一种电能计量装置检测方法和系统与流程

1.本发明属于电能计量检测技术领域，具体为一种电能计量装置检测方法和系统。


背景技术：

2.电能计量装置应用在供电网络中，充分发挥电能计量装置的三种功能，分别为负载功能、互感功能以及二次接线功能。借助上述功能，可以对供电网络运行中产生的误差进行调整，同时与在线检测系统建立协调关系，在线检测系统会及时发现供电系统中存在的问题，并将产生的问题生成电能运行曲线，根据曲线判断出供电系统中计量装置发生的故障，以便实施有效的措施解决故障，使计量装置正常运行，从而获得更加真实的电能计量数据。
3.但是常见的检测方法多采用人工检测，从而使得检测过程中的误差较大，同时操作时的检测效率较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种电能计量装置检测方法和系统。
5.本发明采用的技术方案如下：一种电能计量装置检测方法和系统，包括电源供电模块、数据采集模块、数据传输模块、处理器模块、数据处理模块、在线检测模块、故障诊断模块、异常电量检测模块、基本误差实验模块、二次回路电压检测模块和终端软件模块，所述电源供电模块的输出端连接有所述数据采集模块的输入端，所述数据采集模块的输出端连接有所述数据传输模块的输入端，所述数据传输模块的输出端连接有所述处理器模块的输入端，所述处理器模块的输出端连接有所述数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接有所述在线检测模块的输入端，所述在线检测模块的输出端连接有所述故障诊断模块的输入端。
6.在一优选的实施方式中，所述数据传输模块的内部设置有异常电量检测模块、基本误差实验模块、二次回路电压检测模块和终端软件模块，所述异常电量检测模块、基本误差实验模块、二次回路电压检测模块和终端软件模块的整体输出端连接有所述在线检测模块的输入端。
7.在一优选的实施方式中，所述电源供电模块选取ad-dc电源模块将ac220v输入转
±
12v输出，两路输出电流能力为400ma，其中+12v一部分为运放供电，一部分通过dc/dc转换为+5v，为ad芯片供电，然后通过ldo线性稳压电源asm1117转化为3.3v，为mcu及外围芯片供电；所述数据采集模块利用互感器，转换电能计量前置装置的ad芯片参数。基于脉冲触发方式，将转换后的ad芯片参数上传至远程在线检测中心。
8.在一优选的实施方式中，所述数据传输模块以4g/5g无线网络或有线光纤为传送纽带，将电子计量数据有效测量参数经过清洗、去噪后全部传送至互感器接收口，为后续互感器电子计量误差测试奠定基础。
9.在一优选的实施方式中，所述处理器模块选用stm32f407处理器，拥有arm的cortex-m4内核，同时还具备低功耗、低成本及简单易用的特点；
10.所述数据处理模块采用spark作为电能计量数据的实时处理框架，通过更简洁的配置和方式，实现一些复杂的业务流程处理和数据计算，并保证分析过程的实时性能。
11.在一优选的实施方式中，所述异常电量检测模块对电能计量装置的异常电量状况进行全方位的远程在线检测；首先，对比用户在相同时间周期内，电量数据的变化，利用数据采集技术，定期采集不同电能计量设备、电能表与终端的用电量数据；根据用户的用电规律，对比分析电量数据是否存在异常情况，获取不符合用电规律的用户，从中得出电量数据的计量差异。
12.在一优选的实施方式中，所述基本误差实验模块会重点实验线路中以下数据，一是电压数据、二是电路数据、三是频率数据、四是相位数据、五是功率数据。
13.在一优选的实施方式中，所述二次回路电压检测模块结合电能计量装置校验检测的原理，对装置的二次回路电压进行全方位、全过程的远程在线动态检测。
14.在一优选的实施方式中，所述终端软件模块应具备以下功能：第一，同步数据功能，电能计量装置在供电网络获取的信息，通过终端软件下载至数据库中，保证数据库中的数据与实时数据具有同步特点；第二，终端软件将系统主机与在线工作站相互连接，工作站进行在线检测工作时，只需操作软件中的远程控制命令，可以使工作站对供电网络进行检测；第三，终端软件会对检测的数据进行分类，分类内容包括相限信息、无功等级信息、有功等级信息以及有功无功误差信息等；第四，按照设定的测试计划，工作站会根据计划内容开展工作，无需人工操作即可对信息进行记录、存储以及校验等；第五，在终端软件中，会向工作人员提供数据管理功能，一是查找功能、二是增加功能、三是修改功能、四是删除功能、五是打印功能，如果数据量不断增加，会增加校验功能，使数据管理工作效率不断提升。
15.在一优选的实施方式中，所述故障诊断模块从低压集抄系统中获取用户档案，并将对应的参数、需检测的故障类型及检测的时间周期下发至对应的计量装置在线故障诊断装置。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
17.1、本发明中，故障诊断模块经装置故障模型进行分析和故障判断，同时将故障上报智能诊断主站。智能诊断主站通过获取的故障、异常负荷数据和现场工况通过故障模型进行研判，同时通过故障处置专家库选择故障处置方案发小程序通知现场运维人员进行故障处理，从而使得整个系统在使用过程中，当发生了故障时，可以及时的进行数据上报处理，从而提高了发生故障时的预警及时性。
18.2、本发明中，通过数据采集模块和数据传输模块，设计电能计量装置远程在线检测方法。有效地提升电能计量装置运行的质量与效率，保障装置运行的安全，从而使得整个系统在使用过程中，可以实现远程检测，降低了相关操作人员的劳动负担，同时在线检测模块内部的各个模块可以对相关电能计量装置进行更为全面的检测，从而使得整个系统在使用时，同时使得整个方法使得电力行业更加智能化、自动化的发展，也有效地改善传统方法的不足，提高了检测精度和检测效率。
附图说明
19.图1为本发明的整体系统框图；
20.图2为本发明中系统框图。
21.图中标记：1-电源供电模块、2-数据采集模块、3-数据传输模块、4-处理器模块、5-数据处理模块、6-在线检测模块、7-故障诊断模块、8-异常电量检测模块、9-基本误差实验模块、10-二次回路电压检测模块、11-终端软件模块。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.参照图1-2，
24.实施例：
25.一种电能计量装置检测方法和系统，包括电源供电模块1、数据采集模块2、数据传输模块3、处理器模块4、数据处理模块5、在线检测模块6、故障诊断模块7、异常电量检测模块8、基本误差实验模块9、二次回路电压检测模块10和终端软件模块11，电源供电模块1的输出端连接有数据采集模块2的输入端，数据采集模块2的输出端连接有数据传输模块3的输入端，数据传输模块3的输出端连接有处理器模块4的输入端，处理器模块4的输出端连接有数据处理模块5的输入端，数据处理模块5的输出端连接有在线检测模块6的输入端，在线检测模块6的输出端连接有故障诊断模块7的输入端。
26.数据传输模块3的内部设置有异常电量检测模块8、基本误差实验模块9、二次回路电压检测模块10和终端软件模块11，异常电量检测模块8、基本误差实验模块9、二次回路电压检测模块10和终端软件模块11的整体输出端连接有在线检测模块6的输入端。
27.电源供电模块1选取ad-dc电源模块将ac220v输入转
±
12v输出，两路输出电流能力为400ma，其中+12v一部分为运放供电，一部分通过dc/dc转换为+5v，为ad芯片供电，然后通过ldo线性稳压电源asm1117转化为3.3v，为mcu及外围芯片供电。－12v一部分为运放供电，一部分为了平衡负载通过隔离dc/dc芯片为隔离单元和电流钳补偿单元供电；数据采集模块2利用互感器，转换电能计量前置装置的ad芯片参数。基于脉冲触发方式，将转换后的ad芯片参数上传至远程在线检测中心，判断电能计量装置的脉冲是否成功接收，若成功接收脉冲，则将电能计量装置波形数据传输至远程在线检测spi接口，存储计量装置与电能表的脉冲信号；若未成功接收，则作废此次电能计量前置装置ad芯片参数，继续检测装置关口表脉冲信号,存储结束后，对存储的脉冲信号进行汇总统计，确定脉冲信号的数量，判断存储的脉冲信号个数是否符合传输脉冲信号个数，若符合，则远程停止电能计量装置同步波形脉冲数据的存储，将数据上传至远程在线检测控制中心；若不符合，则重复上述步骤，直至完成电能计量装置同步波形的远程采集。
28.数据传输模块3以4g/5g无线网络或有线光纤为传送纽带，将电子计量数据有效测量参数经过清洗、去噪后全部传送至互感器接收口，为后续互感器电子计量误差测试奠定基础。
29.处理器模块4选用stm32f407处理器，拥有arm的cortex-m4内核，同时还具备低功
耗、低成本及简单易用的特点[8]。stm32系列单片机满足实现实时操作系统的移植需求；
[0030]
数据处理模块5采用spark作为电能计量数据的实时处理框架，通过更简洁的配置和方式，实现一些复杂的业务流程处理和数据计算，并保证分析过程的实时性能；
[0031]
spark数据转换流程为：
[0032]
step1:集群主节点启动主要进程master和工作进程worker，监控整个集群的运行状态；
[0033]
step2:sparkdriver接收task任务指令，对任务进行分发和调度管理；
[0034]
step3:worker接收任务指令，执行任务操作，将指定的分片数存储在rdd的不同的分区中；
[0035]
step4:spark对rdd执行并行处理操作，将指定的任务发送到对应的机器上，并利用多线程控制各个计算节点任务执行和结束:
[0036]
step5:一项任务执行完成后，当前rdd立即转向另外一个rdd，对应的用户操作随之依次执行。
[0037]
异常电量检测模块8对电能计量装置的异常电量状况进行全方位的远程在线检测。首先，对比用户在相同时间周期内，电量数据的变化，利用数据采集技术，定期采集不同电能计量设备、电能表与终端的用电量数据。根据用户的用电规律，对比分析电量数据是否存在异常情况，获取不符合用电规律的用户，从中得出电量数据的计量差异。设置电量数据计量差异检测阈值，指定电能计量装置回路的两个相邻测量点，采集电量数据，获取相邻测量点之间电量的差值。基于电量数据计量差动计算方法，计算电能计量装置的电量差动比率，计算公式为：w＝∣m-ma/ma∣式中，w表示电能计量装置的电量差动比率；m表示电能计量装置与电能表的电量和；ma表示终端电量。将计算获取到的电能计量装置电量差动比率，与设置的电量异常检测阈值进行对比，若电量差动比率大于检测阈值，则远程在线检测中心会发出电量差异警告，工作人员根据差异警告，第一时间获取电量的异常情况，并制定相应的解决方案。
[0038]
基本误差实验模块9会重点实验线路中以下数据，一是电压数据、二是电路数据、三是频率数据、四是相位数据、五是功率数据。在对电压数据进行误差实验过程中，会在电路中设置三相三线电压，三相三线电压的夹角在0-360
°
范围内，功率设定在1.0c～1.0l范围内，在误差实验期间，如果出现无功情况，并且三线中产生的功率大于零，线路中的电压落后于电流，此时产生的误差为无功误差，需要调整线路的启动时间，并且将电压和电流的幅度控制在合理的范围内。
[0039]
二次回路电压检测模块10结合电能计量装置校验检测的原理，对装置的二次回路电压进行全方位、全过程的远程在线动态检测。首先，设定装置远程在线检测的自动周期，在该周期内，降低装置二次回路的电压与二次负荷，使装置电压与负荷的周期变化满足相关的要求。检测变电站各个装置设备的接线方式是否合理，切换装置pt电压的母线连接方式，采用半断路器式接线方式，提高电能计量装置二次电压数值变化的精度。在电能计量装置的起始端，设置二次回路电压阈值，启动装置，获取二次回路电压差值，通过电路模块，采集装置二次回路电压数据，获取压降。根据压降的实际数值，判断电能计量装置不同回路之间的干扰程度。
[0040]
终端软件模块11应具备以下功能：第一，同步数据功能。电能计量装置在供电网络
获取的信息，通过终端软件下载至数据库中，保证数据库中的数据与实时数据具有同步特点；第二，终端软件将系统主机与在线工作站相互连接，工作站进行在线检测工作时，只需操作软件中的远程控制命令，可以使工作站对供电网络进行检测；第三，终端软件会对检测的数据进行分类，分类内容包括相限信息、无功等级信息、有功等级信息以及有功无功误差信息等；第四，按照设定的测试计划，工作站会根据计划内容开展工作，无需人工操作即可对信息进行记录、存储以及校验等；第五，在终端软件中，会向工作人员提供数据管理功能，一是查找功能、二是增加功能、三是修改功能、四是删除功能、五是打印功能，如果数据量不断增加，会增加校验功能，使数据管理工作效率不断提升。
[0041]
故障诊断模块7从低压集抄系统中获取用户档案，并将对应的参数、需检测的故障类型及检测的时间周期下发至对应的计量装置在线故障诊断装置。当接收到主站下发的任务后，一方面根据检测时间周期定时抄读计量装置(包括终端或电能表)对应数据项，另一方面获取计量装置异常负荷数据及现场工况上报主站，经装置故障模型进行分析和故障判断，同时将故障上报智能诊断主站。智能诊断主站通过获取的故障、异常负荷数据和现场工况通过故障模型进行研判，同时通过故障处置专家库选择故障处置方案发小程序通知现场运维人员进行故障处理。
[0042]
本发明中，故障诊断模块经装置故障模型进行分析和故障判断，同时将故障上报智能诊断主站。智能诊断主站通过获取的故障、异常负荷数据和现场工况通过故障模型进行研判，同时通过故障处置专家库选择故障处置方案发小程序通知现场运维人员进行故障处理，从而使得整个系统在使用过程中，当发生了故障时，可以及时的进行数据上报处理，从而提高了发生故障时的预警及时性。
[0043]
本发明中，通过数据采集模块和数据传输模块，设计电能计量装置远程在线检测方法。有效地提升电能计量装置运行的质量与效率，保障装置运行的安全，从而使得整个系统在使用过程中，可以实现远程检测，降低了相关操作人员的劳动负担，同时在线检测模块内部的各个模块可以对相关电能计量装置进行更为全面的检测，从而使得整个系统在使用时，同时使得整个方法使得电力行业更加智能化、自动化的发展，也有效地改善传统方法的不足，提高了检测精度和检测效率。
[0044]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0045]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种电能计量装置检测方法和系统，包括电源供电模块(1)、数据采集模块(2)、数据传输模块(3)、处理器模块(4)、数据处理模块(5)、在线检测模块(6)、故障诊断模块(7)、异常电量检测模块(8)、基本误差实验模块(9)、二次回路电压检测模块(10)和终端软件模块(11)，其特征在于：所述电源供电模块(1)的输出端连接有所述数据采集模块(2)的输入端，所述数据采集模块(2)的输出端连接有所述数据传输模块(3)的输入端，所述数据传输模块(3)的输出端连接有所述处理器模块(4)的输入端，所述处理器模块(4)的输出端连接有所述数据处理模块(5)的输入端，所述数据处理模块(5)的输出端连接有所述在线检测模块(6)的输入端，所述在线检测模块(6)的输出端连接有所述故障诊断模块(7)的输入端。2.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述数据传输模块(3)的内部设置有异常电量检测模块(8)、基本误差实验模块(9)、二次回路电压检测模块(10)和终端软件模块(11)，所述异常电量检测模块(8)、基本误差实验模块(9)、二次回路电压检测模块(10)和终端软件模块(11)的整体输出端连接有所述在线检测模块(6)的输入端。3.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述电源供电模块(1)选取ad-dc电源模块将ac220v输入转
±
12v输出，两路输出电流能力为400ma，其中+12v一部分为运放供电，一部分通过dc/dc转换为+5v，为ad芯片供电，然后通过ldo线性稳压电源asm1117转化为3.3v，为mcu及外围芯片供电；所述数据采集模块(2)利用互感器，转换电能计量前置装置的ad芯片参数。基于脉冲触发方式，将转换后的ad芯片参数上传至远程在线检测中心。4.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述数据传输模块(3)以4g/5g无线网络或有线光纤为传送纽带，将电子计量数据有效测量参数经过清洗、去噪后全部传送至互感器接收口，为后续互感器电子计量误差测试奠定基础。5.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述处理器模块(4)选用stm32f407处理器，拥有arm的cortex-m4内核，同时还具备低功耗、低成本及简单易用的特点；所述数据处理模块(5)采用spark作为电能计量数据的实时处理框架，通过更简洁的配置和方式，实现一些复杂的业务流程处理和数据计算，并保证分析过程的实时性能。6.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述异常电量检测模块(8)对电能计量装置的异常电量状况进行全方位的远程在线检测；首先，对比用户在相同时间周期内，电量数据的变化，利用数据采集技术，定期采集不同电能计量设备、电能表与终端的用电量数据；根据用户的用电规律，对比分析电量数据是否存在异常情况，获取不符合用电规律的用户，从中得出电量数据的计量差异。7.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述基本误差实验模块(9)会重点实验线路中以下数据，一是电压数据、二是电路数据、三是频率数据、四是相位数据、五是功率数据。8.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述二次回路电压检测模块(10)结合电能计量装置校验检测的原理，对装置的二次回路电压进行全方位、全过程的远程在线动态检测。9.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述终端软件
模块(11)应具备以下功能：第一，同步数据功能，电能计量装置在供电网络获取的信息，通过终端软件下载至数据库中，保证数据库中的数据与实时数据具有同步特点；第二，终端软件将系统主机与在线工作站相互连接，工作站进行在线检测工作时，只需操作软件中的远程控制命令，可以使工作站对供电网络进行检测；第三，终端软件会对检测的数据进行分类，分类内容包括相限信息、无功等级信息、有功等级信息以及有功无功误差信息等；第四，按照设定的测试计划，工作站会根据计划内容开展工作，无需人工操作即可对信息进行记录、存储以及校验等；第五，在终端软件中，会向工作人员提供数据管理功能，一是查找功能、二是增加功能、三是修改功能、四是删除功能、五是打印功能，如果数据量不断增加，会增加校验功能，使数据管理工作效率不断提升。10.如权利要求1所述的一种电能计量装置检测方法和系统，其特征在于：所述故障诊断模块(7)从低压集抄系统中获取用户档案，并将对应的参数、需检测的故障类型及检测的时间周期下发至对应的计量装置在线故障诊断装置。

技术总结
本发明公开了一种电能计量装置检测方法和系统。本发明中，故障诊断模块经装置故障模型进行分析和故障判断，同时将故障上报智能诊断主站。智能诊断主站通过获取的故障、异常负荷数据和现场工况通过故障模型进行研判，同时通过故障处置专家库选择故障处置方案发小程序通知现场运维人员进行故障处理，从而使得整个系统在使用过程中，当发生了故障时，可以及时的进行数据上报处理，从而提高了发生故障时的预警及时性。从而使得整个系统在使用过程中，可以实现远程检测，降低了相关操作人员的劳动负担，也有效地改善传统方法的不足，提高了检测精度和检测效率。了检测精度和检测效率。了检测精度和检测效率。


技术研发人员：余荣琼
受保护的技术使用者：重庆渝东华计量检测技术有限公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/9/22