[发明专利]一种配电网电力用户健康指数评估装置及评估方法

摘要

一种配电网电力用户健康指数评估装置及评估方法属于配电网技术领域，特别涉及一种配电网电力用户健康指数评估装置及评估方法。本发明提供一种提取简单，精确度高的种配电网电力用户健康指数评估装置及评估方法。本发明配电网电力用户健康指数评估装置包括信号采集单元、A/D转换单元、中央处理单元、数字信号处理单元、4G通信传输单元和人机交互信息显示单元，其结构要点信号采集单元的输出端口与A/D转换单元的输入端口相连，A/D转换单元的输出端口与数字信号处理单元的输入端口相连，数字信号处理单元的输出端口与中央处理单元的数据输入端口相连。

主权项

1.一种配电网电力用户健康指数评估装置，包括信号采集单元、A/D转换单元、中央处理单元、数字信号处理单元、4G通信传输单元和人机交互信息显示单元，其特征在于信号采集单元的输出端口与A/D转换单元的输入端口相连，A/D转换单元的输出端口与数字信号处理单元的输入端口相连，数字信号处理单元的输出端口与中央处理单元的数据输入端口相连，中央处理单元的数据输出端口分别与人机交互信息显示单元输入端口、4G通信传输单元的输入端口相连；所述信号采集单元包括电压互感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、气压传感器，电压互感器输出端口、电流传感器输出端口、温度传感器输出端口、湿度传感器输出端口、风速传感器输出端口、气压传感器输出端口分别与A/D转换单元的输入端口相连；所述电流传感器采用DHC03B型号、电压互感器采用DH51D6V0.4B型号、风速传感器采用YJ-FS100型号、温度传感器采用HE-200型号红外温度传感器、湿度传感器采用STYB3100111A50型号、气压传感器采用LC-QA1型号；所述A/D转换单元采用TLC2543串行A/D转换器，4G通信传输单元采用ME3760型号的LTE模块，人机交互信息显示单元采用HG1286402C型号的液晶显示模块；中央处理单元选用型号为STC89C51的单片机，数字信号处理单元选用TMS320F2812芯片；电流传感器、电压互感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、气压传感器输出端分别经过信号转换电路后连接到A/D转换器TLC2543的输入端AIN0-AIN5，A/D转换器TLC2543的输出端EOC、I/O、IN、OUT、CS分别连接到DSP芯片TMS320F2812的XA1-XA5引脚，TMS320F2812的XD0-XD7引脚分别与51单片机STC89C51芯片的P0.0-P0.7相连，单片机STC89C51芯片的P1.0-P1.7与液晶显示模块的D0-D7连接，单片机STC89C51芯片的P2.0-P2.4与液晶显示模块的RS、RW、CS1、CS2、EN相连接，STC89C51芯片的RXD、TXD引脚与4G通信传输单元ME3760的DATA、DATA1端相连，4G通信传输单元的ATN1端通过1.0pF电容与天线连接；所述信号转换电路采用TLC4501芯片；电压、电流、温度、湿度、风速、气压信息经过各传感器，进行同步采样、保持、A/D转换，变为数字信号后，送入DSP芯片进行数据处理，处理后的信息数据由DSP的并行数据输出接口送到51单片机的数据输入口，再由单片机对电压、电流、温度、湿度、风速、气压信息数据进行计算后，计算结果通过液晶显示模块进行显示并将数据送到4G传输模块，通过4G通信传输单元传输到远方调度端；A/D转换单元用于将信号采集单元采集的模拟信号转换成数字信号；所述中央处理单元对A/D转换单元输出的数字信号进行；所述人机交互信息显示单元用于就地显示配电网电力用户健康指数评估结果；所述4G通信传输模块用于将配电网电力用户健康指数评估结果传输至远方调度终端；所述信号采集模块采集的电压、电流、温度、湿度、风速、气压6个信号输出至A/D转换单元的输入端，所述A/D转换单元的输出端与数字信号处理单元的输入端连接，所述数字信号处理单元的输出端与中央处理单元的输入端连接，所述中央处理单元的串口与人机交互信息显示单元和4G通信传输模块的输入输连接；TLC4501芯片的2脚分别与电阻R2一端、电容C1一端、电阻R1一端、二极管D2阳极、二极管D1阴极、传感器的输出端相连，二极管D1阳极分别与地线、二极管D2阴极、电阻R1另一端、TLC4501芯片的3脚相连，电容C1另一端分别与电阻R2另一端、TLC4501芯片的1脚、电阻R3一端相连，TLC4501芯片的8脚接+5V电源，TLC4501芯片的4脚接-5V电源；所述电阻R3另一端分别与电阻R4一端、电容C2一端、TLC4501芯片的5脚相连，电阻R4另一端接+1.5V电源，电容C2另一端接地，TLC4501芯片的6脚分别与电阻R5一端、电阻R6一端相连，电阻R5另一端接地，电阻R6另一端分别与TLC4501芯片的7脚、电阻R7一端、二极管D3阴极、电阻R8一端相连，电阻R7另一端分别与地线、二极管D3阳极相连，电阻R8另一端与TLC2543芯片的输入端相连，TLC2543芯片的REF+引脚分别与+5V电源、10μF电容一端相连，10μF电容另一端通过电阻接地，TLC2543芯片的REF-引脚接地；所述ME3760芯片通过1pF电容与天线相连，ME3760芯片的VDD引脚分别与+5V电源、10μF电容一端相连，10μF电容另一端接地；ME3760芯片的XCLK2引脚分别与1600MHz晶振Y4一端、1MΩ电阻一端、0.015μF电容一端相连，0.015μF电容另一端分别与地线、15nF电容一端、ME3760芯片的VSS引脚相连，15nF电容另一端分别与1MΩ电阻另一端、1600MHz晶振Y4另一端、ME3760芯片的XCLK1引脚相连；配电网电力用户健康指数评估装置的评估方法，包括如下步骤：步骤1：固定时间间隔内对配电网用户的状态数据，包括：电压、电流、温度、湿度、风速、气压6个数据进行测量，其中电压的单位为千伏、电流单位为安培，温度单位为摄氏度、湿度单位为％、风速单位为米/秒、气压单位为兆帕，得到6组离散有序时间序列： 10.24 , 10.87 , 10.01 , 9.99 , 10.32 , 10.96 , 10.19 , 10.32 , 10.01 , 9.93 235.92 , 249.13 , 287.63 , 298.34 , 328.98 , 312.01 , 3330.45 , 345.89 , 354.76 , 339.87 15.23 , 15.27 , 16.90 , 17.98 , 16.34 , 17.89 , 19.77 , 19.89 , 18.99 , 20.23 61.23 , 63.12 , 66.54 , 60.09 , 63.05 , 61.90 , 60.39 , 63.08 , 65.12 , 62.17 3.12 , 3.09 , 3.37 , 4.56 , 3.98 , 4.27 , 4.01 , 3.89 , 4.11 , 4.46 1.09 , 1.08 , 1.06 , 1.10 , 1.12 , 1.13 , 1.09 , 1.11 , 1.09 , 1.17 - - - ( 9 ) ]]>步骤2：对式(9)的时间序列进行标准化处理： ss i = s i - s m i n s max - s m i n , i = 1 , 2 , ... , n - - - ( 10 ) ]]>步骤3：建立可靠性模型可靠度Rs(x)模型为： R s ( x ) = Π i = 1 n e - λ i x = e - Σ i = 1 n λ i x - - - ( 11 ) ]]>故障率λi为常数0.1；步骤4：计算可靠度的上下限值m＝6，可靠度上限为： R u ( x ) = Π i = 1 6 R i ( x ) [ 1 - Π i = 1 6 ( 1 - q i ( x ) ) ] - - - ( 12 ) ]]>其下限模型为： R l ( x ) = Π j = 1 6 R j ( x ) { 1 + Σ j = 1 6 ( q j ( x ) R j ( x ) ) } - - - ( 13 ) ]]>步骤5：计算判断停止条件为： R ( x ) - R u ( x ) - R l ( x ) ( 1 - R u ( x ) ) ( 1 - R l ( x ) ) < ϵ - - - ( 14 ) ]]>式中，ε等于0.01；步骤6：计算配电网用户健康指数值：He＝R(x)步骤7：将配电网用户健康指数值：He＝R(x)的预测结果通过液晶模块显示并通过4G通信传输单元发送至远方调度终端，以便维修人员及时进行检修；所述配电网电力用户健康指数评估方法，其特征在于所述固定时间间隔内对配电网用户的状态数据，包括：电压、电流、温度、湿度、风速、气压6个数据进行10次测量。