[发明专利]一种数字计算增强的高可靠性低压配电安全监控系统

说明书

本专利公开了一种数字计算增强的高可靠性低压配电安全监控系统，包括系统信息获取模块、边缘计算服务器以及云端数据中心；所述系统信息获取模块和所述边缘计算服务器通过现场总线交换信息，所述边缘计算服务器和所述云端数据中心通过5G移动网络连接，所述云端数据中心用于供用户进行访问监控；所述系统信息获取模块包括用于获取电压信息的电压信息模组、用于获取电流信息的电流信息模组以及用于获取一二次融合设备相关信息的一二次融合设备信息模组。通过本专利构建高可靠性的用电安全监控系统。

技术领域

本专利涉及电力安全监控技术领域，具体涉及一种数字计算增强的高可靠性低压配电安全监控系统。

背景技术

传统的低压配电安全监控装置，例如各种继电器，一般采用简单阈值设定的模拟计算判断，其应用普遍存在下列弊端：(1)单变量阈值模拟计算，误判率很高。例如单相剩余电流保护器，只要剩余电流超过30mA，就会动作与跳闸。当电源上出现浪涌电压或者雷电过电压时，都会出现误动作，当阴雨天绝缘电阻下降时，也会出现误动作。(2)安全装置精确度低，传统继电保护都是开关量操作，例如熔断器作为过电流保护，电流线圈作为电流检测原件，电压线圈作为过电压和欠电压的检测元件等，其测量的精确度都不高。(3)元件可靠性低，传统继电保护的元件，都是电磁作用原理的元件，其检测特性和动作特性受到许多环境因素的影响，可靠性很差，例如，环境温度对于导磁材料的物理性质的影响等。

随着电子信息技术的发展，出现了电力系统微机继电保护装置。由于电子信息技术的高速发展，微机继电保护装置还没有普及应用，技术上较落后。以今天的技术条件反观微机继电保护装置，其落后主要表现在以下几个方面：(1)装置可靠性低，微机继电保护装置的系统结构，一般是微处理器加外部设备的中央处理结构，其性能和可靠性都相差很多。(2)运算能力不够，微机继电保护装置的运算能力，局限于取代继电器的布尔代数运算，和简单的模拟量处理，这与今天的各种专用集成电路相比，远远不及。(3)单机运行不能多机协同，单机运行的弊端是，不能方便的形成多变量判据。例如在剩余电流保护装置中，不能实现电流值和电流变化值二元变量构成的分类器判据。

发明内容

本专利的目的是设计一种数字计算增强的高可靠性低压配电安全监控系统，使其解决上述技术问题。

为实现上述目的，本专利提供如下技术方案：

一种数字计算增强的高可靠性低压配电安全监控系统，包括系统信息获取模块、边缘计算服务器以及云端数据中心；所述系统信息获取模块和所述边缘计算服务器通过现场总线交换信息，所述边缘计算服务器和所述云端数据中心通过5G移动网络连接，所述云端数据中心用于供用户进行访问监控；所述系统信息获取模块包括用于获取电压信息的电压信息模组、用于获取电流信息的电流信息模组以及用于获取一二次融合设备相关信息的一二次融合设备信息模组。

进一步的，所述电压信息模组包括依次连接的若干电压互感器、第一电流电压变换与脉冲调制装置、第一单模光缆、第一光脉冲接收与模拟信号重构装置以及第一嵌入式高速实时数据采集运算计算机。如此设置，电压信息传送到边缘计算服务器的主要环节为：利用电压互感器的二次侧获取等效电压源；随后利用第一电流电压变换与脉冲调制装置，将高电压100V变换到低电压，双端输入变换到单端输入；然后利用第一单模光缆传输至第一光脉冲接收与模拟信号重构装置，进行模拟信号重构；第一嵌入式高速实时数据采集运算计算机进行高速采集和实时运算后，通过RS485等现场总线输送至边缘计算服务器。

进一步的，所述电流信息模组包括依次连接的若干电流互感器、第二电流电压变换与脉冲调制装置、第二单模光缆、第二光脉冲接收与模拟信号重构装置以及第二嵌入式高速实时数据采集运算计算机。如此设置，电流信息传送到边缘计算服务器的主要环节为：利用电流互感器的二次侧获取等效电流源；随后利用第二电流电压变换与脉冲调制装置，将电流电压变换和脉冲宽度调制(PMW)；然后利用第二单模光缆传输至第二光脉冲接收与模拟信号重构装置，进行模拟信号重构；第二嵌入式高速实时数据采集运算计算机进行高速采集和实时运算后，通过RS485等现场总线输送至边缘计算服务器。