本实用新型涉及低压配电领域，特别涉及一种数字配电系统。
背景技术：
目前，在低压配电系统中，控制设备与配电线路中的检测设备直接连接，采集检测设备从电路中采集的电气数据，并向相关设备发送控制信号来实现配电功能以及保护配电线路等功能。但是，随着低压配电系统在现场的实际配电线路不断增多，检测设备的数量和电气数据的信息量不断增多，传统的低压配电系统中控制设备与检测设备直接通信的方式，无法实现在低压配电系统中实现数字化通信，信息处理能力较低，不利于对低压配电系统进行智能化控制。而且，需要增加硬件实现多个检测设备与控制设备的连接，不利于系统维护和管理，同时增加成本。
技术实现要素：
本实用新型的实施例提供一种数字配电系统，以解决传统的低压配电系统信息处理能力较低的问题，有助于实现低压配电系统数字化和智能化。
为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种数字配电系统，包括：系统管理装置、网络通信装置和测控装置，系统管理装置通过网络通信装置与测控装置连接；测控装置包括至少一个设置在低压配电线路中的数字配电终端，数字配电终端监测所在的低压配电线路中的电气数据；测控装置还包括设置在低压配电线路中的电路控制设备，电路控制设备与数字配电终端连接；数字配电终端根据监测的电气数据控制电路控制设备的运行状态；网络通信装置包括至少一个数据采集器，每个数据采集器与至少一个数字配电终端连接，数据采集器从至少一个数字配电终端采集电气数据，并将采集的电气数据发送给系统管理装置；数据采集器包括：数据采集模块、判断模块和数据发送模块；数据采集模块从数字配电终端采集电气数据，判断模块根据电气数据确定数字配电终端所在的低压配电线路无故障时，由数据发送模块按照设定时间间隔将间隔时间段内采集的电气数据上报给系统管理装置；系统管理装置包括上位机服务器，上位机服务器从网络通信装置接收电气数据，根据电气数据生成控制指令并通过网络通信装置向测控装置发送控制指令。
可选地，判断模块根据电气数据确定数字配电终端所在的低压配电线路出现故障时，由数据发送模块将对应的电气数据实时上报给系统管理装置。
可选地，网络通信装置还包括网络交换机，至少一个数据采集器通过网络交换机与上位机服务器网络通信连接。
可选地，测控装置还包括设置在低压配电线路中的电流检测装置、电压检测装置、电弧检测装置、剩余电流检测装置、温度检测装置中的至少一个，数字配电终端通过电流检测装置、电压检测装置、电弧检测装置、剩余电流检测装置或者温度检测装置采集低压配电线路中相应的电气数据。
可选地，数字配电终端根据电流检测装置、电压检测装置、电弧检测装置、剩余电流检测装置或者温度检测装置监测的相应的电气数据控制电路控制设备的运行状态；和/或，上位机服务器根据从数据采集器接收的电气数据，通过数据采集器向数字配电终端发送指令远程控制电路控制设备的运行状态。
可选地，电路控制设备包括设置在低压配电线路中的断路器、备自投装置、发电机启停装置、电源切换装置中的至少一个；数字配电终端与断路器、备自投装置、发电机启停装置或者电源切换装置连接。
可选地，测控装置还包括设置在低压配电线路所处环境中的防雷参数检测装置、消防电源监测装置、水表、燃气表、热量表中的至少一个；数据采集器与防雷参数检测装置、消防电源监测装置、水表、燃气表或者热量表连接；数据采集器还采集防雷参数检测装置监测的防雷参数、消防电源监测装置监测的消防电源运行参数、水表的水表读数、燃气表的燃气读数或者热量表读数，并发送给上位机服务器。
可选地，上位机服务器包括收发器和处理器，收发器与数据采集器连接，并接收数据采集器发送的电气数据，以及将接收的电气数据发送给处理器；处理器与收发器连接，并接收收发器发送的电气数据，以及根据接收的电气数据进行故障处理、档案管理、统计分析、能耗管理、告警处理中的至少一个操作；处理器还根据接收的电气数据生成控制指令，并将控制指令发送到收发器；收发器通过数据采集器将控制指令发送给数字配电终端。
可选地，系统管理装置还包括与上位机服务器连接的网关，网关还与云服务器连接，上位机服务器通过网关从云服务器下载数据或者向云服务器上传数据。
本实用新型实施例的数字配电系统，通过系统管理装置、网络通信装置和测控装置形成低压配电系统中的数字化通信结构，由数字配电终端监测低压配电线路中的电气数据，并根据监测的电气数据进行就地控制来保护低压配电线路；利用数据采集器将采集的电气数据发送给上位机服务器，以及将上位机服务器发送的控制指令发送给数字配电终端，实现低压配电系统中的数字化通信，提高低压配电系统的信息处理能力，有助于实现低压配电系统智能化。
附图说明
图1为本实用新型的实施例的数字配电系统的结构示意图。
附图标记说明：
10、系统管理装置；11、上位机服务器；12、网关；13、打印机；14、云服务器；20、网络通信装置；21、数据采集器；22、网络交换机；30、测控装置；31、数字配电终端；32、电流检测装置；33、电弧检测装置；34、断路器；35、防雷参数检测装置；36、消防电源监测装置；37、燃气表；38、热量表。
具体实施方式
下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)对本实用新型实施例的数字配电系统进行详细描述。
图1为本实用新型的实施例的数字配电系统的结构示意图。该数字配电系统适用于低压配电系统，通过系统管理装置、网络通信装置和测控装置形成低压配电系统中的数字化通信结构，提高低压配电系统的信息处理能力，有助于实现低压配电系统智能化。
如图1所示，本实施例的数字配电系统包括系统管理装置10、网络通信装置20和测控装置30，系统管理装置10通过网络通信装置20与测控装置30连接。其中，测控装置30包括至少一个设置在低压配电线路中的数字配电终端31，数字配电终端31监测所在的低压配电线路中的电气数据。网络通信装置20包括至少一个数据采集器21，每个数据采集器21与至少一个数字配电终端31连接，数据采集器21从至少一个数字配电终端31采集电气数据，并将采集的电气数据发送给系统管理装置10。系统管理装置10包括上位机服务器11，上位机服务器11从网络通信装置20接收电气数据，根据电气数据生成控制指令并通过网络通信装置20向测控装置30发送控制指令。与传统的二层架构的低压配电系统通信结构相比，一方面，本实施例通过网络通信装置20对测控装置30的数据进行收集，并定期或不定期地上报给系统管理装置10，减轻了系统管理装置的管理负担；另一方面，测控装置30包括数字配电终端31，可以通过数字配电终端31在需要时进行本地管理。其中，测控装置30还包括设置在低压配电系统线路中的电路控制设备，电路控制设备与数字配电终端31连接；数字配电终端31根据检测的所述在低压配电线路中的电气数据，控制该电路控制装置的运行状态。也即，数字配电终端31可以在低压配电线路中进行就地控制。
在该数字配电系统中，测控装置30通过网络通信装置20与系统管理装置10通信连接，形成三层架构的数字化通信结构，可以利用网络通信装置20将测控装置30监测的电气数据进行数字化处理后发送给系统管理装置10，以及将系统管理装置10根据接收到的电气数据生成的控制指令发送给测控装置30，使得该数字配电系统可以进行数字化配电，并具有较高的信息处理能力。该数字化配电系统可用于实现智能化地进行低压配电控制。
本实施例中，测控装置30可以根据实际应用场景中低压配电线路的布置结构，在低压配电线路中设置一个或多个数字配电终端31。网络通信装置20可以根据多个数字配电终端31的数量和实际位置，设置一个或多个数据采集器21。每个数据采集器21与对应的一个或多个数字配电终端31连接，采集数字配电终端31监测的低压配电线路中的电气数据，并将采集的电气数据发送给上位机服务器11，由上位机服务器11对电气数据进行处理，来保证低压配电系统的正常运行。其中，上位机服务器11根据电气数据生成的控制指令，可以发送到数据采集器21，通过数据采集器21发送给数字配电终端31，由数字配电终端31执行相关的电路控制操作。
一种可行的实施方式中，数据采集器21包括数据采集模块和数据发送模块，如数据采集器和数据发射器等。由数据采集模块从数字配电终端31采集电气数据，由数据发送设备按照设定时间间隔将间隔时间段内采集的电气数据上报给系统管理装置10的上位机服务器11。该数据采集器21采用阶段性地发送电气数据的方式，可以减少数据发送次数，节省资源；而且，减少上位机服务器11对接收的电气数据进行解压、解析等操作的次数，进而提高上位机服务器11的信息处理能力。
优选地，数据采集器21还包括判断模块。判断模块(例如逻辑判断电路或者包含比较器的电路或者通过程序等实现)用于根据数据设备采集模块采集的电气数据，判断发送该电气数据的数字配电终端所在的低压配电线路是否出现故障。
若判断模块未判断到故障信息，则间隔性地将采集的电气数据发送给上位机服务器11。若判断模块确定低压配电线路中出现故障，则由数据发送模块将对应地电气数据实时上报给上位机服务器11。
例如，判断模块可以为比较器，通过对电气数据中的电气参数进行初步比较，来判断电气数据对应的低压配电线路是否出现故障。
再例如，数字配电终端31对监测的电气数据进行初步比较处理，在判断出低压配电线路中出现故障时，对电气数据进行故障标识。判断模块可以通过检测电气数据中的故障标识，来判断电气数据对应的低压配电线路是否出现故障。
当然，在其他实施方式中，数据采集器21的结构不限于上述的包括数据采集模块、判断模块和数据发送模块的形式，例如，数据采集器21可以为集成有数据采集、接收、处理和发送功能的电路板。
优选地，网络通信装置20还包括网络交换机22，上述数据采集器21通过网络交换机22与上位机服务器11网络通信连接。数据采集器21将采集的电气数据发给网络交换机22，网络交换机22利用网络通信的方式发送给上位机服务器11，快速且稳定地将电气数据发送给上位机服务器。
本实施例中，测控装置30还包括设置在低压配电线路中的电流检测装置32、电压检测装置(图中未示出)、电弧检测装置33(图中未示出)、剩余电流检测装置(图中未示出)、温度检测装置(图中未示出)中的至少一个，数字配电终端31通过电流检测装置32、电压检测装置、电弧检测装置33、剩余电流检测装置或者温度检测装置采集低压配电线路中相应的电气数据。
其中，电流检测装置32采集低压配电线路中的电流数据，电压检测装置采集低压配电线路中的电压数据，经过对电流数据和电压数据进行计算处理后得出，例如，有功功率、无功功率、视在功率或者功率因数、有功电能、无功电能、累计有功电能量、累计无功电能量等相关电气数据。电弧检测装置33检测低压配电线路中的电弧信号。剩余电流检测装置采集低压配电线路中的剩余电流信号。温度检测装置检测低压配电线路(例如，线缆、铜排、线缆接插件等)，或者低压配电线路所处环境的温度数据。
上位机服务器11接收各测控装置监测的电气数据，并对电气数据进行处理来获取相关电气信息(例如，根据电气数据获取低压配电线路中的电压电流谐波数据、电流不平衡数据、电压不平衡数据、过压信息、失压信息等)，从而对低压配电线路进行保护与控制。此外，测控装置30还可以包括其他现场检测设备，来检测低压配电线路中的其他电气数据。
其中，上述电弧检测装置33、剩余电流检测装置或者温度检测装置采集的相应数据可分别用于确定低压配电线路中的故障电弧、剩余电流和温度，进而确定低压配电线路中是否会出现电气火灾，可用于对低压配电系统进行电气火灾监测和防护。
优选地，数字配电终端31根据电流检测装置32、电压检测装置、电弧检测装置33、剩余电流检测装置或者温度检测装置采集的相应的电气数据控制电路控制设备的运行状态；和/或，上位机服务器11根据从数据采集器21接收的电气数据，通过数据采集器21向数字配电终端31发送指令远程控制电路控制设备的运行状态。
例如，电路控制设备可以为设置在低压配电线路中的断路器34。上位机服务器11可以根据接收的电气数据判断配电线路中是否出现故障，并向相应的断路器34发送远程控制指令，来控制断路器34是否断开，实现对断路器34的远程控制。或者，数字配电终端31根据监测的电气数据判断配电线路中是否出现故障，进而相应地控制断路器34是否断开，实现就地控制。
此外，电路控制设备还可以包括设置在低压配电线路中、备自投装置、发电机启停装置或者电源切换装置。备自投装置、发电机启停装置或者电源切换装置与数字配电终端连接，并从数据配电终端接收控制执行，并相应地进行备自投操作、发电机启停操作或者双电源切换操作等。
如图1所示，测控装置30还可以包括设置在低压配电线路所处环境中的防雷参数检测装置35、消防电源监测装置36、水表(图中未示出)、燃气表37、热量表38中的至少一个。其中，防雷参数检测装置35具体可以包括直接雷检测装置、接地电阻检测装置、SPD(Surge protection Device，浪涌保护器)参数检测装置等。
数据采集器21与防雷参数检测装置35、消防电源监测装置36、水表、燃气表37或者热量表38连接；数据采集器21采集防雷参数检测装置35采集的防雷参数、消防电源监测装置36采集的消防电源运行参数、水表的水表读数、燃气表37的燃气读数或者热量表38读数，并发送给上位机服务器11，使得上位机服务器11进行相应的防雷控制、消防控制等。
本实施例中，上位机服务器11包括系收发器和处理器。收发器与数据采集器21连接，用于接收数据采集器21发送的电气数据，以及将接收的电气数据发送给处理器。处理器与收发器连接，用于接收收发器发送的电气数据，以及根据接收的电气数据进行故障处理、档案管理、统计分析、能耗管理或者告警处理中的一个或多个处理操作。
本实施例中，处理器根据接收的电气数据进行的故障处理包括对接收的电气数据进行故障判断，并在判断出低压配电线路中出现故障时生成相应的控制指令，以消除低压配电线路中的故障，保证低压配电系统的安全运行。例如，根据低压配电线路中的电流或电压等电气数据，进行电流过载或电路失压等故障处理。档案管理包括对接收的电气数据进行记录、存储、生成日志等档案管理，可进行添加、编辑、删除、查询、导出、重置等操作。统计分析包括根据接收的电气数据进行统计分析、对比等处理，获得相应电气参数在设定时间段内的曲线或波形等。能耗管理包括根据接收的电气参数获取配电线路中的能耗数据，进行能耗监测或者生成能耗报表等，还可用于进行能耗配置、能耗查询等。告警处理包括告警查询、告警处理、告警事件配置管理等
此外，在其他实施例中，处理器还可以集成有其他功能。例如系统设置功能，用于进行系统参数、资源和数据字典管理等系统设置，或者根据用户输入修改系统参数。再例如时间控制功能，用于配置系统时间，记录配电线路中发生故障事件的时间，方便后续查询故障、处理故障等。
在利用该数字配电系统进行低压配电时，系统管理装置10还包括与上位机服务器11连接的网关12，网关12还与云服务器14连接，上位机服务器11通过网关12从云服务器14下载数据或者向云服务器14上传数据。而且，上位机服务器11还包括打印机13、人机交互模块或者信息发送模块。人机交互模块可方便用户进行查询、编辑等操作；信息发送模块可在上位机服务器11根据接收的电气数据判断出配电线路出现故障并控制电路断开时，向工作人员发送信息，通知工作人员及时处理故障。例如，向工作人员发送短信或邮件等，以及通过即时通信应用程序向工作人员发送通知消息等。
上述为本实用新型实施例的数字配电系统，该数字配电系统适合作为低压配电系统进行智能化配电，该数字化配电系统具有如下技术效果：
本实用新型实施例的数字配电系统，通过系统管理装置、网络通信装置和测控装置形成低压配电系统中的数字化通信结构，由数字配电终端监测低压配电线路中的电气数据，利用数据采集器将监测的电气数据发送给上位机服务器，以及将上位机服务器发送的控制指令发送给数字配电终端，实现低压配电系统中的数字化通信，提高低压配电系统的信息处理能力，有助于实现低压配电系统智能化。
进一步地，通过数字配电终端在低压配电线路中根据监测的电气数据进行就地控制，进一步提高了低压配电线路的安全性。
进一步地，通过数据采集器来间隔性地向上位机服务器发送采集的电气数据，来减少数据采集器频繁发送数据的操作，并提高上位机服务器的信息处理能力；以及，对采集的电气数据进行故障判断，在判断出故障的情况下实时上报，保证配电线路中的出现故障得到及时处理。
进一步地，通过检测低压配电线路中的电流、电压、功率等电气数据，一方面，保证对配电线路进行有效地配电监测，并在配电线路中出现故障时控制断路器等电路控制设备的运行状态，对配电线路和用电设备进行有效保护；另一方面，通过检测电弧、剩余电流、温度等数据，防止配电线路中出现的故障电弧、剩余电流、过高的温度等引起电气火灾，相当于实现了电气火灾防护系统与低压配电系统的结合，保证配电线路的安全。
进一步地，通过测控装置检测配电线路所处环境的防雷参数、消防参数、水表、燃气表、热量表等参数，并利用上位机服务器统一管理，相当于实现了防雷系统、消防系统等多系统与低压配电系统合一，方便管理和维护，有效地解决了实际配电现场中各系统独立运行造成投资费用高、管理成本高、占用空间大、不便于维护管理等问题。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件拆分为更多部件，也可将两个或多个部件或者部件的部分操作组合成新的部件，以实现本实用新型的目的。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。