智能开关、服务器、客户端及智能开关系统的制作方法

1.本发明涉及供电控制技术领域，特别是涉及一种智能开关、服务器、客户端及智能开关系统。


背景技术：

2.在低压电网中，存在很多保护开关，当线路发生短路、过载、漏电、过压和欠压等故障时能够及时断开，从而保护线路、电器和人员。这些开关直接基于线路的电压和电流来进行判断，并执行相应动作。但是，实际应用中，这些开关存在着如下一些问题：
3.1、不清楚每个开关具体的闭合/断开状态。
4.2、不清楚开关断开的具体原因。
5.3、在很多情况下，会发生越级跳闸的情况，影响范围扩大。
6.而对于电网维护人员来说，如果不清楚开关在哪里断开，就不知道去哪里维修；不清楚开关断开的具体原因，就不能贸然操作；越级跳闸会扩大影响客户的范围，导致客户的投诉，并使得维修更加困难。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种智能开关、服务器、客户端及智能开关系统，解决无法准确电网中开关的开闭状态、故障原因，以及目前的保护开关出现越级跳闸而导致大面积断电的问题。
8.为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种智能开关，包括:传感器模块、数据采集模块、控制模块、通信模块和执行模块；其中，所述数据采集模块用于实时采集所述传感器模块的当前数据；所述通信模块用于与服务器进行通信连接；所述控制模块根据所述当前数据与预先存储的预设数据确定电路的告警原因，通过所述通信模块将所述告警原因发送至所述服务器，并根据所述服务器发送的执行指令控制所述执行模块运行。
9.进一步的，所述控制模块具体用于：在预设时间内接收到所述执行指令，则根据所述执行指令控制所述执行模块运行；在所述预设时间内未接收到所述执行指令，则根据预先存储的预设指令控制所述执行模块运行；在所述预设时间后接收到所述执行指令，则根据预设配置控制所述执行模块运行。
10.进一步地，所述控制模块包括：数据变换单元和数据分析单元；其中所述数据变换单元用于转换所述当前数据，得到特征数据向量；所述数据分析单元用于根据所述特征数据向量判定电路是否异常，若有异常，则分析出所述告警原因。
11.进一步的，所述采集模块还用于：在所述执行模块运行后，采集所述传感器模块和/或所述执行模块的当前状态信息；所述通信模块还用于：将所述当前状态信息发送至所述服务器。
12.进一步的，所述通信模块还用于：接收所述服务器下发的控制指令；所述控制模块还用于：根据所述控制指令控制所述执行模块运行。
13.根据本发明另一方面，提供一种服务器，连接于至少一个上述任一实施例所述的智能开关，所述服务器用于：存储电网拓扑结构和所述智能开关的传感器模块的预设数据；发送所述预设数据至所述智能开关，并在接收到所述智能开关发送的告警原因后，分析故障原因及故障点，发送执行指令至所述故障点对应的智能开关。
14.进一步地，所述服务器还用于：将所述告警原因、所述故障点、所述故障原因、所述执行指令及所述智能开关当前状态信息发送至客户端，将所述客户端发送的动作指令转发给所述智能开关。
15.根据本发明的再一方面，提供一种客户端，连接于上述任一项所述的服务器，所述客户端用于：接收并显示所述服务器发送的所述告警原因、所述故障点、所述故障原因及所述智能开关的当前状态信息。
16.进一步地，所述客户端还用于，接收用户下达的对智能开关的动作指令，并将所述动作指令发送到所述服务器。
17.根据本发明的又一方面，提供一个智能开关系统，包括至少一个上述任一项所述的智能开关、上述任一项所述的服务器及上述任一项所述的客户端。
18.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。随着通信技术的发展以及5g的逐渐普及，无线通信速度大幅度提升，使得本技术方案的时延大幅度降低；使得上述技术方案成为可行；借由上述技术方案，本发明的智能开关、服务器及智能开关系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
19.(1)本发明的智能开关能够实时对电路进行采样，并在发生故障时，及时上报告警原因，并根据服务器下达的指令及时进行动作，以保证用电设备和人员的安全。
20.(2)本发明通过在服务器中存储电网拓扑结构，能够根据智能开关上报的告警原因，确定出故障原因及故障点，进而做出准确的判断，并及时向智能开关下达执行指令，使得停电能够限定在出故障的最小区域内，一提高供电的可靠性。
21.(3)通过服务器确定的故障原因及故障点上报至客户端，使得维护人员能够及时、准确地找到故障点并解决故障。
附图说明
22.图1为本发明一实施例的智能开关的示意框图；
23.图2为本发明一实施例的智能开关系统的示意图。
具体实施方式
24.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种智能开关、服务器、客户端及智能开关系统的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
25.图1为本发明一实施例的智能开关10的示意框图。
26.如图1所示，智能开关10包括传感器模块101、数据采集模块102、控制模块103、通信模块104和执行模块105。
27.优选地，传感器模块101包括有电流互感器和电压互感器。
28.数据采集模块102则用于实时采集传感器模块101的当前数据。优选地，该当前数
据包括该智能开关10的当前电流和当前电压。
29.在一实施例中，为了能够根据数据采集模块102采集到的当前数据来确定智能开关10的告警原因，如图1所示，智能开关10还包括存储模块106，在该存储模块106中，预先存储有传感器模块101的预设数据，例如，预先存储了传感器模块101的短路电流和最低电压等。当然，本技术并不以此为限。
30.进一步地，如图1所示，该存储模块106包括有存储单元1061和内存单元1062。传感器的预设数据存储在存储单元1061中，而数据采集模块102采集到的传感器模块101的当前数据则存储在内存单元1062中。
31.优选地，存储在存储单元1061的传感器模块101的预设数据是服务器通过智能开关10的通信模块104将传感器模块101的预设数据发送至智能开关10，并存储在存储单元1061中。当然，也可以是智能开关10在安装过程中有工作人员进行预先存储的。本技术并不以预设数据的存储方式为限。
32.控制模块103根据数据采集模块102采集到的当前数据与预设数据确定出电路的告警原因，例如是，短路、短路或漏电等等。
33.为了能够进一步确定出电路的告警原因的故障原因，则通过通信模块104将告警原因发送至服务器，服务器则根据其存储的电网拓扑结构和多个智能开关10的上下级关系，判断出故障原因和故障点。
34.为了降低故障发生后智能开关10的响应时间，服务器在根据故障原因和故障点确定出连接于服务器的至少一个智能开关10执行指令，并在预设时间内将该执行指令通过智能开关10的通信模块104发送至智能开关10。在接收到该执行指令后，控制模块103根据该执行指令控制执行模块105运行。例如是，该执行指令为断开指令，则控制模块103控制执行模块105断开；或者该执行指令为闭合指令，则控制模块103控制执行模块105闭合。优选地，该执行模块105为能够控制智能开关10通断的装置，例如是，继电器、可控硅或coms管(complementary metal oxide semiconductor,互补金属氧化物半导体)。
35.通信模块104可以通过有线或无线通信的方式连接于服务器，因供电系统的智能开关10较为分散，通过有线通信的方式会增加过多的材料成本和安装成本，因此，优选地通信模块104通过无线通信的方式连接于服务器。更进一步的，为了保证数据传输的及时，缩短智能开关10与服务器的通信时间，智能开关10与服务器通过5g网络进行通信连接。
36.在一实施例中，如图1所示，控制模块103包括数据变换单元1031和数据分析单元1032。
37.其中，该数据变换单元1031用于转换数据采集模块102采集的传感器模块101的当前数据的数据格式，将当前数据转换为特征数据向量。以便于对当前数据进行比对分析。例如是，通过s变换(s-transformation)或傅里叶变换。
38.数据分析单元1032则根据数据特征向量与预设数据进行比对分析，与确定出电路的告警原因。
39.进一步地，当通信模块104在预设时间内接收到服务器发送的执行指令，则控制模块103根据该执行指令控制执行模块105运行。
40.当通信模块104在预设时间内未接收到服务器发送的执行指令，则控制模块103根据预先存存储的预设指令控制执行单元运行，以在供电故障时能够第一时间做出相应，保
证用电设备和用户的安全。
41.当通信模块104在预设时间后接收到了服务器发送的执行指令，则根据预设配置控制执行模块105运行。
42.具体地，在预设时间后接收到服务器发送的执行指令后，则根据接收到的服务器发送的执行指令来控制执行模块105运行，或者，将告警原因和控制执行模块105运行的方法上报客户端，以使得用户能够判断如何进行控制，并下发指令，进而则根据用户通过客户端下达的指令控制执行模块105运行。
43.在一实施例中，用户可以通过客户端(如app或电脑监控程序等)通过服务器向智能开关10下达动作指令，智能开关10的通信模块104在接收到该动作指令后，控制模块103根据该动作指令控制执行模块105的运行。
44.在一实施例中，在控制模块103控制执行模块105运行后，数据采集模块102采集智能开关10的当前状态信息，具体地，采集传感器模块101和/或执行模块105的状态信息。该当前状态信息包括但不限于智能开关10的通断状态、电压、电流、功率因数等。
45.通信模块104则将数据采集模块102采集到的当前状态信息发送至服务器，进而由服务器将该当前状态信息发送至客户端。以使用户能够及时的了解智能开关10的当前状态，便于进一步地进行后续处理。
46.本发明的另一实施例还提供了一种服务器，该服务器与至少一个上述任一项所述的智能开关通信连接。
47.该服务器可以是本地服务器，也可以是云端服务器。考虑服务器需要尽量缩短接收告警和回复动作指令的时延，因此优选地该服务器的实际位置较为靠近智能开关，例如在同一个城市。
48.该服务器中存储有电网拓扑结构和至少一个智能开关的传感器模块的预设数据。
49.该服务器通过智能模开关的通信模块将传感器模块的预设数据发送至智能开关，以使得智能开关对该预设数据进行存储。
50.在服务器接收到至少一个智能开关发送的告警原因后，结合其存储的电网拓扑结构，分析出导致智能开关发出告警原因的故障原因和故障点，并根据该故障原因确定出执行指令，进而将该执行指令发送至故障点对应的智能开关，具体地，通过故障点对应的智能开关的通信模块发送至该智能开关，以使得智能开关的控制模块根据该执行指令控制执行模块运行。
51.在一实施例中，服务器在分析出故障原因和故障点，并确定故障点对应的出智能开关的执行指令后，将告警原因、故障点、故障原因、执行指令及智能开关的当前状态发送至客户端，以使得用户能够连接故障原因，并根据故障原因确定该执行指令是否准确，以做出后续操作。例如，通过该故障原因快速的抵达故障点，进行故障处理。并将用户通过客户端下达的动作指令发送至智能开关，以使智能开关根据该动作指令动作。该动作指令包括但不限于：闭合指令和断开指令。
52.本发明的另一实施例还提供了一种客户端，连接于上述任一项所述的服务器，该客户端用于：接收并显示所述服务器发送的所述告警原因、所述故障点、所述故障原因及所述智能开关的当前状态信息。
53.具体地，该客户端可以是后台监控程序或移动终端，更具体的，例如是电脑上安装
的监控程序或者是手机、平板电脑等移动设备上安装的程序。
54.进一步地，该客户端还用于，接收用户下达的对智能开关的动作指令，并将该动作指令发送到服务器。以能够通过服务器将该动作指令发送至智能开关。
55.如图2所示，本发明的一实施例提供了一种智能开关系统，包括至少一个上述任一实施例的智能开关10、上述任一实施例的服务器20及上述任一实施例的客户端30。
56.本发明提出一种智能开关、服务器、客户端及智能开关系统，该智能开关可以接受服务器的云端指令，做断开/闭合的操作；该智能开关对线路进行不间断采样，实时处理，发现故障实时上报故障原因，故障波形；云端服务器收到一个或多个智能开关上报的故障信息后，根据电网拓扑结构和智能开关的上下级关系，智能判断具体的故障原因和故障点；云端在判断出故障点后，下发闭合/断开指令给智能开关；智能开关在限定时段内收到云端指令，则按照云端指令动作；若智能开关在限定时段内未收到云端指令，按照传统保护的开关方式动作。
57.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。