[發明專利]虛擬電網監控管理實體電網節點裝置的方法

在審

• 申請號: 202011046391.2
• 申請日: 2020-09-20
• 公開（公告）號: CN114301894A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 高山
• 申請（專利權）人: 高山
• 主分類號: H04L67/025
• 分類號: H04L67/025;H04L67/12;G08B19/00;H02J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種虛擬電網監控管理實體電網節點裝置的方法，主要由斷路節點包括單相斷路報警裝置(簡稱單相斷報裝置)、三相斷路裝置、雙電源轉換裝置、單相斷路裝置，通信節點包括單相斷報裝置、雙電源轉換裝置、探測裝置(包括顯示、煙感、光感、壓力、液位、接近、震動、紅外、磁感、聲波、氣體、溫度、濕度、水表、氣表、其它等)、集中虛擬電網監控裝置(簡稱集中監控裝置)、各階梯電腦虛擬電網監控服務裝置(簡稱某階梯電腦監控裝置)、數據中心服務裝置(簡稱數據中心)等組成，作為集斷路節點和通信節點及虛擬電網與實體電網交匯點于一身的單相斷報裝置是虛擬電網的信息源，由此虛擬電網才有可能利用人工智能技術通過眾多單相斷報裝置實時上傳的大數據經云計算使實體電網從發電到用電終端全部斷路節點裝置在虛擬電網呈樹叉狀數據鏈式物聯網和各種通信節點裝置全部呈集中式物聯網及混防聯控；

各級監控裝置監控三相斷路裝置的軟件包括當功能配置為漏電短路時三相斷路報漏電短路(缺相斷路報燒斷)，當功能配置為漏電短路熔斷時三相斷路報漏電短路(缺相斷路報熔斷)，當功能配置為短路時三相斷路報短路(缺相斷路報燒斷)，當功能配置為短路熔斷時三相斷路報短路(斷缺相斷路報熔斷)，當上級有特種設備時其功能配置前加特種設備名稱，當手動拉閘時需先申請電腦預設再終端拉閘反饋后再手動拉閘而后再終端存儲轉換合閘，當群體終端單相斷報裝置漏電、短路、過欠電壓、手動、物業、消防、地震、應急等拉閘時對應識別報警，當自我單相節點的主電表、副電表、水表、氣表、線損表、主副表、主副水氣表等7x3＝21個群組計量表結算和金額預警及欠費限額拉閘時對應識別報警，當自我三相節點的主電表、副電表、主副電表、水表、氣表、主副水氣表等6個群組計量表結算和金額預警及欠費限額拉閘時對應識別報警，自我單相或三相節點的公用單相斷報裝置對應各類表公攤結算和私用單相斷報裝置對應各類表分攤結算，各種通信節點裝置混防聯動等程序和流程；

數據源：單相斷報裝置上傳的數據和報警信息是集中監控裝置的數據源，集中監控裝置監控的三相斷路裝置下級分支三相斷路裝置計算的數據是上級三相斷路裝置的數據源，其總三相斷路裝置計算的數據是1階梯電腦監控裝置的數據源，1階梯電腦監控裝置監控的三相斷路裝置下級分支三相斷路裝置計算的數據是上級三相斷路裝置的數據源，其總三相斷路裝置計算的數據是2階梯電腦監控裝置的數據源，以此類推下階梯電腦監控裝置計算的總三相斷路裝置的數據是上階梯電腦監控裝置的數據源；

當任意監控裝置監控1個三相斷路裝置時，該裝置為總三相斷路裝置，當任意監控裝置監控多個上下級三相斷路裝置時，處在最上級的為總三相斷路裝置；

在運行中，當三相斷路裝置直接連接下級分支單相斷報裝置或直接連接下級分支三相斷路裝置時，要按電腦建檔預設的自定義線損率計算實時電流負載，其識別實時相電流負載的計算公式分別為：

①當三相斷路裝置直接連接下級分支單相斷報裝置時

實時相電流負載＝直接連接的下級分支單相斷報裝置對應相數據之和+直接連接的下級分支單相斷報裝置對應相數據之和X自定義線損率

②當三相斷路裝置直接連接的下級分支三相斷路裝置時

實時相電流負載＝直接連接的下級分支三相斷路裝置對應相數據之和+直接連接的下級分支三相斷路裝置對應相數據之和X自定義線損率

在運行中，當任意監控裝置監控的三相斷路裝置被報警相電流過載拉閘超限或失衡拉閘超限需要減載調平時，為減少該三相斷路裝置斷電范圍，要按電腦建檔預設對應相直接或間接連接的下級分支單相斷報裝置拉閘數量和自定義拉閘率來控制斷電范圍，其直接或間接連接的下級分支單相斷報裝置拉閘數量的計算公式如下：

預設的相拉閘數量＝直接或間接連接的下級分支單相斷報裝置總數X自定義拉閘率

三相斷路節點裝置三相平衡度計算公式：

三相平衡度＝(最大實時電流負載-最小實時電流負載)÷最大實時電流負載

在運行中，當任意監控裝置監控的上下級多個三相斷路裝置報警相對應的直接或間接連接下級分支單相斷報裝置同時報警或公用部分報過欠電壓警時，按照報上不報下的原則由上級三相斷路裝置對應的監控裝置進行報警，此時的報警源為單相斷報裝置，當上下級多個三相斷路裝置報警相電流負載拉閘超限或三相失衡拉閘超限需要減載時，要按照先下后上原則由下級報警三相斷路裝置對應的監控裝置優先處理，此時的報警源為對應的監控裝置，這兩種情況都由對應的三相斷路裝置表現出來；

在運行中，各級監控裝置監控的雙電源eps轉換裝置其流程是先上報所在電腦監控裝置再對對應的終端單相斷報裝置拉閘減載，拉閘反饋后該電腦監控裝置再向雙電轉換裝置下達轉換指令，轉換成功反饋后該電腦監控裝置再將轉換計量存儲區指令下達至終端單相斷報裝置；

-單相斷報裝置其特征是主要由單片機和監控管理的軟件程序、時鐘、電流脈沖發生、電流負載計量、電流通斷識別、過欠電壓識別、上位機通信、下位機通信、漏電識別、短路識別、漏電自檢識別、主電表計量數據存儲、副電表20個計量數據存儲、指示燈不同頻率閃爍指示報警警種、水表采集和二種費率類型的計費存儲、氣表采集和二種費率類型的計費存儲、繼電器驅動和繼電器、內置或外置的顯示、內置或外置單片機供電電源、內置或外置的IC卡讀寫卡等單元組成，其中，上位機通信單元與集中裝置下位機通信單元連接、下位機通信單元與探測裝置上位機通信單元連接，運行前首先要對開通的功能進行電腦建檔和信息設置；

單相斷報裝置電腦建檔頁面除需要對應填寫的內容外，符號可根據實際需要進行選項：主要有相線類型-AL/BL/CL，使用類型-私用/公用，用戶類型-住宅/商用/其它，電變更預設門限方式-自動/手動，適用電壓-220V/110V，用電類型-單相/三相，水電氣表脈沖常數-10/100/200/400/800/16003200，副電表信息(誰發電就計量到誰的名下)-01/02/03/04/05/06/07/08/09/10/11/12/13/14/15/16/17/18/19/20，繳費類型-預付/后付；計量失靈預警和拉閘預設門限(小時)-00(自然數)，費率類型-普通/四個階梯/四個時段，錢包類型-各表各自結算/主副電表混合結算/主副水氣表混合結算/上級群組主電表結算/上級裝置群組副電表結算/上級群組主副電表混合結算/上級群組主副水氣表混合結算/上級群組水表結算/上級群組氣表結算等；

單相斷報裝置軟件程序采用人工智能技術識別故障和進行消費結算，主要包括在單片機單元預置了電流計算和過載預警及拉閘識別門限，預置了單相斷報節點裝置自我電流過載拉閘和被動電流過載拉閘后延時自動再合閘等電流故障自逾流程及過欠電壓解除延時合閘流程，預置了電流斷路、過欠電壓、漏電、短路、漏電自檢失靈、下位機通信失靈、各種表計量失靈預警和計量失靈、電閘失靈、各類探測裝置報警、手動按鈕通斷、各種表計量異常、主電表金額預警和欠費限額拉閘、副電表金額預警和欠費限額拉閘、主副電表合計金額預警和欠費限額拉閘、水表金額預警和欠費限額拉閘、氣表金額預警和欠費限額拉閘、主電水氣表合計金額預警和欠費限額拉閘、雙電源轉換主電供電計量存儲區、雙電源轉換20個副電供電計量存儲區、IC卡電工維修拉閘倒計時、用戶IC卡拉閘、下級探測報警裝置信息上傳下達等流程，并能將電流負載和各種消費數據及報警信息實時上傳，單相斷報裝置實時電流負載計算公式如下：

實時電流負載＝電流負載監測定義周期時間收到脈沖數(個)X1000瓦X60分鐘÷脈沖常數(個)÷電壓(V)

單相斷報裝置過欠電壓識別分兩個等級，公用單相斷報裝置過欠電壓識別等級較低，且無過欠電壓拉閘保護功能，按預警建檔，報警時識別其過欠電壓預警，私用單相斷報裝置過欠電壓識別等級較高，且有過欠電壓拉閘保護功能，按拉閘建檔，過欠電壓拉閘和電流過載拉閘后按電腦建檔自定義合閘時間自動延時合閘以實現故障自逾；

-集中監控裝置其特征是主要由單片機和虛擬電網監控管理軟件程序、數據存儲、上位機通信、下位機通信、顯示、語音、單片機供電電源、IC卡讀寫、運行前首先要對開通的功能進行電腦建檔和信息設置；

集中監控裝置監控的雙電源ups轉換裝置流程是先轉換后上報電腦監控裝置，再由電腦監控裝置將轉換計量存儲區指令下達至終端單相斷報裝置；

集中監控裝置在軟件程序中預置了單相和三相群組人工智能ic卡結算錢包，包括群組主電表結算/群組副電表結算/群組主副電表混合結算/群組主副水氣表混合結算/各類表公攤結算等；

當集中監控裝置與電腦監控裝置通信失靈報警時，集中監控裝置自動或手動按預設的拉閘率和拉合閘時間及順序通過集中監控裝置向群內顯示報警裝置通知倒計時拉閘，終端單相斷報裝置拉閘后按預設合閘時間合閘，其它單相斷報裝置接續拉合閘循環至報警解除以實現故障自逾；

當集中監控裝置監控的三相斷路節點裝置相電流過載和三相失衡或電腦監控裝置下達的相電流過載和三相失衡拉閘名額需要拉閘時，集中監控裝置按防區內單相斷報裝置電流負載由大至小直接分配拉閘名額，單相斷報裝置拉閘后按自定義時間自動合閘，以實現電腦建檔選擇動作類型為自動時該類故障自逾：

當集中監控裝置連接的下級任意單相斷報裝置上傳的煙、溫、氣、求助等警時，一方面集中監控裝置收到報警后按預設信息反向通過本群顯示報警裝置聯動報警和本群單相斷報裝置拉閘斷電，就是說一戶報警，本群群體用戶報警和斷電同時響應，另一方面集中監控裝置向電腦上傳報警信息，1階梯電腦監控裝置根據預設信息或向其它集中監控裝置下達報警信息，由其它集中監控裝置將報警信息通過本群的單相斷報裝置下達至顯示報警裝置，達到更大范圍的群體報警和斷電響應，包括防火門、排風扇、噴水機構聯動，若誤報警，主報解除報警用戶刷卡合閘恢復通電，當集中監控裝置連接的下級單相斷報裝置監控的顯示報警裝置用于消防上水控制開關時，集中監控裝置接警后上傳電腦，1階梯電腦監控裝置根據預設信息向消防水泵所屬集中監控裝置下達拉合閘指令，由其群內連接消防水泵的單相或三相斷報裝置具體執行；

-電腦監控裝置其特征主要是由對應階梯虛擬電網監控服務管理軟件、被監控的三相斷路裝置由下級至上級電氣量計算、顯示、聲光各種報警、IC卡讀寫、集中監控裝置建檔和信息設置及查詢打印、單相斷報裝置建檔和信息設置及查詢打印、雙電源轉換裝置的建檔和信息設置及查詢打印、探測報警裝置建檔和信息設置及查詢打印、三相斷路裝置建檔、三相斷路裝置報消警、單相斷報裝置報消警、電氣設計原理圖對照驗證表、虛擬電網樹叉狀動態電路圖、各類表結算、物業收費內容等單元組成；

各階梯電腦監控裝置監控的三相斷路裝置預置了直接或間接連接下級分支單相斷報裝置的對應關系，電流計算和電流過載設計拉閘門限、電流過載預設拉閘門限、電流過載預設預警門限及各門限之間的參數可通過電腦建檔選擇自動或手動調節、三相平衡計算和失衡設計拉閘門限、失衡預設拉閘門限、失衡預設預警門限及各門限之間的參數可通過電腦建檔選擇自動或手動調節等軟件程序；

在運行前，為確保有效監控，基層管理人員要通過1階梯電腦監控裝置監控的單相斷報裝置、探測裝置、集中監控裝置、三相斷路裝置、雙電源轉換裝置等進行建檔和信息設置，上級管理人員要通過本階梯電腦監控裝置監控的下階梯電腦監控裝置進行建檔信息拷貝及信息設置，并對本階梯電腦監控裝置監控的三相斷路裝置進行建檔，各階梯電腦監控裝置均設置查詢打印頁面供管理人員查詢；

在運行中，當任意階梯電腦監控裝置監控的三相斷路裝置相實時電流負載超過拉閘門限需要向直接連接的下級分支三相斷路裝置分配拉閘名額時，由于各個下級分支三相斷路裝置可能存在電流負載差異，為顯示公平，因此需要通過電腦監控裝置建檔預設的對應相連接下級分支單相斷報裝置總數計算下級分支三相斷路裝置的平均實時電流負載，并按計算的平均實時電流負載由大至小排序分配拉閘名額，直至分配至集中監控裝置監控的總三相斷路裝置為止，各階梯電腦監控裝置監控的三相斷路裝置和集中監控裝置監控的總三相斷路裝置相平均實時電流負載的計算公式：

相平均實時電流負載＝相實時電流負載÷電腦監控裝置建檔預設對應相連接下級分支單相斷報裝置的總數

在運行中，為減少三相斷路裝置因相電流過載和三相失衡帶來的拉閘斷電范圍，輸電線路上除集中監控裝置監控的三相斷路裝置外的其它三相斷路裝置報警相下級多個三相斷路裝置要按預設的間接拉閘率和平均電流比對電流負載并由大至小計算分配間接拉閘名額，直至計算分配至集中監控裝置監控的總三相斷路裝置為止，報警相下級三相斷路裝置被分配的拉閘名額計算公式如下：

報警相下級三相斷路裝置被分配的拉閘名額＝[報警三相斷路裝置報警相電腦建檔預設的拉閘數量-已計算出結果的拉閘名額(未計算時為0)]X被分配的三相斷路裝置報警相平均實時電流負載÷全部三相斷路裝置報警相平均實時電流負載總和

按以上公式計算，其結果會出現五種情況：一是如果計算結果是小數，計四舍五入后的數，二是如果計算的拉閘剩余數小于1時，計整數，三是如果計算的拉閘剩余數大于1時，計四舍五入后的數，四是如果計算的剩余拉閘數等于1時，可直接分配給下一電流大小順序的三相斷路裝置，五是如果待分配三相斷路裝置剩余1個，剩余拉閘數量全歸該三相斷路裝置；

當下階梯電腦監控裝置與數據中心服務裝置通信失靈報警時(與電腦連接上階梯電腦監控裝置號建檔內容有關)，該階梯電腦監控裝置自動或手動按預設的拉閘率和拉合閘時間及順序通過集中監控裝置向群內顯示報警裝置通知倒計時拉閘，終端單相斷報裝置拉閘后按預設合閘時間合閘，其它單相斷報裝置接續拉合閘循環至報警解除以避免因通信失靈可能造成上階梯電腦監控裝置監控的三相斷裝置電流過載；

-數據中心其特征是主要承擔電腦監控裝置與電腦監控裝置之間的雙向通信和上級電腦監控裝置監控防區的三相斷路裝置電氣量等大數據的計算和各種報警信息的存儲；

-雙電源轉換裝置其特征是具備EPS和UPS兩種轉換方式及主副電自動或手動轉換能力，且手動轉換優先，包括漏電、短路、過電流、缺相等斷路時的轉換，存在EPS和UPS兩種轉換模式；

-非接觸式IC卡裝置其特征是一戶一卡，群抄單充，充值時用戶先查詢自己消費數據，同時可完成群體用戶主副水氣表和報警信息的抄錄，每張卡可對用戶自己的四表進行充值；

-探測裝置其特征是主要由顯示報警裝置和其它探測裝置組成，其中顯示報警裝置主要由單片機和軟件程序、顯示屏、求助報消警按鈕、溫度濕度檢測上位機通信單元、下位機被動多個常開/常閉報警通信接口、DC電源通斷繼電器及驅動電路單元等組成，其它探測包括煙感、壓力、光感、液位、接近、震動、紅外、磁感、聲波、氣體、溫度、濕度、水表、氣表、其它等裝置；

-三相斷路裝置其特征是具備漏電、短路、熔斷一種以上自動或手動通斷路能力；

-單相斷路裝置其特征是具備漏電、短路、熔斷一種以上自動或手動通斷路能力。