CN110470939A - 一种自动检测及报警的监控配电柜及线路故障判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种自动检测及报警的监控配电柜，控制系统将接收的采集部件采集的监测数据依据时钟走向进行处理并获取数据序列，并根据数据序列与历史数据序列比较进行故障判断；其线路故障判断方法主要是通过将采集到的配电柜线路的电流、电压以及关键点的温度统一解析为电流数据和电压数据，并且以配电柜投入使用前获取的历史数据作为标准，判断实时更新的当前时间段内的配电柜线路的数据是否故障，通过这种方法有效的将系统本身在出现不稳定现象或异常情况下的自恢复能力考虑在内，能够降低系统判断的错误率，提高判断准确度，能够降低检修维修的成本。

Description

一种自动检测及报警的监控配电柜及线路故障判断方法

技术领域

本发明实施例涉及监控配电柜技术领域，具体涉及一种自动检测及报警的监控配电柜及线路故障判断方法。

背景技术

配电柜是建筑物中重要的配电设备之一。配电柜安全、稳定的运行直接关系到正常的生产与日常生活。当配电柜中设备运行过程中，会因各种原因导致发热，例如表面氧化、连接螺丝松动或其它原因导致接触电阻过大而引起的发热。通常这些发热在运行中无法用肉眼来观察，随着温度的越来越高，最终导致火灾事故发生。

科学技术的不断进步，使得工农业用电负荷成逐年增长趋势，因此依靠对配电设备的在线监测来提前预知事故的发生，从而尽最大可能的减少损失，就成为电力行业的重要问题。

目前，对于配电柜的监测主要由电流、电压以及温度的监测，但是对于配电柜线路的故障判断依据比较片面，往往都是相较一个预先设定的阈值进行比对来判定，但是配电柜线路以及元器件等一般都有一定的自我恢复能力，现有的技术容易将配电柜线路出现略微不稳定现象或异常的情况下直接判定为故障，造成错误的判断会增加检修维修的成本，而且影响配电柜的正常工作。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种自动检测及报警的监控配电柜及线路故障判断方法，以解决现有技术中容易将配电柜线路出现略微不稳定现象或异常的情况下直接判定为故障，造成错误的判断会增加检修维修的成本，而且影响配电柜的正常工作的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

在本发明实施例的第一个方面，提供了一种自动检测及报警的监控配电柜，包括设置在所述柜体中用于监测配电柜线路的采集部件，以及用于接收所述采集部件获取的监测数据的控制系统，所述控制系统与所述采集部件通讯连接；

所述控制系统将接收的所述监测数据依据时钟走向进行处理并获取数据序列，并根据所述数据序列与历史数据序列比较进行故障判断；

所述采集部件用于采集所述配电柜线路的基波、谐波和全波测量模式的三相电能数据，采集的所述三相电能数据反馈至所述控制系统进行解析，获取电流数据和电压数据；

所述控制系统的信号端通过无线模块连接远程监控终端，所述远程监控终端连接有用于在所述控制系统判断为异常时进行报警的报警模块。

进一步地，所述控制系统的包括三相电能计量芯片以及主控芯片，所述三相电能计量芯片通过SPI接线电性连接所述主控芯片。

进一步地，所述采集部件包括用于采集所述配电柜线路电压的电压互感器，采集所述配电柜线路电流的电流互感器，以及采集所述配电柜线路的温度关键检测点的温度数据的温度采集模块。

进一步地，所述温度关键检测点包括开关位置点和接线点。

进一步地，在所述配电柜线路上设置有多个电压采集点，电流采集点和温度关键检测点，所述电压互感器采集所述电压采集点的电压，所述电流互感器采集所述电流采集点的电流；每个所述电压采集点、电流采集点以及温度关键检测点均包含存储在所述控制系统内的历史数据序列。

在本发明实施例的第二个方面，提供了一种配电柜的线路故障判断方法，包括如下步骤：

步骤100、在每一个采集点，采用采样模块采集所述采集点上某一个当前时间段内若干时间点的基波、谐波和全波测量模式的三相电能数据；

步骤200、将三相电能数据进行解析处理，转换为所述当前时段内的多个当前电流数据和当前电压数据；

步骤300、执行步骤100和步骤200，在配电柜投入使用前测试某一个历史时间段内若干个时间点的配电线路上每个所述采集点的原始电流数据和原始电压数据；

步骤400、将所述原始电流数据与所述原始电压数据依据时钟走向进行处理并获取每一个所述采集点的原始数据序列，绘制原始序列拟合曲线；

步骤500、将实时获取每个所述采集点的所述当前电流数据和所述当前电压数据依据时钟走向进行处理并获取当前数据序列，绘制当前序列拟合曲线；

步骤600、比较同一个采集点的所述当前数据序列与所述原始序列拟合曲线的重合度，若所述重合度小于预设阈值，则判断为配电线路故障，进行报警，若所述重合度大于所述预设阈值，则判断为配电线路正常。

进一步地，所述当前时间段以所述历史时间段为标准进行设定，所述当前时间段以所述历史时间段的时长相同，时间点分布相同。

进一步地，所述重合度设置有误差范围值，所述误差范围值为所述原始序列拟合曲线与所述当前序列拟合曲线在相同时间点的距离值，在预设的所述误差范围值内，设定所述当前序列拟合曲线与所述原始序列拟合曲线重合，在超出预设的所述误差范围值时，设定所述当前序列拟合曲线与所述原始序列拟合曲线不重合。

进一步地，所述重合度的计算方式为：同一所述当前时间段内，重合的时间点数与总时间点数的比例值。

进一步地，还包括对所述原始数据序列进行滚动修正的步骤，获取标准数据序列，进而获取原始序列拟合曲线，具体步骤为：

将实时更新的当前数据序列作为新的历史数据序列，并且过滤掉历史时间段内配电柜线路判定为故障的历史数据序列；

从起点开始依次将每一段所述历史时间段的原始序列拟合曲线全部并合在一起形成混合曲线，并取所有历史时间段内所有时间点混合曲线的最大值和最小值的平均值，作为新的采集点，连接所有新的采集点，进而获取新的标准序列拟合曲线。

本发明实施例具有如下优点：

本发明通过将采集到的配电柜线路的电流、电压以及关键点的温度统一解析为电流数据和电压数据，并且以配电柜投入使用前获取的历史数据作为标准，判断实时更新的当前时间段内的配电柜线路的数据是否故障，通过这种方法有效的将系统本身在出现不稳定现象或异常情况下的自恢复能力考虑在内，能够降低系统判断的错误率，提高判断准确度，能够降低检修维修的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的整体结构示意图；

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例提供了一种自动检测及报警的监控配电柜，一般性的包括设置在所述柜体中用于监测配电柜线路的采集部件，以及用于接收所述采集部件获取的监测数据的控制系统，所述控制系统与所述采集部件通讯连接，所述控制系统的信号端通过无线模块连接远程监控终端，所述远程监控终端连接有用于在所述控制系统判断为异常时进行报警的报警模块。

在本实施中，采集部件所采集的数据主要分为两大类，其一主要是配电柜线路本身的数据，一般为配电柜线路某一个位置点的电压数据和电流数据，其二为配电柜线路的外界数据，一般为配电柜线路上关键部位的温度数据，由于配电柜线路出现故障时，不管是电压还是电流异常时，绝大多数都会导致温度升高，因此，对关键部位的温度数据进行有效合理的分析是监测配电柜的重要方式之一。

其中，采集部件用于采集所述配电柜线路的基波、谐波和全波测量模式的三相电能数据，采集的所述三相电能数据反馈至所述控制系统进行解析，获取电流数据和电压数据；控制系统将接收的所述监测数据依据时钟走向进行处理并获取数据序列，并根据所述数据序列与历史数据序列比较进行故障判断。

在本实施例中，主要利用三相电的技术，将采集部件的所有数据统一直观的解析为有具体数值的电流数据或电压数据(称之为目标数据)，从而便于对目标数据进行准确的分析、处理以及比对等操作，进而获取对配电柜线路是否故障的更为准确的判断依据。

在本发明中，定义配电柜线路的三种状态，不稳定现象、异常以及故障，前两者均理解为仅仅只是存在于故障的可能，只有当判定为故障时，才执行报警等操作。

其中，控制系统的包括三相电能计量芯片以及主控芯片，所述三相电能计量芯片通过SPI接线电性连接所述主控芯片，所述三相电能计量芯片的信号输入端电性连接有采集模块；采集部件包括用于采集所述配电柜线路电压的电压互感器，采集所述配电柜线路电流的电流互感器，以及采集所述配电柜线路的温度关键检测点的温度数据的温度采集模块。温度关键检测点包括开关位置点和接线点，实际中也是开关位置点和接线点故障率最高。

其中，主控芯片是整个系统的控制中心，采用STM8S系列控制器，可以将采集到的数据发送至数据终端进行实时显示，并通过存储芯片进行数据存储。无线模块403主要采用nRF24L01型号的射频收发芯片构建传感器网络，实现传感数据的接收与发送。

采用RN8302B型号的控制芯片作为三相电能计量芯片，主要电能计量流程如下：

首先，在接收到主控芯片的开始信号后，执行相关控制引脚以寄存器的初始化操作；

其次，清空校表数据，并设置校表寄存器写使能点平，将存储器中的校表数据读出并写入校表寄存器；关闭校表寄存器写使能信号，设置三相电能计量芯片的测量寄存器使能信号为常规全波模式，并根据主控芯片的控制命令调整测量模式，测量电能相关数据；

最后，将重要电能或者命令数据写入存储器中保存，并设置间隔时间，等待下一个指令。

由于温度传感器的原理实质上也是将采集的电流数据，转换为电压数据进行分析，因此，温度传感器同样采用与电流互感器、电压互感器相同的数据处理方式。

在本实施例中，在所述配电柜线路上设置有多个电压采集点，电流采集点和温度关键检测点，所述电压互感器采集所述电压采集点的电压，所述电流互感器采集所述电流采集点的电流；每个所述电压采集点、电流采集点以及温度关键检测点均包含存储在所述控制系统内的历史数据序列。每一种采集点数量的设置，是根据配电柜线路的复杂程度以及关键点的数量而定。

实施例2：

由于配电线路由各类元器件组成，每一个元器件的出现故障、或异常现象、或不稳定现象都会引起配电线路的异常或不稳定现象，但是，电子元器件以及配电线路都有一定的自恢复性能，尤其是指出现不稳定现象时，并不代表就一定故障需要停机维修，现有技术中对于故障的判断比较片面，一般当配电线路出现异常现象时就直接判定为故障，这就导致增加了维修、检修工作的概率。

如图1所示，本发明提供了一种配电柜的线路故障判断方法，包括如下步骤：

步骤100、在每一个采集点，采用采样模块采集所述采集点上某一个当前时间段内若干时间点的基波、谐波和全波测量模式的三相电能数据；

步骤200、将三相电能数据进行解析处理，转换为所述当前时段内的多个当前电流数据和当前电压数据；

步骤300、执行步骤100和步骤200，在配电柜投入使用前测试某一个历史时间段内若干个时间点的配电线路上每个所述采集点的原始电流数据和原始电压数据；

步骤400、将所述原始电流数据与所述原始电压数据依据时钟走向进行处理并获取每一个所述采集点的原始数据序列，绘制原始序列拟合曲线；

步骤500、将实时获取每个所述采集点的所述当前电流数据和所述当前电压数据依据时钟走向进行处理并获取当前数据序列，绘制当前序列拟合曲线；

步骤600、比较同一个采集点的所述当前数据序列与所述原始序列拟合曲线的重合度，若所述重合度小于预设阈值，则判断为配电线路故障，进行报警，若所述重合度大于所述预设阈值，则判断为配电线路正常。

其中，当前时间段以所述历史时间段为标准进行设定，所述当前时间段以所述历史时间段的时长相同，时间点分布相同。

重合度设置有误差范围值，所述误差范围值为所述原始序列拟合曲线与所述当前序列拟合曲线在相同时间点的距离值，在预设的所述误差范围值内，设定所述当前序列拟合曲线与所述原始序列拟合曲线重合，在超出预设的所述误差范围值时，设定所述当前序列拟合曲线与所述原始序列拟合曲线不重合；重合度的计算方式为：同一所述当前时间段内，重合的时间点数与总时间点数的比例值。

在本实施例中，还包括对所述原始数据序列进行滚动修正的步骤，获取标准数据序列，进而获取原始序列拟合曲线，具体步骤为：

将实时更新的当前数据序列作为新的历史数据序列，并且过滤掉历史时间段内配电柜线路判定为故障的历史数据序列；

从起点开始依次将每一段所述历史时间段的原始序列拟合曲线全部并合在一起形成混合曲线，并取所有历史时间段内所有时间点混合曲线的最大值和最小值的平均值，作为新的采集点，连接所有新的采集点，进而获取新的标准序列拟合曲线。

本发明通过将采集到的配电柜线路的电流、电压以及关键点的温度统一解析为电流数据和电压数据，并且以配电柜投入使用前获取的历史数据作为标准，判断实时更新的当前时间段内的配电柜线路的数据是否故障，通过这种方法有效的将系统本身在出现不稳定现象或异常情况下的自恢复能力考虑在内，能够降低系统判断的错误率，提高判断准确度。

而且，通过滚动修正的方法，不断的更新标准的参考数据，从而进一步提高判断的准确度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自动检测及报警的监控配电柜，包括设置在所述柜体中用于监测配电柜线路的采集部件，以及用于接收所述采集部件获取的监测数据的控制系统，所述控制系统与所述采集部件通讯连接，其特征在于：

所述控制系统将接收的所述监测数据依据时钟走向进行处理并获取数据序列，并根据所述数据序列与历史数据序列比较进行故障判断；

所述采集部件用于采集所述配电柜线路的基波、谐波和全波测量模式的三相电能数据，采集的所述三相电能数据反馈至所述控制系统进行解析，获取电流数据和电压数据；

所述控制系统的信号端通过无线模块连接远程监控终端，所述远程监控终端连接有用于在所述控制系统判断为异常时进行报警的报警模块。

2.根据权利要求1所述的一种自动检测及报警的监控配电柜，其特征在于：所述控制系统的包括三相电能计量芯片以及主控芯片，所述三相电能计量芯片通过SPI接线电性连接所述主控芯片。

3.根据权利要求1所述的一种自动检测及报警的监控配电柜，其特征在于：所述采集部件包括用于采集所述配电柜线路电压的电压互感器，采集所述配电柜线路电流的电流互感器，以及采集所述配电柜线路的温度关键检测点的温度数据的温度采集模块。

4.根据权利要求1所述的一种自动检测及报警的监控配电柜，其特征在于：所述温度关键检测点包括开关位置点和接线点。

5.根据权利要求1所述的一种自动检测及报警的监控配电柜，其特征在于：在所述配电柜线路上设置有多个电压采集点，电流采集点和温度关键检测点，所述电压互感器采集所述电压采集点的电压，所述电流互感器采集所述电流采集点的电流；每个所述电压采集点、电流采集点以及温度关键检测点均包含存储在所述控制系统内的历史数据序列。

6.一种配电柜的线路故障判断方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤100、在每一个采集点，采用采样模块采集所述采集点上某一个当前时间段内若干时间点的基波、谐波和全波测量模式的三相电能数据；

步骤200、将三相电能数据进行解析处理，转换为所述当前时段内的多个当前电流数据和当前电压数据；

步骤300、执行步骤100和步骤200，在配电柜投入使用前测试某一个历史时间段内若干个时间点的配电线路上每个所述采集点的原始电流数据和原始电压数据；

步骤400、将所述原始电流数据与所述原始电压数据依据时钟走向进行处理并获取每一个所述采集点的原始数据序列，绘制原始序列拟合曲线；

步骤500、将实时获取每个所述采集点的所述当前电流数据和所述当前电压数据依据时钟走向进行处理并获取当前数据序列，绘制当前序列拟合曲线；

步骤600、比较同一个采集点的所述当前数据序列与所述原始序列拟合曲线的重合度，若所述重合度小于预设阈值，则判断为配电线路故障，进行报警，若所述重合度大于所述预设阈值，则判断为配电线路正常。

7.根据权利要求6所述的一种配电柜的线路故障判断方法，其特征在于，所述当前时间段以所述历史时间段为标准进行设定，所述当前时间段以所述历史时间段的时长相同，时间点分布相同。

8.根据权利要求7所述的一种配电柜的线路故障判断方法，其特征在于，所述重合度设置有误差范围值，所述误差范围值为所述原始序列拟合曲线与所述当前序列拟合曲线在相同时间点的距离值，在预设的所述误差范围值内，设定所述当前序列拟合曲线与所述原始序列拟合曲线重合，在超出预设的所述误差范围值时，设定所述当前序列拟合曲线与所述原始序列拟合曲线不重合。

9.根据权利要求7所述的一种配电柜的线路故障判断方法，其特征在于，所述重合度的计算方式为：同一所述当前时间段内，重合的时间点数与总时间点数的比例值。

10.根据权利要求7所述的一种配电柜的线路故障判断方法，其特征在于，还包括对所述原始数据序列进行滚动修正的步骤，获取标准数据序列，进而获取原始序列拟合曲线，具体步骤为：

将实时更新的当前数据序列作为新的历史数据序列，并且过滤掉历史时间段内配电柜线路判定为故障的历史数据序列；

从起点开始依次将每一段所述历史时间段的原始序列拟合曲线全部并合在一起形成混合曲线，并取所有历史时间段内所有时间点混合曲线的最大值和最小值的平均值，作为新的采集点，连接所有新的采集点，进而获取新的标准序列拟合曲线。