一种基于5G的智能电网数据采集系统的制作方法

一种基于5g的智能电网数据采集系统
技术领域
1.本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种基于5g的智能电网数据采集系统。


背景技术：

2.电网数据的采集对变电所、发电厂和电力系统的运行有重要意义。
3.但是目前的上述采用的电网数据采集系统存在的问题为现有电网中的电力设备的数据的数字化程度低，无法完整地将采集的数据经过整合和收集后统一进行分析和管理。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于5g的智能电网数据采集系统，通过传感器连接资产和设备提高数字化程度，实现数据的整合体系和数据的收集体系的完整性，依据已经系统的数据进行相关分析，以优化运行和管理。
5.本实用新型采用如下技术方案：
6.一种基于5g的智能电网数据采集系统，包括电力参数采集模块、数据传输模块以及数据存储模块；
7.所述电力参数采集模块包括通信主板和多个子参数采集模块，所述参数采集模块一端和电力设备相连，另一端和通信主板连接；
8.所述数据传输模块包括低层数据传输模块和上层数据传输模块，所述通信主板和低层数据传输模块电性连接，所述低层数据传输模块和上层数据传输模块连接，所述上层数据传输模块和数据存储模块相连。
9.进一步的技术限定，所述子参数采集模块包括电力设备工作负荷参数采集模块，所述电力设备工作负荷检测模块包括电流感应电源、储能装置以及整流滤波电路，所述电流感应电源包括主边线圈和副边线圈，所述副边线圈和整流滤波电路相连，所述整流滤波电路和储能装置相连，所述储能装置和输出端子相连，所述输出端子和通信主板相连。
10.进一步的技术限定，所述整流滤波电路包括整流桥和lc滤波电路，所述储能装置采用dc-dc电路，所述电流感应电源和整流桥相连，所述电流感应电源和整流桥之间连接平波电抗，所述整流桥通过lc滤波电路和 dc-dc电路连接至输出端子。
11.进一步的技术限定，所述子参数采集模块还包括变压器油温参数采集模块，所述变压器油温参数采集模块包括液压元件和测油温热电偶，所述液压元件和测油温热电偶通过信号导线和通信主板连接。
12.进一步的技术限定，所述子参数采集模块还包括变压器震动参数采集模块，所述变压器震动检测模块包括电源模块，所述电源模块包括电流互感器取电电源和蓄电池，所述变压器和防盗设备连接，所述变压器内部连接蓄电池供电，所述防盗设备采用电流互感器取电电源供电，所述电流互感器取电电源和通信主板连接。
13.进一步的技术限定，所述防盗设备上设置加速度传感器，所述加速度传感器和通信主板连接。
14.进一步的技术限定，所述防盗设备上设置声光报警器，所述声光报警器和通信主板连接。
15.进一步的技术限定，所述通信主板通过有线或无线的方式和低层数据传输模块电性连接。
16.进一步的技术限定，所述上层数据传输模块包括网关，所述低层数据传输模块通过无线自组织网络和网关连接，所述网关和数据存储模块相连。
17.进一步的技术限定，所述数据存储模块采用云端数据库。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.1、本实用新型中通过电力参数采集模块、数据传输模块以及数据存储模块的相互配合，通过传感器连接资产和设备提高数字化程度，实现数据的整合体系和数据的收集体系的完整性，依据已经系统的数据进行相关分析，以优化运行和管理。
20.2、本实用新型为了限制电源ct在大电流状态下的电压和电流输出，采用直接限制平波电抗限制方式，利用电源ct的饱和特性，把母线上的电流转换为的电压能量，可以将将一个大范围内变化的电流转化为一个恒压源。
21.3、本实用新型通过变压器震动参数采集模块，一旦设备被盗，ct互感电源掉线时，即可切换到蓄电池供电，因为在变压器被盗断电后ct互感电源无法继续向防盗设备提供电源，这时需要自带的蓄电池提供电源给设备继续工作，从而将变压器的位置信息及时回传便于及时追回变压器。
附图说明
22.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
23.图1为本实用新型实施例中电网数据采集系统整体结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例中双向电能表结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
26.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.智能电网(smartpowergrids)，是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标；
28.解决方案主要包括以下几个方面：
29.一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；
30.二是数据的整合体系和数据的收集体系；
31.三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。
32.请参阅图1-图2所示，本实用新型提供的一种实施例：
33.一种基于5g的智能电网数据采集系统，包括电力参数采集模块1、数据传输模块2以及数据存储模块3；
34.所述电力参数采集模块1包括通信主板101和多个子参数采集模块 102，所述子参数采集模块102一端和电力设备4相连，另一端和通信主板 101连接；
35.所述数据传输模块2包括低层数据传输模块201和上层数据传输模块201，所述通信主板101和低层数据传输模块201电性连接，所述低层数据传输模块201和上层数据传输模块202连接，所述上层数据传输模块202 和数据存储模块3相连。
36.需要说明的是，所述通讯主板的型号可以根据实际情况选取，比如采用arm芯片。
37.作为具体的实施例，所述参数包括电网中当前的工作负荷、变压器油温、油压和震动信息。
38.电网负荷的检测对变电所、发电厂和电力系统的运行有重要意义。它是变电所负荷控制，发电厂安排日发电计划，确定电力系统运行方式和主变压器、发电机组等设备检修计划以及制变电所、发电厂扩建新建规划的依据，因此需要采集电力参数。
39.其中，所述子参数采集模块102包括电力设备工作负荷参数模块5、变压器油温参数采集模块6以及变压器震动参数采集模块7。
40.所述电力设备工作负荷检测模块5包括电流感应电源501、储能装置 502、整流滤波电路503以及输出端子504，所述电流感应电源501包括主边线圈5011和副边线圈5012，所述副边线圈5012和整流滤波电路503相连，所述整流滤波电路503和储能装置502相连，所述储能装置502和输出端子504相连，所述输出端子504和通信主板101相连。
41.所述通信主板101通过有线或无线的方式和低层数据传输模块201电性连接。
42.所述通信主板101通过有线的方式和低层数据传输模块201电性连接，采用rs232通讯接口连接。
43.所述通信主板通过无线的方式和低层数据传输模块电性连接，采用wifi 连接。
44.所述上层数据传输模块202包括网关，所述低层数据传输模块通过无线自组织网络和网关连接，所述网关和数据存储模块3相连。
45.所述数据存储模块3采用云端数据库。
46.其中，处在最底层的是传感设备，负责采集电网中当前的工作负荷、变压器的油温、油压和震动信息。网络层则用于传感数据的整合与收集并汇聚到数据中心，网络层分为两层架构，底层的泛在网用于采集电网设备中的传感器数据，通过无线自组织网络将数据发送到5g网关，上层的5g 网络通过现有移动网络运营商提供的网络将数据上传到云端数据库。数据中心根据获取到的海量数据，进行充分的数据挖掘与分析，评估当前电网的工作状态，及时排查故障。所述整流滤波电路503包括整流桥5031和lc 滤波电5032，所述储能装置采用dc-dc电路，所述电流感应电源和一端和整流桥的第一引脚，另一端和所述整流桥的第二引脚相连，所述电流感应电源和整流桥之间连接平波电抗8。
47.所述整流桥的第三引脚和第四引脚通过lc滤波电路和dc-dc电路连接至负载两端。
48.电流互感器(current transformer，ct)原理：依据电磁感应原理，所述电流互感
器是由闭合的铁芯和绕组组成，它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2 次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。
49.为了限制电源ct在大电流状态下的电压和电流输出.可采用直接平波电抗限制方式，它利用电源ct的饱和特性，把母线上几安到十几千安的电流转换为15～300v的电压能量。
50.电力变压器是电力系统中最重要的设备，其安全运行具有重大的现实意义和经济意义，所以电力变压器都采用了多种的保护措施。
51.所述变压器油压油温采集模块包括液压元件和测油温热电偶，所述液压元件和测油温热电偶通过信号导线和通信主板连接。
52.所述变压器震动检测模块包括加速度传感器、声光报警器以及电源模块，所述电源模块包括电流互感器取电电源和蓄电池，所述变压器和防盗设备连接，所述变压器内部连接蓄电池供电，所述防盗设备采用电流互感器取电电源供电，所述电流互感器取电电源和通信主板连接。
53.所述加速度传感器和声光报警器设置于变压器上，所述加速度传感器、声光报警器分别和通信主板相连，所述通信主板通过有线或无线的方式和传输模块相连。
54.正常情况下，设备采用电流互感器取电电源供电，同时蓄电池通过电流互感器取电电源进行充电蓄能；
55.一旦设备被盗，电流互感器取电电源掉线时，即可切换到蓄电池供电，因为在变压器被盗断电后电流互感器取电电源无法继续向防盗设备提供电源，这时需要自带的蓄电池提供电源给设备继续工作，从而将变压器的位置信息及时回传便于及时追回变压器。
56.变压器防盗监控设备使用加速度传感器来获取变压器的姿态，由姿态的变化来判断变压器是否被移动。一般情况下，变压器使用专用的固定支架安装于电网中各供电主要枢纽，自身工作时产生的机械震动十分微小，从加速度传感器中获取的变压器的姿态变化幅度较小。但是当发生盗窃时，盗贼在拆卸变压器后移动变压器的过程中，变压器的姿态会发生非常明显的变化，此时监控设备判断变压器可以判定设备正在被人盗取，然后通过网络迅速向数据中心汇报意外情况并控制监控设备自带的声光报警设备发布紧急警报。
57.最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。