一种固定式线损监测分析系统的制作方法

本发明涉及低压配电网技术领域，尤其涉及一种固定式线损监测分析系统。

背景技术：

低压配变台区线损是在电能供应过程中自配电变压器输出起至用户电能表止所产生的电能损耗和损失，由线损可反映配电网的供、销平衡关系，产生台区线损主要有以下原因：

1、统计管理方面：如台区的基础数据不完善，使得线损评估缺乏真实性，包括ccs系统与现场不符，公变档案没有录入ccs系统、有户无表、表计随意迁移等问题，以及gis系统与现场不符，gis系统数据没能及时按现场变更情况及时更新，致使ccs与gis系统不符等各类情况。

2、变户关系错误：如旧台区的历史遗留的私拉乱接现象导致供电环境复杂和新增公变电子化移交不及时，目前新增配电变压器时，往往会出现现场实际已在用电，但是系统还没录入用户信息进行抄表，导致总分表计费电量不同期，产生台区线损率异常。

3、计量装置故障和用户窃电：该类也为影响低压台区线损的主要因素，窃电的主要方法有绕越计量装置窃电和破坏计量装置的计量准确度两种。

目前针对台区线损的确定，通常是采用计量数据统计的方式，即通过用电采集系统实现台区总表和各户表的定时抄表，再由各抄表数据与台区总表数据进行对比，确定存在的线损。但是该类方式仅能够粗略的确定整个台区的线损，无法确定线损的具体位置，而由于台区用户数量众多且低压台区的线路复杂，上述统计管理方面、变户关系错误以及计量装置故障和用户窃电等问题的存在，会影响台区线损评估的有效性，同时一旦发现线损异常台区，故障排查非常困难，不能定位窃电排查区域，而通过外观基本无法快速判别，再加上窃电现象通常比较分散，故障点的排查更加困难。

对于线损异常反复出现而怀疑有人为不规范用电现象严重的台区，需要长期进行线损监测，要实现长期的有效线损监测，一种解决方案即是在每个台区中均固定安装多个专用线损监测设备再结合人工进行逐点排查，实现方式复杂且成本较高，需要大量安装多种辅助设备，而配电网线路中为保证运行安全，通常在主干、各分支线路上都设置有大量的开关、分支箱等设备，众多的开关等设备与大量的辅助线损监测设备同时布置，使得整个系统结构组成、接线均较为复杂，尤其是对于分支线路众多、拓扑结构复杂的台区，需要较高的实现成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、能够实现台区线损的实时精细化分析且稳定可靠的固定式线损监测分析系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种固定式线损监测分析系统，包括设置在配电变压器侧的智能线损分析主机模块、分别设置在台区各分支线路上的智能计量断路器模块，各所述智能计量断路器模块分别控制台区中各分支线路的开关，并实时监测各分支支路、用户计量表箱内各户表的计量数据以及获取识别所处台区、分支层级的拓扑识别信号，发送给所述智能线损分析主机模块，所述智能线损分析主机模块根据所述拓扑识别信号将台区的总表数据、各所述智能计量断路器模块监测到的计量数据按照层级进行比较，得到线损分析结果输出。

作为本发明的进一步改进：所述智能计量断路器模块集成设置有用于执行开关保护的开关保护单元、用于监测计量数据的计量单元、用于获取所述拓扑识别信号的拓扑识别单元以及用于数据传输的数据传输单元，所述开关保护单元、所述计量单元、拓扑识别单元分别与所述数据传输单元连接。

作为本发明的进一步改进：所述开关保护单元包括相互连接的保护电路以及状态监测电路，所述保护电路用于检测到故障电流时执行保护动作，所述状态监测电路用于实时监测所述保护电路的开关状态。

作为本发明的进一步改进：各所述智能计量断路器模块分别设置在配电变压器的出线侧，用于监测配电变压器出线侧的计量数据，以及设置在各分支线路中分支节点上，用于实时监测所在线路节点的计量数据，以及设置在用户计量表箱侧，用于实时监测用户计量表箱的计量数据。

作为本发明的进一步改进：所述智能线损分析主机模块包括数据采集单元、拓扑获取单元以及线损分析单元，所述数据采集单元、拓扑获取单元分别与所述线损分析单元连接，所述数据采集单元分别采集台区的总表数据、各所述智能计量断路器模块监测到的计量数据，所述拓扑获取单元根据各所述智能计量断路器模块获取的所述拓扑识别信号确定得到配电网拓扑结构，所述线损分析单元根据所述配电网拓扑结构对所述数据采集单元采集的数据进行比较，得到台区中各层级的线损分析结果输出。

作为本发明的进一步改进：所述线损分析单元包括用于计算配电变压器侧线损的台变层级线损分析子单元、用于计算分支节点层级线损的节点层级线损分析子单元以及用于计算表箱层级线损的表箱层级线损分析子单元，所述台变层级线损分析子单元获取台区总表数据、配电变压器出线侧的所述智能计量断路器模块的监测数据进行比较，得到配电变压器进线与出线的线损输出，所述节点层级线损分析子单元获取各远离用户计量表箱侧的分支节点上的所述智能计量断路器模块的监测数据，并根据所述配电网拓扑结构对获取到的监测数据进行比较，得到各分支线路上的线损输出，所述表箱层级线损分析子单元获取用户计量表箱侧的所述智能计量断路器模块的监测数据以及用户计量表箱中各户表的数据进行比较，得到用户计量表箱的线损输出。

作为本发明的进一步改进：所述智能线损分析主机模块还包括与所述线损分析单元连接的故障定位单元，所述故障定位单元接收所述线损分析单元输出的线损分析结果，根据所述线损分析结果判断是否存在故障以及当判断到存在故障时定位故障点。

作为本发明的进一步改进：所述智能线损分析主机模块还包括与所述线损分析单元连接的状态监控单元，用于获取指定时间段内所述线损分析单元输出的线损分析结果的变化趋势，根据所述变化趋势判断各台区各分支线路的线路状态。

作为本发明的进一步改进：所述智能线损分析主机模块与台区总表连接，以及通过一体式取样组件与配电变压器的输出侧并联连接以分别采集配电变压器输出侧的电压、电流信号以进行电能计量。

作为本发明的进一步改进：还包括与所述智能线损分析主机模块连接的监控终端，所述监控终端接收所述智能线损分析主机模块输出的线损分析结果，以及发送控制指令给所述智能线损分析主机模块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明针对线损异常反复出现而怀疑有人为不规范用电现象严重的台区线损分析，通过在台区各分支线路上布置智能计量断路器模块，由智能计量断路器模块代替传统低压线路各分支的开关，同时由智能计量断路器模块实现计量以及拓扑识别功能，智能线损分析主机模块基于低压台区拓扑分支层级识别，结合各智能计量断路器模块监测的数据，可实现按配电路径、层级的精细化线损计算，可持续监测线路异常节点，防范人为不规范用电现象。

2、本发明可实现固定式的台区线损分析，由于各智能计量断路器模块可作为开关使用，同时具备计量、拓扑识别功能，在各分支线路上仅需要安装智能计量断路器模块即可同时实现开关、计量及拓扑识别功能，无需额外安装开关、计量设备等其他辅助设备，可以极大的减小整个系统的结构复杂度以及实现成本，同时保证系统的可靠稳定运行。

3、本发明通过在分别在配电变压器的出线侧设置智能计量断路器模块、在各分支线路中分支节点设置智能计量断路器模块，以及在用户计量表箱侧设置智能计量断路器模块，可以代替传统的断路器开关实现开关控制功能，同时可分别实现配电变压器层级、各分支线路层级以及用户计量表箱层级的监测，综合各层级的监测数据依据层级关系即可实现各层级的线损分析。

4、本发明基于固定式结构以及低压台区拓扑分支层级识别实现台区内各层级的线损分析，可以将台区线损精细分布到各个分支节点，从而可以快速、准确的定位具体的故障点，对于窃电现象，可以及时监测到，同时定位到具体的窃电发生区域。

附图说明

图1是本实施例固定式线损监测分析系统的结构示意图。

图2是本实施例中智能计量断路器模块的结构示意图。

图3是本实施例中智能线损分析主机模块的结构示意图。

图4是本发明具体应用实施例中实现台区线损分析的原理示意图。

图例说明：1、智能线损分析主机模块；11、数据采集单元；12、拓扑获取单元；13、台区线损分析单元；131、台变层级线损分析子单元；132、节点层级线损分析子单元；133、表箱层级线损分析子单元；14、故障定位单元；15、状态监控单元；2、智能计量断路器模块；21、开关保护单元；22、计量单元；23、拓扑识别单元；24、数据传输单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例固定式线损监测分析系统包括设置在配电变压器侧的智能线损分析主机模块1、分别设置在台区各分支线路上的智能计量断路器模块2，各智能计量断路器模块2分别控制台区中各分支线路的开关，并实时监测各分支支路、用户计量表箱内各户表的计量数据以及获取识别所处台区、分支层级的拓扑识别信号，发送给智能线损分析主机模块1，智能线损分析主机模块1根据拓扑识别信号将台区的总表数据、各智能计量断路器模块2监测到的计量数据按照层级进行比较，得到线损分析结果输出，即由拓扑识别信号确定各分支线路的配电路径、层级，各层级按照总、分支电流进行比较，由总输入数据与各分支输出数据的总和之间的差值来确定对应层级的线损。

本实施例针对线损异常反复出现而怀疑有人为不规范用电现象严重的台区线损分析，通过在台区各分支线路上布置智能计量断路器模块2，由智能计量断路器模块2代替传统低压线路各分支的开关，同时由智能计量断路器模块2实现计量以及拓扑识别功能，智能线损分析主机模块1基于低压台区拓扑分支层级识别，结合各智能计量断路器模块2监测的数据，可实现按配电路径、层级的精细化线损计算，基于固定式结构可持续监测线路异常节点，防范人为不规范用电现象，同时由于各智能计量断路器模块2可作为开关使用，同时具备计量、拓扑识别功能，在各分支线路上仅需要安装智能计量断路器模块2即可同时实现开关、计量及拓扑识别功能，无需额外安装开关、计量设备等其他辅助设备，可以极大的减小整个系统的结构复杂度以及实现成本，同时保证系统的可靠稳定运行。

如图2所示，本实施例中智能计量断路器模块2集成设置有用于执行开关保护的开关保护单元21、用于监测计量数据的计量单元22、用于获取拓扑识别信号的拓扑识别单元23以及用于数据传输的数据传输单元24，开关保护单元21、计量单元22、拓扑识别单元23分别与数据传输单元24连接，开关保护单元21的状态数据、计量单元22监测到的计量数据以及拓扑识别单元23获取到的拓扑识别信号通过数据传输单元24传输给智能线损分析主机模块1。智能计量断路器模块2通过集成设置开关保护单元21、计量单元22以及拓扑识别单元23，可以作为线路的开关以控制线路的通断，同时可以实时监测节点处的计量数据以及拓扑识别信号。

在配电网中各个线路节点处布置智能计量断路器模块2后，由智能计量断路器模块2作为线路的开关控制线路的通断，同时实时监测计量数据以及获取拓扑识别信号，使得可以分别在各节点位置实现计量功能、拓扑自动识别功能，各个智能计量断路器模块2的开关状态、计量数据以及拓扑识别数据再统一发送给智能线损分析主机模块1。

本实施例中，开关保护单元21包括相互连接的保护电路以及状态监测电路，保护电路用于检测到故障电流时执行保护动作，状态监测电路用于实时监测保护电路的开关状态，可实现故障保护以及状态监测，确保线路的运行安全。

本实施例中，各智能计量断路器模块2分别设置在配电变压器的出线侧，用于监测配电变压器出线侧的计量数据，以及设置在各分支线路中分支节点上，用于实时监测所在线路节点的计量数据，以及设置在用户计量表箱侧，用于实时监测用户计量表箱的计量数据，可分别实现配电变压器层级、各分支线路层级以及用户计量表箱层级的监测。在具体应用实施例中，可在台区配电网中需要设置开关、断路器的位置处配置智能计量断路器模块2，如配电变压器的各出现侧、以及各分支线路的输入节点、各输出节点处以及各用户计量表箱的输入节点处，由各个智能计量断路器模块2实现台区中各分支节点处的开关控制以及计量、拓扑自动识别功能，智能线损分析主机模块1与各智能计量断路器模块2之间基于宽带载波进行数据传输，智能线损分析主机模块1同时与台区总表连接，以采集台区总表的数据，智能线损分析主机模块1综合各层级的监测数据依据层级关系即可实现各层级的线损分析。

如图3所示，本实施例中智能线损分析主机模块1包括数据采集单元11、拓扑获取单元12以及台区线损分析单元13，数据采集单元11、拓扑获取单元12分别与台区线损分析单元13连接，数据采集单元11分别采集台区的总表数据、各智能计量断路器模块2监测到的计量数据，拓扑获取单元12根据各智能计量断路器模块2获取的拓扑识别信号确定得到配电网拓扑结构，台区线损分析单元13根据配电网拓扑结构对数据采集单元11采集的数据进行比较，得到台区中各层级的线损分析结果输出。智能线损分析主机模块1具体实时接收来自各个线路节点处智能计量断路器模块2监测到的计量数据后，按照各线路节点之间的层级关系，将各智能计量断路器模块2的计量数据按照总、分电流关系进行综合比较，可以得到各层级精确的线损。

本实施例拓扑获取单元12具体基于（电压和电流）特征信号注入技术实现台区识别，采用低频过零载波通讯技术，由手持端同时调制电压和电流信号，主机端并行解码电压和电流，主机端正确解码电流信息，则台区和分支就可正确判断。

本实施例中，台区线损分析单元13包括用于计算配电变压器侧线损的台变层级线损分析子单元131、用于计算分支节点层级线损的节点层级线损分析子单元132以及用于计算表箱层级线损的表箱层级线损分析子单元133，台变层级线损分析子单元131获取台区总表数据、配电变压器出线侧的智能计量断路器模块2的监测数据进行比较，得到配电变压器进线与出线的线损输出，节点层级线损分析子单元132获取各远离用户计量表箱侧的分支节点上的智能计量断路器模块2的监测数据，并根据配电网拓扑结构对获取到的监测数据进行比较，得到各分支线路上的线损输出，表箱层级线损分析子单元133获取用户计量表箱侧的智能计量断路器模块2的监测数据以及用户计量表箱中各户表的数据进行比较，得到用户计量表箱的线损输出。由台变层级线损分析子单元131、节点层级线损分析子单元132以及表箱层级线损分析子单元133，可分别实现台变层级、分支节点层级、用户计量表箱各层级的精确线损分析。

本实施例中，智能线损分析主机模块1还包括与台区线损分析单元13连接的故障定位单元14，故障定位单元14接收台区线损分析单元13输出的线损分析结果，根据线损分析结果判断是否存在故障以及当判断到存在故障时定位故障点。经过台区线损分析单元13可得到台区内各层级的线损，可将台区线损精细分布到各个分支节点，从而可以快速、准确的定位具体的故障点，对于窃电现象，可以及时监测到，同时定位到具体的窃电发生区域。

本实施例中，智能线损分析主机模块1还包括与台区线损分析单元13连接的状态监控单元15，用于获取指定时间段内台区线损分析单元13输出的线损分析结果的变化趋势，根据变化趋势判断各台区各分支线路的线路状态。瞬时的线损值通常难以准确的反映台区的线损状态，各分支线路的线损在持续一段时长内可能会呈现不同的变化状态，本实施例通过统计一段时间内各分支线路线损的变化趋势，由线损的变化趋势可以确定各分支线路的线损状态，依据线路的持续线损状态可更为准确的判别线路异常线损的产生，避免误判的可能，以及预测异常线损线路的线损状态，如某线路持续为线损异常，则由线损的变化趋势可确定该线路可能存在窃电以及窃电发生的持续状态等。

在具体应用实施例中，状态监控单元15具体获取指定时间段内台区线损分析单元13输出的线损分析结果进行统计，得到各分支线路的线损变化曲线，将各线路的线损变化曲线与预先构建的线损变化曲线模版库进行匹配，线损变化曲线模版库中存储有对应不同故障原因时的线损变化曲线，由匹配结果确定得到各分支线路是否存在故障以及具体的故障原因。

本实施例中，智能线损分析主机模块1具体通过一体式取样组件与配电变压器的输出侧并联连接以分别采集配电变压器输出侧的电压、电流信号以进行电能计量，基于一体式取样组件3，可以由一套组件同时实现电压、电流信号的采集，无需同时配备独立的电压互感器、电流互感器等。

如图4所示，本发明在具体应用实施例中分别在台区配电变压器输入节点处和各输出节点处、每个分支线路的输入节点处和各个分支输出节点处，每条分支线、各用户表箱位置处设置智能计量断路器模块2，各智能计量断路器模块2按照配电路径、层级进行标记，智能线损分析主机模块1接收各智能计量断路器模块2监测的计量数据，按照拓扑结构将各数据按照总、分电流关系进行逐级分析比较，实现各个层级的精确线损分析，如其中台区配电变压器侧线损可以由台入-台出1-台出2-台区3统计得到，台出与分入之间的线损可以由台出2-1分支入-...n分支入统计得到，分支1的线损可以由分支入-分支出1-分支出2-分支出3统计得到，表箱1的线损可以由表箱1-1#户表-2#户表-……，#n户表统计得到，台区线损可以精细分布到各个分支节点。

本实施例中，还包括与智能线损分析主机模块1连接的监控终端，监控终端接收智能线损分析主机模块1输出的线损分析结果，以及发送控制指令给智能线损分析主机模块1，用户可通过监控终端实现线损分析系统的远程监控，无需现场操作，监控终端可进一步提供交互式界面，用户可通过交互式界面对线损分析系统进行操控，同时将分析结果通过界面进行显示，操作简便，且可以方便直观的获取分析结果，可适用于农网等复杂环境下实现无人值守的配电网台区线损分析。进一步还可以将智能线损分析主机模块1的数据以及通过采集器采集各户表数据上传至集中器，用户采集系统通过集中器即可获取所需台区的用户计量数据以及线损分析结果。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。