一种环境在线监测系统及环境监测方法

【专利摘要】本发明公开了一种环境在线监测系统及环境监测方法。环境在线监测系统包括六个传感模块，分别设置在三相电子式电压互感器和三相电子式电流互感器的底座上，能全面监测互感器周围的环境情况，进而能准确评估环境对数字式电能表计量性能的影响。每个传感模块中均包括微处理器，通过微处理器对传感模块采集的温湿度、振动和磁场等信息进行预处理后发送至终端计算机，防止采集的数据在传输的过程中丢失或出现乱码，导致环境监测数据不完整环境监测系统，影响后期对数字式电能表计量性能的准确评定，同时能大幅简化终端计算机中的数据处理过程。

【专利说明】一种环境在线监测系统及环境监测方法

【技术领域】

[0001] 本发明属于数字式电能表在线监测与评估【技术领域】，更具体地，涉及一种环境在 线监测系统及环境监测方法。

【背景技术】

[0002] 电能计量作为计量工作的重要组成部分，关系到电能的生产和消费之间的直接利 益，关系到国家能源的合理开发利用。传统的感应式电能表和人工管理模式并不能准确地 提供相关电能计量数据，因而早日实现电力系统的更新升级，尤其是电能计量的数字化、智 能化、系统化、网络化，将成为未来电力改革的趋势与发展方向。尽管目前数字化变电站已 有了一定的运行经验，但对于数字电能表而言尚还处于研究阶段，对其性能好坏还没有完 整成熟的检定装置和检定规范，其测量结果的可靠性和稳定性还有待验证，而且数字化变 电站中数字电能表数据来源于电子式电压互感器和电子式电流互感器，也属于一种新兴的 技术，设计和运行经验均有所不足。变电站自然环境中的温湿度变化、磁场变化、断路器通 断引起的空气振动都会影响电子式电压互感器和电子式电流互感器的工作状态和性能，导 致其采集的数据不准确，从而影响电能的精确计量。

[0003] 因此，亟需研制一套环境监测系统以准确地监测数字化变电站中电子式电压互感 器和电子式电流互感器运行时周围的温湿度、磁场以及空气振动的变化情况，以便分析环 境变化对数字式电能计量系统的影响，从而进一步改善数字式电能计量系统。

【发明内容】

[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种环境在线监测系统及环 境监测方法，能准确监测电子式电压互感器和三相电子式电流互感器周围的环境情况，并 通过微处理器对采集的温湿度、振动和磁场等信息进行预处理，使整个系统监测到的数据 精简有效。

[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种环境在线监测系统，其特征 在于，包括六个传感模块，它们分别安装在三相电子式电压互感器和三相电子式电流互感 器的底座上；所述传感模块包括温湿度传感单元、振动传感单元、磁场传感单元、微处理器 和无线发送模块；所述温湿度传感单元用于测量环境中的温度和湿度大小；所述振动传感 单元用于测量环境中的振动大小；所述磁场传感单元用于测量环境中的磁场强度大小；所 述微处理器用于利用所述温湿度传感单元、振动传感单元和磁场传感单元检测到的信号获 取包含温度、湿度、振动和磁场强度数据在内的环境数据，根据环境数据判断当前环境的变 化情况，并将能反映环境变化的数据发送至终端计算机，用于评估环境对数字式电能表计 量性能的影响；所述无线发送模块用于传输所述微处理器输出的环境数据。

[0006] 优选地，上述环境在线监测系统还包括直流电源，用于为所述温湿度传感单元、振 动传感单元、磁场传感单元、微处理器和无线发送模块供电，使所述传感模块处于浮地状 态，避免断路器跳合闸时产生的暂态过电压对所述传感模块形成冲击，损坏所述传感模块。

[0007] 优选地，所述能反映环境变化的数据按如下原则确定：（1)在获取的第一组环境 数据中的振动数据不为〇时，将第一组环境数据作为能反映环境变化的数据；(2)在（1)不 成立，且获取的当前环境数据中的第一数据较之前各组环境数据中的第一数据的平均值的 偏差大于20%，或者当前环境数据中的第二数据较之前各组环境数据中的第二数据的最大 值的偏差大于20%时，将获取的当前环境数据和之前各组环境数据的表征值作为能反映环 境变化的数据；其中，第一数据为温度、湿度、或者磁场强度数据，第二数据为振动数据煤气检测仪，之 前各组环境数据的表征值包含之前各组环境数据中的温度、湿度和磁场强度数据的平均值 以及振动数据的最大值；（3)在（2)不成立时，将获取的包含当前环境数据在内的各组环境 数据的表征值作为能反映环境变化的数据；其中，包含当前环境数据在内的各组环境数据 的表征值包含各组环境数据中的温度、湿度和磁场强度数据的平均值以及振动数据的最大 值。

[0008] 按照本发明的另一方面，提供了一种环境监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

[0009] (1)令在互感器同一位置获取的环境数据序号为k，初始化k = 1 ;

[0010] ⑵获取第k组环境数据Dk = {Tk，Hk，Zk，Ck}，其中，Tk为第k组温度数据，H k为第 k组湿度数据，Zk为第k组振动数据，Ck为第k组磁场强度数据；

[0011] (3)判断振动数据Zk是否为0,是则顺序执行步骤（4);否则将第k组环境数据D k 组帧发送至终端计算机，返回步骤（1);

[0012] (4)令 k = k+Ι，获取第 k 组环境数据 Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ ;

[0013] (5)将第k组环境数据Dk与前k-1组环境数据的表征值

【权利要求】

1. 一种环境在线监测系统，其特征在于，包括六个传感模块，它们分别安装在三相电子 式电压互感器和三相电子式电流互感器的底座上； 所述传感模块包括温湿度传感单元、振动传感单元、磁场传感单元、微处理器和无线发 送模块；所述温湿度传感单元用于测量环境中的温度和湿度大小；所述振动传感单元用于 测量环境中的振动大小；所述磁场传感单元用于测量环境中的磁场强度大小；所述微处理 器用于利用所述温湿度传感单元、振动传感单元和磁场传感单元检测到的信号获取包含温 度、湿度、振动和磁场强度数据在内的环境数据，根据环境数据判断当前环境的变化情况， 并将能反映环境变化的数据发送至终端计算机，用于评估环境对数字式电能表计量性能的 影响；所述无线发送模块用于传输所述微处理器输出的环境数据。

2. 如权利要求1所述的环境在线监测系统，其特征在于，还包括直流电源，用于为所述 温湿度传感单元、振动传感单元、磁场传感单元、微处理器和无线发送模块供电，使所述传 感模块处于浮地状态，避免断路器跳合闸时产生的暂态过电压对所述传感模块形成冲击， 损坏所述传感模块。

3. 如权利要求1或2所述的环境在线监测系统，其特征在于，所述能反映环境变化的 数据按如下原则确定：（1)在获取的第一组环境数据中的振动数据不为〇时，将第一组环境 数据作为能反映环境变化的数据；（2)在（1)不成立，且获取的当前环境数据中的第一数 据较之前各组环境数据中的第一数据的平均值的偏差大于20%，或者当前环境数据中的第 二数据较之前各组环境数据中的第二数据的最大值的偏差大于20%时，将获取的当前环境 数据和之前各组环境数据的表征值作为能反映环境变化的数据；其中，第一数据为温度、湿 度、或者磁场强度数据环境监测系统，第二数据为振动数据，之前各组环境数据的表征值包含之前各组环 境数据中的温度、湿度和磁场强度数据的平均值以及振动数据的最大值；（3)在（2)不成 立时，将获取的包含当前环境数据在内的各组环境数据的表征值作为能反映环境变化的数 据；其中，包含当前环境数据在内的各组环境数据的表征值包含各组环境数据中的温度、湿 度和磁场强度数据的平均值以及振动数据的最大值。

4. 一种环境监测方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 令在互感器同一位置获取的环境数据序号为k，初始化k = 1 ; (2) 获取第k组环境数据

，其中，Tk为第k组温度数据，Hk为第k组 湿度数据，Zk为第k组振动数据，Ck为第k组磁场强度数据； (3) 判断振动数据Zk是否为0,是则顺序执行步骤（4);否则将第k组环境数据Dk组帧 发送至终端计算机，返回步骤（1); ⑷令k = k+Ι，获取第k组环境数据

(5)将第k组环境数据Dk与前k-Ι组环境数据的表征值

进行比较，其中，

为前k-Ι组温度数据的平均值，

为前k-Ι组湿度数据的平均值，

为前k-Ι组振动数据的最大值，

为前k-Ι组 磁场强度数据的平均值，初始化

得到：第k组温度 数据与前k-Ι组温度数据的平均值的偏差

第k组湿度数据与前k-1 组湿度数据的平均值的偏差

，第k组振动数据与前k-1组振动数据 的最大值的偏差

，第k组磁场强度数据与前k-Ι组磁场强度数据的平 均值的偏差

(6) 若ATk%、AHk%、AZk%和ACk%中的任意一个大于20%，则表明当前环境有较 大变化，将第k组环境数据D k和前k-Ι组环境数据的表征值组帧发送至终端计算机，返回步骤（1);若Λ Tk%、Λ Hk%、Λ Zk%和Λ Ck%均不大于20%环境监测系统，则表明当前环境没有太大 变化，进行如下计算：前k组温度数据的平均值

前k组湿度数据 的平均值

，前k组振动数据的最大值

前 k组磁场强度数据的平均值

顺序执行步骤（7); (7) 判断k是否等于预定值N，是则将前k组环境数据的表征值 组帧发送至终端计算机，返回步骤（1);否则返回步骤（4)。

5. 如权利要求4所述的环境监测方法，其特征在于家用燃气报警器，分别在三相电子式电压互感器 和三相电子式电流互感器的底座上设置环境监测点，在每个环境监测点均按照所述步骤 (1)?（7)进行环境监测。

6. -种如权利要求1所述的环境在线监测系统的数据处理系统，其特征在于，包括设 置在所述微处理器中的下述模块： 第一模块，令在互感器同一位置获取的环境数据序号为k，初始化k = 1 ;获取第k组环 境数据Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ，其中，Tk为第k组温度数据，H k为第k组湿度数据，Zk为第k组 振动数据，Ck为第k组磁场强度数据； 第二模块，判断振动数据Zk是否为0,是则跳转至第三模块；否则将第k组环境数据Dk 组帧发送至终端计算机，跳转至第一模块； 第三模块，令k = k+Ι，获取第k组环境数据Dk = {Tk，Hk，Zk，CJ ; 第四模块，将第k组环境数据Dk与前k-1组环境数据的表征值

进行比较，其中，

为前k-Ι组温度数据的平均值，

为前k-Ι组湿度数据的平均值，

为前k-Ι组振动数据的最大值，

为前k-Ι组 磁场强度数据的平均值，初始化

，得到：第k组温度 数据与前k-1组温度数据的平均值的偏差

，第k组湿度数据与前k-1 组湿度数据的平均值的偏差

，第k组振动数据与前k-Ι组振动数据 的最大值的偏差

*第k组磁场强度数据与前k-Ι组磁场强度数据的平 均值的偏差

第五模块，若Λ Tk%、Λ Hk%、Λ Zk%和Λ Ck%中的任意一个大于20%，则表明当前环 境有较大变化，将第k组环境数据Dk和前k-Ι组环境数据的表征值组帧发送至终端 计算机，跳转至第一模块；若AT k%、AHk%、AZk%和ACk%均不大于20%，则表明当前 环境没有太大变化，进行如下计算：前k组温度数据的平均值

前k组湿度数据的平均值

前k组振动数据的最大值

^前k组磁场强度数据的平均值 ，跳转至第 六模块； 第六模块，判断k是否等于预定值N，是则将前k组环境数据的表征值

组帧发送至终端计算机，跳转至第一模块；否则跳转至第三模块。

【文档编号】G01D21/02GK104215279SQ2

【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日

【发明者】张秋雁, 张竹, 魏伟, 李红斌 申请人:贵州电力试验研究院

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