CN101344550A - 电能质量指示装置及电力监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电能质量指示装置以及一种包括该电能质量指示装置的电力监控设备。本发明的电能质量指示装置包括控制单元和指示单元，控制单元用于获取电能质量参数，应用现有的电能质量综合评估方法对这些参数进行评估，并对评估结果进行分级，指示单元用于将分级后的结果通过可视化的形式或语音形式呈现给用户。可选地，本发明的电能质量指示装置还包括一存储装置，用于对分级结果进行存储，以便于日后进行统计和分析。采用本发明的电能质量指示装置将使电能质量数据更易于理解，帮助非专业人员更加直接地了解电能质量。

Description

电能质量指示装置及电力监控设备

技术领域

本发明涉及电力系统，特别涉及电力系统中的电能质量指示技术。

背景技术

现在，随着越来越多的非线性设备在电力系统中使用，导致在电力系统中经常产生电能质量恶化的问题。另一方面，终端用户的设备对来自公用电网和临近用户非线性设备造成的电能质量干扰变得越来越敏感。因此，电能质量近年来变为电力部门和电力用户考虑的一个重要因素，特别是对电能质量敏感的用户，例如半导体工业和其他高科技工业。

在用户方面，各种电力测量和监控设备及系统逐渐被应用到配电系统中，以监控电能质量参数或者分析各种电能质量问题，例如电压、电流、谐波、CBEMA(Computer and the Business Equipment Manufacturers Association，计算机与商业设备制造者协会)曲线、闪变、暂降、浪涌、不平衡度等。电力监控装置(PMD：Power Monitoring Device)是其中应用最广泛的，功能也最齐全的设备。

然而，表示电能质量的参数是很复杂的，各种电力测量和监控设备提供信息的方式也是非常专业和具体的，因此，即便对于电气工程师和电气技工，读取一堆与电能质量相关的数据都是相当困难和繁琐的。对于那些不具备足够电力背景知识的管理人员或普通工作人员来说，理解这些电能质量数据更是非常困难的。此外，电能质量的报告也很复杂。

目前，在现有技术中已经存在很多种电能质量综合评估方法，在这里仅以一种典型的方法为例进行说明，即，与模糊理论相结合的层次分析法(AHP：Analytical Hierarchy Process)。在这种方法中，首先对各种电能质量参数进行采集并进行计算，例如电压、电流、谐波、暂降、浪涌、频率偏离、闪变等；其次，对每一个电能质量参数基于模糊逻辑方法进行分析，为其分别提供一个定量的等级评分，并根据实际情况制定相应的权重；最后，运用加权平均方法归一化该评分，得到一个最终的定量值，也就是综合电能质量的评估结果。该评估方法的具体内容可参见文献【赵霞，赵成勇，贾秀芳.“基于可变权重的电能质量模糊综合评价”，电网技术，2005，29(6)：11-6】。

然而，迄今为止在本领域中还没有这样一种设备，它能运用现有各种电能质量综合评估方法对大量繁琐的电能质量数据进行评估，并提供给用户简单明了的结果，使用户摆脱烦杂的数据而直观地进行电能质量评估。

发明内容

本发明旨在提供如上所述的这样一种设备，以解决上述理解电能质量数据困难的问题。在电力测量和监控设备中，以PMD为例，本发明提供了一种电能质量指示装置，该电能质量指示装置基于一电能质量综合评估系统，能够将电能质量评估结果以使用者易于接受和理解的方式显示出来，帮助非专业人员更加直接地了解电能质量状况。

本发明提供了一种电能质量指示装置，所述电能质量指示装置包括控制单元，所述控制单元用于获取电能质量参数，应用电能质量综合评估方法对所述电能质量参数进行评估，将评估结果分级，并将分级结果输出；以及指示单元，所述指示单元用于接收来自所述控制单元输出的分级结果，并将所述分级结果以可感知的形式输出。

根据本发明的电能质量指示装置还可以包括电能质量指示存储装置，用于接收从控制单元输出的分级结果，并将这些分级结果存储作为历史记录。

本发明还提供了一种电力监控设备，包括如上所述的电能质量指示装置。

本发明的优点是：

(1)更加人性化，更加易于理解。

电能质量不再是一大堆难以理解的数据。根据本发明的电能质量指示装置使得电能监控设备能够以人性化和简单的方式、易于为非专业人员接受的方式显示电能质量。同时，更方便于电气工程师向经理报告电能质量状况。

(2)实时监测以及更快速的查询历史记录。

对于不良状态的诊断，可以实时地进行监测并及时发现；显示屏上按月的电能质量指示还有助于历史性地快速审视电能质量以及对电能质量进行趋势分析。

(3)更方便于数据存储。

使电能质量数据的长期存储成为可能。与传统的方法相比，电能质量分级结果占用的存储空间较少，有可能存储几年的历史信息。

附图说明

图1是本发明的电能质量指示装置的示意图；

图2是本发明的电能质量指示装置的工作流程图；

图3是根据本发明以LED作为指示单元的电能质量指示装置的电路原理图；

图4示出了根据本发明的电能质量指示装置的显示面板外观。

具体实施方式

本发明提供了一种电能质量指示装置以及一种包括该电能质量指示装置的电力监控设备。本发明的电能质量指示装置获取并计算电能质量参数，应用现有的电能质量综合评估方法对这些参数进行评估，并对评估结果进行分级，然后将分级后的结果通过可视化的形式或语音形式呈现给用户。可选地，本发明的电能质量指示装置还可以对分级结果进行存储，以便于日后进行统计和分析。

图1示出了根据本发明的电能质量指示装置的示意图。本发明的电能质量指示装置包括控制单元和指示单元。控制单元用于对输入的电能数据，例如电压、电流等进行计算，得到一系列电能质量参数，并应用现有的电能质量综合评估方法对这些参数进行评估，然后对评估的结果进行分级。所述电压、电流等电能数据例如可以由所述控制单元通过电网中的传感器来获得。电能质量综合评估方法例如可以采用上述提到的与模糊理论结合的层次分析法，或者也可以采用本领域已有的其它综合评估方法。控制单元实现参数计算、评估等功能可以通过输入外部指令进行控制的方式，也可以采用其它现有的方式，如软件、硬件或固件控制等方式。控制单元得在到评估结果后，将对所述评估结果分级。例如，控制单元可以将预先设定的一个或一个以上的阈值与所述评估结果相比较，从而将所述的评估结果分为相应的两个或多个级别。或者控制单元也可以根据实际应用中的不同需求，动态设定至少一个阈值，并将所述阈值与所述评估结果相比较，从而将所述评估结果分为相应的两个或多个级别。分级后的结果通过控制单元的输出端口输出到指示单元。指示单元中用于将这些分级结果以可视化的直观方式呈现出来。例如，可以将不同的电能质量级别以不同的颜色呈现在显示屏上，或者可以用发出不同颜色的发光二极管来表示不同级别的电能质量。此外，也可以用数字、文字、符号或形状等任何直观的方式来显示不同的电能质量级别。除了可视化的显示形式，还可以采用例如语音播报等其它可感知的形式。根据本发明的电能质量指示装置可选地还包括存储单元，用于存储每日、每周或每月的电能质量分级结果，以便于日后进行查询和进一步分析。如果存储装置的存储容量足够大，可以存储甚至几年的电能质量指示。

下面，结合图2说明本发明的电能质量指示装置的工作流程。在步骤S1，由电能质量指示装置中的控制单元获取电网的电压、电流数据，在步骤S2，所述控制单元通过计算所述电能数据来得到电能质量参数，例如：谐波、暂降、浪涌、频率偏移、闪变等；在步骤S3，所述控制单元对步骤S2获得的电能质量参数进行综合性评估；在步骤S4，所述控制单元将步骤S3中的评估结果以定量的电能质量评估等级来表示，此电能质量估评等级至少分为二个等级，这里以三个等级举例；在步骤S5，指示单元将步骤S4得到的电能质量等级可视化地显示出来，例如，等级良好显示为绿色，等级一般显示为橙色，等级差显示为红色，在表1示出了这种指示实例；在步骤S6，一存储器对步骤S4所获得的电能质量等级数据进行存储，该存储器可以是一个较大容量的存储器，用于存储较长时间的数据；在步骤S7，当用户需要读取历史电能质量评估等级数据时，所述控制单元将控制所述存储器使其将其所存储的电能质量等级输出到所述显示单元，使得所述的显示单元能够对历史的电能质量状况进行显示，这里以按月存储和显示举例。注意，这里步骤S7是可选择的。

表1电能质量等级指示实例

电能质量等级	电能质量	指示结果
			1	良好	绿
2	一般	橙
			3	差	红

图3以LED作为指示单元的电能质量指示装置为例进行说明。这里对电能质量的评估结果被分为三个等级呈现出来。如图3所示，将一个双通道的发光二极管LED的1、3端分别通过两个电阻330连接到控制单元的通用输入输出GPIO端口，而2、4端分别连接到正5V的Vcc电源端和接地GND端。单个的GPIO端口可以通过双通道的发光二极管LED生成三种颜色。产生的颜色取决于控制端口是高电平、低电平还是以1KHz频率高低电平切换的状态。在图3中，当GPIO输出0V时，绿光LED导通，红光LED截止，电能质量指示装置显示绿色；当GPIO输出5V时，红光LED导通，绿光LED截止，电能质量指示装置显示红色；当GPIO输出1KHz频率的高低电平切换状态时，绿光LED和红光LED交替工作，电能质量指示装置显示橙色。这样，通过不同颜色的LED显示，直观地将不同级别的电能质量呈现给用户。通过LED显示电能质量级别的方式只是一种示例，本发明也可选用本领域技术人员所知晓的其它显示方式，例如在液晶屏上显示。

图4示出了根据本发明的电能质量指示装置的显示面板外观。在图4所示的电能质量指示装置中，在显示面板的左侧设置了一个LED来指示电能质量评估结果，该LED可以分别显示绿色、红色或橙色来表示不同的电能质量级别。

可替代的，在显示面板上可以分别设置红光LED、黄光LED和绿光LED来指示电能质量评估结果。实现这个方法更容易些，但需要占用3个GPIO端口。显然，LED的颜色是任选的。

图4还示出了显示电能质量等级历史记录的功能。此时，显示面板的中央区域中集中设置了另外7个LED，这7个LED被用于显示连续七天中的历史电能质量分级结果。图4中示意性地示出了七天的电能质量分级结果。此外，还可通过显示面板下方的按键进行显示的控制和切换操作，例如，通过按“确定”键选中某一日期的分级结果进行查询，通过按上、下、左、右四个方向键进行日期的切换，以及通过按“退出”键退出历史记录查询。采用根据本发明的将电能质量等级进行存储的功能，有助于历史性地快速审视电能质量和进行趋势分析。

根据本发明的电能质量指示装置可应用于多种电力测量监控设备中，如应用在电力领域中常用的电力监控装置中以直观并方便地监控电能质量。电能质量的分级结果可以传送到监控系统中的计算机上，并在计算机显示器或外部液晶大屏幕LCD上显示等。

上文通过具体的实施例描述了本发明的电能质量指示装置的结构和工作原理。上述实施例仅仅是示例的作用，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电能质量指示装置，其特征在于所述电能质量指示装置包括：

控制单元，用于获取电能质量参数，应用电能质量综合评估方法对所述电能质量参数进行评估，将评估结果分级，并将分级结果输出；以及

指示单元，用于接收来自所述控制单元输出的分级结果，并将所述分级结果以可感知的形式输出。

2.根据权利要求1所述的电能质量指示装置，其特征在于所述电能质量参数包括谐波、暂降、浪涌、频率偏移和闪变。

3.根据权利要求1所述的电能质量指示装置，其特征在于所述电能质量综合评估方法是与模糊理论相结合的层次分析法。

4.根据权利要求1所述的电能质量指示装置，其特征在于所述控制单元根据预设的或动态设定的阈值将所述电能质量评估结果分为至少两个级别。

5.根据权利要求1所述的电能质量指示装置，其特征在于所述指示单元是单色LED或多色LED。

6.根据权利要求1所述的电能质量指示装置，其特征在于所述指示单元是液晶显示屏。

7.根据权利要求1所述的电能质量指示装置，其特征在于所述可感知的形式是可视化形式或语音播报形式。

8.根据权利要求7所述的电能质量指示装置，其特征在于所述可视化形式是文字、数字、符号、颜色或形状。

9.根据权利要求1至8中任一所述的电能质量指示装置，其特征在于还包括电能质量指示存储装置，其用于接收从控制单元输出的分级结果，并将这些分级结果存储作为历史记录。

10.一种电力监控设备，包括如权利要求1所述的电能质量指示装置。

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