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一種環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測方法

【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測方法。環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)包括六個傳感模塊，分別設(shè)置在三相電子式電壓互感器和三相電子式電流互感器的底座上，能全面監(jiān)測互感器周圍的環(huán)境情況，進(jìn)而能準(zhǔn)確評估環(huán)境對數(shù)字式電能表計量性能的影響。每個傳感模塊中均包括微處理器，通過微處理器對傳感模塊采集的溫濕度、振動和磁場等信息進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)送至終端計算機(jī)，防止采集的數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中丟失或出現(xiàn)亂碼，導(dǎo)致環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，影響后期對數(shù)字式電能表計量性能的準(zhǔn)確評定，同時能大幅簡化終端計算機(jī)中的數(shù)據(jù)處理過程。

【專利說明】一種環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】

[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字式電能表在線監(jiān)測與評估【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種環(huán)境在 線監(jiān)測系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】

[0002] 電能計量作為計量工作的重要組成部分，關(guān)系到電能的生產(chǎn)和消費之間的直接利 益，關(guān)系到國家能源的合理開發(fā)利用。傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表和人工管理模式并不能準(zhǔn)確地 提供相關(guān)電能計量數(shù)據(jù)，因而早日實現(xiàn)電力系統(tǒng)的更新升級，尤其是電能計量的數(shù)字化、智 能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，將成為未來電力改革的趨勢與發(fā)展方向。盡管目前數(shù)字化變電站已 有了一定的運行經(jīng)驗，但對于數(shù)字電能表而言尚還處于研究階段，對其性能好壞還沒有完 整成熟的檢定裝置和檢定規(guī)范，其測量結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性還有待驗證，而且數(shù)字化變 電站中數(shù)字電能表數(shù)據(jù)來源于電子式電壓互感器和電子式電流互感器，也屬于一種新興的 技術(shù)，設(shè)計和運行經(jīng)驗均有所不足。變電站自然環(huán)境中的溫濕度變化、磁場變化、斷路器通 斷引起的空氣振動都會影響電子式電壓互感器和電子式電流互感器的工作狀態(tài)和性能，導(dǎo) 致其采集的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，從而影響電能的精確計量。

[0003] 因此，亟需研制一套環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)以準(zhǔn)確地監(jiān)測數(shù)字化變電站中電子式電壓互感 器和電子式電流互感器運行時周圍的溫濕度、磁場以及空氣振動的變化情況，以便分析環(huán) 境變化對數(shù)字式電能計量系統(tǒng)的影響，從而進(jìn)一步改善數(shù)字式電能計量系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)及環(huán) 境監(jiān)測方法，能準(zhǔn)確監(jiān)測電子式電壓互感器和三相電子式電流互感器周圍的環(huán)境情況，并 通過微處理器對采集的溫濕度、振動和磁場等信息進(jìn)行預(yù)處理，使整個系統(tǒng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù) 精簡有效。

[0005] 為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于，包括六個傳感模塊，它們分別安裝在三相電子式電壓互感器和三相電子式電流互感 器的底座上；所述傳感模塊包括溫濕度傳感單元、振動傳感單元、磁場傳感單元、微處理器 和無線發(fā)送模塊；所述溫濕度傳感單元用于測量環(huán)境中的溫度和濕度大小；所述振動傳感 單元用于測量環(huán)境中的振動大小；所述磁場傳感單元用于測量環(huán)境中的磁場強(qiáng)度大小；所 述微處理器用于利用所述溫濕度傳感單元、振動傳感單元和磁場傳感單元檢測到的信號獲 取包含溫度、濕度、振動和磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)在內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前環(huán)境的變 化情況，并將能反映環(huán)境變化的數(shù)據(jù)發(fā)送至終端計算機(jī)，用于評估環(huán)境對數(shù)字式電能表計 量性能的影響；所述無線發(fā)送模塊用于傳輸所述微處理器輸出的環(huán)境數(shù)據(jù)。

[0006] 優(yōu)選地，上述環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)還包括直流電源，用于為所述溫濕度傳感單元、振 動傳感單元、磁場傳感單元、微處理器和無線發(fā)送模塊供電，使所述傳感模塊處于浮地狀 態(tài)，避免斷路器跳合閘時產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓對所述傳感模塊形成沖擊，損壞所述傳感模塊。

[0007] 優(yōu)選地，所述能反映環(huán)境變化的數(shù)據(jù)按如下原則確定：（1)在獲取的第一組環(huán)境 數(shù)據(jù)中的振動數(shù)據(jù)不為〇時，將第一組環(huán)境數(shù)據(jù)作為能反映環(huán)境變化的數(shù)據(jù)；(2)在（1)不 成立，且獲取的當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)中的第一數(shù)據(jù)較之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)中的第一數(shù)據(jù)的平均值的 偏差大于20%，或者當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)中的第二數(shù)據(jù)較之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)中的第二數(shù)據(jù)的最大 值的偏差大于20%時，將獲取的當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)和之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值作為能反映環(huán) 境變化的數(shù)據(jù)；其中，第一數(shù)據(jù)為溫度、濕度、或者磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)為振動數(shù)據(jù)煤氣檢測儀，之 前各組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值包含之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)中的溫度、濕度和磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值 以及振動數(shù)據(jù)的最大值；（3)在（2)不成立時，將獲取的包含當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)在內(nèi)的各組環(huán)境 數(shù)據(jù)的表征值作為能反映環(huán)境變化的數(shù)據(jù)；其中，包含當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)在內(nèi)的各組環(huán)境數(shù)據(jù) 的表征值包含各組環(huán)境數(shù)據(jù)中的溫度、濕度和磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值以及振動數(shù)據(jù)的最大 值。

[0008] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

[0009] (1)令在互感器同一位置獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)序號為k，初始化k = 1 ;

[0010] ⑵獲取第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk = {Tk，Hk，Zk，Ck}，其中，Tk為第k組溫度數(shù)據(jù)，H k為第 k組濕度數(shù)據(jù)，Zk為第k組振動數(shù)據(jù)，Ck為第k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

[0011] (3)判斷振動數(shù)據(jù)Zk是否為0,是則順序執(zhí)行步驟（4);否則將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)D k 組幀發(fā)送至終端計算機(jī)，返回步驟（1);

[0012] (4)令 k = k+Ι，獲取第 k 組環(huán)境數(shù)據(jù) Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ ;

[0013] (5)將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk與前k-1組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值

【權(quán)利要求】

1. 一種環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括六個傳感模塊，它們分別安裝在三相電子 式電壓互感器和三相電子式電流互感器的底座上； 所述傳感模塊包括溫濕度傳感單元、振動傳感單元、磁場傳感單元、微處理器和無線發(fā) 送模塊；所述溫濕度傳感單元用于測量環(huán)境中的溫度和濕度大小；所述振動傳感單元用于 測量環(huán)境中的振動大小；所述磁場傳感單元用于測量環(huán)境中的磁場強(qiáng)度大小；所述微處理 器用于利用所述溫濕度傳感單元、振動傳感單元和磁場傳感單元檢測到的信號獲取包含溫 度、濕度、振動和磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)在內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前環(huán)境的變化情況， 并將能反映環(huán)境變化的數(shù)據(jù)發(fā)送至終端計算機(jī)，用于評估環(huán)境對數(shù)字式電能表計量性能的 影響；所述無線發(fā)送模塊用于傳輸所述微處理器輸出的環(huán)境數(shù)據(jù)。

2. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括直流電源，用于為所述 溫濕度傳感單元、振動傳感單元、磁場傳感單元、微處理器和無線發(fā)送模塊供電，使所述傳 感模塊處于浮地狀態(tài)，避免斷路器跳合閘時產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓對所述傳感模塊形成沖擊， 損壞所述傳感模塊。

3. 如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述能反映環(huán)境變化的 數(shù)據(jù)按如下原則確定：（1)在獲取的第一組環(huán)境數(shù)據(jù)中的振動數(shù)據(jù)不為〇時，將第一組環(huán)境 數(shù)據(jù)作為能反映環(huán)境變化的數(shù)據(jù)；（2)在（1)不成立，且獲取的當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)中的第一數(shù) 據(jù)較之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)中的第一數(shù)據(jù)的平均值的偏差大于20%，或者當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)中的第 二數(shù)據(jù)較之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)中的第二數(shù)據(jù)的最大值的偏差大于20%時，將獲取的當(dāng)前環(huán)境 數(shù)據(jù)和之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值作為能反映環(huán)境變化的數(shù)據(jù)；其中，第一數(shù)據(jù)為溫度、濕 度、或者磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，第二數(shù)據(jù)為振動數(shù)據(jù)，之前各組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值包含之前各組環(huán) 境數(shù)據(jù)中的溫度、濕度和磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值以及振動數(shù)據(jù)的最大值；（3)在（2)不成 立時，將獲取的包含當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)在內(nèi)的各組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值作為能反映環(huán)境變化的數(shù) 據(jù)；其中，包含當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)在內(nèi)的各組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值包含各組環(huán)境數(shù)據(jù)中的溫度、濕 度和磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值以及振動數(shù)據(jù)的最大值。

4. 一種環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 令在互感器同一位置獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)序號為k，初始化k = 1 ; (2) 獲取第k組環(huán)境數(shù)據(jù)

，其中，Tk為第k組溫度數(shù)據(jù)，Hk為第k組 濕度數(shù)據(jù)，Zk為第k組振動數(shù)據(jù)，Ck為第k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)； (3) 判斷振動數(shù)據(jù)Zk是否為0,是則順序執(zhí)行步驟（4);否則將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk組幀 發(fā)送至終端計算機(jī)，返回步驟（1); ⑷令k = k+Ι，獲取第k組環(huán)境數(shù)據(jù)

(5)將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk與前k-Ι組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值

進(jìn)行比較，其中，

為前k-Ι組溫度數(shù)據(jù)的平均值，

為前k-Ι組濕度數(shù)據(jù)的平均值，

為前k-Ι組振動數(shù)據(jù)的最大值，

為前k-Ι組 磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值，初始化

得到：第k組溫度 數(shù)據(jù)與前k-Ι組溫度數(shù)據(jù)的平均值的偏差

第k組濕度數(shù)據(jù)與前k-1 組濕度數(shù)據(jù)的平均值的偏差

，第k組振動數(shù)據(jù)與前k-1組振動數(shù)據(jù) 的最大值的偏差

，第k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)與前k-Ι組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平 均值的偏差

(6) 若ATk%、AHk%、AZk%和ACk%中的任意一個大于20%，則表明當(dāng)前環(huán)境有較 大變化，將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)D k和前k-Ι組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值組幀發(fā)送至終端計算機(jī)，返回步驟（1);若Λ Tk%、Λ Hk%、Λ Zk%和Λ Ck%均不大于20%環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，則表明當(dāng)前環(huán)境沒有太大 變化，進(jìn)行如下計算：前k組溫度數(shù)據(jù)的平均值

前k組濕度數(shù)據(jù) 的平均值

，前k組振動數(shù)據(jù)的最大值

前 k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值

順序執(zhí)行步驟（7); (7) 判斷k是否等于預(yù)定值N，是則將前k組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值 組幀發(fā)送至終端計算機(jī)，返回步驟（1);否則返回步驟（4)。

5. 如權(quán)利要求4所述的環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于家用燃?xì)鈭缶鳎謩e在三相電子式電壓互感器 和三相電子式電流互感器的底座上設(shè)置環(huán)境監(jiān)測點，在每個環(huán)境監(jiān)測點均按照所述步驟 (1)?（7)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測。

6. -種如權(quán)利要求1所述的環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè) 置在所述微處理器中的下述模塊： 第一模塊，令在互感器同一位置獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)序號為k，初始化k = 1 ;獲取第k組環(huán) 境數(shù)據(jù)Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ，其中，Tk為第k組溫度數(shù)據(jù)，H k為第k組濕度數(shù)據(jù)，Zk為第k組 振動數(shù)據(jù)，Ck為第k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)； 第二模塊，判斷振動數(shù)據(jù)Zk是否為0,是則跳轉(zhuǎn)至第三模塊；否則將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk 組幀發(fā)送至終端計算機(jī)，跳轉(zhuǎn)至第一模塊； 第三模塊，令k = k+Ι，獲取第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ ; 第四模塊，將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk與前k-1組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值

進(jìn)行比較，其中，

為前k-Ι組溫度數(shù)據(jù)的平均值，

為前k-Ι組濕度數(shù)據(jù)的平均值，

為前k-Ι組振動數(shù)據(jù)的最大值，

為前k-Ι組 磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值，初始化

，得到：第k組溫度 數(shù)據(jù)與前k-1組溫度數(shù)據(jù)的平均值的偏差

，第k組濕度數(shù)據(jù)與前k-1 組濕度數(shù)據(jù)的平均值的偏差

，第k組振動數(shù)據(jù)與前k-Ι組振動數(shù)據(jù) 的最大值的偏差

*第k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)與前k-Ι組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平 均值的偏差

第五模塊，若Λ Tk%、Λ Hk%、Λ Zk%和Λ Ck%中的任意一個大于20%，則表明當(dāng)前環(huán) 境有較大變化，將第k組環(huán)境數(shù)據(jù)Dk和前k-Ι組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值組幀發(fā)送至終端 計算機(jī)，跳轉(zhuǎn)至第一模塊；若AT k%、AHk%、AZk%和ACk%均不大于20%，則表明當(dāng)前 環(huán)境沒有太大變化，進(jìn)行如下計算：前k組溫度數(shù)據(jù)的平均值

前k組濕度數(shù)據(jù)的平均值

前k組振動數(shù)據(jù)的最大值

^前k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)的平均值 ，跳轉(zhuǎn)至第 六模塊； 第六模塊，判斷k是否等于預(yù)定值N，是則將前k組環(huán)境數(shù)據(jù)的表征值

組幀發(fā)送至終端計算機(jī)，跳轉(zhuǎn)至第一模塊；否則跳轉(zhuǎn)至第三模塊。

【文檔編號】G01D21/02GK104215279SQ2

【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日

【發(fā)明者】張秋雁, 張竹, 魏偉, 李紅斌 申請人:貴州電力試驗研究院

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