專利名稱：一種供電回路監(jiān)控裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣安全領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種供電回路監(jiān)控裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外還沒有成熟在用的實(shí)時(shí)用電能耗監(jiān)測系統(tǒng)，這本身是智能電網(wǎng)低壓用 電側(cè)需要重點(diǎn)投資建設(shè)的主要內(nèi)容。以往的用電能耗監(jiān)測其主要手段就是通過獲取電能表 在一段時(shí)間(往往是以月為單位)范圍內(nèi)所記錄的有功電能消耗來完成，很顯然這種通過 抄讀電能表來獲取能耗數(shù)據(jù)的方式具有實(shí)時(shí)性差、成本高等一系列缺點(diǎn)。目前開始出現(xiàn)的“用電分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)”均是采用大量安裝電能表，并通過有線 (RS485/PLC)或無線(Zigbee/GPRS)來遠(yuǎn)程讀取用電數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)部分實(shí)時(shí)與分項(xiàng)計(jì)量。上述系統(tǒng)的缺點(diǎn)如下大量加裝電能表進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，成本高、大量功能閑置；目前工業(yè)/商業(yè)/民用建 筑基本采取嵌入墻體的配電箱進(jìn)行供電回路管理，由于電表自身體積大，在每個(gè)回路上安 裝分項(xiàng)計(jì)量電表在工程改造施工中基本無法實(shí)現(xiàn)；實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)難度大，通信鏈路的改造 與使用維護(hù)成本高、在保障眾多通信節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的前提下系統(tǒng)自身能耗大，與節(jié)能減 排的初衷相悖；難以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)監(jiān)測回路的下行控制。另一方面，目前國內(nèi)外所有的低壓電氣防火監(jiān)測系統(tǒng)全部都是建立在以低壓配電 柜為核心的集中式電氣防火監(jiān)測。其方法的核心內(nèi)容就是過載保護(hù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測配電柜所有 供電回路的出線電流、母線溫度是否超出設(shè)計(jì)安全允許的數(shù)值，實(shí)時(shí)監(jiān)測配電柜所有供電 回路出線與入線的電流差(剩余電流)是否超出安全允許的數(shù)值(漏電保護(hù))。這種方法 的缺點(diǎn)非常突出盡管中/大型建筑的配電柜有多個(gè)供電回路輸出，其每一個(gè)供電回路也往往還是 要為許多個(gè)更細(xì)分的子回路供電，其回路中的電流依然非常大。當(dāng)該回路中的某一個(gè)子回 路出現(xiàn)過載或短路時(shí)并不一定會(huì)導(dǎo)致該回路的總電流的增長超出保護(hù)限值，因此，有可能 無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的告警提示及動(dòng)作保護(hù)；同理，每一個(gè)供電回路往往要為許多個(gè)更細(xì)分的子 回路供電，其回路中的剩余電流受建筑自身結(jié)構(gòu)、氣候(干燥、陰雨)情況的綜合影響往往 具有較大的基數(shù)，且這一基數(shù)不固定，因此某一個(gè)子回路出現(xiàn)嚴(yán)重漏電并不一定會(huì)導(dǎo)致該 回路的總剩余電流的增長超出保護(hù)限值，因此，同樣有可能無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的告警提示及動(dòng) 作保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種供電回路監(jiān)控裝置及系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對供電回 路監(jiān)控不準(zhǔn)確，并且成本較高的問題。本發(fā)明實(shí)施例為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供了一種在供電回路中的數(shù)據(jù)采集 節(jié)點(diǎn)，包括所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)安裝于每一供電回路或者子供電回路，其中包括電能測量單元，微處理器，本地通信單元，負(fù)荷控制單元；所述電能測量單元，實(shí)時(shí)采集一供電回路或者子供電回路的電流、電壓及剩余電流；所述微處理器，用于根據(jù)所述電流、電壓的離散數(shù)值計(jì)算出供電回路輸出的瞬時(shí) 功率和平均功率，根據(jù)所述剩余電流計(jì)算出所述剩余電流的增幅變化率，并判斷如果所述 瞬時(shí)功率超過預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)峰值功率門限，或者平均功率在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)超過預(yù)先設(shè) 定的平均功率門限，或者所述剩余電流的增幅變化率超過增幅變化門限，則控制所述負(fù)荷 控制單元切斷供電回路或者供電子回路；所述本地通信單元，用于將所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并接收遠(yuǎn) 端設(shè)備發(fā)出的控制供電回路或者供電子回路的控制指令并將其傳送給所述微處理器。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的一個(gè)進(jìn)一步的方面，所 述電能測量單元還用于采集供電回路或者子供電回路的溫度，所述微處理器判斷所述溫度 是否超過預(yù)先設(shè)定的溫度門限，如果超過則控制所述負(fù)荷控制單元切斷供電回路或者供電 子回路。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的再一個(gè)進(jìn)一步的方面， 還包括顯示/告警單元，用于根據(jù)所述微處理器的指令輸出告警信息。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的另一個(gè)進(jìn)一步的方面， 所述微處理器為系統(tǒng)集成芯片。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的另一個(gè)進(jìn)一步的方面， 所述本地通信單元通過通信總線向所述遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種數(shù)據(jù)處理裝置，包括，本地通信單元，處理單元，遠(yuǎn)程通信單元；所述本地通信單元，與復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過本地總線相連接，用于與所述復(fù) 數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)相通信；所述處理單元，與所述本地通信單元相連接，用于對位于不同供電回路或者供電 子回路中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和存儲(chǔ)，將所述統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果通過遠(yuǎn) 程通信單元發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并通過所述遠(yuǎn)程通信單元獲取所述遠(yuǎn)端設(shè)備的控制指令。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種數(shù)據(jù)處理裝置的一個(gè)進(jìn)一步的方面，所述遠(yuǎn)程通信 單元通過電力線載波通信方式與遠(yuǎn)端設(shè)備通信。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種數(shù)據(jù)處理裝置的再一個(gè)進(jìn)一步的方面，所述遠(yuǎn)程通 信單元與三相供電回路相連接，可通過所述三相供電回路的任意一相與所述遠(yuǎn)端設(shè)備通
fn °根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種數(shù)據(jù)處理裝置的另一個(gè)進(jìn)一步的方面，顯示單元和 告警單元，分別與所述處理單元相連接，用于輸出所述采集的數(shù)據(jù)和告警信息。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種供電回路監(jiān)控系統(tǒng)，包括如前所述的復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)采集 節(jié)點(diǎn)，如前所述的數(shù)據(jù)處理裝置，遠(yuǎn)端設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)安裝于每一個(gè)供電回路或者供電子回路中，用于獨(dú)立控制每一 個(gè)供電回路或者供電子回路，并與所述數(shù)據(jù)處理單元通信，將所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā) 送給數(shù)據(jù)處理單元，接收數(shù)據(jù)處理單元控制供電回路或者供電子回路的控制指令；
所述數(shù)據(jù)處理裝置，對數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將所述統(tǒng)計(jì)分析 的結(jié)果發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并獲取所述遠(yuǎn)端設(shè)備的控制指令。通過本發(fā)明實(shí)施例，通過在每個(gè)供電回路和供電子回路中的獨(dú)立控制，并且結(jié)合 網(wǎng)絡(luò)化的集中控制管理可以使得供電線路更加安全可靠，避免不必要的斷電或者火災(zāi)隱 情。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種電路中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明一種電路中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例一種數(shù)據(jù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例一種數(shù)據(jù)處理裝置與數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例一種供電回路監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種供電回路中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)安裝于每一供電回路或者子供電回路，其中包括電能測量單元 101，微處理器102，本地通信單元103，負(fù)荷控制單元104。所述電能測量單元101，實(shí)時(shí)采集一供電回路或者子供電回路的電流、電壓及剩余 電流。所述微處理器102，用于根據(jù)所述電流、電壓的離散數(shù)值計(jì)算出供電回路輸出的瞬 時(shí)功率和平均功率，根據(jù)所述剩余電流計(jì)算出所述剩余電流的增幅變化率，并判斷如果所 述瞬時(shí)功率超過預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)峰值功率門限，或者平均功率在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)超過預(yù)先 設(shè)定的平均功率門限，或者所述剩余電流的增幅變化率超過增幅變化門限，則控制負(fù)荷控 制單元104切斷供電回路或者供電子回路。所述瞬時(shí)功率是指將所述電流的離散數(shù)值和電壓的離散數(shù)值相乘，在第一預(yù)定時(shí) 間內(nèi)累積運(yùn)算以獲得所述瞬時(shí)功率；所述平均功率是指將所述電流的離散數(shù)值和電壓的離 散數(shù)值相乘，在第二預(yù)定時(shí)間內(nèi)累積運(yùn)算，以獲得平均功率。其中增幅變化率(L)是當(dāng)前采樣周期內(nèi)剩余電流有效值(It)與上一采樣周期內(nèi) 剩余電流有效值(Ip1)之差除以采樣周期⑴L = (It-It^1)A ；其中，剩余電流有效值的計(jì)
算公式IT= ￡1，其中，、為某一采樣點(diǎn)的電流，N采樣點(diǎn)的總數(shù)。
N
計(jì)算瞬時(shí)功率時(shí)，將所述電流的離散數(shù)值和電壓的離散數(shù)值相乘，在第一預(yù)定時(shí) 間內(nèi)累積運(yùn)算獲得瞬時(shí)功率，例如在20mS內(nèi)累加20次乘積的結(jié)果，其中每ImS獲取一次離 散數(shù)值的電流和電壓；計(jì)算平均功率時(shí)，將所述電流的離散數(shù)值和電壓的離散數(shù)值，在第二 預(yù)定時(shí)間內(nèi)累積運(yùn)算，獲得平均功率，例如在IOS內(nèi)累加10000次乘積的結(jié)果。 所述微處理器102判斷所述瞬時(shí)功率超過預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)峰值功率報(bào)警門限或 者平均功率在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)超過預(yù)先設(shè)定的平均功率報(bào)警門限，則還可以輸出用戶提示 信息，以提示用戶當(dāng)前用電回路的狀況，提醒用戶檢查電力線路，這樣可以使得供電回路更 加安全，其中作為在該數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)中還可以包括顯示單元105，例如LCD顯示屏或者LED 顯示屏；告警單元106，例如燈光報(bào)警器，蜂鳴器等輸出設(shè)備，用于向用戶提示信息。所述本地通信單元103，用于將所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并接 收遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)出的控制供電回路或者供電子回路的控制指令，并將其傳送給所述微處理器 102。其中控制指令包括設(shè)置瞬時(shí)峰值功率門限的參數(shù)，平均功率門限參數(shù)，增幅變化門限 參數(shù)，還包括直接控制負(fù)荷控制單元104通斷供電回路或者供電子回路的控制命令。作為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電能測量單元101還用于采集每一 供電回路或者子供電回路的溫度，所述微處理器102判斷所述溫度是否超過預(yù)先設(shè)定的溫 度門限，如果超過則控制負(fù)荷控制單元104切斷供電回路或者供電子回路。通過本實(shí)施例 可以盡量避免供電回路線路溫度過高導(dǎo)致的火災(zāi)隱患。上述的電能測量單元101還可以用來對供電回路或者供電子回路中的電能消耗 進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(瞬時(shí)功率對時(shí)間的積分就是電能量)，從而使得遠(yuǎn)端設(shè)備可以準(zhǔn)確的監(jiān) 測該遠(yuǎn)端設(shè)備所控制的所有供電回路或者供電子回路的電能消耗，利用該監(jiān)測結(jié)果可以進(jìn) 一步對電能供應(yīng)進(jìn)行控制，以便于進(jìn)行整個(gè)電網(wǎng)的分析、控制。通過上述實(shí)施例，電能測量采集節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)供電回路或者子供電回 路，區(qū)分開了瞬時(shí)功率和平均功率可以分辨供電回路中大功率用電設(shè)備啟動(dòng)造成的瞬時(shí)功 率增大，此時(shí)根據(jù)對平均功率的分析(平均功率小于平均功率門限)可以保證用電回路不 會(huì)被切斷，如果出現(xiàn)短路造成的瞬時(shí)功率急劇增大，同時(shí)伴隨回路輸出電壓的大幅度跌落， 可以在很短的時(shí)間內(nèi)(例如20mS內(nèi))迅速識(shí)別出短路故障，快速切斷供電回路；并且可以 通過對剩余電流增幅變化率的判斷實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的識(shí)別危險(xiǎn)性的漏電，區(qū)分系統(tǒng)漏電，并且避 免了由于天氣或者環(huán)境的變化引起的系統(tǒng)漏電超過門限值而導(dǎo)致的錯(cuò)誤斷電現(xiàn)象。如圖2所示為本發(fā)明一種供電回路中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)具體結(jié)構(gòu)示意圖。包括采集單元201，電壓互感器202，電流互感器203，零序互感器204，測溫單元 205，系統(tǒng)集成(System On Chip, S0C)芯片206，顯示/告警單元207，本地通信單元208。 由于使用了系統(tǒng)集成芯片作為微處理器以進(jìn)行計(jì)算或者判斷控制等操作，相比較現(xiàn)有技術(shù) 中的智能電表等設(shè)備成本更低，并且體積更小可以安裝于每一個(gè)供電回路或者供電子回路 中。在圖中電流互感器203串聯(lián)于供電回路中的火線，電壓互感器202并聯(lián)于供電回 路中的火線與零線之間，零序互感器204采集連接于火線與零線，測溫單元205安裝于供 電回路的線路中，用于采集供電回路線路的溫度；所述采集單元201接收所述電壓互感器 202，電流互感器203，零序互感器204和測溫單元205的采集結(jié)果，所述采集單元201將上 述采集結(jié)果發(fā)送給系統(tǒng)集成芯片206，由該系統(tǒng)集成芯片206根據(jù)所述電流、電壓的離散數(shù)值計(jì)算出供電回路輸出的瞬時(shí)功率和平均功率，根據(jù)所述剩余電流計(jì)算出所述剩余電流的 增幅變化率，并判斷如果所述瞬時(shí)功率超過預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)峰值功率門限，或者平均功率 超過預(yù)先設(shè)定的平均功率門限，或者所述剩余電流的增幅變化率超過增幅變化門限，或者 測溫單元205的檢測結(jié)果超過溫度門限，當(dāng)超過某個(gè)門限值則可以向顯示/告警單元207 輸出相應(yīng)的告警信息，例如當(dāng)平均功率超過平均功率門限則輸出供電回路中包括有大功率 用電設(shè)備，該設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)功率很大，用戶需要注意，或者供電回路線路的溫度超過溫 度門限，則輸出線路過熱的報(bào)警信息，并控制供電回路中的負(fù)荷控制單元(圖未示)切斷供 電回路。 在上述系統(tǒng)集成芯片206進(jìn)行判斷時(shí)還可以包括，統(tǒng)計(jì)所述瞬時(shí)功率或平均功率 的近門限時(shí)間，如果所述瞬時(shí)功率或平均功率近門限時(shí)間超過時(shí)間門限，則輸出用戶提示 信息。其中，所述近門限時(shí)間是指所述瞬時(shí)功率在一預(yù)定的范圍內(nèi)小于瞬時(shí)峰值功率門限， 上述狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間，例如小于瞬時(shí)峰值功率門限5%以內(nèi)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間達(dá)到整個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間 的90%，則近門限時(shí)間超過所述時(shí)間門限；或者所述近門限時(shí)間是指所述平均功率在一預(yù) 定的范圍內(nèi)小于平均功率門限，上述狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間，例如小于平均功率門限5%以內(nèi)的統(tǒng) 計(jì)時(shí)間達(dá)到整個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間的90%，則近門限時(shí)間超過所述時(shí)間門限。作為進(jìn)一步的實(shí)施例，當(dāng)所述瞬時(shí)功率在第一預(yù)定范圍內(nèi)超過瞬時(shí)峰值功率門 限，或者平均功率在第二預(yù)定范圍內(nèi)超過平均功率門限時(shí)，可以延遲一預(yù)定時(shí)間輸出用戶 提示信息，所述第一預(yù)定范圍可以大于瞬時(shí)峰值功率門限5%以內(nèi)，或者所述第二預(yù)定范 圍可以大于平均功率門限5%以內(nèi)，這樣可以保證供電回路不會(huì)在出現(xiàn)可容忍范圍內(nèi)過載 現(xiàn)象時(shí)就進(jìn)行斷電保護(hù)，保證了供電回路的穩(wěn)定性和可靠性。另外，還可以當(dāng)所述瞬時(shí)功 率超過預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)峰值功率門限或者平均功率超過預(yù)先設(shè)定的平均功率門限后延遲 0. 5秒向斷路執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出斷路控制信號(hào)，在這種情況中可以對過載保護(hù)進(jìn)行延遲，以達(dá)到 控制斷路靈敏度，提高供電回路的可靠性。其中，瞬時(shí)峰值功率門限是指供電回路所能提 供或負(fù)載所需的最大峰值功率；平均功率門限是指略大于正常工作狀態(tài)下用電設(shè)備的功率 門限，預(yù)設(shè)的平均功率門限可參考用電設(shè)備的額定功率或供電回路帶載能力，以略大于所 述用電設(shè)備的平均功率或供電回路帶載能力為宜，并可以同時(shí)預(yù)設(shè)保護(hù)動(dòng)作的延遲時(shí)間門 限。所述系統(tǒng)集成芯片206還可以用于在任意時(shí)間間隔(時(shí)、日、月、年)為單位累 計(jì)電能，并將這些數(shù)據(jù)存貯在系統(tǒng)集成芯片206內(nèi)部或外部的非易失性存儲(chǔ)器(Flash或 E2PROM)當(dāng)中。所述本地通信單元208可以將所述系統(tǒng)集成芯片206中獲得的采集結(jié)果、計(jì)算結(jié) 果或者切斷供電回路的命令傳送給遠(yuǎn)端設(shè)備，或者接收遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)送給該系統(tǒng)集成芯片 206的控制指令，例如可以包括設(shè)置不同門限的參數(shù)，切斷或者回復(fù)供電回路的控制指令 等，其中可以采用通信總線方式向遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)送。如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例一種數(shù)據(jù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。包括本地通信單元301，處理單元302，遠(yuǎn)程通信單元303。所述本地通信單元301，與復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)相連接，用于與所述復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)采 集節(jié)點(diǎn)相通信。所述處理單元302，與所述本地通信單元301相連接，用于對位于不同供電回路或者供電子回路中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，例如對指定時(shí)間間隔的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)進(jìn)行累計(jì)，按相別進(jìn)行合并處理，普通民用配電箱中通常只有一相，在辦公樓中的配電箱 中有三相，可以分別或者合并統(tǒng)計(jì)三相供電回路中的電能信息(其中電能信息是指瞬時(shí)功 率隨時(shí)間的累加)，以及告警門限比較判決等等。將所述統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果通過遠(yuǎn)程通信單元 303發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并通過所述遠(yuǎn)程通信單元獲取所述遠(yuǎn)端設(shè)備的控制指令。其中作為優(yōu)選的實(shí)施例，遠(yuǎn)程通信單元303由隔離/耦合電路、信號(hào)調(diào)理電路、調(diào) 制/解調(diào)電路以及輸出功率放大電路組成，用于接收(解調(diào))其它遠(yuǎn)端設(shè)備，例如數(shù)據(jù)集中 器，連接有有線、無線調(diào)制/解調(diào)器的電腦(手機(jī)或移動(dòng)電腦)等設(shè)備。在該數(shù)據(jù)處理裝置中還可以包括顯示單元由顯示單元304(如IXD顯示屏)和驅(qū) 動(dòng)電路組成，用于實(shí)時(shí)輪流顯示每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的溫度、功率負(fù)荷、累計(jì)輸出電能與時(shí)間 以及告警提示等各種信息。還可以包括告警單元305由喇叭、LED燈組成，用于異常狀況時(shí) 的聲、光報(bào)警。
如果通過電力載波的方式與遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行通信，可以同時(shí)將3相電力線路(A、B、C 三相)連接到數(shù)據(jù)處理裝置的遠(yuǎn)程通信單元303中，如圖4所示，因此可以通過任意一相的 電力線路與遠(yuǎn)端設(shè)備通信，這樣可以提高遠(yuǎn)端設(shè)備對供電回路或者供電子回路控制的可靠 性。由于每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)都是安裝于某相電力線路的回路中，如果通過每個(gè)數(shù)據(jù)采 集節(jié)點(diǎn)分別與遠(yuǎn)端設(shè)備相連接傳送數(shù)據(jù)，成本過高，并且如果某一相的電力線路有問題會(huì) 影響對數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)端設(shè)備之間的通信，從而影響數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)對供電回路或者供電 子回路的通/斷控制，通過上述的實(shí)施例，可以更加安全可靠的對供電回路或者供電子回 路進(jìn)行通/斷控制，并且節(jié)省了與遠(yuǎn)端設(shè)備通信的成本。如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例一種供電回路監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。包括復(fù)數(shù)個(gè)如圖1-2所描述的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)501，如圖3所描述的數(shù)據(jù)處理裝置 502，遠(yuǎn)端設(shè)備503。其中數(shù)據(jù)處理裝置502可以接收遠(yuǎn)端設(shè)備503發(fā)送給該數(shù)據(jù)處理裝置502以設(shè) 置、控制或讀取與該數(shù)據(jù)處理裝置502相連接的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)501內(nèi)部數(shù)據(jù)的命令，并將這 些命令傳遞給所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)501的微處理器單元。此外，數(shù)據(jù)處理裝置502還可以用 于將數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)501中微處理器單元的應(yīng)答信息以及上報(bào)的內(nèi)部數(shù)據(jù)調(diào)制后向外發(fā)送， 供其它遠(yuǎn)端設(shè)備503接收。不同通信技術(shù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理裝置502與遠(yuǎn)端設(shè)備503之間的 遠(yuǎn)程通信有著不同的應(yīng)用瓶頸，例如光纜、雙絞線均需要單獨(dú)布線，尤其是在改造工程中， 增加了布線難度和使用維護(hù)成本；無線通信具有免布線的優(yōu)點(diǎn)，但無線通信受建筑的結(jié)構(gòu)、 材料和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響較大，往往存在通信死角；電力線載波通信因用電設(shè)備和布控的監(jiān) 測節(jié)點(diǎn)本身就在供電線路上，具有免布線與無維護(hù)成本的優(yōu)點(diǎn)，但電力線噪聲環(huán)境復(fù)雜，尤 其是我國部分地區(qū)供電線路設(shè)計(jì)不當(dāng)，諸多用電設(shè)備雜亂無序的分布，使得這地區(qū)的載波 通信效果不佳。因此，在選擇耗電和防火監(jiān)控裝置或(和)監(jiān)控組網(wǎng)系統(tǒng)的通信方式時(shí)，可 以根據(jù)具體情況選擇基于不同通信技術(shù)的遠(yuǎn)程通信單元或(和)采用多種通信方式相結(jié)合 的組網(wǎng)系統(tǒng)，以達(dá)到最佳的實(shí)際應(yīng)用效果。所述遠(yuǎn)端設(shè)備503可以例如為數(shù)據(jù)集中器，連接有有線、無線調(diào)制/解調(diào)器的電 腦(手機(jī)或移動(dòng)電腦)等，該遠(yuǎn)端設(shè)備還可以通過有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)等方式與服務(wù)器相連接，以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化的供電回路控制系統(tǒng)。通過上述的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)501對供電回路或 者供電子回路中的電能消耗進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測，從而使得數(shù)據(jù)處理裝置502可以準(zhǔn)確的監(jiān)測 所控制的所有供電回路或者供電子回路的電能消耗，將該監(jiān)測結(jié)果通過遠(yuǎn)端設(shè)備503反饋 給服務(wù)器可以利用該監(jiān)測結(jié)果可以進(jìn)一步對電能供應(yīng)進(jìn)行控制，以便于進(jìn)行整個(gè)電網(wǎng)的分 析、控制；并且由于不用數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)都與數(shù)據(jù)集中器或者服務(wù)器相連接，節(jié)省了遠(yuǎn)程通信 的成本，并且解決了當(dāng)某條電力線路通信故障時(shí)，數(shù)據(jù)處理單元可以通過其它兩條電力線 路中的任意一條與數(shù)據(jù)集中器通信。目前推行的電能消耗監(jiān)測系統(tǒng)和電氣防火監(jiān)測系統(tǒng)，是分別獨(dú)立的兩個(gè)體系，新 建和改造時(shí)分別進(jìn)行。本發(fā)明實(shí)施例采用在供電線路的節(jié)點(diǎn)上同時(shí)對耗電監(jiān)測和電氣防 火監(jiān)測所需的溫度、電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量，將基于相同節(jié)點(diǎn)上相同部件同時(shí)采集的 數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，消除了數(shù)據(jù)來源之間因采集器件標(biāo)準(zhǔn)和精度不同而產(chǎn)生的誤差，更準(zhǔn) 確；將兩個(gè)系統(tǒng)有機(jī)地集成起來，分 別成為供電線路上綜合監(jiān)測系統(tǒng)中的兩個(gè)子部分，更有 利于協(xié)調(diào)兩個(gè)系統(tǒng)的控制和管理、避免在同時(shí)控制時(shí)發(fā)生沖突，更智能；合并了兩個(gè)原有獨(dú) 立系統(tǒng)的絕大部分設(shè)備和裝置，大幅度降低了成本，更經(jīng)濟(jì)；減少設(shè)備和元件的使用同時(shí)也 降低了系統(tǒng)所需的能耗，更節(jié)能、更環(huán)保。通過同時(shí)計(jì)量電流、電壓、溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)耗電、電氣防火測控的數(shù)據(jù)采集節(jié) 點(diǎn)中內(nèi)置的負(fù)載控制單元，可獨(dú)立或分組控制一個(gè)或多個(gè)供電回路上的終端用電設(shè)備，在 安排合理電耗、保障安全、應(yīng)對突發(fā)狀況等諸多方面，具有重要意義。安全的合理電能消費(fèi)當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，接到執(zhí)行預(yù)設(shè)或手動(dòng)或遠(yuǎn) 程經(jīng)過授權(quán)驗(yàn)證的有效控制與命令時(shí)，首先查詢系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)節(jié)點(diǎn)的溫度、電流數(shù)據(jù)，得到可 執(zhí)行分析結(jié)果后獨(dú)立或與連接在此裝置上的各種智能用電終端配合/聯(lián)動(dòng)，執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作 控制命令，在確保供電線路安全的前提下完成不同用電解決方案，滿足使用者的不同需要 (舒適需要、最低能耗需要等等)的最低能耗或最優(yōu)能耗方案。例如可以在波谷電價(jià)時(shí)執(zhí) 行最優(yōu)用電方案，如由數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理裝置或者服務(wù)器控制開啟洗衣機(jī)、電熱水 器、為插電式油電混合動(dòng)力車的電池充電；在波峰電價(jià)執(zhí)行最低用電方案，如通過關(guān)閉部 分空調(diào)設(shè)備來調(diào)高/低空調(diào)溫度、通過關(guān)閉部分燈具來降低非工作區(qū)域照明亮度、開啟分 布式新能源發(fā)電系統(tǒng)等等。上述的實(shí)施過程可以為，由服務(wù)器控制發(fā)送導(dǎo)通某個(gè)供電回路 或者供電子回路的指令，由數(shù)據(jù)集中器接收該指令并發(fā)送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處 理裝置將所述指令傳送給數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)供電回路的通/ 斷；或者可以由用戶在數(shù)據(jù)處理裝置設(shè)置通/斷供電回路的指令，當(dāng)時(shí)間或者其它條件滿 足時(shí)，將設(shè)置的指令傳送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)根據(jù)指令通/斷某個(gè)供電 回路，其中如何定位數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)現(xiàn)有的電力載波中的點(diǎn)位技術(shù)，或者根據(jù)數(shù)據(jù) 采集節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理裝置之間連接總線的定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位功能，在此不再贅述。預(yù)設(shè)即時(shí)異常報(bào)告消除潛在隱患當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測到供電回 路的溫度持續(xù)增高，有可能是該供電回路連接的用電設(shè)備嚴(yán)重超負(fù)荷或線路老化產(chǎn)生的漏 電事故，當(dāng)溫度增高幅度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)迅速按照預(yù)設(shè)方案發(fā)出告警，所在 區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入戒備狀態(tài)，并通知指定人員前來檢查。科學(xué)地應(yīng)對突發(fā)狀況當(dāng)數(shù)據(jù)處理裝置監(jiān)測到局部故障/險(xiǎn)情時(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警 的同時(shí)通過通信單元報(bào)告監(jiān)測中心、聯(lián)系消防人員，并查詢系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)或區(qū)域中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，在全面評估的基礎(chǔ)上執(zhí)行預(yù)設(shè)或手動(dòng)或遠(yuǎn)程的處置控制命令，快速 有效地控制局部故障/險(xiǎn)情蔓延，消除局部故障/險(xiǎn)情的同時(shí)把損失降到最低水平。例如 某共辦公樓的某層，發(fā)生嚴(yán)重短路或漏電事件，數(shù)據(jù)處理裝置會(huì)迅速發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確定位，同時(shí) 發(fā)出聲、光報(bào)警，并通過遠(yuǎn)端通信單元報(bào)告監(jiān)測中心、聯(lián)系消防、管理人員，并按照預(yù)設(shè)方案 切斷險(xiǎn)情所在局部區(qū)域內(nèi)的所有相連供電線路。如果火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)同時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，則開啟 應(yīng)急通道及應(yīng)急照明系統(tǒng)，相鄰各區(qū)域監(jiān)測控制系統(tǒng)進(jìn)入一級戒備狀態(tài)，以事故現(xiàn)場為中 心向周圍區(qū)域逐級通報(bào)及進(jìn)入各級預(yù)設(shè)戒備狀態(tài)，等待消防人員趕到現(xiàn)場滅火?？茖W(xué)地分析電氣火災(zāi)發(fā)生的原因通過查詢數(shù)據(jù)集中器與數(shù)據(jù)服務(wù)器中的歷史數(shù) 據(jù)記錄，檢索負(fù)載電流或剩余電流異常增大的區(qū)域/位置及時(shí)間，定位電氣火災(zāi)的源頭和 起因。有助于科學(xué)電能消費(fèi)習(xí)慣的養(yǎng)成，對提高安全用電意識(shí)，促進(jìn)在保證生產(chǎn)和生活發(fā)展 基礎(chǔ)上的節(jié)約能源、減少排放，具有 深遠(yuǎn)的意義。以上所述的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步 詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明 的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于包括，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)安裝于每一供電回路或者子供電回路，其中包括電能測量單元，微處理器，本地通信單元，負(fù)荷控制單元；所述電能測量單元，實(shí)時(shí)采集一供電回路或者子供電回路的電流、電壓及剩余電流；所述微處理器，用于根據(jù)所述電流、電壓的離散數(shù)值計(jì)算出供電回路輸出的瞬時(shí)功率和平均功率，根據(jù)所述剩余電流計(jì)算出所述剩余電流的增幅變化率，并判斷如果所述瞬時(shí)功率超過預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)峰值功率門限，或者平均功率在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)超過預(yù)先設(shè)定的平均功率門限，或者所述剩余電流的增幅變化率超過增幅變化門限，則控制所述負(fù)荷控制單元切斷供電回路或者供電子回路；所述本地通信單元，用于將所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并接收遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)出的控制供電回路或者供電子回路的控制指令并將其傳送給所述微處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述電能測量 單元還用于采集供電回路或者子供電回路的溫度，所述微處理器判斷所述溫度是否超過預(yù) 先設(shè)定的溫度門限，如果超過則控制所述負(fù)荷控制單元切斷供電回路或者供電子回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于還包括，顯示/告 警單元，用于根據(jù)所述微處理器的指令輸出告警信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述微處理器 為系統(tǒng)集成芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種供電回路中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述本地通信 單元通過通信總線向所述遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。
6.一種數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于包括，本地通信單元，處理單元，遠(yuǎn)程通信單元；所述本地通信單元，與復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過本地總線相連接，用于與所述復(fù)數(shù)個(gè) 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)相通信；所述處理單元，與所述本地通信單元相連接，用于對位于不同供電回路或者供電子回 路中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和存儲(chǔ)，將所述統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果通過遠(yuǎn)程通 信單元發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并通過所述遠(yuǎn)程通信單元獲取所述遠(yuǎn)端設(shè)備的控制指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)程通信單元通過電 力線載波通信方式與遠(yuǎn)端設(shè)備通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)程通信單元與3相供 電回路相連接，通過所述3相供電回路的任意一相與所述遠(yuǎn)端設(shè)備通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，顯示單元和告警單元，分別 與所述處理單元相連接，用于輸出所述采集的數(shù)據(jù)和告警信息。
10.一種供電回路監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括復(fù)數(shù)個(gè)如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，如權(quán)利要求6-9任意一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)處理裝置，遠(yuǎn)端設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)安裝于每一個(gè)供電回路或者供電子回路中，用于獨(dú)立控制每一個(gè)供 電回路或者供電子回路，并與所述數(shù)據(jù)處理單元通信，將所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送給 數(shù)據(jù)處理單元，接收數(shù)據(jù)處理單元控制供電回路或者供電子回路的控制指令；所述數(shù)據(jù)處理裝置，對數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將所述統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并獲取所述遠(yuǎn)端設(shè)備的控制指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及電氣安全領(lǐng)域，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對電路監(jiān)控不準(zhǔn)確，并且成本較高的問題，提供了一種供電回路監(jiān)控裝置及系統(tǒng)，其中系統(tǒng)包括，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)安裝于每一個(gè)供電回路或者供電子回路中，獨(dú)立控制每一個(gè)供電回路或者供電子回路，并與數(shù)據(jù)處理單元通信，將數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元，接收數(shù)據(jù)處理單元控制供電回路或者供電子回路的控制指令；數(shù)據(jù)處理裝置，對數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果發(fā)送給遠(yuǎn)端設(shè)備，并獲取所述遠(yuǎn)端設(shè)備的控制指令。通過本發(fā)明實(shí)施例結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化的集中控制管理可以使得供電線路更加安全可靠，避免不必要的斷電或者火災(zāi)隱情。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101969230SQ201010510310
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者呂紀(jì)文 申請人:呂紀(jì)文