[实用新型]基于多源互补取电的电厂开关柜用低功耗边缘控制器

说明书

本实用新型涉及一种基于多源互补取电的电厂开关柜用低功耗边缘控制器，包括边缘计算单元、多源互补取电单元和无线通信单元，所述的多源互补取电单元分别与边缘计算单元和无线通信单元连接，所述的边缘计算单元与无线通信单元连接，所述的无线通信单元与开关柜内的无线传感器通信连接。与现有技术相比，本实用新型具有电源工作可靠、监测数据响应快、量测精度高等优点。

技术领域

本实用新型涉及电厂开关柜运行状态监测技术，尤其是涉及一种基于多源互补取电的电厂开关柜用低功耗边缘控制器。

背景技术

目前，对电厂用开关柜的内部监控对象，主要包括各动静触头、电缆接头、母排接头、执行机构的温度和动作执行特征、气体传感、局放等参数，主要通过无源无线传感器，进行信号与数据采集，各项数据按照一定的采集间隔周期进行采集，无源无线传感器的取电，多通过CT、硅钢片方式，环接在通电的触头、回路或相线处，通过感应的方式获得电能。

对于新建智能化开关柜，数据采集后，多通过无线方式汇总到开关柜内的继电保护装置或者具有保护功能的智能监测单元，再与外部云平台进行通信和数据分析与处理。有代表性的产品如ABB公司的iVD4产品和iGas智能开关技术与产品，通过GPRS/3G通信方式、云计算技术实现状态数据实时传输到ABB云数据服务器和云存储，实现开关设备状态的远程监测和故障预警。

对于智能化改造开关柜，数据采集后，多通过无线通信方式，汇总到开关柜外部的数据集中器，再汇集到本地监控总站和云频台，本地监控总站进行预警、判断与故障决策支持。但其缺点也较为明显：

1)在监控数据的物理连接层面，在单台套开关柜内部的数据采集点较多，数据采集间隔一般从秒级到分钟级，一般采用433MHz通用频段的Zigbee通信方式，发射功率一般为60mW，并穿透金属柜体，传输至外部的数据集中器；但一般开关柜的屏蔽和接地均良好，对信号起到很强的屏蔽作用，因此多个监测点均需远高于开阔场地的、相近的发射功率进行信号发射，容易引起EMC超标，更为重要的是对电源功率的要求急剧上升；现场部署时由于单个的无源无线传感器取电功率有限、开关柜良好的屏蔽性、和数据集中器安装位置无法做到统一，即使信号功率放大，也很容易造成信号丢失，影响底层数据采集通道的建立。

2)在监控数据的信息计算层面，由于云平台固有的层级架构，开关柜内监测采样点数据量或采样频率增加后，由于缺乏边缘计算能力，大量数据的分析、预测和决策均堆积在云平台；由于缺乏边缘侧的数据清洗与维护，云平台的数据采集效率、数据响应速度、数据有效程度等均存在诸多问题。

3)对于智能改造的开关柜，受原有柜体既有结构限制和安全性要求，很难引入市电。单个无源无线传感器的取电，多通过CT、硅钢片采用环接在通电的触头、回路或相线处，通过感应的方式获得电能，当电流过大，CT与硅钢片均容易出现磁饱和，在增加损耗的同时容易发生短路或者消磁危险；同时，两种方式取电供给无线传感器发射功率，均应满足发射功率要求，即均对最小负载电流提出了要求，当负载电流较小时，如CT所在回路电流50A或硅钢片所在回路电流5A，传感器获得能量不足，而无法继续工作，数据存储就会出现断档期，影响温度分析与预测。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电源工作可靠、监测数据响应快、量测精度高的基于多源互补取电的电厂开关柜用低功耗边缘控制器，通过采用多源互补取电技术，来解决单个无线温度传感器发射功耗大、信号穿透与数据汇聚困难、CT或硅钢片取电时出现磁饱和或磁通量不足造成信号丢失等难题，从而保障建立关键部件运行监测数据的稳定可靠的数据采集通道。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于多源互补取电的电厂开关柜用低功耗边缘控制器，包括边缘计算单元、多源互补取电单元和无线通信单元，所述的多源互补取电单元分别与边缘计算单元和无线通信单元连接，所述的边缘计算单元与无线通信单元连接，所述的无线通信单元与开关柜内的无线传感器通信连接。