一种小型模块化馈线终端数传方法及系统与流程

本发明涉及电力系统自动化，尤其涉及一种小型模块化馈线终端数传方法及系统。

背景技术：

1、馈线终端ftu，是针对柱上开关研制的配网自动化终端产品，根据配电网自动化的最新发展需求，汲取了计算机技术、数字信号处理技术、电网故障检测技术研究的新成果，适用于10kv馈线监测和控制。它除具有遥信、遥测及遥控功能外，还具有故障信号(相间短路、单相接地等)捕捉能力，结合一次开关(断路器、负荷开关、重合器等)，并与配电小区主站(或配电主站)组网配合，可以完成10kv馈线的故障诊断、故障区段隔离、网络重构和非故障区段的正常供电。ftu的应用，极大地提高供电可靠性，提高作业自动化、信息化水平，为电力线路的安全、经济运行保驾护航。

2、ftu无上行通道，远程调控中心无法实时监测，故障检修不及时；柱上开关处线路发生故障时无法自动隔离，非故障段无法实现转移供电的问题；馈线终端数传装置通过rs232口连接ftu，利用蜂窝网络实现ftu与调控中心间的数据交互，监控中心通过对分布在配电网各个开关的实时数据(尤其是开关的保护行为soe信息)的统计、分析，实现对电网运行的实时监控，提高了调度人员及时把握系统运行状态和事故处理的主动性，确保电网的自动化管理质量。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种小型模块化馈线终端数传方法，能够实现对电网运行的实时监控，提高了调度人员及时把握系统运行状态和事故处理的主动性，确保电网的自动化管理质量。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种小型模块化馈线终端数传方法，包括：通过馈线终端捕捉故障信号，并与监控中心、本地终端建立数据通信连接，通过交采计量对三相电力参数进行采集和计算，通过数据通信将交采计量得到的数据和ftu设备的数据进行封装和转发，通过人工智能模块对交采计量得到的数据进行分析和预测，对电力负荷的智能调度和优化。

4、作为本发明所述的小型模块化馈线终端数传方法的一种优选方案，其中：所述通过馈线终端捕捉故障信号包括配置传感器，实时监测馈线电流和电压参数，传感器将实时监测到的电流、电压参数以模拟信号的形式输出，采用模数转换器将模拟信号转换为数字信号，经过滤波、去噪、归一化的预处理后，馈线终端数传模块判断是否存在故障，历史数据的最大电流偏差为±10a，为电流偏差的阈值上下限，比较计算得到的电流偏差与阈值，当存在电流偏差超过阈值的时间点，则认为时间点存在故障。

5、作为本发明所述的小型模块化馈线终端数传方法的一种优选方案，其中：所述与监控中心、本地终端建立数据通信连接包括数传装置上电后判断是否有上行模块插入，当没有检测到模块则休眠5s之后继续检测，当检测到上行模块插入之后，使用at命令通信，判断模块是否支持at指令，通过at指令获取模块的版本号，sim卡的卡号，网络的类型，并检查是否注册上网络，注册网络之后，使用ppp拨号，拨号成功后，根据预先设置的主站参数，连接主站并发送登录心跳帧，当连接不成功时，则重复连接，5次连接不成功则重启模块，重复以上步骤。

6、作为本发明所述的小型模块化馈线终端数传方法的一种优选方案，其中：所述通过交采计量对三相电力参数进行采集和计算包括采集并测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率的参数，测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能量及无功电能量的数据；

7、对三相电压和电流信号进行同步采样，三相交流电压和电流信号表示为正弦波形式：

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10、其中，uph和iph分别表示相电压和相电流的有效值，um和im分别表示相电压和相电流的最大值，ωt表示角频率，t表示时间，表示初相角；

11、三相电压和电流存在不平衡现象，不平衡度的计算公式如下：

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14、其中，ip和in分别表示三相电流的最大值和平均值，up和un分别表示三相电压的最大值和平均值。

15、作为本发明所述的小型模块化馈线终端数传方法的一种优选方案，其中：所述得到的数据和ftu设备的数据进行封装和转发包括根据通信协议和设备要求，选择文本格式、二进制格式以及json格式的数据格式，在数据帧中添加数据标识，并对数据进行校验和纠错处理；

16、ftu设备在接收到数据帧后进行解封装和解码处理，提取出原始电压、电流数据和电力参数，将处理后的数据存储，并进行历史数据查询、数据统计分析的数据管理，设备根据存储的数据进行实时监控，对异常情况进行实时报警，ftu设备数据接收与处理过程中电力系统进行暂态分析：

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19、其中，u(t)表示某一点的电压随时间变化的关系，u0表示电压的初始值，t表示时间，tr表示暂态过程的时间常数，α是电压的暂态指数，it表示传输线上的电流，id表示负载电流，ai表示第i个模块的电流增益，ei表示第i个模块的电流误差。

20、作为本发明所述的小型模块化馈线终端数传方法的一种优选方案，其中：所述人工智能模块对交采计量模块得到的数据进行分析和预测包括通过api函数库调用相应的api函数对预处理后的数据进行分析和预测，使用多元线性回归对原始数据进行线性变换，映射到一个标准正态分布，设定有m个特征xi，y为目标变量建立以下mlm模型：

21、

22、其中，ypred表示预测值，g表示调用函数，β表示截距，βj表示特征xi的系数，zi表示标准化后的特征，j表示特征的指数。

23、作为本发明所述的小型模块化馈线终端数传方法的一种优选方案，其中：所述对电力负荷的智能调度和优化包括根据模型预测的负荷情况，制定调度策略，在预测到负荷高峰时，提前调整发电机组的出力和备用容量，通过实时监测线路的电压和电流，调整变电站的变压比和无功补偿装置，降低线损，提高电力系统的运行效率，根据电力系统的负荷预测，在负荷低谷时使用电力，降低高峰时段的电力需求；

24、利用4g全网通网络接口、以太网接口、rs232接口、rs485接口、蓝牙接口其中，4g全网通网络接口和以太网接口作为上行与监控中心的通信接口；rs232接口、rs485接口、以太网接口作为下行与设备的通信接口，蓝牙接口是本地通信接口，进行实时高效数据采集、传输和处理，对电力系统的异常情况进行实时监控和预警，通过电力系统的远程控制和自动化运行，降低人工干预。

25、本发明的另一个目的是提供一种小型模块化馈线终端数传方法的系统，其能是馈线终端数传系统与其他系统进行集成，提高整体系统的稳定性和可靠性。同时，系统可以兼容多种通信协议和标准，满足不同场景下数据传输的需求。

26、一种小型模块化馈线终端数传方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据传输模块、交采计量模块、人工智能模块、控制与保护模块；

27、所述数据采集模块，负责实时采集馈线终端的各种电力参数，包括电压、电流、功率、功率因数，采集的数据将用于后续的数据处理和分析；

28、所述数据传输模块，负责将处理后的数据通过无线通信技术传输到上级系统，在传输过程中，数据传输模块对数据进行压缩和加密，以提高传输效率和安全性；

29、所述交采计量模块，负责对采集到的数据进行处理，实现电能计量、质量监测、异常检测的功能，进行数据校验、滤波、计算操作，以确保数据的准确性和完整性；

30、所述人工智能模块，利用机器学习、深度学习技术对采集到的数据进行智能分析，实现对电力系统的故障预测、设备健康评估、用电行为分析的功能；

31、所述控制与保护模块，根据接收到的数据和指令，对馈线终端进行控制和保护，与其他模块紧密配合，确保电力系统的安全稳定运行。

32、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种小型模块化馈线终端数传方法的步骤。

33、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现一种小型模块化馈线终端数传方法的步骤。

34、本发明的有益效果：本发明采用工业级设计能够适应野外恶劣安装环境；馈线终端数传装置安装简单，充分利用运营商网络覆盖广、高带宽等特点，为ftu提供网络环境。后台监控中心可实时查看设备的重要参数及运行状况，远程发送操作信号和控制状态管理信号，极大提高作业自动化水平。