一种电力线载波智能空气开关系统的制作方法

本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种电力线载波智能空气开关系统。

背景技术

随着社会经济的稳步发展，人们对电能的消费需求正在逐年增加，与此同时，电能已成为人们生产生活的重要能源保障。电力企业为适应电能需求的增加，逐步增加变电站与输配电线路等电力设备设施，增加运维人员，使得电网运营维护成本快速增长。变电站的巡视、操作无人化成为技术发展的主要方向，空气开关的智能化已成为一项亟待解决的技术问题。而现有的变电站内大量的风机、水泵、照明等辅助设备依赖空气开关进行控制。现在采用的手控式机械空气开关，虽结构简单但操作麻烦，需要人员直接操作，不能远程控制，也无法监测状态。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电力线载波智能空气开关系统，以实现对各个智能空气开关进行远程控制。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电力线载波智能空气开关系统，包括集中控制器、载波通信从机和至少两个智能空气开关；

所述集中控制器用于接收用电数据信息、分合闸状态图像和远程操作信号，在存在电气异常时，生成异常处理指令并通过所述载波通信从机发送至对应的智能空气开关；还用于根据接收的所述分合闸状态图像生成分合闸状态信息；以及用于根据接收的所述远程操作信号生成远程开合闸指令；

所述智能空气开关用于获取用电数据信息和分合闸状态图像，并通过所述载波通信从机传输至所述集中控制器；还用于接收所述异常处理指令，根据所述异常处理指令进行异常处理；以及接收所述远程开合闸指令，根据所述远程开合闸指令进行开合闸调节；

所述载波通信从机用于在所述集中控制器与至少两个所述智能空气开关之间进行信号加密传输。

进一步地，所述集中控制器具体包括：

信息接收单元，用于接收所述载波通信从机传输的用电数据信息和分合闸状态图像；

电气异常分析单元，用于对所述用电数据信息进行分析，判断是否存在电气异常，在存在电气异常时生成异常处理指令，并将所述异常处理指令通过所述载波通信从机发送至对应的智能空气开关；

分合闸状态生成单元，用于对所述分合闸状态图像进行处理，生成分合闸状态信息；

远程操作处理单元，用于接收远程操作信号，根据所述远程操作信号生成远程开合闸指令，并通过所述载波通信从机发送至对应的智能空气开关。

进一步地，所述智能空气开关具体包括：

信息获取传输单元，用于获取所述用电数据信息和分合闸状态图像，并所述通过载波通信从机传输至所述集中控制器；

异常处理单元，用于接收所述异常处理指令，根据所述异常处理指令进行异常处理；

远程调节单元，用于接收所述远程开合闸指令，根据所述远程开合闸指令进行开合闸调节。

进一步地，所述信息获取传输单元具体包括：

用电数据信息获取模块，用于获取电气线路的用电数据信息；

分合闸状态信息获取模块，用于获取电气线路的分合闸状态图像；

信息传输模块，用于将所述用电数据信息和所述分合闸状态图像通过所述载波通信从机传输至所述集中控制器。

进一步地，所述用电数据信息获取模块具体包括：

电压获取子模块，用于获取电气线路的电压数据；

电流获取子模块，用于获取电气线路的电流数据；

功率获取子模块，用于获取电气线路的功率数据；

电量获取子模块，用于获取电气线路的电量数据；

温度获取子模块，用于获取电气线路的温度数据。

进一步地，所述电气异常分析单元具体包括：

异常判断模块，用于对所述用电数据信息进行分析，判断是否存在电气异常和异常类型；

处理指令生成模块，用于根据所述异常类型生成异常处理指令；

处理指令发送模块，用于将所述异常处理指令通过所述载波通信从机发送至对应的智能空气开关。

进一步地，所述异常判断模块具体包括：

实时监测子模块，用于对所述电压数据、电流数据、功率数据、电量数据和温度数据进行实时分析，判断电气线路是否出现短路、过载、过热异常；

漏电自检子模块，用于在预设的检查周期中进行漏电自检，判断是否存在漏电异常。

进一步地，所述分合闸状态生成单元具体包括：

图像数字化模块，用于对所述分合闸状态图像进行取样和量化，生成数字图像；

图像滤波模块，用于对所述数字图像进行滤波处理，生成数字滤波图像；

卷积分析模块，用于对所述数字滤波图像进行卷积分析处理，生成分合闸状态信息。

实施本发明具有如下有益效果：能够利用载波通信从机在集中控制器和多个智能空气开关之间进行双向加密通信，对电气线路进行实时监控、数据分析，并进行及时的异常处理，并能够远程获取各个智能空气开关的分合闸状态，对各个智能空气开关进行远程控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种电力线载波智能空气开关系统的应用架构图。

图2是本发明实施例中智能空气开关的结构框图。

图3是本发明实施例中信息获取传输单元的结构框图。

图4是本发明实施例中用电数据信息获取模块的结构框图。

图5是本发明实施例中集中控制器的结构框图。

图6是本发明实施例中电气异常分析单元的结构框图。

图7是本发明实施例中异常判断模块的结构框图。

图8是本发明实施例中分合闸状态生成单元的结构框图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例提供一种电力线载波智能空气开关系统，包括集中控制器101、载波通信从机102和至少两个智能空气开关103、104；

所述集中控制器101用于接收用电数据信息、分合闸状态图像和远程操作信号，在存在电气异常时，生成异常处理指令并通过所述载波通信从机102发送至对应的智能空气开关；还用于根据接收的所述分合闸状态图像生成分合闸状态信息；以及用于根据接收的所述远程操作信号生成远程开合闸指令；

所述智能空气开关103、104用于获取用电数据信息和分合闸状态图像，并通过所述载波通信从机102传输至所述集中控制器101；还用于接收所述异常处理指令，根据所述异常处理指令进行异常处理；以及接收所述远程开合闸指令，根据所述远程开合闸指令进行开合闸调节；

所述载波通信从机102用于在所述集中控制器与至少两个所述智能空气开关103、104之间进行信号加密传输。

具体地，在本发明实施例中，集中控制器101与至少两个智能空气开关103和104之间通过载波通信从机102进行双向的信号加密传输，智能空气开关103对其进行控制的电气线路进行温度、电量、电流、电压、功率等用电数据信息进行实时获取，通过载波通信从机102将用电数据信息传输至集中控制器101，集中控制器101通过对用电数据信息进行实时分析，对智能空气开关103控制的电气线路进行电气异常判断，并在确定该电气线路存在电气异常时，根据异常的类型，生成异常处理指令，通过载波通信从机102发送至智能空气开关103，智能空气开关103根据异常处理指令进行相应的异常处理。可以理解的是，异常处理可以包括：自动预警、报警并断电、进行降温控制等。

在本发明实施例中，当需要获取智能空气开关103的实时分合闸状态时，集中控制器101可通过载波通信从机102发送“查看状态”命令到智能空气开关103，智能空气开关103收到命令后对分合闸状态进行拍摄，获取分合闸状态图像，并通过载波通信从机102将分合闸状态图像传输至集中控制器101，完成了集中控制器101对智能空气开关103的分合状态查询。

在本发明实施例中，工作人员可以远程查看智能空气开关103的分合状态，在需要进行远程控制智能空气开关103进行开关调节时，输入远程操作信号，集中控制器101将远程操作信号转化成远程开合闸指令，并通过载波通信从机102发送至对应的智能空气开关103，智能空气开关103接收远程开合闸指令，并进行相应的开合闸调节。

在本发明实施例中，载波通信从机102在集中控制器101与至少两个智能空气开关103和104之间通过TLS协议进行信号加密传输。TLS是一种密码通信框架，他是世界上使用最广泛的密码通信方法。TLS综合运用了密码学中的对称密码，消息认证码，公钥密码，数字签名，伪随机数生成器等。

图2示出了本发明实施例提供的系统中智能空气开关103的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述智能空气开关103具体包括：

信息获取传输单元1031，用于获取用电数据信息和分合闸状态图像，并通过载波通信从机102传输至集中控制器101。

在本发明实施例中，信息获取传输单元1031对当前控制的电气线路进行用电数据信息采集和分合闸状态图像拍摄，并将电数据信息和分合闸状态图像通过载波通信从机102传输至集中控制器101。

具体的，图3示出了本发明实施例提供的系统中信息获取传输单元1031的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述信息获取传输单元1031具体包括：

用电数据信息获取模块10311，用于获取电气线路的用电数据信息。

在本发明实施例中，用电数据信息获取模块10311对当前控制的电气线路的电压、电流、功率、电量和温度等数据进行采集，生成用电数据信息。

具体的，图4示出了本发明实施例提供的系统中电数据信息获取模块10311的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述用电数据信息获取模块10311具体包括：

电压获取子模块103111，用于获取电气线路的电压数据。

电流获取子模块103112，用于获取电气线路的电流数据。

功率获取子模块103113，用于获取电气线路的功率数据。

电量获取子模块103114，用于获取电气线路的电量数据。

温度获取子模块103115，用于获取电气线路的温度数据。

在本发明实施例中，通过电压获取子模块103111、电流获取子模块103112、功率获取子模块103113、电量获取子模块103114和温度获取子模块103115分别对连接在智能空气开关103的电气线路的电压、电流、功率、电量和温度等数据进行采集，生成用电数据信息。

进一步的，所述信息获取传输单元1031还包括：

分合闸状态信息获取模块10312，用于获取电气线路的分合闸状态图像。

在本发明实施例中，分合闸状态信息获取模块10312对智能空气开关103的分合闸状态进行拍摄，生成分合闸状态图像。

信息传输模块10313，用于将所述用电数据信息和所述分合闸状态图像通过载波通信从机102传输至集中控制器101。

在本发明实施例中，信息传输模块10313将获取的用电数据信息和分合闸状态图像传输至载波通信从机102，载波通信从机102将用电数据信息和分合闸状态图像传输至集中控制器101。

进一步的，所述智能空气开关103还包括：

异常处理单元1032，用于接收所述异常处理指令，根据所述异常处理指令进行异常处理。

在本发明实施例中，异常处理单元1032接收异常处理指令，并根据异常处理指令进行相应的异常处理。例如：当用电数据异常时(欠压、过压、过载、漏电等)，会自动预警、报警并断电，便于用电管理人员第一时间全面掌握用电异常情况，最大限度的预防电气火灾；进行周期性的漏电自检，实现漏电保护、浪涌保护、防触电、防短路等，让隐患消失于无形；若智能空气开关103内温度过高，则接通其下游控制的风机，起到降温的作用，当智能空气开关103内温度低于设定值的时候，切断其下游控制的风机，以节省电能。

远程调节单元1033，用于接收所述远程开合闸指令，根据所述远程开合闸指令进行开合闸调节。

在本发明实施例中，远程调节单元1033接收远程开合闸指令，进行开合闸的远程调节，从而无需工作人员必须到智能空气开关103的位置进行手动开合闸调节，而是随时随地使用手机、平台web端进行远程控制，可定时开关、功率限定、电量限定，节能降耗的同时，更好的保障用电安全。

图5示出了本发明实施例提供的系统中集中控制器101的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述集中控制器101具体包括：

信息接收单元1011，用于接收载波通信从机102传输的用电数据信息和分合闸状态图像。

在本发明实施例中，信息接收单元1011接收智能空气开关103通过载波通信从机102传输的用电数据信息和分合闸状态图像。

电气异常分析单元1012，用于对所述用电数据信息进行分析，判断是否存在电气异常，在存在电气异常时，生成异常处理指令，并将所述异常处理指令通过载波通信从机102发送至对应的智能空气开关103。

在本发明实施例中，电气异常分析单元1012通过对用电数据信息进行分析，判断电气线路是否存在异常，并在存在线路异常时，对异常的类型进行分析，进而生成异常处理指令，并将所述异常处理指令通过载波通信从机102发送至对应的智能空气开关103。

具体的，图6示出了本发明实施例提供的系统中电气异常分析单元1012的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述电气异常分析单元1012具体包括：

异常判断模块10121，用于对所述用电数据信息进行分析，判断是否存在电气异常和异常类型。

在本发明实施例中，异常判断模块10121通过对用电数据信息的分析，判断电气线路是否存在电气异常，并在确定存在电气异常时，分析异常类型。

具体的，图7示出了本发明实施例提供的系统中异常判断模块10121的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述异常判断模块10121具体包括：

实时监测子模块101211，用于对所述电压数据、电流数据、功率数据、电量数据和温度数据进行实时分析，判断电气线路是否出现短路、过载或过热等异常。

在本发明实施例中，实时监测子模块101211对智能空气开关103控制的电气线路的电压数据、电流数据、功率数据、电量数据和温度数据进行实时分析，判断该电气线路是否出现短路、过载或过热等异常。

漏电自检子模块101212，用于在预设的检查周期中进行漏电自检，判断是否存在漏电异常。

在本发明实施例中，漏电自检子模块101212具备定时自检、远程自检和本地自检功能，实现漏电保护、浪涌保护、防触电、防短路等，自动进行在预设的检查周期中的漏电自检，判断是否存在漏电异常。

进一步的，所述电气异常分析单元1012还包括：

处理指令生成模块10122，用于根据所述异常类型生成异常处理指令。

在本发明实施例中，处理指令生成模块10122根据异常类型生成相应的异常处理指令。

处理指令发送模块10123，用于将所述异常处理指令通过载波通信从机102发送至对应的智能空气开关103。

在本发明实施例中，处理指令发送模块10123将异常处理指令发送至载波通信从机102，载波通信从机102将异常处理指令加密之后传输至智能空气开关103。

进一步的，所述集中控制器101还包括：

分合闸状态生成单元1013，用于对所述分合闸状态图像进行处理，生成分合闸状态信息。

在本发明实施例中，分合闸状态生成单元1013通过对分合闸状态图像进行处理和分析，生成智能空气开关103的分合闸状态信息，便于工作人员远程获取分合闸状态。

具体的，图8示出了本发明实施例提供的系统中分合闸状态生成单元1013的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述分合闸状态生成单元1013具体包括：

图像数字化模块10131，用于对所述分合闸状态图像进行取样和量化，生成数字图像。

在本发明实施例中，图像数字化模块10131将分合闸状态图像进行取样和量化的，转化为计算机识别的数字图像。

可以理解的是，图像数字化过程由图像的取样与量化来完成。取样就是要用多少点来描述一幅图像，取样结果质量的高低就是用图像的分辨率来衡量的；量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的一个点。也可以说，数字化坐标值称为取样，数字化幅度值称为量化。

图像滤波模块10132，用于对所述数字图像进行滤波处理，生成数字滤波图像。

在本发明实施例中，图像滤波模块10132对数字图像进行线性滤波，对数字图像的噪声进行抑制，生成数字滤波图像。

可以理解的是，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性，其实质是减少数字图像在使用前的的噪声污染。

卷积分析模块10133，用于对所述数字滤波图像进行卷积分析处理，生成分合闸状态信息。

进一步的，所述集中控制器101还包括：

远程操作处理单元1014，用于接收远程操作信号，根据所述远程操作信号生成远程开合闸指令，并通过载波通信从机102发送至对应的智能空气开关103。

在本发明实施例中，工作人员需要进行远程控制智能空气开关103的开合时，可以使用手机、平台web端进行远程控制，远程操作处理单元1014接收工作人员发送的远程操作信号，并将远程操作信号转化为相应的远程开合闸指令，通过载波通信从机102将远程开合闸指令发送至对应的智能空气开关103。

通过上述说明可知，本发明带来的有益效果在于：能够利用载波通信从机在集中控制器和多个智能空气开关之间进行双向加密通信，对电气线路进行实时监控、数据分析，并进行及时的异常处理，并能够远程获取各个智能空气开关的分合闸状态，对各个智能空气开关进行远程控制。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。