CN101587152A - 电能质量监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电能质量监测系统,包括数据采集子系统、后台数据处理子系统和Web应用子系统,所述数据采集子系统包括各终端的监测装置,其特征在于:所述终端的监测装置上设置有Web服务数据接口,用于从原有监测装置中获取数据,同时对外提供统一的XPQDIF数据交换格式文件;或终端的监测装置上设置有PQDIF数据交换模块,用于将监测装置采集的数据自动形成PQDIF数据文件。本发明可达到集成整合电力系统中各种不同的电能质量监测终端产品的目的,简化监测系统的结构,提高系统的可靠性。

Description

电能质量监测系统
技术领域
本发明涉及一种电能质量平台设计方法,用以集成目前主流的各厂家电能质量监测终端,以统一平台的方式进行集中管理和数据应用,属于电力系统电能质量领域。
背景技术
电能质量监测是电力公司了解其电力系统性能并使之能满足用户需求的前提,是分析和解决电能质量问题的第一步,是在电力市场交易中建立电能质量等级服务标准和检验供电部门是否能达到合同约定的电能质量水平的技术和数据基础,并为对电能质量进行综合性评估提供了切实的依据。随着网络通信技术和信息技术的迅速进步,为适应当代电力系统发展的需要,电能质量监测技术正朝着网络化、信息化、标准化、智能化的方向发展。其中网络化和信息化已经随着系统网络信息技术的发展不断在推进,智能化的研究由于缺乏统一的数据基础,只是停留在局部分散的范围内开展,目前真正视待解决的是监测标准化的问题。
监测系统的标准化包括数据格式的标准化和显示界面的标准化。电能质量监测数据量相当庞大,要求数据可以共享并能进行多角度观察,因此对于数据格式的设计应该有严格的统一的规定。数据格式标准化,使得数据的共享与传输就显得轻而易举了。PQDIF电能质量数据传输格式作为IEEE 1159.3标准推出,是种平面文件结构,由各记录链接而成,通过标记元素结构将数据的物理属性和逻辑属性分离,具有良好的扩展性和压缩性,解决了数据量庞大的问题,也实现了电能质量物理属性的多角度观察,其功能又类似于中间件,使多数据源具有良好的兼容性,便于实现数据共享。
在具体的工程实践中,监测系统需要自动连接对应站点,实时接收站点的测量数据、波形、频谱,并显示于客户端,还供随时调阅数据。因此,为了提高系统信息共享的档次;易于工作人员之间交流经验;各站点之间、各监测仪器之间相互交换数据更方便;明确显示每个监测仪器、子系统及主系统各项功能,便于比较,在数据设计格式统一化、标准化的基础上,监测系统还要求显示界面的规格化、统一化、标准化。但目前电能质量监测终端产品繁多,已有系统无法有效统一这一实际问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通过设计电能质量统一平台的集成方式,达到集成整合电力系统中各种不同的电能质量监测终端产品的目的,简化监测系统的结构,提高系统的可靠性。
为解决上述技术问题,本发明提供一种电能质量监测系统,包括数据采集子系统、后台数据处理子系统和Web应用子系统,所述数据采集子系统包括各终端的监测装置,其特征在于:所述终端的监测装置上设置有Web服务数据接口,用于从原有监测装置中获取数据,同时对外提供统一的XPQDIF数据交换格式文件;
或终端的监测装置上设置有PQDIF数据交换模块,用于将监测装置采集的数据自动形成PQDIF的数据文件。
所述Web服务数据接口包括监测装置识别模块,用于获取设备配置信息、获取设备状态、设备校时信息。
所述数据采集子系统还包括XPQDIF数据解析子系统,用于对Web服务数据接口输出的XML格式文件进行解析,然后存入相应的数据库中。
所述采集子系统还包括数据采集存储单元,用于将监测装置输出的PQDIF数据文件进行存储;
PQDIF数据解析子系统,用于将数据采集存储单元的PQDIF数据文件进行解析,然后存入相应的数据库中。
所述采集子系统还包括数据备份存储单元,用于将PQDIF数据解析子系统解析成功和不成功的文件分别进行备份。
所述后台数据处理子系统包括:
数据入库模块,用于调用数据表管理存储模块来获取数据存储对应表,并将数据入库;
数据表管理存储模块,用于根据输入的监测信息进行目的表的搜索,若不存在对应数据表,则在数据表管理存储模块中调用动态建表存储模块来创建数据表;
动态建表存储模块,用于根据动态分配的表标识完成对表主体的创建、索引的创建和超标触发器创建。
所述超标触发器用于根据入库的数据情况自动过滤出每一个超标数据,存放在数据超标表中。
本发明的工作原理具体叙述如下:
错误!未找到引用源。可丢弃不同监测终端产品单独的数据库系统和分析软件,简化客户端配置,集中分析和处理电能质量监测信息。为了方便通讯和统一管理,需对每台装置进行设定标识。设备标识由人工进行设定,在每台装置上进行配置,装置提供用户界面进行设置。
(2)对已有安装的设备数据采集,在不改变原有系统结构的基础上加装数据接口。该数据接口一方面从原有监测装置中获取数据,另一方面对外提供统一的数据交换格式:XPQDIF。XPQDIF文件采用XML格式组织,用XML Web服务搭建数据接口,并参照IEEE1159.3标准建立,其文件格式分为逻辑结构和物理结构。逻辑结构标明容器(设备)信息,数据源记录,各通道的定义等,物理结构对应于逻辑结构的定义,记录实际监测数据,包括历史数据和实时数据。
数据接口采用Web服务搭建,由平台轮询方式调用各设备的监测数据。Web服务接口除了提供数据接口外,还可由监测装置识别模块获取设备配置信息、获取设备状态、设备校时功能。
(3)对已改造的或新接入的电能质量监测装置,装置直接向平台传送PQDIF格式文件。PQDIF根据IEEE1159.3标准建立,针对于本专利方法,需具备如下特点:
(一)PQDIF记录
PQDIF格式数据应遵循以下限制:
应包含并且只能包含一个容器记录,其他记录可选;不允许包含多个数据源记录;对多个监视器设置记录进行合并,不允许出现针对相同通道的重复设置;对多个观察数据记录进行合并,不允许出现数据交叉;
以下内容需包含在PQDIF文件中:设备标识,供电公司名称,变电站名称,母线名称,线路名称,电压等级(kV,只填值,不填单位,下同),母线最小短路容量(MVA),供电设备容量(MVA),用户协议容量(MVA);采用北京时间(GMT+8)。
(二)电能质量事件数据
电能质量事件通过事件的触发时间、触发通道、事件类型、特征幅值、持续时间等特征值来描述,描述中应对每一个数据序列给出其基准值。相应的PQDIF标签是:
tagTriggerMethodID:触发方式,应设置为ID_TRIGGER_METH_CHANNEL;
tagTimeTriggerd:触发时间;
tagChannelTriggerIdx:触发通道索引;
tagDisturbanceCategoryID:事件类型
tagCharactDuration:持续时间;
tagCharactMagnitude:通道的特征幅值;
tagSeriesBaseQuantity:数据序列的基准值;
支持单通道事件和多通道事件数据,对于多通道事件:
-通道的特征幅值为事件期间所测的该通道绝对超标量最大的那个值;
-事件的特征幅值是超标量最大的通道特征幅值;
-持续时间表示从事件的开始到结束(即所有通道都回到限值(包括滞后值)之内)所持续的时间。
电能质量事件可以触发记录电压、电流的波形数据或RMS数据。触发记录的波形或RMS数据的数据源设置应符合附录A的要求。
(三)波形数据
PQDIF波形数据的书写应符合以下的规定:
数据源记录中,tagQuantityTypeID元素的值应设置为ID_QT_WAVEFORM。
(四)RMS数据
PQDIF RMS数据的书写应符合以下的规定:
数据源记录中,tagQuantityTypeID元素的值应设置为ID_QT_PHASOR;
对于电压和电流总有效值,相角均以A相为参考相位(相对A相的相角差)。
(五)统计数据
PQDIF统计数据的书写应符合以下的规定:
观察数据记录中,tagTriggerMethodID元素的值应设置为ID_TRIGGER_METHOD_RERIODIC或ID_TRIGGER_METHOD_STATS;
数据源设置中,tagQuantityTypeID元素的值应设置为ID_QT_VALUELOG;
除闪变外,对于同一个数据源记录中的其他通道例程,应共享同一个时间数列例程;
对于电压有效值通道应设定单位为%(即相对基准电压的百分比),并在每次上传数据时,使用tagSeriesBaseQuantity提供基准电压。同一通道例程中除时间数列外,其它每个数列例程的tagSeriesBaseQuantity值应相等。
(六)谐波类数据的数据源设置和观察数据的记录
在数据源记录中应为每一个谐波定义一个通道,谐波数列的特征量类型(tagQuantityCharacteristicID)应定义成ID_QC_SPECTRA;
对应于数据源,观察数据记录中的谐波通道例程应使用tagChannelFrequency标签来描述谐波次数,tagChannelFrequency元素的值为n*基波频率(n为谐波次数);
对于相同的数据源,每一个观察数据记录应保证tagChannelDefnIdx与tagChannelFrequency的对应关系不变;
如果谐波(包括基波)通道设置相角数列,那么相位就是相对于FFT窗口的相位。
(七)数据压缩方法
PQDIF格式的数据应是经过压缩的数据,压缩方式(tagCompressionStyleID)为记录级压缩,压缩算法(tagCompressionAlgorithmID)为ZLIB。
PQDIF文件以FTP方式传输,在进行FTP传输时,对上传不成功的文件在下次传输中上传,直到成功为止。已上传成功的文件不重复上传。
(4)技术方案的第四部分:电能质量监测指标种类繁多,数据量大,监测点随着时间推移逐步增多。如果采用传统的数据组织方式,无法完成对如此大的数据量的集中存储,无法达到性能要求,无法达到扩展性要求。本方法采用数据库动态建表的方式组织数据。具体方案如下:根据电能质量指标情况,数据表分类为:电压表,电流表,闪变表,功率表,暂态数据表。一个监测点对应于一组数据表。设立电压通道表和电流通道表对数据表进行管理,由这两个通道表来分配表的标识符。当平台收到电能质量数据时(XPQDIF,PQDIF),数据解析程序首先提取监测信息:供电公司名称、监测变电站名、母线名称、线路名称、电压等级、母线短路容量、供电设备容量、用户协议容量、设备标识,根据供电公司名称、监测变电站名、母线名称、线路名称、设备标识从通道表获取对应的数据表名。如果通道表不存在对应的数据表记录,则首先根据供电公司名称、监测变电站名、母线名称、线路名称、设备标识创建数据表,创建表索引,创建超标触发器。所有动态创建的过程都通过数据库存储过程调用动态语句的形式执行。再根据电压等级、母线短路容量、供电设备容量、用户协议容量自动计算国标限值。国标限值的计算根据每次提交的信息自动更新。所有这些过程均在数据库存储过程中实现,当监测指标发生变化、电能质量国家标准发生变更、超标统计方式变化时,只需对存储过程对应的字段或算法进行增加或者修改即可满足新的需求,对系统升级更新有非常方便的扩展性。
本发明所达到的有益效果:
本发明通过电能质量统一平台的集成方式,可丢弃不同监测终端产品单独的数据库系统和分析软件,简化客户端配置,集中分析和处理电能质量监测信息,用字符串的形式对每种不同的监测装置进行设定一个统一的设备标识,用以平台和设备之间的数据通信,达到集成整合电力系统中各种不同的电能质量监测终端产品的目的,简化监测系统的结构,提高系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明电能质量监测系统结构图;
图2是本发明的数据采集子系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1是本发明电能质量监测系统结构图;图2是本发明的数据采集子系统结构图。
根据图1可以将本发明的系统分为数据采集子系统,后台数据处理子系统和Web应用子系统。
1)数据采集子系统
数据采集子系统采用C/S结构,独立运行。数据采集根据不同的数据类型采用不同的采集策略。XPQDIF数据采集通过并发调用Web服务数据接口获取XML格式数据,采集装置在收到Web服务数据接口调用指令时,以XML数据流的形式直接把调用结果返回给采集程序。采集程序控制一次调用的数据量。XPQDIF数据以队列形式保留在内存中,等待解析程序进行解析入库。PQDIF数据文件是由设备直接上传至指定的数据采集存储单元,解析子系统中的解析程序在探测到有新上传的文件时进行数据解析。对于解析成功和不成功的文件分别进行备份存入到数据备份存储单元。
2)后台数据处理子系统
数据处理子系统主要完成数据入库,分类存储,统计分析、数据共享的功能。数据在解析完后,数据入库模块调用数据表管理存储模块(getTableOid)来获取数据存储对应表,数据表管理存储模块根据输入的监测信息进行目的表的搜索,若不存在对应数据表,则在数据表管理存储模块中调用动态建表存储模块(dyCreateTable)来创建数据表。动态建表存储模块根据动态分配的表标识完成对表主体的创建、索引的创建和超标触发器创建,数据表管理存储模块把最新的表标识返回给数据入库模块进行数据入库操作。在数据入库时,每个表的超标触发器将根据入库的数据情况自动过滤出每一个超标数据,存放在数据超标表中。统计分析功能通过数据库任务的形式进行定期调用,如日统计在每天凌晨进行,月统计在月初的三天进行。统计结果存放在数据统计表。每一项统计均由一个存储过程实现,由数据库定期任务进行调用,以完成对监测数据的平均值,最大最小值,95概率值的统计。对外数据接口以Web服务的方式提供监测数据、统计数据、超标数据的共享。
3)Web应用子系统
Web应用完成对集成的监测数据查询,用电大用户管理,手工检测数据管理,数据采集管,监测装置管理,统计分析和报表生成,邮件通知等功能。采用J2EE构架(Struts+Hibernet+Spring)组建,界面布局和结构采用ExtJs实现,数据查询分析图表采用Flex和JfreeChart技术实现。
上述实施例不以任何形式限定本发明,凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电能质量监测系统,包括数据采集子系统、后台数据处理子系统和Web应用子系统,所述数据采集子系统包括各终端的监测装置,其特征在于:所述终端的监测装置上设置有Web服务数据接口,用于从原有监测装置中获取数据,同时对外提供统一的XPQDIF数据交换格式文件;
或终端的监测装置上设置有PQDIF数据交换模块,用于将监测装置采集的数据自动形成PQDIF数据文件。
2.根据权利要求1所述的电能质量监测系统,其特征在于:所述Web服务数据接口包括监测装置识别模块,用于获取设备配置信息、获取设备状态、设备校时信息。
3.根据权利要求1所述的电能质量监测系统,其特征在于:所述数据采集子系统还包括XPQDIF数据解析子系统,用于对Web服务数据接口输出的XML格式文件进行解析,然后存入相应的数据库中。
4.根据权利要求1或2或3所述的电能质量监测系统,其特征在于:所述采集子系统还包括数据采集存储单元,用于将监测装置输出的PQDIF数据文件进行存储;和PQDIF数据解析子系统,用于将数据采集存储单元的PQDIF数据文件进行解析,然后存入相应的数据库中。
5.根据权利要求4所述的电能质量监测系统,其特征在于:所述采集子系统还包括数据备份存储单元,用于将PQDIF数据解析子系统解析成功和不成功的文件分别进行备份。
6.根据权利要求1或2或3所述的电能质量监测系统,其特征在于:所述后台数据处理子系统包括:
数据入库模块,用于调用数据表管理存储模块来获取数据存储对应表,并将数据入库;
数据表管理存储模块,用于根据输入的监测信息进行目的表的搜索,若不存在对应数据表,则在数据表管理存储模块中调用动态建表存储模块来创建数据表;
动态建表存储模块,用于根据动态分配的表标识完成对表主体的创建、索引的创建和超标触发器创建。
7.根据权利要求4所述的电能质量监测系统,其特征在于:所述后台数据处理子系统包括:
数据入库模块,用于调用数据表管理存储模块来获取数据存储对应表,并将数据入库;
数据表管理存储模块,用于根据输入的监测信息进行目的表的搜索,若不存在对应数据表,则在数据表管理存储模块中调用动态建表存储模块来创建数据表;
动态建表存储模块,用于根据动态分配的表标识完成对表主体的创建、索引的创建和超标触发器创建。
8.根据权利要求6所述的电能质量监测系统,其特征在于:所述超标触发器用于根据入库的数据情况自动过滤出每一个超标数据,存放在数据超标表中。
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