智慧微型断路器防断电信息丢失系统及方法与流程

1.本发明涉及数字信息传输技术领域，具体涉及智慧微型断路器防断电信息丢失系统及方法。


背景技术：

2.现阶段生产中低压电设备应用场景越来越多，对自动化智能化的需求也逐步提高，低压配电的终端正在从传统断路器向智慧微型断路器的应用中转变；同时也提出对自动控制和远程控制的需求。
3.智慧微型断路器在传统断路器配电设备上进行升级，通过物联网技术实现对配电设备的运行数据进行处理，设备状态，预警、报警等智能化用电管理。
4.智慧微型断路器一般由微型断路器、开关电源和通信网关构成。智慧用电平台前端由智慧微型断路器连接用电设备电路，智慧微型断路器通过4g/nb-iot无线方式，实现将采集的用电回路电压、电流、漏电、温度等参数实时发送至管理人员的手机app及电脑web端；在这样的架构下，无线网关的供电依赖于市电接入到微型断路器，再通过开关电源转换为直流电接入通信网关，向云平台发送信息。然而当市电供电发生停电时，网关也立即停电，导致设备处于离线状态，对于平台侧来说，无法获取即时数据来识别是停电还是网关本身故障引发的离线，并且也无法根据运行监控数据提供相关的推断和改进措施。
5.当前智慧微型断路器存在问题如下：当供电发生断电时，运维人员无法从平台识别是网关设备故障导致离线还是供电断电离线；当供电发生断电时，智慧微型断路器网关处于断电状态，无法将即时获取的数据信息上报；平台侧无停电记录，只有网关离线记录，对运维存在一定困难，只能通过人工核实去处理故障。
6.平台侧通过数据监控提供相关报警，但没有根据报警给出指定处理措施。
7.目前智慧微型断路器及云端平台由于在故障出现时未及时获取监控信息，都无法解决上述问题，在这种情况下，智慧微型断路器显得不那么智慧，甚至需要人员通过其他途径去查明情况。


技术实现要素：

8.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供智慧微型断路器防断电信息丢失系统及方法，通过检测供电信息，并在供电异常时采用超级电容供给电能，将异常信息发送至云平台，并推测可能存在的隐患和指定处理措施，便于信息管理。
9.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种智慧微型断路器防断电信息丢失系统，包括断路器、云平台和全站智能安全用电平台；其中：
所述断路器包括开关电源和通信网关；所述开关电源包括检测模块，所述检测模块用于检测供电信息，并将检测结果通过通信网关发送至云平台；所述通信网关包括超级电容和通信模块；所述超级电容用于在供电异常时提供电力至通信模块；所述通信模块用于发送停电告警信息至云平台；所述云平台用于对异常信息进行报警识别与分类，甄别故障原因，并反馈当前基站用电设备状态，以及记录远程人员操作信息，并传输数据至全站智能安全用电平台；所述全站智能安全用电平台用于展现基站各用电设备的在线能耗状况，并监控电路的运行情况。
10.优选地，所述开关电源还包括ac-dc模块、降压模块和控制模块；所述ac-dc模块用于将交流电转换为直流电，通过降压模块提供给控制模块，同时直流电给超级电容充电；所述降压模块用于通过改变占空比来实现降压和稳压；所述控制模块用于稳压、保护电源。
11.优选地，所述检测模块检测到供电中断时，超级电容提供电力给通信模块，通信网关发送停电告警信息给云平台。
12.本发明还提供了一种智慧微型断路器防断电信息丢失方法，包括以下步骤：检测模块获取供电信息，并根据检测结果推测是否出现供电异常，在出现供电异常时，超级电容供给电能至通信模块，通信模块将检测结果发送至云平台，云平台执行以下步骤：s1、实时记录通信网关设备使用参数，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施：所述使用参数包括首次联网时间、最近离线时间、离线持续时长、信号强度和版本信息；s2、采集断路器的各项指标数据，形成实时数和历史数据，并通过指标数据推测电路中可能存在的隐患以及指定处理措施；s3、对异常信息进行报警识别与分类，甄别故障信息，并反馈当前设备状态，以及记录远程人员操作的信息。
13.优选地，根据检测结果推测是否出现供电异常时，包括：1）、当断路器接入a、b、c三相电正常工作时，通信网关工作正常，通信网关在线状态为true；2）、检测模块检测a相、b相和c相，是否有缺陷时：若有一相或两相供电不正常，则为缺相，通信网关向云平台发送缺相告警；3）、检测模块检测a相正常时，此时通信网关发生故障，在线状态为false，云平台判断通信网关为故障离线；4）、检测模块检测三相都断电，则判断供电中断，超级电容提供辅助电力，网关在线状态为true，通信网关向平台发送供电停电告警信息。
14.优选地，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施时，包括：1）、根据断电检测，推测网关设备处于停电状态，进行与供电部门沟通；2）、根据网关在线，微型断路器离线，推测微型断路器设备存在断电或故障，进行
现场检查；3）、根据离线频次、离线时长，推测网关存在故障隐患，进行现场检查网关；4）、根据离线频次、信号强度，推测网关网络信号低，增加外置天线；5）、识别版本信息，实现远程固件升级。
15.优选地，通过指标数据推测电路中可能存在的隐患和指定处理措施时，包括：1）、通过断路器采集当前电量数据，识别如输入电压是否存在缺相、电压过高/过低、过温状态，并进行现场排查或与供电部门沟通；2）、通过云平台统计的电能信息，查看不同时间段的电量使用情况；3）、通过云平台统计的历史数据，查看不同时间段断路器监控的电能信息，推测电路中可能存在的隐患，并发送定期检查信号给运维人员。
16.优选地，检测模块每10ms-30ms检测一次a、b、c三相供电状况。
17.优选地，电能信息包括电压、电流、电量、温度、功率、漏电信息。
18.优选地，报警识别类别包括漏电跳闸、浪涌预警、电机堵转、缺相报警、过温跳闸、过载跳闸、过压跳闸、欠压跳闸、功率超限跳闸、电流超限跳闸、计量芯片故障、分合闸位置故障。
19.本发明还提供了智慧微型断路器防断电信息丢失方法，包括以下步骤：检测模块获取供电信息，并根据检测结果推测是否出现供电异常，在出现供电异常时，超级电容供给电能至通信模块，通信模块将检测结果发送至云平台，云平台执行以下步骤：s1、实时记录通信网关设备使用参数，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施：所述使用参数包括首次联网时间、最近离线时间、离线持续时长、信号强度和版本信息；s2、采集断路器的各项指标数据，形成实时数和历史数据，并通过指标数据推测电路中可能存在的隐患以及指定处理措施；s3、对异常信息进行报警识别与分类，甄别故障信息，并反馈当前设备状态，以及记录远程人员操作的信息。
20.根据检测结果推测是否出现供电异常时，包括：1）、当断路器接入a、b、c三相电正常工作时，通信网关工作正常，通信网关在线状态为true；2）、检测模块检测a相、b相和c相，是否有缺陷时：若有一相或两相供电不正常，则为缺相，通信网关向云平台发送缺相告警；3）、检测模块检测a相正常时，此时通信网关发生故障，在线状态为false，云平台判断通信网关为故障离线；4）、检测模块检测三相都断电，则判断供电中断，超级电容提供辅助电力，网关在线状态为true，通信网关向平台发送供电停电告警信息。
21.优选地，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施时，包括：1）、根据断电检测，推测网关设备处于停电状态，进行与供电部门沟通；2）、根据网关在线，微型断路器离线，推测微型断路器设备存在断电或故障，进行现场检查；3）、根据离线频次、离线时长，推测网关存在故障隐患，进行现场检查网关；
4）、根据离线频次、信号强度，推测网关网络信号低，增加外置天线或与运营商沟通；5）、识别版本信息，实现远程固件升级。
22.优选地，通过指标数据推测电路中可能存在的隐患和指定处理措施时，包括：1）、通过断路器采集当前电量数据，识别如输入电压是否存在缺相、电压过高/过低、过温状态，并进行现场排查或与供电部门沟通；2）、通过云平台统计的电能信息，查看不同时间段的电量使用情况；3）、通过云平台统计的历史数据，查看不同时间段断路器监控的电能信息，推测电路中可能存在的隐患，并发送定期检查信号给运维人员。
23.优选地，检测模块每10ms-30ms检测一次a、b、c三相供电状况。
24.优选地，所述电能信息包括电压、电流、电量、温度、功率、漏电信息。
25.优选地，报警识别类别包括漏电跳闸、浪涌预警、电机堵转、缺相报警、过温跳闸、过载跳闸、过压跳闸、欠压跳闸、功率超限跳闸、电流超限跳闸、计量芯片故障、分合闸位置故障。
26.本发明的有益效果在于：1、当供电发生断电时，防断电信息丢失智慧型微型断路器能提供辅助电力，可持续供电，维持计量芯片和通信网关持续工作一定时间，为通信网关识别供电断电状态提供保障，便于后续管理。
27.2、当通信网关自身故障，未上报断电数据，则判定为网关设备故障导致断电，能明确收集断电数据，并根据断电数据原因消除隐患，防止后续出现断电信息丢失状况。
28.3、云平台能够实时记录网关设备在线的时长和离线原因，以及网络信息强度，推断网关当前可能存在的问题和指定处理措施，易于管理。
29.4、云平台在断电保活期间采集微断的各项指标数据，形成历史数据，可图形化展示或导出统计报表，通过指标数据，推测电路中可能存在的隐患，和指定处理措施，易于管理。
30.5、云平台对报警进行识别与分类，并反馈当前状态，并记录远程人员操作的信息，易于管理。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明微型断路器的结构示意图。
33.图2为本发明系统架构示意图。
34.图3为本发明推测是否出现供电异常时的流程图。
35.图4为本发明实施例通信网关设备使用参数示意图。
36.图5为本发明实施例不同时间段的电量使用情况示意图。
37.图6为本发明实施例不同时间段断路器监控的电能信息示意图。
38.图7为本发明实施例故障信息示意图。
39.图8为本发明实施例智慧微型断路器的接线图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例：如图1至图7所示，本发明提供了一种智慧微型断路器防断电信息丢失系统，包括断路器、云平台和全站智能安全用电平台；其中：如图1所示，断路器包括开关电源和通信网关；开关电源包括检测模块，检测模块用于检测供电信息，并将检测结果通过通信网关发送至云平台；通信网关包括超级电容和通信模块；超级电容用于在供电异常时提供电力至通信模块；通信模块用于发送停电告警信息至云平台；云平台用于对异常信息进行报警识别与分类，甄别故障原因，并反馈当前基站用电设备状态，以及记录远程人员操作信息，并传输数据至全站智能安全用电平台；全站智能安全用电平台用于展现基站各用电设备的在线能耗状况，并监控电路的运行情况。
42.具体的，开关电源还包括ac-dc模块、降压模块和控制模块；ac-dc模块用于将交流电转换为直流电，通过降压模块提供给控制模块，同时直流电给超级电容充电；降压模块用于通过改变占空比来实现降压和稳压；控制模块工作时，检测模块从输出端取样，与设定值进行比较，将结果发送控制模块去控制降压模块，改变其脉宽或脉频，使输出稳定；根据检测模块提供的数据，控制模块利用控制电路对电源进行各种保护措施；更具体的，本发明还设置了备用电源，在超级电容电量启动同时，备用电源辅助供电。
43.检测模块识别电路断路，控制模块实现启动辅助电源供电。
44.具体的，所述检测模块检测到供电中断时，超级电容提供电力给通信模块，通信网关发送停电告警信息给云平台。
45.如图2所示，本发明系统分为三层结构，分别为基础设施层、数据通信层、应用展示层。
46.平台最底层为基础设备层，接入通信基站内各个用电单元，包括照明设备、空调、水泵、电源插座以及其他用电设备。各设备电源连接到智慧电箱中智慧微型断路器上，不同的断路器控制不同的用电设备。
47.智慧微型断路器、通信网关和云平台为数据通信层，负责采集电器用电数据，监控
用电安全，控制电路开关，与上层平台进行通信。断路器上设有采集模块，可采集及监测负载设备用电状态，包括电压、电流、功率、功率因素、电能、温度、漏检、漏电。智慧断路器连接通信网关，网关通过wifi/4g/nb-iot等方式连接网络，将负载设备用电状态信息上传至云平台，通过云平台数据中台对数据进行处理，最终在全站智能安全用电平台展现基站各用电设备的在线能耗状况，并监控电路的运行情况。
48.全站智能安全用电平台和第三方应用为应用展示层，将全基站内用电设备的用电状况、数据及告警通过多种形式综合展现。
49.本发明还提供了智慧微型断路器防断电信息丢失方法，包括以下步骤：检测模块获取供电信息，并根据检测结果推测是否出现供电异常；如图3所示，根据检测结果推测是否出现供电异常时，包括：当断路器接入a、b、c三相电正常工作时，通信网关工作正常，通信网关在线状态为true；检测模块每10ms-30ms检测一次a、b、c三相供电状况；检测模块检测a相、b相和c相，是否有缺陷时：若有一相或两相供电不正常，则为缺相，通信网关向云平台发送缺相告警；检测模块检测a相正常时，此时通信网关发生故障，在线状态为false，云平台判断通信网关为故障离线；检测模块检测三相都断电，则判断供电中断，超级电容提供辅助电力，网关在线状态为true，通信网关向平台发送供电停电告警信息；在出现供电异常时，超级电容供给电能至通信模块，通信模块将检测结果发送至云平台，云平台执行以下步骤：s1、如图4所示，实时记录通信网关设备使用参数，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施：更具体的，使用参数包括首次联网时间、最近离线时间、离线持续时长、信号强度和版本信息；更具体的，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施时，包括：s11、根据断电检测，推测网关设备处于停电状态，进行与供电部门沟通；s12、根据网关在线，微型断路器离线，推测微型断路器设备存在断电或故障，进行现场检查；s13、根据离线频次、离线时长，推测网关存在故障隐患，进行现场检查网关；s14、根据离线频次、信号强度，推测网关网络信号低，增加外置天线或与运营商沟通；s15、识别版本信息，实现远程固件升级；s2、采集断路器的各项指标数据，形成实时数和历史数据，并通过指标数据推测电路中可能存在的隐患以及指定处理措施；更具体的：通过指标数据推测电路中可能存在的隐患和指定处理措施时，包括：s21、通过断路器采集当前电量数据，识别如输入电压是否存在缺相、电压过高/过低、过温状态，并进行现场排查或与供电部门沟通；s22、如图5所示，通过云平台统计的电能信息，查看不同时间段的电量使用情况；
s23、如图6所示，通过云平台统计的历史数据，查看不同时间段断路器监控的电能信息，推测电路中可能存在的隐患，并发送定期检查信号给运维人员；s3、如图7所示，对异常信息进行报警识别与分类，甄别故障信息，并反馈当前设备状态，以及记录远程人员操作的信息，报警识别类别包括漏电跳闸、浪涌预警、电机堵转、缺相报警、过温跳闸、过载跳闸、过压跳闸、欠压跳闸、功率超限跳闸、电流超限跳闸、计量芯片故障、分合闸位置故障；更具体的，电能信息包括电压、电流、电量、温度、功率、漏电信息。
50.实施例二如图8所示，本发明还提供了一种关于本发明智慧微型断路器的接线图：通信网关内接入一只超级电容（》1200μf），超级电容进行辅助供电。由于超级电容是将电荷储存起来，可以快速的补充和释放，而电池则需要经过化学反应的方式进行充放电。当停止供电时，一定时间内，超级电容可以提供短时间的电力，保证电源稳定。在此情况下，检测模块可以检测出停电状态，通信网关负责将停电信息和记录上传至平台侧。
51.通过增加超级电容，提供通信网关正常工作电压。
52.由于超级电容具有高可靠性、免维护、长寿命和宽工作温度范围的特点，因此超级电容可用作备用电源和提供稳定功率。
53.本发明采用防断电信息丢失功能的智慧微型断路器，在原有智慧型微型断路器基本功能不变的情况下，通过增加辅助电力在断电时进行短时间供电，实现快速甄别故障原因，上传数据及设备状态信息至云平台。
54.本发明设备具备以下功能特点：当供电发生断电时，防断电信息丢失智慧型微型断路器能提供辅助电力，可持续供电1-15s左右，维持计量芯片和通信网关持续工作一定时间。通信网关识别为供电断电。
55.当通信网关自身故障，未上报断电数据，则为网关设备故障导致断电。
56.云平台实时记录网关设备在线的时长和离线原因，以及网络信息强度，推断网关当前可能存在的问题，和指定处理措施。
57.云平台在断电保活期间采集微断的各项指标数据，形成历史数据，可图形化展示或导出统计报表。通过指标数据，推测电路中可能存在的隐患，和指定处理措施。
58.云平台对报警进行识别与分类，并反馈当前状态，并记录远程人员操作的信息。
59.辅助供电设备的性能特点智慧微型断路器的防断电信息丢失技术采用一种可以短时间储能的辅助供电设备。根据市场上多种辅助供电设备，包括超级电容、锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等，通过对比分析。以性能、价格、使用寿命等维度进行比较，采用超级电容作为辅助供电设备。
60.超级电容和电池在储能原理上最大的不同在于超级电容利用的是物理的储能方式而电池利用的是化学的储能方式。同时，超级电容和电池的储能的决定因素也不同。
61.因此，选用超级电容作为辅助供电设备具备以下优势：超级电容具备超低串联等效电阻，功率密度是采用锂离子电池储能装置的数十倍以上，适合大电流放电。
62.超级电容超长寿命，充放电大于50万次，是锂离子电池的500倍，是镍氢和镍镉电池的1000倍。
63.超级电容可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。
64.超级电容实现免维护，可密封。
65.超级电容的温度范围宽，适用性广，温度范围可达-40℃～+70℃，而一般电池是-20℃～60℃。
66.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种智慧微型断路器防断电信息丢失系统，其特征在于，包括断路器、云平台和全站智能安全用电平台；其中：所述断路器包括开关电源和通信网关；所述开关电源包括检测模块，所述检测模块用于检测供电信息，并将检测结果通过通信网关发送至云平台；所述通信网关包括超级电容和通信模块；所述超级电容用于在供电异常时提供电力至通信模块；所述通信模块用于发送停电告警信息至云平台；所述云平台用于对异常信息进行报警识别与分类，甄别故障原因，并反馈当前基站用电设备状态，以及记录远程人员操作信息，并传输数据至全站智能安全用电平台；所述全站智能安全用电平台用于展现基站各用电设备的在线能耗状况，并监控电路的运行情况。2.如权利要求1所述的智慧微型断路器防断电信息丢失系统，其特征在于，所述开关电源还包括ac-dc模块、降压模块和控制模块；所述ac-dc模块用于将交流电转换为直流电，通过降压模块提供给控制模块，同时直流电给超级电容充电；所述降压模块用于通过改变占空比来实现降压和稳压；所述控制模块用于稳压、保护电源。3.如权利要求1所述的智慧微型断路器防断电信息丢失系统，其特征在于，所述检测模块检测到供电中断时，超级电容提供电力给通信模块，通信网关发送停电告警信息给云平台。4.一种智慧微型断路器防断电信息丢失方法，其特征在于，包括以下步骤：检测模块获取供电信息，并根据检测结果推测是否出现供电异常，在出现供电异常时，超级电容供给电能至通信模块，通信模块将检测结果发送至云平台，云平台执行以下步骤：s1、实时记录通信网关设备使用参数，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施：所述使用参数包括首次联网时间、最近离线时间、离线持续时长、信号强度和版本信息；s2、采集断路器的各项指标数据，形成实时数和历史数据，并通过指标数据推测电路中可能存在的隐患以及指定处理措施；s3、对异常信息进行报警识别与分类，甄别故障信息，并反馈当前设备状态，以及记录远程人员操作的信息。5.如权利要求4所述的智慧微型断路器防断电信息丢失方法，其特征在于，根据检测结果推测是否出现供电异常时，包括：1）、当断路器接入a、b、c三相电正常工作时，通信网关工作正常，通信网关在线状态为true；2）、检测模块检测a相、b相和c相，是否有缺陷时：若有一相或两相供电不正常，则为缺相，通信网关向云平台发送缺相告警；3）、检测模块检测a相正常时，此时通信网关发生故障，在线状态为false，云平台判断通信网关为故障离线；
4）、检测模块检测三相都断电，则判断供电中断，超级电容提供辅助电力，网关在线状态为true，通信网关向平台发送供电停电告警信息。6.如权利要求5所述的智慧微型断路器防断电信息丢失系统，其特征在于，进行通信网关当前故障预测和指定处理措施时，包括：1）、根据断电检测，推测网关设备处于停电状态，进行与供电部门沟通；2）、根据网关在线，微型断路器离线，推测微型断路器设备存在断电或故障，进行现场检查；3）、根据离线频次、离线时长，推测网关存在故障隐患，进行现场检查网关；4）、根据离线频次、信号强度，推测网关网络信号低，增加外置天线；5）、识别版本信息，实现远程固件升级。7.如权利要求4所述的智慧微型断路器防断电信息丢失方法，其特征在于，通过指标数据推测电路中可能存在的隐患和指定处理措施时，包括：1）、通过断路器采集当前电量数据，识别如输入电压是否存在缺相、电压过高/过低、过温状态，并进行现场排查或与供电部门沟通；2）、通过云平台统计的电能信息，查看不同时间段的电量使用情况；3）、通过云平台统计的历史数据，查看不同时间段断路器监控的电能信息，推测电路中可能存在的隐患，并发送定期检查信号给运维人员。8.如权利要求5所述的智慧微型断路器防断电信息丢失方法，其特征在于，检测模块每10ms-30ms检测一次a、b、c三相供电状况。9.如权利要求7所述的智慧微型断路器防断电信息丢失方法，其特征在于，电能信息包括电压、电流、电量、温度、功率、漏电信息。10.如权利要求4所述的智慧微型断路器防断电信息丢失方法，其特征在于，报警识别类别包括漏电跳闸、浪涌预警、电机堵转、缺相报警、过温跳闸、过载跳闸、过压跳闸、欠压跳闸、功率超限跳闸、电流超限跳闸、计量芯片故障、分合闸位置故障。

技术总结
本发明公开了智慧微型断路器防断电信息丢失系统及方法，防断电信息丢失系统包括断路器、云平台和全站智能安全用电平台；其中：所述断路器包括开关电源和通信网关；所述开关电源包括检测模块，所述检测模块用于检测供电信息，并将检测结果通过通信网关发送至云平台；所述通信网关包括超级电容和通信模块；所述超级电容用于在供电异常时提供电力至通信模块；当供电发生断电时，防断电信息丢失智慧型微型断路器能提供辅助电力，可持续供电，维持计量芯片和通信网关持续工作一定时间，为通信网关识别供电断电状态提供保障，便于后续管理。便于后续管理。便于后续管理。


技术研发人员：陈晓天 王宁 顾青 韦民
受保护的技术使用者：科舸物联科技有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/21