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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(gè)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(jì)量性能的影響。每個(gè)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(dòng)和磁場等信息進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)送至終端計(jì)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(jì)量性能的準(zhǔn)確評定，同時(shí)能大幅簡化終端計(jì)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(jì)量作為計(jì)量工作的重要組成部分，關(guān)系到電能的生產(chǎn)和消費(fèi)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(jì)量數(shù)據(jù)，因而早日實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的更新升級(jí)，尤其是電能計(jì)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(yàn)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(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(dòng)都會(huì)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(jì)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(yùn)行時(shí)周圍的溫濕度、磁場以及空氣振動(dòng)的變化情況，以便分析環(huán) 境變化對數(shù)字式電能計(jì)量系統(tǒng)的影響，從而進(jìn)一步改善數(shù)字式電能計(jì)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(dòng)和磁場等信息進(jìn)行預(yù)處理，使整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù) 精簡有效。

[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)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(gè)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(dòng)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(dòng)傳感 單元用于測量環(huán)境中的振動(dòng)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??；所 述微處理器用于利用所述溫濕度傳感單元、振動(dòng)傳感單元和磁場傳感單元檢測到的信號(hào)獲 取包含溫度、濕度、振動(dòng)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(jì)算機(jī)，用于評估環(huán)境對數(shù)字式電能表計(jì) 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(dòng)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(shí)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(dòng)數(shù)據(jù)不為〇時(shí)，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(shí)，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(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)的最大值；（3)在（2)不成立時(shí)，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(dòng)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(hào)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(dòng)數(shù)據(jù)，Ck為第k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

[0011] (3)判斷振動(dòng)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(jì)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(gè)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(dòng)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?。凰稣駝?dòng)傳感單元用于 測量環(huán)境中的振動(dòng)大?。凰龃艌鰝鞲袉卧糜跍y量環(huán)境中的磁場強(qiáng)度大??；所述微處理 器用于利用所述溫濕度傳感單元、振動(dòng)傳感單元和磁場傳感單元檢測到的信號(hào)獲取包含溫 度、濕度、振動(dòng)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(jì)算機(jī)，用于評估環(huán)境對數(shù)字式電能表計(jì)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(dòng)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(shí)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(dòng)數(shù)據(jù)不為〇時(shí)，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(shí)，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(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)的最大值；（3)在（2)不成 立時(shí)，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(dòng)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(hào)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(dòng)數(shù)據(jù)，Ck為第k組磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)； (3) 判斷振動(dòng)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(jì)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(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)與前k-1組振動(dòng)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(gè)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(jì)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(jì)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(dòng)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(jì)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?bào)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(shè)置環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)，在每個(gè)環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)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(hào)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)與前k-Ι組振動(dòng)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(gè)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(jì)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(jì)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(dòng)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(jì)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(hào)】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(yàn)研究院

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