[發明專利]一種配電臺區末端數據采集裝置及方法

有效

• 申請號: 202011224010.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112332543B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 劉建;毛忠浩;王聰;宋仕杰;岳軍龍;張文山;呂奮飛;孫銳;田懷源;張付東;高俊營;韓丙光;盧澤光;崔娟娟
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司德州供電公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 朱曉熹

1.一種配電臺區末端數據采集裝置，與遠程計算中心通信連接，其特征是，包括：傳感器單元、供電單元、控制單元以及通訊單元，所述傳感器單元采用雙通道數據上傳方式，分別采集電氣量以及非電氣量數據，并將采集的電氣量以及非電氣量數據根據控制單元設定的數據傳輸方案上傳至控制單元；所述供電單元的供電輸出端與傳感器單元的供電輸入端連接，用于根據控制單元的數據傳輸方案為傳感器單元供電；所述控制單元接收傳感器單元上傳的數據，根據能量供應以及網絡信道分配設定數據傳輸方案，并針對不同類型的計算任務進行隔離，實現不同類型計算任務的并行處理；所述控制單元通過通訊單元與遠程計算中心通信連接；傳感器單元包括電氣量傳感器模塊以及非電氣量傳感器模塊，所述電氣量傳感器模塊中的傳感器用于采集配電區末端電力設備的電氣量數據，所述非電氣量傳感器模塊中的傳感器用于采集配電區末端電氣設備的非電氣量數據；所述供電單元中包括若干供電模塊，每個供電模塊用于對傳感器單元中對應的一傳感器進行供電；其中，根據能量供應以及網絡信道分配設定數據傳輸方案具體包括：

獲取供電模塊的能量供應信息以及傳感器的網絡信道傳輸狀態；

建立網絡信道分配公式：

其中，n為第n個傳感器或供電模塊，B_n(t)為傳感器n所分配的最優網絡信道；N為傳感器個數，m為傳感器n中某網絡信道，M為傳感器n中網絡信道的個數；Q_nm(t)為t時刻第n個傳感器中第m網絡信道數據隊列、E_n(t)為供電模塊n中無源取能部分電量動態隊列；R_nm(t)為t時刻第n個傳感器中第m網絡信道數據隊列Q_nm(t)的離開速率；ρ_n為供電模塊n的擾動變量，用于保證供電模塊n為傳感器n的數據傳輸提供能量；為傳感器n的靜態功耗；Δn為傳感器n的功耗與傳輸功率的相關性系數；x_nm(t)為t時刻第n個傳感器中第m網絡信道分配指示變量；p_nm(t)為t時刻第n個傳感器中第m網絡信道的最優傳輸功率；為傳感器n在網絡信道m上的最大傳輸功率；

網絡信道分配的約束條件為：

為傳感器n在網絡信道m上的最大傳輸功率；

根據拉格朗日算法以及約束條件求解網絡信道分配公式，獲得傳感器的網絡信道分配方案；

建立傳感器供電方案公式：

L_n(t)＝min(E_n(t)-ρ_n)D_n(t)+(E_n(t)-ρ_n)C_n(t)，其中，C_n(t)為供電模塊n中無源取能子模塊在時刻t的充電量；L_n(t)為傳感器n的供電方案；D_n(t)供電模塊n中電池部分的能耗；

傳感器供電方案的約束條件為：

F_n(t)為供電模塊n中無源取能子模塊在時刻t的放電量，μ為供電模塊n的損耗系數；為供電模塊n中無源取能子模塊電量的最大值；

根據傳感器供電方案的約束條件，如果供電模塊中無源取能子模塊的能量大于第一閾值，確定傳感器第一供電方案；如果供電模塊中無源取能子模塊的能量大于第二閾值且小于第一閾值，確定傳感器第二供電方案；如果供電模塊中無源取能子模塊的能量小于第二閾值，確定傳感器第三供電方案。

2.根據權利要求1所述的配電臺區末端數據采集裝置，其特征是，傳感器單元采用雙通道數據上傳方式，分別采集電氣量以及非電氣量數據，并將采集的電氣量以及非電氣量數據根據控制單元設定的數據傳輸方案上傳至控制單元具體是：傳感器單元將第一通道采集的電氣量數據直接上傳至控制單元；傳感器單元將第二通道采集的非電氣量數據進行數據壓縮后，根據控制單元設定的數據傳輸方案上傳至控制單元。

3.根據權利要求1所述的配電臺區末端數據采集裝置，其特征是，所述供電模塊包括無源取能子模塊以及電池，無源取能子模塊包括射頻能量收集電路、振動能量收集電路以及電容，所述射頻能量收集電路用于收集射頻能量，并將收集的射頻能量轉換為電能儲存到電容中；所述振動能量收集電路用于收集振動能量，并將收集的振動能量轉換為電能儲存到電容中；所述電容以及電池共同為對應的傳感器供電。