[发明专利]一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法

权利要求书

1.一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法，本方法基于物联网智能网关、HPLC+VPN技术和边缘计算，其特征在于：该方法包括：

步骤一：园区供用电设备全状态信息数据采集与融合；

步骤二：构建多级低压物联网通讯网络自组网；

步骤三：利用采集的数据开展边缘计算的设备运行状态实时分析；

步骤四：通过步骤三的结果对园区配电室电能质量远程监测及控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法，其特征在于：步骤一包括：

在园区内各开闭所、配电室、环网柜和电缆分支箱安装电缆触头温度、环境温湿度、门禁开关、电缆沟水浸水位和室内烟感传感器与物联网智能网关以及LTU装置；对园区内配电变压器安装触头温度、环境温湿度、杆塔倾斜传感器以及居民智能电表电压和电流曲线监测装置；对园区中压电缆线路安装温度传感器和绝缘监测装置，架空线安装故障指示器，10kV线路分段/联络开关安装综保装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法，其特征在于：

步骤二中，通过安装HPLC通信单元与自动化检测系统两部分，以园区内众多的高压、中压与低压电力线作为网络接入

HPLC通信单元距离的计算公式如下：

d＝10∧((abs(RSSI)-A)/(10*n)) (2-1)

其中，d为发射端和接收端间距离，RSSI为信号接收强度，A为发射端与接收端相距1米时的信号强度，n为环境衰减因子；

若设备与HPLC装置距离较远，导致HPLC传输数据质量较低，可以通过4G/5G无线通信技术进行数据传输，数据传输中SNR的计算公式如下：

其中，SNR为信噪比，signal为正常输入信号，noise为噪声信号；

搭建VPN虚拟专用网。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法，其特征在于：

步骤三包括：基于步骤二的HPLC、VPN技术构建多级低压物联网通讯网络自组网技术，在异构计算系统上，应用边缘计算对数据进行并行计算。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法，其特征在于：

步骤四包括，

①通过对园区供用电设备故障历史信息数据进行处理与存取，建立历史故障信息库，包括电压电流幅值、波形、功率因素；

②通过LTU对园区供用电设备的电压、电流数据进行实时采集；

③通过边缘计算在数据采集模块添加电流变化率、电压调整率的计算模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法，其特征在于：

首先计算模块对故障信息库电流变化率进行计算，得到不同类型故障的判定条件，若为单相短路、两相短路、两相接地短路不对称故障，经过对称分量法，将不对称量分解变换为对称分量；经过LTU对园区供用电设备的电压、电流数据实时采集后，通过计算模块对电流变化率实时计算，当供用电设备计算达到故障的判定条件时，提前自动判断即将发生短路或者欠压故障，通过物联管控平台将信息传递至智能断路器，切断电路，对故障进行主动处理；当故障处理完成后计算模块主动再次计算电流变化率、电压调整率，若未达到判定条件后通过物联管控平台将信息传递至智能断路器，断路器自动闭合，完成对园区供用电设备故障的在线监测与远程控制。

7.根据权利要求6所述的一种基于智能网关的园区供用电设备远程监测及控制方法，其特征在于：

短路故障后电流变化率的判定条件：

其中，Id为短路故障后电流值，Ie为正常工作电流值，τ为自由分量衰减时间常数，自由分量衰减时间常数的计算公式如下：

其中KM为短路电流冲击系数，在实用计算中，KM取值为1.8-1.9，当短路点远离发电厂的线路时，取值为1.8；当短路故障发生在变压器上低压侧时，取值为1.3；当短路故障发生在同步机端时，取值为1.9，

欠压故障后电压判定条件：

其中，U_e为正常工作电压幅值，Ud为欠压故障后电压幅值，对于园区不同的供用电设备，判定条件各不相同，计算模块对不同的设备故障判定条件进行计算，得到不同的判定值，存储在信息库中，并在新的故障发生后更新信息库，物联管控平台根据不同的供用电设备故障情况对不同位置的智能断路器发送指令，自动切断电路，

短路故障恢复后电流变化率的判定条件：

其中，Ig为短路故障恢复后的电流值，短路故障恢复后对电流变化率再次计算，未达到判定条件则说明短路故障恢复，智能断路器合闸；若仍达到判定条件则继续对故障进行恢复，重新计算，直至电流变化率正常，欠压故障恢复后电压调整率的判定条件：

其中，Ug为欠压故障恢复后的电压幅值，欠压故障恢复后对电压调整率再次计算，未达到判定条件则说明欠压故障恢复，智能断路器合闸；若仍达到判定条件则继续对故障进行恢复，重新计算，直至电压调整率正常。