[發(fā)明專利]一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法

在審

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• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113036915A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周興華;鐘小強(qiáng);潘明明;田世明;李義民;游元通;李源非;蔡期塬;孟祥飛;張慧敏;吳乃月;袁成勇
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司;北京中恒博瑞數(shù)字電力科技有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;中國電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H04L12/46;H04L29/06;H04W4/38;H04W84/18;H04W88/16
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 13115
• 代理人: 張梅申

1.一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法，本方法基于物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)、HPLC+VPN技術(shù)和邊緣計算，其特征在于：該方法包括：

步驟一：園區(qū)供用電設(shè)備全狀態(tài)信息數(shù)據(jù)采集與融合；

步驟二：構(gòu)建多級低壓物聯(lián)網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)；

步驟三：利用采集的數(shù)據(jù)開展邊緣計算的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實時分析；

步驟四：通過步驟三的結(jié)果對園區(qū)配電室電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法，其特征在于：步驟一包括：

在園區(qū)內(nèi)各開閉所、配電室、環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱安裝電纜觸頭溫度、環(huán)境溫濕度、門禁開關(guān)、電纜溝水浸水位和室內(nèi)煙感傳感器與物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)以及LTU裝置；對園區(qū)內(nèi)配電變壓器安裝觸頭溫度、環(huán)境溫濕度、桿塔傾斜傳感器以及居民智能電表電壓和電流曲線監(jiān)測裝置；對園區(qū)中壓電纜線路安裝溫度傳感器和絕緣監(jiān)測裝置，架空線安裝故障指示器，10kV線路分段/聯(lián)絡(luò)開關(guān)安裝綜保裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法，其特征在于：

步驟二中，通過安裝HPLC通信單元與自動化檢測系統(tǒng)兩部分，以園區(qū)內(nèi)眾多的高壓、中壓與低壓電力線作為網(wǎng)絡(luò)接入

HPLC通信單元距離的計算公式如下：

d＝10∧((abs(RSSI)-A)/(10*n)) (2-1)

其中，d為發(fā)射端和接收端間距離，RSSI為信號接收強(qiáng)度，A為發(fā)射端與接收端相距1米時的信號強(qiáng)度，n為環(huán)境衰減因子；

若設(shè)備與HPLC裝置距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致HPLC傳輸數(shù)據(jù)質(zhì)量較低，可以通過4G/5G無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸中SNR的計算公式如下：

其中，SNR為信噪比，signal為正常輸入信號，noise為噪聲信號；

搭建VPN虛擬專用網(wǎng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法，其特征在于：

步驟三包括：基于步驟二的HPLC、VPN技術(shù)構(gòu)建多級低壓物聯(lián)網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)技術(shù)，在異構(gòu)計算系統(tǒng)上，應(yīng)用邊緣計算對數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法，其特征在于：

步驟四包括，

①通過對園區(qū)供用電設(shè)備故障歷史信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與存取，建立歷史故障信息庫，包括電壓電流幅值、波形、功率因素；

②通過LTU對園區(qū)供用電設(shè)備的電壓、電流數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集；

③通過邊緣計算在數(shù)據(jù)采集模塊添加電流變化率、電壓調(diào)整率的計算模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法，其特征在于：

首先計算模塊對故障信息庫電流變化率進(jìn)行計算，得到不同類型故障的判定條件，若為單相短路、兩相短路、兩相接地短路不對稱故障，經(jīng)過對稱分量法，將不對稱量分解變換為對稱分量；經(jīng)過LTU對園區(qū)供用電設(shè)備的電壓、電流數(shù)據(jù)實時采集后，通過計算模塊對電流變化率實時計算，當(dāng)供用電設(shè)備計算達(dá)到故障的判定條件時，提前自動判斷即將發(fā)生短路或者欠壓故障，通過物聯(lián)管控平臺將信息傳遞至智能斷路器，切斷電路，對故障進(jìn)行主動處理；當(dāng)故障處理完成后計算模塊主動再次計算電流變化率、電壓調(diào)整率，若未達(dá)到判定條件后通過物聯(lián)管控平臺將信息傳遞至智能斷路器，斷路器自動閉合，完成對園區(qū)供用電設(shè)備故障的在線監(jiān)測與遠(yuǎn)程控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于智能網(wǎng)關(guān)的園區(qū)供用電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制方法，其特征在于：

短路故障后電流變化率的判定條件：

其中，Id為短路故障后電流值，Ie為正常工作電流值，τ為自由分量衰減時間常數(shù)，自由分量衰減時間常數(shù)的計算公式如下：

其中KM為短路電流沖擊系數(shù)，在實用計算中，KM取值為1.8-1.9，當(dāng)短路點遠(yuǎn)離發(fā)電廠的線路時，取值為1.8；當(dāng)短路故障發(fā)生在變壓器上低壓側(cè)時，取值為1.3；當(dāng)短路故障發(fā)生在同步機(jī)端時，取值為1.9，

欠壓故障后電壓判定條件：

其中，U_e為正常工作電壓幅值，Ud為欠壓故障后電壓幅值，對于園區(qū)不同的供用電設(shè)備，判定條件各不相同，計算模塊對不同的設(shè)備故障判定條件進(jìn)行計算，得到不同的判定值，存儲在信息庫中，并在新的故障發(fā)生后更新信息庫，物聯(lián)管控平臺根據(jù)不同的供用電設(shè)備故障情況對不同位置的智能斷路器發(fā)送指令，自動切斷電路，

短路故障恢復(fù)后電流變化率的判定條件：

其中，Ig為短路故障恢復(fù)后的電流值，短路故障恢復(fù)后對電流變化率再次計算，未達(dá)到判定條件則說明短路故障恢復(fù)，智能斷路器合閘；若仍達(dá)到判定條件則繼續(xù)對故障進(jìn)行恢復(fù)，重新計算，直至電流變化率正常，欠壓故障恢復(fù)后電壓調(diào)整率的判定條件：

其中，Ug為欠壓故障恢復(fù)后的電壓幅值，欠壓故障恢復(fù)后對電壓調(diào)整率再次計算，未達(dá)到判定條件則說明欠壓故障恢復(fù)，智能斷路器合閘；若仍達(dá)到判定條件則繼續(xù)對故障進(jìn)行恢復(fù)，重新計算，直至電壓調(diào)整率正常。