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一種環境在線監測系統及環境監測方法

【專利摘要】本發明公開了一種環境在線監測系統及環境監測方法。環境在線監測系統包括六個傳感模塊，分別設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，能全面監測互感器周圍的環境情況，進而能準確評估環境對數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行預處理后發送至終端計算機，防止采集的數據在傳輸的過程中丟失或出現亂碼，導致環境監測數據不完整環境監測系統，影響后期對數字式電能表計量性能的準確評定，同時能大幅簡化終端計算機中的數據處理過程。

【專利說明】一種環境在線監測系統及環境監測方法

【技術領域】

[0001] 本發明屬于數字式電能表在線監測與評估【技術領域】，更具體地，涉及一種環境在 線監測系統及環境監測方法。

【背景技術】

[0002] 電能計量作為計量工作的重要組成部分，關系到電能的生產和消費之間的直接利 益，關系到國家能源的合理開發利用。傳統的感應式電能表和人工管理模式并不能準確地 提供相關電能計量數據，因而早日實現電力系統的更新升級，尤其是電能計量的數字化、智 能化、系統化、網絡化，將成為未來電力改革的趨勢與發展方向。盡管目前數字化變電站已 有了一定的運行經驗，但對于數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范，其測量結果的可靠性和穩定性還有待驗證，而且數字化變 電站中數字電能表數據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，設計和運行經驗均有所不足。變電站自然環境中的溫濕度變化、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和性能，導 致其采集的數據不準確，從而影響電能的精確計量。

[0003] 因此，亟需研制一套環境監測系統以準確地監測數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 境變化對數字式電能計量系統的影響，從而進一步改善數字式電能計量系統。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種環境在線監測系統及環 境監測方法，能準確監測電子式電壓互感器和三相電子式電流互感器周圍的環境情況，并 通過微處理器對采集的溫濕度、振動和磁場等信息進行預處理，使整個系統監測到的數據 精簡有效。

[0005] 為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種環境在線監測系統，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 和無線發送模塊；所述溫濕度傳感單元用于測量環境中的溫度和濕度大小；所述振動傳感 單元用于測量環境中的振動大小；所述磁場傳感單元用于測量環境中的磁場強度大小；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、振動和磁場強度數據在內的環境數據，根據環境數據判斷當前環境的變 化情況，并將能反映環境變化的數據發送至終端計算機，用于評估環境對數字式電能表計 量性能的影響；所述無線發送模塊用于傳輸所述微處理器輸出的環境數據。

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

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

[0008] 按照本發明的另一方面，提供了一種環境監測方法，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境數據序號為k，初始化k = 1 ;

[0010] ⑵獲取第k組環境數據Dk = {Tk，Hk，Zk，Ck}，其中，Tk為第k組溫度數據，H k為第 k組濕度數據，Zk為第k組振動數據，Ck為第k組磁場強度數據；

[0011] (3)判斷振動數據Zk是否為0,是則順序執行步驟（4);否則將第k組環境數據D k 組幀發送至終端計算機，返回步驟（1);

[0012] (4)令 k = k+Ι，獲取第 k 組環境數據 Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ ;

[0013] (5)將第k組環境數據Dk與前k-1組環境數據的表征值

【權利要求】

1. 一種環境在線監測系統，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 送模塊；所述溫濕度傳感單元用于測量環境中的溫度和濕度大小；所述振動傳感單元用于 測量環境中的振動大小；所述磁場傳感單元用于測量環境中的磁場強度大小；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、振動和磁場強度數據在內的環境數據，根據環境數據判斷當前環境的變化情況， 并將能反映環境變化的數據發送至終端計算機，用于評估環境對數字式電能表計量性能的 影響；所述無線發送模塊用于傳輸所述微處理器輸出的環境數據。

2. 如權利要求1所述的環境在線監測系統，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、微處理器和無線發送模塊供電，使所述傳 感模塊處于浮地狀態，避免斷路器跳合閘時產生的暫態過電壓對所述傳感模塊形成沖擊， 損壞所述傳感模塊。

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

4. 一種環境監測方法，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境數據序號為k，初始化k = 1 ; (2) 獲取第k組環境數據

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

(5)將第k組環境數據Dk與前k-Ι組環境數據的表征值

進行比較，其中，

為前k-Ι組溫度數據的平均值，

為前k-Ι組濕度數據的平均值，

為前k-Ι組振動數據的最大值，

為前k-Ι組 磁場強度數據的平均值，初始化

得到：第k組溫度 數據與前k-Ι組溫度數據的平均值的偏差

第k組濕度數據與前k-1 組濕度數據的平均值的偏差

，第k組振動數據與前k-1組振動數據 的最大值的偏差

，第k組磁場強度數據與前k-Ι組磁場強度數據的平 均值的偏差

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

前k組濕度數據 的平均值

，前k組振動數據的最大值

前 k組磁場強度數據的平均值

順序執行步驟（7); (7) 判斷k是否等于預定值N，是則將前k組環境數據的表征值 組幀發送至終端計算機，返回步驟（1);否則返回步驟（4)。

5. 如權利要求4所述的環境監測方法，其特征在于家用燃氣報警器，分別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置環境監測點，在每個環境監測點均按照所述步驟 (1)?（7)進行環境監測。

6. -種如權利要求1所述的環境在線監測系統的數據處理系統，其特征在于，包括設 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境數據序號為k，初始化k = 1 ;獲取第k組環 境數據Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ，其中，Tk為第k組溫度數據，H k為第k組濕度數據，Zk為第k組 振動數據，Ck為第k組磁場強度數據； 第二模塊，判斷振動數據Zk是否為0,是則跳轉至第三模塊；否則將第k組環境數據Dk 組幀發送至終端計算機，跳轉至第一模塊； 第三模塊，令k = k+Ι，獲取第k組環境數據Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ ; 第四模塊，將第k組環境數據Dk與前k-1組環境數據的表征值

進行比較，其中，

為前k-Ι組溫度數據的平均值，

為前k-Ι組濕度數據的平均值，

為前k-Ι組振動數據的最大值，

為前k-Ι組 磁場強度數據的平均值，初始化

，得到：第k組溫度 數據與前k-1組溫度數據的平均值的偏差

，第k組濕度數據與前k-1 組濕度數據的平均值的偏差

，第k組振動數據與前k-Ι組振動數據 的最大值的偏差

*第k組磁場強度數據與前k-Ι組磁場強度數據的平 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%，則表明當前環 境有較大變化，將第k組環境數據Dk和前k-Ι組環境數據的表征值組幀發送至終端 計算機，跳轉至第一模塊；若AT k%、AHk%、AZk%和ACk%均不大于20%，則表明當前 環境沒有太大變化，進行如下計算：前k組溫度數據的平均值

前k組濕度數據的平均值

前k組振動數據的最大值

^前k組磁場強度數據的平均值 ，跳轉至第 六模塊； 第六模塊，判斷k是否等于預定值N，是則將前k組環境數據的表征值

組幀發送至終端計算機，跳轉至第一模塊；否則跳轉至第三模塊。

【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 優先權日:2014年9月18日

【發明者】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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