CN1182495C - 供电网络实时监测分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号装置。它包括电量采集终端、和主站处理终端，主站处理终端通过以RS-485接口为标准的双绞线或电力载波方式与电量采集终端连接；在各计量点，用光电转换的方式将电能表的运行数据转换为脉冲形式，并由电量采集终端计取储存，将每一数据循环时间的脉冲数据整理打包，以备主站处理终端提取；主站处理终端负责全系统电量采集终端的控制和数据处理，在每一数据循环时间的规定时刻向各计量点电量采集终端发送校时信号和提取数据，然后对所提数据进行如下处理：利用电量采集终端采集的数据进行线损计算，与预设的合理线损进行比较，如数值越限，发出告警提示，可以自动对用户的用电情况进行多方位检测，及时发现计量装置失常、用户窃电等情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号装置。具体说是一种供电网络实时监测分析系统。
技术背景
近几年来，一些不法之徒在利益的驱使下，猖狂盗窃国家电力资源，致使一些线路的线损严重超标，给国家和企业造成不应有的损失。随着技术窃电手段的出现，窃电行为更具有隐蔽性和随意性，再加上电力用户较分散等原因，管理人员很难及时发现网络中存在的窃电行为，现有的一些防范措施大都是被动防范，不可能随时发现窃电行为。
为了减轻管理人员的劳动强度，现在供电系统大力推广远程抄表系统，使管理人员可以在足不出户的情况下“看”到用户电表上显示的用电量，如申请号为97251424的“电力线远程抄表表端装置”以及申请号为98202278的“远程自动抄表装置”。但这些远程抄表系统只可以显示用户电表的用电量，不能对用户是否存在计量故障及窃电行为作出判断。
技术内容
本发明的目的是提供一种供电网络实时监测分析系统，自动准确地判断计量故障、窃电行为发生的时间和地点，计算电量损失的数量，使用电管理人员能够及时的掌握网络负荷运行情况。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明所述的供电网络实时监测分析系统，包括安装在供电网络关口计量电能表上的关口电量采集终端、安装在各用户端计量电能表上的用户电量采集终端和主站处理终端，主站处理终端通过以RS-485接口为标准的双绞线或电力载波方式与关口电量采集终端和用户电量采集终端连接；电量采集终端包括关口电量采集终端和用户电量采集终端，在各计量点，用光电转换的方式将电能表的运行数据转换为脉冲形式，并由电量采集终端计取储存，将每一数据循环时间的脉冲数据整理打包，以备主站处理终端提取；主站处理终端负责全系统电量采集终端的控制和数据处理，为了保证时间同步、数据精度达到要求，主站处理终端在每一数据循环时间的规定时刻向各计量点电量采集终端发送校时信号和提取数据，然后对所提数据进行如下处理：利用关口电量采集终端和各用户电量采集终端采集的数据进行线损计算，与预设的合理线损进行比较，如数值越限，发出告警提示。
作为对本发明的进一步改进，所述的主站处理终端包括数据处理终端和主站管理微机，主站管理微机负责对系统数据进行实时分析，当数据处理终端告警或需要提取系统数据时，主站管理微机从数据处理终端提取若干连续时间段的数据，包括各计量点的电量时间分布参数，网络线损率时间分布参数，网络线损量时间分布参数，网络线损量与各计量点电量复合比较参数，线损率参数，并对数据进行如下分析，主站微机首先对负荷线损率进行分析，用越限线损率值及网络负荷变化与历史负荷线损率规律进行比较，验证线损越限值是否与正常网络负荷变化有关，进一步确定越限告警性质。在分析确定了告警性质属非正常情况时，根据各计量点电量时间分布参数变化规律，监测线损越限时刻的所有用户计量点的电量有无突变现象，有无出现不符合正常变化规律的电量参数，对所有可能引起线损率越限告警的用户计量点都一一列出，然后利用网络线损量与可能存在异常的计量点电量复合比较参数比较分析，准确判断窃电以及计量故障存在的地点，运算这一时间段所损失的电量值。
上述电量采集终端包括主振荡器电路、脉冲信号输入电路、即时时钟日历电路、信号处理和存储电路、信号输出电路，脉冲信号输入电路连接在信号处理和存储电路的输入端，主振荡器电路连接在信号处理和存储电路的时钟信号输入端，即时时钟日历电路连接在信号处理和存储电路的中断输入端，信号输出电路连接在信号处理和存储电路的输出端。
所述的脉冲信号输入电路是由电阻和电容构成的滤波电路。
所述的信号输出电路是RS-485接口电路。
本发明具有如下功能和优点：
实时监测。根据需要设定数据循环时间，自动监测网络中各计量装置的运行情况及电量负荷情况。
自动分析。实时多角度分析用户用电规律，计算网络中的各种负荷参数，定量分析、查找异常参数出现的原因和地点。
告警功能。对不正常的网络负荷参数、用户电量参数告警、提示，对本系统运行状况进行实时检测，对故障点告警、提示。
储存功能，主站管理微机可以对几年内的数据进行储存，可以随时提取所需要的历史数据。
自动抄表。可以设定同步抄表时间，自动读取全网络各计量点电能表的实际数据，并统计、显示、打印。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的总体分布原理图。
图2是本发明的一个实施例的电量采集终端的电原理图；
图3是24小时线损量与某用户有功电表用电量复合分析图；
图4是24小时线损量与某另一用户有功电表用电量复合分析图。
具体实施例
如图1所示，本发明所述的供电网络实时监测分析系统包括安装在供电网络关口计量电能表上的关口电量采集终端1、安装在各用户端计量电能表上的用户电量采集终端2和主站处理终端3，主站处理终端3通过以RS-485接口为标准的双绞线或电力载波方式与关口电量采集终端1和用户电量采集终端2连接；电量采集终端包括关口电量采集终端1和用户电量采集终端2，在各计量点，用光电转换的方式将电能表的运行数据转换为脉冲形式，并由电量采集终端计取储存，将每一数据循环时间的脉冲数据整理打包，以备主站处理终端3提取；主站处理终端3负责全系统电量采集终端的控制和数据处理，为了保证时间同步、数据精度达到要求，主站处理终端3在每一数据循环时间的规定时刻向各计量点电量采集终端发送校时信号和提取数据，然后对所提数据进行如下处理：利用关口电量采集终端1和用户电量采集终端2采集的数据进行线损计算，与预设的合理线损进行比较，如数值越限，发出告警提示。
所述的主站处理终端3包括数据处理终端和主站管理微机，主站管理微机负责对系统数据进行实时分析，当数据处理终端告警或需要提取系统数据时，主站管理微机从数据处理终端提取若干连续时间段的数据，包括各计量点的电量时间分布参数，网络线损率时间分布参数，网络线损量时间分布参数，网络线损量与各计量点电量复合比较参数，累计线损率参数，线损率参数，并对数据进行如下分析，主站微机首先对负荷线损率进行分析，用越限线损率值及网络负荷变化与历史负荷线损率规律进行比较，验证线损越限值是否与正常网络负荷变化有关，进一步确定越限告警性质。在分析确定了告警性质属非正常情况时，根据各计量点电量时间分布参数变化规律，监测线损越限时刻的所有用户计量点的电量有无突变现象，有无出现不符合正常变化规律的电量参数，对所有可能引起线损率越限告警的用户计量点都一一列出，然后利用网络线损量与可能存在异常的计量点电量复合比较参数比较分析，准确判断窃电以及计量故障存在的地点，运算这一时间段所损失的电量值。
上述分析判断是基于如下原理：
线损量＝关口电量采集终端1显示的用电量-各用户电量采集终端2显示的用电量之和
线损率＝(线损量/关口电量采集终端1显示的用电量)*100％
1、网络线损率参数，是网络供、售电量数值是否正常的重要标志。正常供电情况下，网络中由于线路、变压器等因素的影响会产生一部分电量损耗，称为合理线损，一般合理线损率的数值比较低。当网络中存在窃电行为或计量故障时，网络中的线损率会远远超过合理线损率。
2、负荷线损率参数，实际上是网络中不同负荷情况下合理线损率。由于网络中的负荷不是固定数值，整个网络中的电流值也随之产生变化，因此由于线路电阻、变压器内阻、计量装置误差等因素产生的合理线损与网络中的负荷情况有一定的关连规律。当网络中存在窃电行为或计量故障时，该关连规律被打破。
3、各计量点电量时间分布参数，是在每个数据循环时间，终端数据采集器对该计量点电能表数据采样，其中包涵了网络总电量和用户电量在不同时间的规律。
4、网络线损量时间分布参数，是每个数据循环时间网络电量损耗的实际数量。
5、网络线损量与各计量点电量复合比较参数，是网络线损量与每个计量点电量分别比较的值。
线损率是标志供电网络负荷运行情况是否正常的重要参数，正常情况下用电量增加，线损量也增加，其线损率也随之产生微小变化。当出现用户窃电或由于计量表故障引起电能表慢转、停转的情况时，该用户电量采集终端2显示的用电量减少，线损量却增加，线损率急剧上升。
如图3所示，曲线A表示的是用户电量采集终端2显示的用户用电量的变化情况，曲线B表示的是同一时间整个供电网络的线损量的变化情况。图中箭头C所指位置表示在20:35分左右，该用户的电量采集终端2显示的用电量突然大幅度减少，而同时，整个供电网络的线损量突然大幅度增加，并且线损量的增加值与该用户用电量的减少值几乎相等；箭头D所指位置表示从22:50分左右开始，该用户的用电量恢复到平常的水平，而整个供电网络的线损量也降低到正常的范围。根据对上述数据的分析，可以断定：该用户在20:35开始窃电，到22:50停止窃电行为，恢复正常用电。同样，箭头E表示该用户从3:05开始窃电，而在6:50到7:50的一个小时，由于工人交接班，进入用电低谷，线损量也同样进入低谷。
图4的分析方法同上，箭头F、箭头G所指位置表示该用户在正常用电的情况下，采用技术窃电手段使电能表完全停止转动，此时用户电量采集终端2显示的用电量为零，而线损量却成倍增长。
如图2所示，电量采集终端2包括主振荡器电路、脉冲信号输入电路、即时时钟日历电路、信号处理和存储电路、信号输出电路，脉冲信号输入电路连接在信号处理和存储电路的输入端，主振荡器电路连接在信号处理和存储电路的时钟信号输入端，即时时钟日历电路连接在信号处理和存储电路的中断输入端，信号输出电路连接在信号处理和存储电路的输出端。脉冲信号输入电路是由电阻和电容构成的滤波电路。信号输出电路是RS-485接口电路。5路电能表输出的脉冲信号MC0----MC4，分别经由电阻RRA0----RRA4和电容CRA0----CRA4组成的滤波电路，滤除干扰杂波信号后输入到集成电路IC1的端口RA0----RA4，集成电路IC1对5个端口的脉冲进行计数和处理，恢复为实际电量数值后保存在5个不同的存储体中。集成电路IC1的第6脚端口RB0接即时时钟、日历芯片IC3的中断输出，根据系统设置，即时时钟、日历芯片IC3在规定的数据循环时刻由第3脚向集成电路IC1的端口RB0发送中断信号，集成电路IC1检测到中断信号后，通过由10脚RB4、11脚RB5构成的I2C总线向即时时钟、日历芯片IC3提取时间数值，并分别将5个电量值冠以时间标志存入片内数据储存体中。集成电路IC1的第7脚、第8脚、第9脚、第13脚构成与RS-485接口芯片的数据通信，其中：D1为数据输入，R0为数据输出，DE、RE分别为数据收控和发控。系统主机通过通信线路或通信设备与RS-485端口连接，构成了与电量数据采集终端的通信。集成电路IC1接收信号后，根据系统主机的要求向RS-485端口发送各循环时间段的电量数据。为了保证数据分析的准确性，每一个数据循环时刻系统主机向数据采集终端发送校时信号，集成电路IC1接收到校时信号后，通过由端口RB4、RB5组成的I2C总线向即时时钟、日历芯片IC3发送校时信号。
其他电路部分：
D1-1、R1-1、C1-3组成集成电路IC1的上电复位电路。
XT1、C1-1、C1-2组成集成电路IC1的主振电路。
集成电路IC1的端口RB6、RRB6、DRB6组成集成电路IC1的工作状态监视电路。
C2-1、C2-2、XT2、R2-1、R2-2组成即时时钟、日历芯片IC3的主振电路。
各集成电路的型号：
IC1：PIC16F84
IC2：65LBC184
IC3：X1203
Claims (5)
1、供电网络实时监测分析系统，其特征在于：它包括安装在供电网络关口计量电能表上的关口电量采集终端(1)、安装在各用户端计量电能表上的用户电量采集终端(2)和主站处理终端(3)，主站处理终端(3)通过以RS-485接口为标准的双绞线与关口电量采集终端(1)和用户电量采集终端(2)连接；电量采集终端包括关口电量采集终端(1)和用户电量采集终端(2)，在各计量点，用光电转换的方式将电能表的运行数据转换为脉冲形式，并由电量采集终端计取储存，将每一数据循环时间的脉冲数据整理打包，以备主站处理终端(3)提取；主站处理终端(3)负责全系统电量采集终端的控制和数据处理，为了保证时间同步、数据精度达到要求，主站处理终端(3)在每一数据循环时间的规定时刻向各计量点电量采集终端发送校时信号和提取数据，然后对所提数据进行如下处理：利用关口电量采集终端(1)和用户电量采集终端(2)采集的数据进行线损计算，与预设的合理线损进行比较，如数值越限，发出告警提示。
2、根据权利要求1所述的供电网络实时监测分析系统，其特征在于：所述的主站处理终端(3)包括数据处理终端和主站管理微机，主站管理微机负责对系统数据进行实时分析，当数据处理终端告警或需要提取系统数据时，主站管理微机从数据处理终端提取若干连续时间段的数据，包括各计量点的电量时间分布参数，网络线损率时间分布参数，网络线损量时间分布参数，网络线损量与各计量点电量复合比较参数，线损率参数，并对数据进行如下分析，主站微机首先对负荷线损率进行分析，用越限线损率值及网络负荷变化与历史负荷线损率规律进行比较，验证线损越限值是否与正常网络负荷变化有关，进一步确定越限告警性质；在分析确定了告警性质属非正常情况时，根据各计量点电量时间分布参数变化规律，监测线损越限时刻的所有用户计量点的电量有无突变现象，有无出现不符合正常变化规律的电量参数，对所有可能引起线损率越限告警的用户计量点都一一列出，然后利用网络线损量与可能存在异常的计量点电量复合比较参数比较分析，准确判断窃电以及计量故障存在的地点，运算这一时间段所损失的电量值。
3、根据权利要求1所述的供电网络实时监测分析系统，其特征在于：所述的电量采集终端包括主振荡器电路、脉冲信号输入电路、即时时钟日历电路、信号处理和存储电路、信号输出电路，脉冲信号输入电路连接在信号处理和存储电路的输入端，主振荡器电路连接在信号处理和存储电路的时钟信号输入端，即时时钟日历电路连接在信号处理和存储电路的中断输入端，信号输出电路连接在信号处理和存储电路的输出端。
4、根据权利要求3所述的供电网络实时监测分析系统，其特征在于：所述的脉冲信号输入电路是由电阻和电容构成的滤波电路。
5、根据权利要求3所述的供电网络实时监测分析系统，其特征在于：所述的信号输出电路是RS-485接口电路。
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