CN102338835A - 一种电能质量动态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电能质量动态监测系统，包括若干电能质量动态监测模块及通过网络逐级相连的企业级、区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块；电能质量动态监测模块包括采用DSP为核心用于电压电流采集及初步处理的测量子模块，采用PC104嵌入式主板为核心对测量子模块采集的数据再处理的管理子模块；企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块具有与企业ERP、MIS、MES进行信息交互的内部接口模块。所述系统对电能质量各参数数据进行高精度采集及实时处理并传递，确保上级监控管理模块的数据的及时、准确性；三个模块通过网络互联，逐级对采集到的电网数据进行计算、分析，实现对多个企业用电电能质量监测、分析和用电指导。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统电能信息采集和监控技术领域，尤其涉及一种电能质量进行动态监测的系统和方法。
背景技术
当电网中存在电压、电流或频率的偏差时，会造成用电设备的负载能力及性能下降，甚至会导致用电设备不能正常工作。因此，动态地监测电力系统的电能质量，实时分析和评估电力网络的供电能力，具有重要的意义。
现有的电能质量监测产品普遍为便携式监测装置，这些装置不能长期运行且其工作的可靠性不高；或者采取一对一的独立监控模式，这种模式下设备不能对多个通道同时测量、不能够支持多种通信方式实现远程组网，也无法对多个电能监测设备采集的数据进行综合计算、分析，从而形成企业级的电能质量分析结果，更加无法得到区域级的电能质量分析数据，从而形成对多个企业用电的电能质量监测、分析和用电指导。
发明内容
本发明需解决的问题是提供一种能够对电能质量进行动态监测的系统和方法。
为解决上述问题，本发明采取技术方案为：一种电能质量动态监测系统，包括若干电能质量动态监测模块，通过GPRS/CDMA/3G 无线网络或工业实时以太网或有线网络与各电能质量动态监测模块联系的企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块，通过GPRS/CDMA/3G 无线网络或互联网与上述企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块连接的区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块；其特征在于：所述电能质量动态监测模块包括采用DSP数字信号处理器为核心用于电压电流采集及初步处理的测量子模块，采用PC104嵌入式主板为核心对测量子模块采集的数据进一步处理并实时的分析和评估电力网络的供电质量的管理子模块；所述企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块包括至少一台具有企业级电能质量监控管理和数据增值服务功能的服务器，及与企业ERP、MIS、MES之间进行信息交互与共享的内部接口模块；所述区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块包括至少一台具有区域级电能质量监控管理和数据增值服务功能的服务器。
具体的，所述测量子模块采用电压分压电路及电流互感器电路分别采集电网电压及电流信号并传输给A/D转换单元经A/D转换后传输给DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器采用FFT算法和小波分解重构Mallat算法对采集到的数据进行计算实现电网电压、电流、功率、功率因数的高精度检测，并将数据传输给管理子模块。
具体的，所述PC104嵌入式主板运行智能检测和故障分析算法，实时分析和评估电网的供电质量水平，计算、分析的结果存储至本地数据存储器，并在LCD显示屏上显示相关的图形和文字信息。
优选的，所述企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块监控企业关键设备或能耗大终端的电能质量指标，动态产生企业电能质量多维统计报表或分析图。
优选的，所述区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块监控各企业的电能质量指标，实时分析和评估区域级电力网络的供电质量水平，动态产生企业电能质量多维统计报表或分析图。
优选的，所述区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块通过互联网与上级管理部门或供电部门连接。
具体的，所述管理子模块还包括采样同步控制单元，其分别与测量子模块中电压分压电路及电流互感器电路连接实现电压和电流采样的同步控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1）所述系统的三个模块通过网络互联，逐级对采集到的电网数据进行计算、分析，并通过企业级和区域级的电能质量监控管理和数据增值服务模块，动态产生电能质量多维统计报表或分析图，实现对各级用户电能质量的实时评估与控制，能够实现对多个企业用电的电能质量监测、分析和用电指导；
2）所述系统的数据采集模块采用高精度DSP数字信号处理器及PC104嵌入式主板对电能质量各参数数据进行高精度采集及实时处理并传递，确保上级监控管理模块的数据的及时、准确性。
附图说明
图1为本发明所述系统组成结构示意框图；
图2为所述电能质量动态监测模块组成结构示意框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1，本发明所揭示的电能质量动态监测系统包括：若干个电能质量动态监测模块、企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块和区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块。其中电能质量动态监测模块和企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块通过GPRS/CDMA/3G 无线网络或工业实时以太网有线网络中的任意一种进行连接，企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块和区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块通过GPRS/CDMA/3G 无线网络或互联网中的任意一种进行连接。企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块内设有企业内部接口，可以方便的和本企业的企业资源规划（ERP）、管理信息系统（MIS）、制造执行系统（MES）进行连接。区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块可以通过互联网与上级管理部门或供电部门进行连接。
电能质量动态监测模块用于采集并分析、计算得到电网频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性数据，进行计算分析结果的显示，并将结果数据存储于本地数据存储器。
电能质量动态监测模块实施例结构如图2所示，其包括相互连接的测量子模块、管理子模块及电源子模块。其中，测量子模块包括用32位高速浮点DSP数字信号处理器、电压分压电路、电流互感器电路及A/D转换单元。管理子模块包括32位PC104嵌入式主板及与其连接的LCD显示单元、程序和数据存储单元、通讯接口单元，还包括采用同步控制单元。电源子模块包括温度测量控制单元及电源单元。
电能质量动态监测模块工作过程为：首先电压分压电路和电流互感器电路对电力网络的电压、电流参数进行检测，其中需要通过采样同步控制单元进行采样的同步控制，采样得到的电压、电流信号经过模拟/数字转换单元进行转换得到数字信号，送到32位高速浮点DSP数字信号处理器进行处理。32位高速浮点DSP数字信号处理器运行先进的信号处理FFT算法和小波分解重构Mallat算法，实现各类电能质量指标、电压、电流、功率、功率因数的高精度检测。DSP数字信号处理器计算得到的数据送至32位PC104嵌入式主板，该主板运行智能检测和故障分析算法，实时的分析和评估电力网络的供电质量的水平，计算、分析的结果存储到本地数据存储器，并可以在LCD显示屏上显示相关的图形和文字信息。通信接口单元，用于实现USB/RS485/RS232/无线/工业以太网通信功能；电源单元用于为整个模块提供电源。
各电能质量动态监测模块计算分析的结果通过网络上传到企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块。该模块包括至少一台服务器，服务器配有相应的企业级电能质量监控管理和数据增值服务功能。该模块根据接收到的电能质量监测、计算和分析数据，直接监控企业关键设备或能耗大终端的电能质量指标，实时评估与监控企业内电力网络的电能质量，实时发现与处理不合理用电行为，智能检测与分析用电故障和事件成因，实现企业内电能质量的评估与优化。
区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块也包括至少一台服务器，服务器配有相应的区域级电能质量监控管理和数据增值服务功能。该模块根据区域内若干个企业上传的企业电能质量分析数据，直接监控各企业的电能质量指标，实时的分析和评估区域级电力网络的供电质量的水平，监控企业的不合理用电行为，并协助企业进行电能质量的治理，保证区域内有序用电，也为供电部门提供原始的故障分析数据。
需要说明的是，以上仅为本发明较佳的实施例，在未脱离本发明构思前提下，在现有技术范围内对本发明电路所做的任何均等变化与修饰均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种电能质量动态监测系统，包括若干电能质量动态监测模块，通过GPRS/CDMA/3G 无线网络或工业实时以太网或有线网络与各电能质量动态监测模块联系的企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块，通过GPRS/CDMA/3G 无线网络或互联网与上述企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块连接的区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块；其特征在于：
所述电能质量动态监测模块包括采用DSP数字信号处理器为核心用于电压电流采集及初步处理的测量子模块，采用PC104嵌入式主板为核心对测量子模块采集的数据进一步处理并实时的分析和评估电力网络的供电质量的管理子模块；
所述企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块包括至少一台具有企业级电能质量监控管理和数据增值服务功能的服务器，及与企业ERP、MIS、MES之间进行信息交互与共享的内部接口模块；
所述区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块包括至少一台具有区域级电能质量监控管理和数据增值服务功能的服务器。
2.根据权利要求1所述的电能质量动态监测系统，其特征在于：所述测量子模块采用电压分压电路及电流互感器电路分别采集电网电压及电流信号并传输给A/D转换单元经A/D转换后传输给DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器采用FFT算法和小波分解重构Mallat算法对采集到的数据进行计算实现电网电压、电流、功率、功率因数的高精度检测，并将数据传输给管理子模块。
3.根据权利要求2所述的电能质量动态监测系统，其特征在于：所述PC104嵌入式主板运行智能检测和故障分析算法，实时分析和评估电网的供电质量水平，计算、分析的结果存储至本地数据存储器，并在LCD显示屏上显示相关的图形和文字信息。
4.根据权利要求3所述的电能质量动态监测系统，其特征在于：所述管理子模块还包括采样同步控制单元，其分别与测量子模块中电压分压电路及电流互感器电路连接实现电压和电流采样的同步控制。
5.根据权利要求4所述的电能质量动态监测系统，其特征在于：所述电能质量动态监测模块还包括电源子模块，电源子模块包括用于为测量子模块及管理子模块提供基本工作电源的电源单元及与其连接用于保护电源单元的温度测量控制单元。
6. 根据权利要求5所述的电能质量动态监测系统，其特征在于：所述企业级电能质量监控管理和数据增值服务模块监控企业关键设备或能耗大终端的电能质量指标，动态产生企业电能质量多维统计报表或分析图。
7.根据权利要求6所述的电能质量动态监测系统，其特征在于：所述区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块监控各企业的电能质量指标，实时分析和评估区域级电力网络的供电质量水平，动态产生企业电能质量多维统计报表或分析图。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电能质量动态监测系统，其特征在于：所述区域级电能质量监控管理和数据增值服务模块通过互联网与上级管理部门或供电部门连接。
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