[发明专利]虚拟电网监控管理实体电网节点装置的方法

权利要求书

1.一种虚拟电网监控管理实体电网节点装置的方法，主要由断路节点包括单相断路报警装置(简称单相断报装置)、三相断路装置、双电源转换装置、单相断路装置，通信节点包括单相断报装置、双电源转换装置、探测装置(包括显示、烟感、光感、压力、液位、接近、震动、红外、磁感、声波、气体、温度、湿度、水表、气表、其它等)、集中虚拟电网监控装置(简称集中监控装置)、各阶梯电脑虚拟电网监控服务装置(简称某阶梯电脑监控装置)、数据中心服务装置(简称数据中心)等组成，作为集断路节点和通信节点及虚拟电网与实体电网交汇点于一身的单相断报装置是虚拟电网的信息源，由此虚拟电网才有可能利用人工智能技术通过众多单相断报装置实时上传的大数据经云计算使实体电网从发电到用电终端全部断路节点装置在虚拟电网呈树叉状数据链式物联网和各种通信节点装置全部呈集中式物联网及混防联控；

各级监控装置监控三相断路装置的软件包括当功能配置为漏电短路时三相断路报漏电短路(缺相断路报烧断)，当功能配置为漏电短路熔断时三相断路报漏电短路(缺相断路报熔断)，当功能配置为短路时三相断路报短路(缺相断路报烧断)，当功能配置为短路熔断时三相断路报短路(断缺相断路报熔断)，当上级有特种设备时其功能配置前加特种设备名称，当手动拉闸时需先申请电脑预设再终端拉闸反馈后再手动拉闸而后再终端存储转换合闸，当群体终端单相断报装置漏电、短路、过欠电压、手动、物业、消防、地震、应急等拉闸时对应识别报警，当自我单相节点的主电表、副电表、水表、气表、线损表、主副表、主副水气表等7x3＝21个群组计量表结算和金额预警及欠费限额拉闸时对应识别报警，当自我三相节点的主电表、副电表、主副电表、水表、气表、主副水气表等6个群组计量表结算和金额预警及欠费限额拉闸时对应识别报警，自我单相或三相节点的公用单相断报装置对应各类表公摊结算和私用单相断报装置对应各类表分摊结算，各种通信节点装置混防联动等程序和流程；

数据源：单相断报装置上传的数据和报警信息是集中监控装置的数据源，集中监控装置监控的三相断路装置下级分支三相断路装置计算的数据是上级三相断路装置的数据源，其总三相断路装置计算的数据是1阶梯电脑监控装置的数据源，1阶梯电脑监控装置监控的三相断路装置下级分支三相断路装置计算的数据是上级三相断路装置的数据源，其总三相断路装置计算的数据是2阶梯电脑监控装置的数据源，以此类推下阶梯电脑监控装置计算的总三相断路装置的数据是上阶梯电脑监控装置的数据源；

当任意监控装置监控1个三相断路装置时，该装置为总三相断路装置，当任意监控装置监控多个上下级三相断路装置时，处在最上级的为总三相断路装置；

在运行中，当三相断路装置直接连接下级分支单相断报装置或直接连接下级分支三相断路装置时，要按电脑建档预设的自定义线损率计算实时电流负载，其识别实时相电流负载的计算公式分别为：

①当三相断路装置直接连接下级分支单相断报装置时

实时相电流负载＝直接连接的下级分支单相断报装置对应相数据之和+直接连接的下级分支单相断报装置对应相数据之和X自定义线损率

②当三相断路装置直接连接的下级分支三相断路装置时

实时相电流负载＝直接连接的下级分支三相断路装置对应相数据之和+直接连接的下级分支三相断路装置对应相数据之和X自定义线损率

在运行中，当任意监控装置监控的三相断路装置被报警相电流过载拉闸超限或失衡拉闸超限需要减载调平时，为减少该三相断路装置断电范围，要按电脑建档预设对应相直接或间接连接的下级分支单相断报装置拉闸数量和自定义拉闸率来控制断电范围，其直接或间接连接的下级分支单相断报装置拉闸数量的计算公式如下：

预设的相拉闸数量＝直接或间接连接的下级分支单相断报装置总数X自定义拉闸率

三相断路节点装置三相平衡度计算公式：

三相平衡度＝(最大实时电流负载-最小实时电流负载)÷最大实时电流负载

在运行中，当任意监控装置监控的上下级多个三相断路装置报警相对应的直接或间接连接下级分支单相断报装置同时报警或公用部分报过欠电压警时，按照报上不报下的原则由上级三相断路装置对应的监控装置进行报警，此时的报警源为单相断报装置，当上下级多个三相断路装置报警相电流负载拉闸超限或三相失衡拉闸超限需要减载时，要按照先下后上原则由下级报警三相断路装置对应的监控装置优先处理，此时的报警源为对应的监控装置，这两种情况都由对应的三相断路装置表现出来；

在运行中，各级监控装置监控的双电源eps转换装置其流程是先上报所在电脑监控装置再对对应的终端单相断报装置拉闸减载，拉闸反馈后该电脑监控装置再向双电转换装置下达转换指令，转换成功反馈后该电脑监控装置再将转换计量存储区指令下达至终端单相断报装置；

-单相断报装置其特征是主要由单片机和监控管理的软件程序、时钟、电流脉冲发生、电流负载计量、电流通断识别、过欠电压识别、上位机通信、下位机通信、漏电识别、短路识别、漏电自检识别、主电表计量数据存储、副电表20个计量数据存储、指示灯不同频率闪烁指示报警警种、水表采集和二种费率类型的计费存储、气表采集和二种费率类型的计费存储、继电器驱动和继电器、内置或外置的显示、内置或外置单片机供电电源、内置或外置的IC卡读写卡等单元组成，其中，上位机通信单元与集中装置下位机通信单元连接、下位机通信单元与探测装置上位机通信单元连接，运行前首先要对开通的功能进行电脑建档和信息设置；

单相断报装置电脑建档页面除需要对应填写的内容外，符号可根据实际需要进行选项：主要有相线类型-AL/BL/CL，使用类型-私用/公用，用户类型-住宅/商用/其它，电变更预设门限方式-自动/手动，适用电压-220V/110V，用电类型-单相/三相，水电气表脉冲常数-10/100/200/400/800/16003200，副电表信息(谁发电就计量到谁的名下)-01/02/03/04/05/06/07/08/09/10/11/12/13/14/15/16/17/18/19/20，缴费类型-预付/后付；计量失灵预警和拉闸预设门限(小时)-00(自然数)，费率类型-普通/四个阶梯/四个时段，钱包类型-各表各自结算/主副电表混合结算/主副水气表混合结算/上级群组主电表结算/上级装置群组副电表结算/上级群组主副电表混合结算/上级群组主副水气表混合结算/上级群组水表结算/上级群组气表结算等；

单相断报装置软件程序采用人工智能技术识别故障和进行消费结算，主要包括在单片机单元预置了电流计算和过载预警及拉闸识别门限，预置了单相断报节点装置自我电流过载拉闸和被动电流过载拉闸后延时自动再合闸等电流故障自逾流程及过欠电压解除延时合闸流程，预置了电流断路、过欠电压、漏电、短路、漏电自检失灵、下位机通信失灵、各种表计量失灵预警和计量失灵、电闸失灵、各类探测装置报警、手动按钮通断、各种表计量异常、主电表金额预警和欠费限额拉闸、副电表金额预警和欠费限额拉闸、主副电表合计金额预警和欠费限额拉闸、水表金额预警和欠费限额拉闸、气表金额预警和欠费限额拉闸、主电水气表合计金额预警和欠费限额拉闸、双电源转换主电供电计量存储区、双电源转换20个副电供电计量存储区、IC卡电工维修拉闸倒计时、用户IC卡拉闸、下级探测报警装置信息上传下达等流程，并能将电流负载和各种消费数据及报警信息实时上传，单相断报装置实时电流负载计算公式如下：

实时电流负载＝电流负载监测定义周期时间收到脉冲数(个)X1000瓦X60分钟÷脉冲常数(个)÷电压(V)

单相断报装置过欠电压识别分两个等级，公用单相断报装置过欠电压识别等级较低，且无过欠电压拉闸保护功能，按预警建档，报警时识别其过欠电压预警，私用单相断报装置过欠电压识别等级较高，且有过欠电压拉闸保护功能，按拉闸建档，过欠电压拉闸和电流过载拉闸后按电脑建档自定义合闸时间自动延时合闸以实现故障自逾；

-集中监控装置其特征是主要由单片机和虚拟电网监控管理软件程序、数据存储、上位机通信、下位机通信、显示、语音、单片机供电电源、IC卡读写、运行前首先要对开通的功能进行电脑建档和信息设置；

集中监控装置监控的双电源ups转换装置流程是先转换后上报电脑监控装置，再由电脑监控装置将转换计量存储区指令下达至终端单相断报装置；

集中监控装置在软件程序中预置了单相和三相群组人工智能ic卡结算钱包，包括群组主电表结算/群组副电表结算/群组主副电表混合结算/群组主副水气表混合结算/各类表公摊结算等；

当集中监控装置与电脑监控装置通信失灵报警时，集中监控装置自动或手动按预设的拉闸率和拉合闸时间及顺序通过集中监控装置向群内显示报警装置通知倒计时拉闸，终端单相断报装置拉闸后按预设合闸时间合闸，其它单相断报装置接续拉合闸循环至报警解除以实现故障自逾；

当集中监控装置监控的三相断路节点装置相电流过载和三相失衡或电脑监控装置下达的相电流过载和三相失衡拉闸名额需要拉闸时，集中监控装置按防区内单相断报装置电流负载由大至小直接分配拉闸名额，单相断报装置拉闸后按自定义时间自动合闸，以实现电脑建档选择动作类型为自动时该类故障自逾：

当集中监控装置连接的下级任意单相断报装置上传的烟、温、气、求助等警时，一方面集中监控装置收到报警后按预设信息反向通过本群显示报警装置联动报警和本群单相断报装置拉闸断电，就是说一户报警，本群群体用户报警和断电同时响应，另一方面集中监控装置向电脑上传报警信息，1阶梯电脑监控装置根据预设信息或向其它集中监控装置下达报警信息，由其它集中监控装置将报警信息通过本群的单相断报装置下达至显示报警装置，达到更大范围的群体报警和断电响应，包括防火门、排风扇、喷水机构联动，若误报警，主报解除报警用户刷卡合闸恢复通电，当集中监控装置连接的下级单相断报装置监控的显示报警装置用于消防上水控制开关时，集中监控装置接警后上传电脑，1阶梯电脑监控装置根据预设信息向消防水泵所属集中监控装置下达拉合闸指令，由其群内连接消防水泵的单相或三相断报装置具体执行；

-电脑监控装置其特征主要是由对应阶梯虚拟电网监控服务管理软件、被监控的三相断路装置由下级至上级电气量计算、显示、声光各种报警、IC卡读写、集中监控装置建档和信息设置及查询打印、单相断报装置建档和信息设置及查询打印、双电源转换装置的建档和信息设置及查询打印、探测报警装置建档和信息设置及查询打印、三相断路装置建档、三相断路装置报消警、单相断报装置报消警、电气设计原理图对照验证表、虚拟电网树叉状动态电路图、各类表结算、物业收费内容等单元组成；

各阶梯电脑监控装置监控的三相断路装置预置了直接或间接连接下级分支单相断报装置的对应关系，电流计算和电流过载设计拉闸门限、电流过载预设拉闸门限、电流过载预设预警门限及各门限之间的参数可通过电脑建档选择自动或手动调节、三相平衡计算和失衡设计拉闸门限、失衡预设拉闸门限、失衡预设预警门限及各门限之间的参数可通过电脑建档选择自动或手动调节等软件程序；

在运行前，为确保有效监控，基层管理人员要通过1阶梯电脑监控装置监控的单相断报装置、探测装置、集中监控装置、三相断路装置、双电源转换装置等进行建档和信息设置，上级管理人员要通过本阶梯电脑监控装置监控的下阶梯电脑监控装置进行建档信息拷贝及信息设置，并对本阶梯电脑监控装置监控的三相断路装置进行建档，各阶梯电脑监控装置均设置查询打印页面供管理人员查询；

在运行中，当任意阶梯电脑监控装置监控的三相断路装置相实时电流负载超过拉闸门限需要向直接连接的下级分支三相断路装置分配拉闸名额时，由于各个下级分支三相断路装置可能存在电流负载差异，为显示公平，因此需要通过电脑监控装置建档预设的对应相连接下级分支单相断报装置总数计算下级分支三相断路装置的平均实时电流负载，并按计算的平均实时电流负载由大至小排序分配拉闸名额，直至分配至集中监控装置监控的总三相断路装置为止，各阶梯电脑监控装置监控的三相断路装置和集中监控装置监控的总三相断路装置相平均实时电流负载的计算公式：

相平均实时电流负载＝相实时电流负载÷电脑监控装置建档预设对应相连接下级分支单相断报装置的总数

在运行中，为减少三相断路装置因相电流过载和三相失衡带来的拉闸断电范围，输电线路上除集中监控装置监控的三相断路装置外的其它三相断路装置报警相下级多个三相断路装置要按预设的间接拉闸率和平均电流比对电流负载并由大至小计算分配间接拉闸名额，直至计算分配至集中监控装置监控的总三相断路装置为止，报警相下级三相断路装置被分配的拉闸名额计算公式如下：

报警相下级三相断路装置被分配的拉闸名额＝[报警三相断路装置报警相电脑建档预设的拉闸数量-已计算出结果的拉闸名额(未计算时为0)]X被分配的三相断路装置报警相平均实时电流负载÷全部三相断路装置报警相平均实时电流负载总和

按以上公式计算，其结果会出现五种情况：一是如果计算结果是小数，计四舍五入后的数，二是如果计算的拉闸剩余数小于1时，计整数，三是如果计算的拉闸剩余数大于1时，计四舍五入后的数，四是如果计算的剩余拉闸数等于1时，可直接分配给下一电流大小顺序的三相断路装置，五是如果待分配三相断路装置剩余1个，剩余拉闸数量全归该三相断路装置；

当下阶梯电脑监控装置与数据中心服务装置通信失灵报警时(与电脑连接上阶梯电脑监控装置号建档内容有关)，该阶梯电脑监控装置自动或手动按预设的拉闸率和拉合闸时间及顺序通过集中监控装置向群内显示报警装置通知倒计时拉闸，终端单相断报装置拉闸后按预设合闸时间合闸，其它单相断报装置接续拉合闸循环至报警解除以避免因通信失灵可能造成上阶梯电脑监控装置监控的三相断装置电流过载；

-数据中心其特征是主要承担电脑监控装置与电脑监控装置之间的双向通信和上级电脑监控装置监控防区的三相断路装置电气量等大数据的计算和各种报警信息的存储；

-双电源转换装置其特征是具备EPS和UPS两种转换方式及主副电自动或手动转换能力，且手动转换优先，包括漏电、短路、过电流、缺相等断路时的转换，存在EPS和UPS两种转换模式；

-非接触式IC卡装置其特征是一户一卡，群抄单充，充值时用户先查询自己消费数据，同时可完成群体用户主副水气表和报警信息的抄录，每张卡可对用户自己的四表进行充值；

-探测装置其特征是主要由显示报警装置和其它探测装置组成，其中显示报警装置主要由单片机和软件程序、显示屏、求助报消警按钮、温度湿度检测上位机通信单元、下位机被动多个常开/常闭报警通信接口、DC电源通断继电器及驱动电路单元等组成，其它探测包括烟感、压力、光感、液位、接近、震动、红外、磁感、声波、气体、温度、湿度、水表、气表、其它等装置；

-三相断路装置其特征是具备漏电、短路、熔断一种以上自动或手动通断路能力；

-单相断路装置其特征是具备漏电、短路、熔断一种以上自动或手动通断路能力。