基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端及能效评估方法技术

一种基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端及能效评估方法，监测终端包括信号采集模块，用于通过汇流/引流结构接收测量电流，能够对测量电流形式进行转化，将测量电流经过电路保护结构判定是否出现过电流，再将测量电流输入磁阻结构进行磁信号和电路信号的转换；以及通过电压进线端接收测量电压，测量电压经过电路保护结构与电压线圈形成电压输入信号；处理电路模块，用于对信号采集模块采集到的信号进行放大、滤波、补偿、AD转换；边缘计算及数显模块，用于对处理电路模块传输的数据对象汇集边缘侧数据，判定当前被监测目标处于正常还是故障状态，计算被监测目标能效，进行结果展示与数据备份/上传。本发明专利技术能够实现能效与电气量综合监测。综合监测。综合监测。

【技术实现步骤摘要】
基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端及能效评估方法


[0001]本专利技术属于电力系统低压侧量测
，具体涉及一种基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端及能效评估方法。

技术介绍

[0002]当前，随着全球资源紧缺、环境污染、气候变化等问题的凸显，发展清洁能源以缓解当前化石能源为主的传统能源供能体系所面临的巨大挑战已逐渐成为趋势。
[0003]近年来，能源互联网作为可再生能源与信息技术的新兴产业，获得了广泛的关注。能源互联网在物联网基础上形成了多种形式网络融合，以实现能源通信与信息交互能力的提升。在这场以“能源+互联网”的能源体系改革中，互联网技术作为能源供应系统的信息载体与技术支撑，发挥着广泛而基础的作用。这就使得电力系统实现硬件及软件系统的全面升级，即在能源互联网中，基于各类传感器可实现多能源类型接入的物理空间向数据空间映射，所监测数据经过多级通信网络实现信息的传输、路由与控制，并利用各类物联管理平台、云管平台以及企业中台等，实现针对能源互联网特定需求在平台层配置支撑应用的中间件资源、存储及计算服务，最终数据在应用侧经过分析处理，为各类用户提供特定服务。
[0004]近年来，为提升电力系统监测效率及设备管理水平，针对发电、输电、变电、配电、用电侧的新型智能移动终端等监测手段被广泛使用，如各类互感器、传感器、摄像头、红外监测设备等，这意味着对电力系统的监控量已不仅局限于电气量，多参量、多时空、多维度的状态监测已成为电力系统监测的发展趋势。基于以上能源互联网实施与应用背景，用户侧的各类数据监测及应用分析也成为研究热点。针对用户侧用能数据进行能效分析及数据挖掘，即通过对用户用能行为的实时感知及动态分析，一方面为用户提供更加合理及个性化的用能服务方案，另一方面有助于供能方开展能效及排放管理，从而实现节能减排。
[0005]然而，当前针对低压量测领域的供用电设备量测手段仍较为落后，大多依据电能表所监测数据进行手动提取分析，或将数据上传至中台进行分析，对于能效状况监测及反馈的实时性不强，难以与用户及供应商形成互动，从而无法实现有效的数据资源整合，造成数据冗余与资源浪费等。另一方面，受限于技术条件，当前对于电能数据的监测采集与设备状态监测多为分立系统，无法同时将用于能效监测的数据用于电量监测，若如此，则可以提升监测设备的复用率，并与状态监测设备结合，实现能效分析与系统评估的双重价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端及能效评估方法，实现正常情况下的交直流用电电流及故障情况下的交直流故障电流的测量，同时实现在同一个终端的电流、电压和能效监测，并实现能效实时分析。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0008]第一方面，提供一种基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端，包括：
[0009]信号采集模块，用于通过汇流/引流结构接收测量电流，能够对测量电流形式进行转化，将测量电流经过第一电路保护结构判定是否出现过电流，将判定无过电流的测量电流输入基于隧道磁阻芯片的磁阻结构进行磁信号和电路信号的转换；以及，通过电压进线端接收测量电压，测量电压经过第二电路保护结构与电压线圈形成电压输入信号；
[0010]处理电路模块，用于对信号采集模块采集到的信号进行放大、滤波、补偿、AD转换；
[0011]边缘计算及数显模块，用于对处理电路模块传输的数据对象汇集边缘侧数据，判定当前被监测目标处于正常还是故障状态，计算被监测目标能效，进行结果展示与数据备份/上传。
[0012]作为一种优选的方案，所述信号采集模块将测量电压通过一次线圈感应，并经过第二电路保护结构判定后，输入二次感应线圈，形成电压输入信号。
[0013]作为一种优选的方案，所述处理电路模块还包括MCU，以MCU为核心设计放大电路、滤波电路、补偿电路、AD转换电路、数据传输电路，以及与各部分电路对接的I/O接口。
[0014]作为一种优选的方案，所述基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端还包括由太阳能供电、蓄电池供电组成的双路供电模块，以及控制双路供电模块的能量切换管理模块，通过双路供电模块给所述处理电路模块中的MCU及各设计电路供电。
[0015]作为一种优选的方案，所述汇流/引流结构通过线圈或磁环的非接触方式接收测量电流，所述电压进线端通过跨接方式实现相电压测量，所述基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端安装于线路一侧。
[0016]作为一种优选的方案，所述边缘计算及数显模块进行数据上传时将数据经有线/无线的方式上传至集中器，再由边缘智能终端做数据筛选，将筛选之后的数据上传至平台进行能效综合评估。
[0017]第二方面，提供一种多参量能效评估方法，包括以下步骤：
[0018]通过所述基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端采集被监测目标能效数据；
[0019]在对被监测目标能效数据进行筛选与预处理后，输入预先建立的能效评估模型进行挖掘与分析，预测能效变化趋势；
[0020]对被监测目标能效数据进行分析评估后，输出表征用能特性的指标；
[0021]根据能效变化趋势与表征用能特性的指标完成多参量能效评估。
[0022]作为一种优选方案，所述多参量能效评估方法还包括对被监测目标能效数据以数据库形式建立和存储用能档案；所述用能档案包括用能种类、消费占比、设定权重、历史功率以及历史热容量。
[0023]作为一种优选方案，对被监测目标能效数据进行预处理的步骤包括信息抽取、挖掘和整理。
[0024]作为一种优选方案，所述表征用能特性的指标包括能效利用率、购电量以及总支出。
[0025]作为一种优选方案，所述多参量能效评估方法还包括对被监测目标能效数据及表征用能特性的指标进行分析，再次输入能效评估模型，完成模型更新。
[0026]相较于现有技术，本专利技术至少具有如下的有益效果：
[0027]通过汇流/引流结构接收测量电流，能够对测量电流形式进行转化，将难以直接测量的电流通过导引线形式转化为易于测量的电流，再经过第一电路保护结构进行判定，以
防止过电流对监测终端产生绝缘性能影响，最后利用基于隧道磁阻芯片的磁阻结构进行磁信号和电路信号的转换。本专利技术采用的非接触式电流监测方法可实现一二次设备的电气隔离，能够最大限度保障监测装置与被监测设备的安全，同时可降低对被监测设备的影响，采用基于隧道磁阻芯片的磁阻结构，相比于传统互感器的设计，可同时针对直流和交流电流进行测量，检测频带和测量范围较好。本专利技术能够实现能效与电气量综合监测，针对用户侧用能数据进行能效分析及数据挖掘，通过对用户用能行为的实时感知及动态分析，从而形成实时监测与评估。
[0028]进一步的，本专利技术可实现三种电气量监测集成。本专利技术设计所采用的集成方式并非简单物理集成，而是多个采集单元共用同一MCU芯片，因此，共用处理电路模块，能够最大限度降低物理单元的体积，对于在配电柜中的安装具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端，其特征在于，包括：信号采集模块，用于通过汇流/引流结构接收测量电流，能够对测量电流形式进行转化，将测量电流经过第一电路保护结构判定是否出现过电流，将判定无过电流的测量电流输入基于隧道磁阻芯片的磁阻结构进行磁信号和电路信号的转换；以及，通过电压进线端接收测量电压，测量电压经过第二电路保护结构与电压线圈形成电压输入信号；处理电路模块，用于对信号采集模块采集到的信号进行放大、滤波、补偿、AD转换；边缘计算及数显模块，用于对处理电路模块传输的数据对象汇集边缘侧数据，判定当前被监测目标处于正常还是故障状态，计算被监测目标能效，进行结果展示与数据备份/上传。2.根据权利要求1所述基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端，其特征在于，所述信号采集模块将测量电压通过一次线圈感应，并经过第二电路保护结构判定后，输入二次感应线圈，形成电压输入信号。3.根据权利要求1所述基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端，其特征在于，所述处理电路模块还包括MCU，以MCU为核心设计放大电路、滤波电路、补偿电路、AD转换电路、数据传输电路，以及与各部分电路对接的I/O接口。4.根据权利要求3所述基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端，其特征在于，还包括由太阳能供电、蓄电池供电组成的双路供电模块，以及控制双路供电模块的能量切换管理模块，通过双路供电模块给所述处理电路模块中的MCU及各设计电路供电。5.根据权利要求1所述基于隧道磁阻芯片的多参量能效监测终端，其特征在于，所述汇流/引流结构通过线圈或磁环...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兰若，焦飞，李福超，宋睿，王辰，雷煜卿，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：