集中器可以按键调显实时电压值、当日统计数据、电压超限报警信号、设定的各种参数。
(4)精度
电压测量误差绝对值≤O. 5% [测量范围额定电压Un(I±20% )]；
整定电压上、下限值基本误差绝对值≤0.5% ；
综合测量误差绝对值< O. 5%。
3、数据存储
(I)集中器能够按要求对采集数据进行分类存储，如日冻结数据、抄表日冻结数据、曲线数据、历史月数据等。曲线冻结数据密度为I小时。
(2)数据存储参数a)集中器抄表数量支持192只。b)集中器存储容量32M。集中器能够分类存储下列数据c)每个电能表的31个日零点(次日零点)冻结电能数据、12 个月抄表日的冻结电能数据、254个冻结的整点电能数据。
4、电能表运行状态监测
集中器监视电能表运行状况，电能表发生参数变更、时钟超差或电能表故障等状况时，按事件记录要求记录发生时间和异常数据。
5、参数设置
(I)时钟召测和对时功能
集中器具有计时单元，计时单元的日计时误差绝对值< O. 5s/d。集中器可接收主站或本地手持设备的时钟召测和对时命令。集中器能够通过本地信道对电能表进行广播对时。
(2)集中器参数设置和查询
可主站远程或手持设备本地设置和查询下列参数
a)集中器档案；
b)集中器通信参数，如主站通讯地址(包括主通道和备用通道)、通信协议、IP地址等。
(3)抄表参数
可远程或本地设置和查询抄表方案，如集中器采集周期、抄表时间、采集数据项坐 寸ο
(4)电压监测参数设置
能本地和远程设定被监测电压额定值、整定电压上限值和下限值、典型日、月统计 日、日期、时间。
6、事件记录
能够根据设置的事件属性，将事件按重要事件和一般事件分类记录。事件包括参 数变更、抄表失败、集中器停/上电、电能表时钟超差等，记录的主要事件见下表。集中器能 够主动向主站发送告警信息。集中器能够保存最近500条事件记录。
7、本地功能
(I)本地状态指示具有电源、告警、抄表等指示。
(2)本地维护接口 提供本地维护接口，支持手持设备通过红外通信口等本地维 护接口设置参数和现场抄读电能量数据。本地参数设置和现场抄表具有权限和密码管理。
(3)本地信息触发功能通过长按集中器编程键2秒以上或通过红外、调试口向集 中器发送特定命令帧，集中器可向主站发送特定信息。
8、自检和初始化
(I)自检和异常记录可自动进行自检，发现设备或通信异常时，具有事件记录和 告警功能。
(2)初始化接收到主站下发的初始化命令后，分别对硬件、参数区、数据区进行 初始化，参数区置为缺省值，数据区清零。
本发明的终端满足下列技术指标(I)集中器Q/GDff 373-2009 ； (2) Q/GDW 374. 1-2009 ； (3)Q/GDff 374. 2-2009 ； (4) Q/GDW 374. 3-2009 ； (5)电压监测仪DL/T 500-2009。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领 域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的 保护范围。
权利要求
1.具有D类电压质量监测功能的数据集中器，它包括电源模块和处理模块，其特征在于所述电源模块和处理模块电信号连接；所述处理模块输入端与GPRS/CDMA模块或 10/100Base T以太网模块的信号输出端连接；显示模块、按键模块、交流采样模块、红外模块和遥信模块的信号输出或输入端分别与处理模块的信号输入或输出端连接；RS485接口模块和维护RS485接口模块的信号输出或输入端与处理模块的信号输入或输出端连接。
2.根据权利要求1所述的具有D类电压质量监测功能的数据集中器，其特征在于所述处理模块包括数据处理单元、存储芯片和实时时钟单元；数据处理单元通过高速ARM内核CPU对输入、输出的数据进行运算和处理，并实现存储、显示、通信等功能；存储单元用于对数据进行存储，当终端掉电后，保证数据不丢失；实时时钟单元用于提供实时时钟信号。
全文摘要
本发明公开了一种具有D类电压质量监测功能的数据集中器，它包括电源模块和处理模块，所述电源模块和处理模块电信号连接；所述处理模块输入端与GPRS/CDMA模块或10/100Base T以太网模块的信号输出端连接；显示模块、按键模块、交流采样模块、红外模块和遥信模块的信号输出或输入端分别与处理模块的信号输入或输出端连接；RS485接口模块和维护RS485接口模块的信号输出或输入端与处理模块的信号输入或输出端连接。本数据集中器具有数据集中器的功能和监测220V线路的电压监测仪功能，解决了D类电压监测的布点问题，节省供电企业购置电压监测仪的大量投资和方便用户维护使用。
文档编号H02J13/00GK103001321SQ20111026931
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者刘国鹏, 周一心, 孙金良, 俞建华, 夏玉宝, 李定胜, 屈战, 陈磊 申请人:南京能瑞自动化设备股份有限公司