一種家庭線路信息監(jiān)測(cè)與云端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種家庭線路信息監(jiān)測(cè)與云端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其目的在于采集家庭用電線路的各種信息以及安全性檢測(cè)，以確保家庭用電的安全，基于傳統(tǒng)的用電量數(shù)據(jù)記錄，再在其基礎(chǔ)上進(jìn)行諧波，電流和溫度等數(shù)據(jù)檢測(cè)，然后利用網(wǎng)路傳輸至云端進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)，再通過(guò)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，最后給用戶以信息反饋說(shuō)明家庭線路狀況。此外大數(shù)據(jù)處理技術(shù)還有利于針對(duì)不同時(shí)段的電能使用量大小不同制定出不同時(shí)段不同的電價(jià)，針對(duì)不同電力使用量的客戶的家庭用電使用量，結(jié)合諧波計(jì)量數(shù)據(jù)，適當(dāng)對(duì)非線性用戶采取一些懲罰措施，有利于電力部門和線性用戶的正當(dāng)利益。通過(guò)價(jià)格很好的調(diào)整峰谷時(shí)段的電量，節(jié)約能源，使能源的使用更趨于合理。
【專利說(shuō)明】
一種家庭線路信息監(jiān)測(cè)與云端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)中傳感與量測(cè)技術(shù)、用電信息采集技術(shù)、線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，具體涉及一種家庭線路監(jiān)測(cè)與云端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。通訊、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等技術(shù)在電網(wǎng)中得到廣泛深入的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)電力技術(shù)有機(jī)融合，極大地提升了電網(wǎng)的智能化水平。傳感器技術(shù)與信息技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，為系統(tǒng)狀態(tài)分析和輔助決策提供了技術(shù)支持，使電網(wǎng)自愈成為可能。調(diào)度技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和柔性輸電技術(shù)的成熟發(fā)展，為可再生能源和分布式電源的開發(fā)利用提供了基本保障。通信網(wǎng)絡(luò)的完善和用戶信息采集技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進(jìn)了電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng)。隨著各種新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、應(yīng)用并與物理電網(wǎng)高度集成，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]而目前家庭用電仍存在安全問(wèn)題，如線路絕緣老化引起泄露電流，電器設(shè)備短路引發(fā)火災(zāi)等。這些問(wèn)題說(shuō)明在一方面對(duì)家庭線路的信息監(jiān)測(cè)還不夠完善，無(wú)法及時(shí)預(yù)估或判斷線路是否會(huì)發(fā)生故障，如電能表僅能測(cè)量用戶總線的電能消耗量;另一方面檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法共享，所采集的數(shù)據(jù)未能運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，不同設(shè)備間的運(yùn)行狀況無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)籌分析，無(wú)法滿足未來(lái)智能電網(wǎng)對(duì)全景狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)的要求。應(yīng)對(duì)分布式能源大規(guī)模的接入給配網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生了較大的挑戰(zhàn)，非線性負(fù)載如換流器的諧波問(wèn)題也有待討論，未來(lái)家庭線路需要采集的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，不同家庭用戶的數(shù)據(jù)也各不同，面對(duì)這些海量的、分布式的、異構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，常規(guī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析方法會(huì)遇到極大的困難。而大數(shù)據(jù)的云計(jì)算技術(shù)使得解決上述問(wèn)題成為可能。由于云計(jì)算平臺(tái)的廣泛應(yīng)用，積累了海量、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，這急需人們研究這種大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)和理論。目前，大數(shù)據(jù)已成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的研究主題，在很多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于采集家庭用電線路的各種信息以及安全性檢測(cè)，以確保家庭用電的安全，基于傳統(tǒng)的用電量數(shù)據(jù)記錄，再在其基礎(chǔ)上進(jìn)行諧波，電流和溫度等數(shù)據(jù)檢測(cè)，然后利用網(wǎng)路傳輸至云端進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)，再通過(guò)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，最后給用戶以信息反饋說(shuō)明家庭線路狀況。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)特征如下:
[0006](I)能更好的實(shí)時(shí)監(jiān)控線路的使用情況以及采集各種有效地信息，以較快的時(shí)間完成對(duì)線路的分析以及對(duì)用戶進(jìn)行提示。
[0007](2)針對(duì)目前基波電能表和全波電能表無(wú)法計(jì)量用戶實(shí)際產(chǎn)生的諧波分量，本發(fā)明增加諧波檢測(cè)單元，可以更好的確定線性負(fù)載和非線性負(fù)載吸收或發(fā)出的諧波，進(jìn)而可把數(shù)據(jù)傳遞給電力部門，電力部門可對(duì)非線性負(fù)載使用較多的進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽土P措施，對(duì)電力調(diào)度與信息交互產(chǎn)生積極的作用。
[0008](3)利用采集的漏電電流和溫度等數(shù)據(jù)及時(shí)對(duì)線路的發(fā)熱(老化)進(jìn)行分析，以確保線路的正常工作和及時(shí)替換。
[0009]相對(duì)于現(xiàn)有的家庭線路監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、高效、智能、環(huán)保且成本低等功能特點(diǎn)，而云端采集數(shù)據(jù)可以更好的滿足同類數(shù)據(jù)需求同時(shí)有利于電力系統(tǒng)的信息收集。
[0010]其有益效果是:
[0011](I)用戶對(duì)于家庭線路更加清晰的了解自己家的線路使用情況以及安全情況，可以更好的保障家庭用電的安全，使得不必在整個(gè)線路完全出現(xiàn)故障時(shí)才反應(yīng)，擁有一定的提前預(yù)警性。
[0012](2)在家庭添加新的大功率電器后，可以對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)以確保線路在正常運(yùn)行而且新的電器不受影響，從而更好的保護(hù)家庭線路。
[0013](3)所述執(zhí)行模塊可對(duì)指定大功率或常用負(fù)載進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)現(xiàn)其可能存在的數(shù)據(jù)價(jià)值，如針對(duì)家庭用戶電視機(jī)負(fù)載一天24時(shí)的用電量采集，20:00-22: 00可能是電視機(jī)用電高峰期，老年人觀看電視較多，22:00-24: 00年輕人看電視較多，可利用此數(shù)據(jù)對(duì)電視廣告商進(jìn)行指導(dǎo)，在特定時(shí)間段內(nèi)多放一些此時(shí)間段看電視較多的人員群體所需要的廣告。
【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖1是家庭線路信息監(jiān)測(cè)與云端處理系統(tǒng)示意圖
[0015]附圖2是執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]附圖3是諧波計(jì)量單元結(jié)構(gòu)原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
[0018]如圖1所示，本發(fā)明的家庭線路信息監(jiān)測(cè)與云端處理系統(tǒng)，它包括有執(zhí)行模塊、路由器、計(jì)算機(jī)、電力公司數(shù)據(jù)庫(kù)、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列組成。
[0019]對(duì)重點(diǎn)需要監(jiān)測(cè)的大功率或常用負(fù)載如電視機(jī)、空調(diào)、電烤爐等電器配備一個(gè)執(zhí)行模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集。路由器可對(duì)MCU采集的數(shù)據(jù)傳送到本地計(jì)算機(jī)上，以便用戶在家可清楚的看出家里各監(jiān)測(cè)電器及線路的電能使用量、電壓電流大小、諧波大小、溫度等信息。電力公司數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)電力用戶家庭中每一執(zhí)行模塊的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)(Internet)把數(shù)據(jù)傳送到交換機(jī)上。交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換與傳輸，最終傳給數(shù)據(jù)服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列分別完成數(shù)據(jù)傳遞和保存，在云端后臺(tái)利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。
[0020]如圖2所示為I個(gè)具體的執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)示意圖。執(zhí)行模塊安裝在家庭用戶需要監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)電器上，用于實(shí)現(xiàn)電器負(fù)載的信息采集與監(jiān)控。它包括電源輸入接口，用于連接電力傳輸線；
[0021]電源輸出接口，用于連接家庭線路上的電器；
[0022]電流測(cè)量?jī)x器，與負(fù)載電器串聯(lián)，測(cè)量連接在指定負(fù)載電流并傳給MCU控制單元；
[0023]電壓測(cè)量?jī)x器，與負(fù)載電器并聯(lián)，測(cè)量指定負(fù)載的工作電壓并傳給MCU控制單元；
[0024]諧波檢測(cè)單元，與電源輸出接口連接，測(cè)量指定負(fù)載對(duì)公網(wǎng)產(chǎn)生的諧波并傳給MCU控制單元；
[0025]漏電檢測(cè)單元，與電源輸入接口連接，檢測(cè)線路漏電情況并傳給M⑶控制單元；
[0026]用電量監(jiān)測(cè)單元，與電源輸出接口連接，測(cè)量負(fù)載用電量并傳給MCU控制的單元；
[0027]電源模塊，與電源輸入接口連接，將輸入電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換后給執(zhí)行模塊的各個(gè)單元供電；
[0028]M⑶控制單元，用于接收各種輸入檢測(cè)信息，同時(shí)傳送到云端，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與處理。
[0029]執(zhí)行模塊預(yù)留的傳感器單元用以檢測(cè)家庭線路的環(huán)境信息(如溫度等)并傳給MCU控制單元，所述溫度傳感單元，其特征在于測(cè)量家庭線路總線的溫度，結(jié)合已得到的漏電信息來(lái)得到家庭線路的健康程度，如判斷線路是否發(fā)生絕緣老化。執(zhí)行模塊中的電流，電壓，用電量測(cè)量及漏電信息均隔一定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，加強(qiáng)安全系數(shù)。所述諧波檢測(cè)單元，主要用于傳統(tǒng)家庭用戶電能表只計(jì)量基波，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量諧波而配置的，其諧波計(jì)量單元如圖3所示。其包括PLL同步鎖相環(huán)節(jié)，諧波估計(jì)模塊，濾波電路組成，vsl，vs2，vs3，vs4代表?yè)Q流器開關(guān)。
[0030]此外，大數(shù)據(jù)處理技術(shù)還有利于針對(duì)不同時(shí)段的電能使用量大小不同制定出不同時(shí)段不同的電價(jià);針對(duì)不同電力使用量的客戶的家庭用電使用量，結(jié)合諧波計(jì)量數(shù)據(jù)，適當(dāng)對(duì)非線性用戶采取一些懲罰措施，有利于電力部門和線性用戶的正當(dāng)利益。通過(guò)價(jià)格很好的調(diào)整峰谷時(shí)段的電量，節(jié)約能源，使能源的使用更趨于合理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種執(zhí)行模塊，安裝在電力用戶家庭中，用以實(shí)現(xiàn)線路信息監(jiān)測(cè)并傳送到云端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其特征在于包括: 電源輸入接口，用于連接電力傳輸線； 電源輸出接口，用于連接家庭線路上的電器； 電流測(cè)量?jī)x器，與負(fù)載電器串聯(lián)，測(cè)量連接在指定負(fù)載電流并傳給MCU控制單元； 電壓測(cè)量?jī)x器，與負(fù)載電器并聯(lián)，測(cè)量指定負(fù)載的工作電壓并傳給MCU控制單元； 諧波檢測(cè)單元，與電源輸出接口連接，測(cè)量指定負(fù)載對(duì)公網(wǎng)產(chǎn)生的諧波并傳給MCU控制單元； 漏電檢測(cè)單元，與電源輸入接口連接，檢測(cè)線路漏電情況并傳給MCU控制單元； 用電量監(jiān)測(cè)單元，與電源輸出接口連接，測(cè)量負(fù)載用電量并傳給MCU控制的單元； 電源模塊，與電源輸入接口連接，將輸入電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換后給執(zhí)行模塊的各個(gè)單元供電； MCU控制單元，用于接收各種輸入檢測(cè)信息，同時(shí)傳送到云端，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與處理。2.如權(quán)利要求1所述的執(zhí)行模塊，其特征在于還包括與MCU控制單元連接的傳感器單元，用以檢測(cè)家庭線路的環(huán)境信息(如溫度等)并傳給MCU控制單元。3.如權(quán)利要求1所述的執(zhí)行模塊，其中的電流，電壓，用電量測(cè)量及漏電信息均隔一定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，加強(qiáng)安全系數(shù)。4.如權(quán)利要求2的溫度傳感模塊，其特征在于測(cè)量家庭線路總線的溫度，結(jié)合已得到的漏電信息來(lái)得到家庭線路的健康程度，如判斷線路是否發(fā)生絕緣老化。5.如權(quán)利要求1的云端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征還在于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并反饋，得到精確的諧波大小，實(shí)時(shí)用電量和電流的情況。得出家庭用戶的線路使用情況和安全情況。
【文檔編號(hào)】G06F15/02GK105894398SQ201610285058
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】夏向陽(yáng), 易浩民, 楊超, 夏邦杰, 周夢(mèng)茜, 李宏宇, 易子杰, 黃珂琪
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)