一种家庭线路信息监测与云端数据处理系统技术方案

本发明专利技术提出一种家庭线路信息监测与云端数据处理系统，其目的在于采集家庭用电线路的各种信息以及安全性检测，以确保家庭用电的安全，基于传统的用电量数据记录，再在其基础上进行谐波，电流和温度等数据检测，然后利用网路传输至云端进行数据记录和存储，再通过大数据处理技术对所检测的数据进行对比和分析，最后给用户以信息反馈说明家庭线路状况。此外大数据处理技术还有利于针对不同时段的电能使用量大小不同制定出不同时段不同的电价，针对不同电力使用量的客户的家庭用电使用量，结合谐波计量数据，适当对非线性用户采取一些惩罚措施，有利于电力部门和线性用户的正当利益。通过价格很好的调整峰谷时段的电量，节约能源，使能源的使用更趋于合理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电网中传感与量测技术、用电信息采集技术、线路状态监测技术、网络数据库技术，具体涉及一种家庭线路监测与云端数据处理系统。
技术介绍
智能电网是电网技术发展的必然趋势。通讯、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。而目前家庭用电仍存在安全问题，如线路绝缘老化引起泄露电流，电器设备短路引发火灾等。这些问题说明在一方面对家庭线路的信息监测还不够完善，无法及时预估或判断线路是否会发生故障，如电能表仅能测量用户总线的电能消耗量；另一方面检测数据无法共享，所采集的数据未能运用互联网等先进技术对数据进行处理和分析，不同设备间的运行状况无法进行统筹分析,无法满足未来智能电网对全景状态信息监测的要求。应对分布式能源大规模的接入给配网电能质量产生了较大的挑战，非线性负载如换流器的谐波问题也有待讨论，未来家庭线路需要采集的数据越来越多，不同家庭用户的数据也各不同，面对这些海量的、分布式的、异构的状态数据,常规的数据存储与分析方法会遇到极大的困难。而大数据的云计算技术使得解决上述问题成为可能。由于云计算平台的广泛应用，积累了海量、多源异构数据，这急需人们研究这种大数据的分析技术和理论。目前，大数据已成为学术界和产业界共同关注的研究主题，在很多领域获得了应用，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于采集家庭用电线路的各种信息以及安全性检测，以确保家庭用电的安全，基于传统的用电量数据记录，再在其基础上进行谐波，电流
和温度等数据检测，然后利用网路传输至云端进行数据记录和存储，再通过大数据处理技术对所检测的数据进行对比和分析，最后给用户以信息反馈说明家庭线路状况。本专利技术的技术特征如下：(1)能更好的实时监控线路的使用情况以及采集各种有效地信息，以较快的时间完成对线路的分析以及对用户进行提示。(2)针对目前基波电能表和全波电能表无法计量用户实际产生的谐波分量，本专利技术增加谐波检测单元，可以更好的确定线性负载和非线性负载吸收或发出的谐波，进而可把数据传递给电力部门，电力部门可对非线性负载使用较多的进行适当的惩罚措施，对电力调度与信息交互产生积极的作用。(3)利用采集的漏电电流和温度等数据及时对线路的发热(老化)进行分析，以确保线路的正常工作和及时替换。相对于现有的家庭线路监控系统，实现了远程监控、高效、智能、环保且成本低等功能特点，而云端采集数据可以更好的满足同类数据需求同时有利于电力系统的信息收集。其有益效果是：(1)用户对于家庭线路更加清晰的了解自己家的线路使用情况以及安全情况，可以更好的保障家庭用电的安全，使得不必在整个线路完全出现故障时才反应，拥有一定的提前预警性。(2)在家庭添加新的大功率电器后，可以对线路进行实时检测以确保线路在正常运行而且新的电器不受影响，从而更好的保护家庭线路。(3)所述执行模块可对指定大功率或常用负载进行重点监测，利用大数据处理技术发现其可能存在的数据价值，如针对家庭用户电视机负载一天24时的用电量采集，20：00-22：00可能是电视机用电高峰期，老年人观看电视较多，22:00-24：00年轻人看电视较多，可利用此数据对电视广告商进行指导，在特定时间段内多放一些此时间段看电视较多的人员群体所需要的广告。附图说明附图1是家庭线路信息监测与云端处理系统示意图附图2是执行单元结构示意图附图3是谐波计量单元结构原理图具体实施方式下面结合具体附图对本专利技术作进一步说明如图1所示，本专利技术的家庭线路信息监测与云端处理系统，它包括有执行模块、路由器、计算机、电力公司数据库、互联网、数据服务器和存储阵列组成。对重点需要监测的大功率或常用负载如电视机、空调、电烤炉等电器配备一个执行模块，以实现对重点负荷的实时监控与数据采集。路由器可对MCU采集的数据传送到本地计算机上，以便用户在家可清楚的看出家里各监测电器及线路的电能使用量、电压电流大小、谐波大小、温度等信息。电力公司数据库用于存储电力用户家庭中每一执行模块的历史数据和实时数据，并通过互联网(Internet)把数据传送到交换机上。交换机实现数据的交换与传输，最终传给数据服务器和存储阵列分别完成数据传递和保存，在云端后台利用大数据处理技术对数据进行处理和分析。如图2所示为1个具体的执行单元结构示意图。执行模块安装在家庭用户需要监测的重点电器上，用于实现电器负载的信息采集与监控。它包括电源输入接口，用于连接电力传输线；电源输出接口，用于连接家庭线路上的电器；电流测量仪器，与负载电器串联，测量连接在指定负载电流并传给MCU控制单元；电压测量仪器，与负载电器并联，测量指定负载的工作电压并传给MCU控制单元；谐波检测单元，与电源输出接口连接，测量指定负载对公网产生的谐波并传给MCU控制单元；漏电检测单元，与电源输入接口连接，检测线路漏电情况并传给MCU控制单元；用电量监测单元，与电源输出接口连接，测量负载用电量并传给MCU控制的单元；电源模块，与电源输入接口连接，将输入电源进行转换后给执行模块的各个单元供电；MCU控制单元，用于接收各种输入检测信息，同时传送到云端，进行大数据分析与处理。执行模块预留的传感器单元用以检测家庭线路的环境信息(如温度等)并传给MCU控制单元，所述温度传感单元，其特征在于测量家庭线路总线的温度，
结合已得到的漏电信息来得到家庭线路的健康程度，如判断线路是否发生绝缘老化。执行模块中的电流，电压，用电量测量及漏电信息均隔一定时间点进行测量，实现实时检测，加强安全系数。所述谐波检测单元，主要用于传统家庭用户电能表只计量基波，无法准确计量谐波而配置的，其谐波计量单元如图3所示。其包括PLL同步锁相环节，谐波估计模块，滤波电路组成，vs1,vs2,vs3,vs4代表换流器开关。此外，大数据处理技术还有利于针对不同时段的电能使用量大小不同制定出不同时段不同的电价；针对不同电力使用量的客户的家庭用电使用量，结合谐波计量数据，适当对非线性用户采取一些惩罚措施，有利于电力部门和线性用户的正当利益。通过价格很好的调整峰谷时段的电量，节约能源，使能源的使用更趋于合理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种执行模块，安装在电力用户家庭中，用以实现线路信息监测并传送到云端进行数据处理。其特征在于包括：电源输入接口，用于连接电力传输线；电源输出接口，用于连接家庭线路上的电器；电流测量仪器，与负载电器串联，测量连接在指定负载电流并传给MCU控制单元；电压测量仪器，与负载电器并联，测量指定负载的工作电压并传给MCU控制单元；谐波检测单元，与电源输出接口连接，测量指定负载对公网产生的谐波并传给MCU控制单元；漏电检测单元，与电源输入接口连接，检测线路漏电情况并传给MCU控制单元；用电量监测单元，与电源输出接口连接，测量负载用电量并传给MCU控制的单元；电源模块，与电源输入接口连接，将输入电源进行转换后给执行模块的各个单元供电；MCU控制单元，用于接收各种输入检测信息，同时传送到云端，进行大数据分析与处理。

【技术特征摘要】
1.一种执行模块，安装在电力用户家庭中，用以实现线路信息监测并传送到云端进行数据处理。其特征在于包括：电源输入接口，用于连接电力传输线；电源输出接口，用于连接家庭线路上的电器；电流测量仪器，与负载电器串联，测量连接在指定负载电流并传给MCU控制单元；电压测量仪器，与负载电器并联，测量指定负载的工作电压并传给MCU控制单元；谐波检测单元，与电源输出接口连接，测量指定负载对公网产生的谐波并传给MCU控制单元；漏电检测单元，与电源输入接口连接，检测线路漏电情况并传给MCU控制单元；用电量监测单元，与电源输出接口连接，测量负载用电量并传给MCU控制的单元；电源模块，与电源输入接口连接，将输入电源进行转换后给执行模块的各个单元供电；M...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏向阳，易浩民，杨超，夏邦杰，周梦茜，李宏宇，易子杰，黄珂琪，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43