CN102830317A - 一种分布式发电分散状态监测装置 - Google Patents

一种分布式发电分散状态监测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102830317A
CN102830317A CN2012103449865A CN201210344986A CN102830317A CN 102830317 A CN102830317 A CN 102830317A CN 2012103449865 A CN2012103449865 A CN 2012103449865A CN 201210344986 A CN201210344986 A CN 201210344986A CN 102830317 A CN102830317 A CN 102830317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
input
conditioning
power
data processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103449865A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102830317B (zh
Inventor
钱庆林
王彦良
徐树锡
陈晓红
朱利峰
刘宗杰
孔平
许磊
丁子甲
肖云东
袁冰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Jining Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Jining Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Jining Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201210344986.5A priority Critical patent/CN102830317B/zh
Priority to US14/368,424 priority patent/US9575102B2/en
Priority to PCT/CN2012/001707 priority patent/WO2014043839A1/zh
Publication of CN102830317A publication Critical patent/CN102830317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102830317B publication Critical patent/CN102830317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/006—Measuring power factor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G01R31/42—AC power supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/061—Details of electronic electricity meters
    • G01R22/063—Details of electronic electricity meters related to remote communication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

本发明涉及一种分布式发电分散状态监测装置，属于新能源接入领域，该装置包括依次相连的电源模块、输入调理模块、数据处理模块及网络通讯模块，其中该装置的输入仅为普通的民用插头，插入民用电源220V插座同时输入至装置中的电源模块和输入调理模块，电源模块通过对电压的调理，保证本装置的正常运行；输入调理模块负责对输入电压信号的调理，提取待分析的电压暂态、稳态信号，输入至数据处理模块；数据处理模块负责分析电压暂稳态信号，并评判分布式电源的运行状态，将判断结果输出至网络通讯模块，然后通过标准RJ45以太网接口从网络通讯模块输出结果。该装置紧凑灵活，能够实现对分布式发电状态的实时监测。

Description

一种分布式发电分散状态监测装置
技术领域
本发明属于电力系统状态监测技术领域，特别涉及一种灵活接入的分布式发电分散状态监测装置。
背景技术
目前以风电、光伏等新能源发电模式为代表的分布式绿色能源发展迅速，特别是随着电力市场的建设，传统的电力用户，比如厂矿企业、普通居民家庭，只要装设有分布式绿色能源，则可以在电网购电价格较高时向电网售电，变为小型的发电商。但是这种灵活的分布式电源接入电网，需要建立在对电网运行状态的准确、实时监测的基础上，才能保证分布式电源接入电网时对分布式电源本身和电网的冲击。
然而传统的电力监测装置主要为固定安装的主要监测用户的电能表、电力分析仪等；也有针对大型用户的电力监测系统等；但是这些类型的监测仪表主要存在：1、监测主要为单方向监测，无法有效地应用在电力用户/发电商角色动态变换的分布式发电系统中；2、装置完成的仅仅是一个节点监测，没有相关的数据共享以及强大的数据分析，因此仅能对监测点的运行状态水平简单分析，无法实现对并网系统和供电用户的整体评价分析。
要实现以上目标，监测系统需要具备：1、选择电力系统与分布式电源接口的耦合指标，能够有效地实现对分布式电源供电商角色变换的双向监测；2、监测系统必须是全分布-集中式，全分布式解决分布式电源的本地特性监测，集中式利用全局信息解决分布式电源与并网电力系统的整体并网特性分析。
针对以上问题，本发明提出了一种灵活接入的分布式发电分散状态监测装置，该装置应用在分布式供电商处，根据分布式电源是否并网来灵活决定投退，而且该装置具备网络通信功能，为集中并网分析提供了数据采集基础。
发明内容
本发明目的是为了克服已有技术的不足之处，提出了一种灵活接入的分布式发电分散状态监测装置，其特征在于，
该装置包括依次相连的电源模块、输入调理模块、数据处理模块及网络通讯模块，其中该装置的输入仅为普通的民用插头，插入民用电源220V插座同时输入至装置中的电源模块和输入调理模块，电源模块通过对电压的调理，保证本装置的正常运行；输入调理模块负责对输入电压信号的调理，提取待分析的电压暂态、稳态信号，输入至数据处理模块；数据处理模块负责分析电压暂稳态信号，并评判分布式电源的运行状态，将判断结果输出至网络通讯模块，然后通过标准RJ45以太网接口从网络通讯模块输出结果。
本发明由于采用上述技术方案，紧凑灵活，有电源插座的地方就可使用该装置，可以实现即插即用；在含有分布式发电的微电网中应用，能够实现对分布式发电状态的实时监测。
附图说明
图1为应用本发明实施例的构成框图。
图2为应用本发明实施例的输入调理模块构成框图。
图3为应用本发明实施例的数据处理及网络通讯模块构成框图。
图4为应用本发明实施例的软件流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式进行说明。如附图1所示，应用本发明专利的实施例分布式发电分散状态监测装置包括依次相连的电源模块、输入调理模块、数据处理模块及网络通讯模块，其中该装置的输入仅为普通的民用插头，插入民用电源220V插座同时输入至装置中的电源模块和输入调理模块，电源模块通过对电压的调理，保证本装置的正常运行；输入调理模块负责对输入电压信号的调理，提取待分析的电压暂态、稳态信号，输入至数据处理模块；数据处理模块负责分析电压暂稳态信号，并评判分布式电源的运行状态，将判断结果输出至网络通讯模块，然后通过标准RJ45以太网接口从网络通讯模块输出结果。
如附图2所示，墙上插座输入至电源模块的同时，也连接至输入调理模块，实现由将额定值220V的相电压信号变换为-5V～+5V之间的电压信号。
如附图3所示，数据处理模块由单片机MSP430F149、FPGA芯片、时钟芯片、同步动态随机存储器组成；其中，同步动态随机存储器、MSP430F149、时钟芯片通过I/O扩展总线相连；以太网通信控制器DM9000一端与单片机MSP430F149芯片的I/O扩展总线相连，另一端与RJ45接口相接，接收来自外界的定值数据和发送本装置的处理结果。单片机中的软件流程如图4所示。
电源模块由电池单元、电池充电控制器、AC/DC变换单元、DC/DC变换单元组成；墙上插座输入接至AC/DC变换单元的AC侧；电池单元与电池充电控制器串联后并接在AC/DC变换单元的DC侧；同时AC/DC变换单元的DC侧并接DC/DC变换单元，DC/DC变换单元的输出为装置中的其他模块供电。
1、输入调理模块
输入调理模块的关键技术在于对400V电压信号的精确采集。本实施例中采用基于霍尔原理的霍尔电压传感器克服了电磁型互感器只适用于50Hz工频测量的缺点，具有可测量任意波形的电压，可以对瞬态峰值参数进行精确的测量；精度高，在工作区内优于1％，线性度优于0.1％；动态性能好，响应时间小于1μs；工作频带宽，可在0～100kHz内线性工作；过载能力强，可靠性高，不会因此发生爆炸或烧毁；尺寸小，重量轻，易于安装等优点。
如图2为应用本发明实施例的输入调理模块构成框图，其中霍尔电压传感器只需外接正负直流电源，被测电压母线只需接于原边端子，然后在副边端作简单连接完成主电路与控制电路的隔离检测，电路设计简单，同时由于霍尔传感器的尺寸小、重量轻，也有利于监测装置的小型化。
霍尔电压传感器输出信号连接至信号调理电路，实现低通滤波和功率放大，为数据处理做好准备。
2、数据处理及网络通讯模块
网络通讯模块主要实现串口通讯和以太网通讯两部分功能，两种通讯方式可以任选使用。
考虑到装置需要工作于低功耗状态，采用一片MSP430F149芯片作为数据处理的主CPU，外部扩展256K的RAM，FPGA选用EP2C8Q208C8芯片，主要完成对以太网控制器的驱动与管理，以及数据处理模块的内部时序控制。以太网控制器采用DM9000芯片，串口通讯采用Maxim232芯片外扩RS232通信接口，用于现场调试。数据处理主要完成功能有：
1)利用芯片内部的模数(AD)转换模块，实时采集待监测的电压信号；
2)对采集信号的存储和分析，数据存储在外部扩展的RAM中；数据分析流程图如图4所示。首先经输入调理模块采集220V公共电源接口输出的电压信号，经信号去噪滤波之后，分为两路，其中一路经数字抗混叠滤波后保存在原始数据存储数组；另一路经过45Hz-55Hz的窄带滤波后，提取信号过零点时刻，并计算得到输入信号的实时频率；依据实时计算的信号频率，对存储在原始数据存储数组中的原始数据进行线性插值处理，然后作全周期快速傅里叶变换，得到信号的实时幅值和相角。然后基于计算得到的信号幅值和相角，计算电压暂稳态特性指标。
3)装置自身的检测与闭锁告警，包括电源中断、通信异常、装置内部异常等实时监测。
3、电源模块
正常的情况下，电源模块由墙上220V交流电源供电；在突然断电的情况下，监测系统由电池继续供电，同时监测仪进入低耗状态，仅仅进行数据监测和存储，并不对外通讯；同时为了保证监测仪在电压跌落时可靠的工作，在数据处理模块电源入口处，增加大容量电容进行暂态电压支撑。电源模块由电池单元、电池充电控制器、AC/DC变换单元、DC/DC变换单元组成；墙上插座输入接至AC/DC变换单元的AC侧；电池单元与电池充电控制器串联后并接在AC/DC变换单元的DC侧；同时AC/DC变换单元的DC侧并接DC/DC变换单元，DC/DC变换单元的输出为装置中的其他模块供电。
本发明的特点及技术效果：
本发明针对分布式电源的灵活接入特点和全局优化数据分析的要求，发明了一种灵活接入的分布式发电分散状态监测装置，利用民用墙上插座采集供电电源，以及待监测的电力信号，且具有标准规范的以太网输出，能够实现微电网电压暂稳态分析、短路故障分析、谐波含量分析、电压波动分析等多种分析功能；
该装置结构简单、现场应用灵活性强；具备低功耗运行能力，成本低。

Claims (5)

1.一种分布式发电分散状态监测装置，其特征在于，该装置包括依次相连的电源模块、输入调理模块、数据处理模块及网络通讯模块，其中该装置的输入仅为普通的民用插头，插入民用电源220V插座同时输入至装置中的电源模块和输入调理模块，电源模块通过对电压的调理，保证本装置的正常运行；输入调理模块负责对输入电压信号的调理，提取待分析的电压暂态、稳态信号，输入至数据处理模块；数据处理模块负责分析电压暂稳态信号，并评判分布式电源的运行状态，将判断结果输出至网络通讯模块，然后通过标准RJ45以太网接口从网络通讯模块输出结果。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，电源模块由电池单元、电池充电控制器、AC/DC变换单元、DC/DC变换单元组成；墙上插座输入接至AC/DC变换单元的AC侧；电池单元与电池充电控制器串联后并接在AC/DC变换单元的DC侧；同时AC/DC变换单元的DC侧并接DC/DC变换单元，DC/DC变换单元的输出为装置中的其他模块供电。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，墙上插座输入至电源模块的同时，也连接至输入调理模块，将额定值220V的相电压信号变换为-5V～+5V之间的电压信号。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，数据处理模块由单片机MSP430F149、时钟芯片、同步动态随机存储器组成；其中，同步动态随机存储器、MSP430F149、时钟芯片通过I/O扩展总线相连。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，网络通讯模块由以太网通信控制器DM9000、RJ45接口组成；DM9000一端与单片机MSP430F149芯片的I/O扩展总线相连，另一端与RJ45接口相接，接收来自外界的定值数据和发送本装置的处理结果。
CN201210344986.5A 2012-09-18 2012-09-18 一种分布式发电分散状态监测装置 Active CN102830317B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210344986.5A CN102830317B (zh) 2012-09-18 2012-09-18 一种分布式发电分散状态监测装置
US14/368,424 US9575102B2 (en) 2012-09-18 2012-12-17 Dispersed state monitoring device for distributed generation
PCT/CN2012/001707 WO2014043839A1 (zh) 2012-09-18 2012-12-17 一种分布式发电分散状态监测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210344986.5A CN102830317B (zh) 2012-09-18 2012-09-18 一种分布式发电分散状态监测装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102830317A true CN102830317A (zh) 2012-12-19
CN102830317B CN102830317B (zh) 2016-09-07

Family

ID=47333522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210344986.5A Active CN102830317B (zh) 2012-09-18 2012-09-18 一种分布式发电分散状态监测装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9575102B2 (zh)
CN (1) CN102830317B (zh)
WO (1) WO2014043839A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105866539A (zh) * 2016-06-14 2016-08-17 河北箱变电器有限公司 电力系统电量测量仪
CN106788591B (zh) * 2016-11-21 2020-05-22 阳光电源股份有限公司 基于电力线载波通信的光伏并网系统
CN107196332B (zh) * 2017-06-02 2023-06-13 国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司 一种农村分布式光伏运维装置
CN107482769A (zh) * 2017-07-17 2017-12-15 国网山东省电力公司潍坊供电公司 一种电能质量综合控制系统
CN112051758B (zh) * 2019-06-06 2023-12-15 广东省大金创新电子有限公司 一种io扩展芯片
USD909165S1 (en) 2019-08-27 2021-02-02 Kennametal Inc Adapter block

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278512A (en) * 1992-05-15 1994-01-11 Richard Goldstein Apparatus and method for continuously monitoring grounding conductor resistance in power distribution systems
JP2009178008A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力供給システム、アウトレット及び電気機器
CN201789341U (zh) * 2010-07-30 2011-04-06 北京市电力公司 一种智能微电网的监控系统
CN102116816A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 深圳先进技术研究院 分布式电源并网运行监测装置及方法
CN102636713A (zh) * 2012-04-05 2012-08-15 上海市电力公司 分布式风力发电电能质量监测方法
CN202794398U (zh) * 2012-09-18 2013-03-13 山东电力集团公司济宁供电公司 一种分布式发电分散状态监测装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164417A (ja) * 1997-08-22 1999-03-05 Togami Electric Mfg Co Ltd 電源事情探査装置
US8078418B2 (en) * 2005-01-27 2011-12-13 Electro Industries/Gauge Tech Intelligent electronic device and method thereof
US20110217615A1 (en) * 2008-06-13 2011-09-08 Ceramic Fuel Cells Limited Fuel cell stabilisation system and method
JP4933519B2 (ja) * 2008-12-16 2012-05-16 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 生体認証装置を備えるコンピュータ
US8754546B2 (en) * 2009-04-16 2014-06-17 International Business Machines Corporation Bulk power assembly
JP5555004B2 (ja) * 2010-02-17 2014-07-23 本田技研工業株式会社 充電ケーブル、車両、および車両の充電システム
CN102338834A (zh) * 2010-07-16 2012-02-01 财团法人工业技术研究院 居家电器检测的方法及系统
CN102684554B (zh) * 2011-03-15 2015-09-30 沈阳西东控制技术有限公司 一种用于光伏微电网共网控制的系统暂态特征波检测方法
CN202548611U (zh) * 2012-02-01 2012-11-21 天津市电力公司 一种具有发电和负荷预测功能的微网控制系统
CN102749593B (zh) * 2012-07-05 2014-10-15 安徽中兴继远信息技术股份有限公司 一种分布式电源并网检测系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278512A (en) * 1992-05-15 1994-01-11 Richard Goldstein Apparatus and method for continuously monitoring grounding conductor resistance in power distribution systems
JP2009178008A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力供給システム、アウトレット及び電気機器
CN102116816A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 深圳先进技术研究院 分布式电源并网运行监测装置及方法
CN201789341U (zh) * 2010-07-30 2011-04-06 北京市电力公司 一种智能微电网的监控系统
CN102636713A (zh) * 2012-04-05 2012-08-15 上海市电力公司 分布式风力发电电能质量监测方法
CN202794398U (zh) * 2012-09-18 2013-03-13 山东电力集团公司济宁供电公司 一种分布式发电分散状态监测装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9575102B2 (en) 2017-02-21
WO2014043839A1 (zh) 2014-03-27
US20150028854A1 (en) 2015-01-29
CN102830317B (zh) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202351347U (zh) 配电变压器监测终端装置
CN102830317A (zh) 一种分布式发电分散状态监测装置
CN203673005U (zh) 一种直流绝缘监测仪
CN103983845A (zh) 分布式电源接入用户双向计量与监测系统及方法
CN103185835A (zh) 一种带电能质量监测的电能计量装置
CN102435838A (zh) 一种基本电量型能效数据采集终端
CN103364631A (zh) 一种高压用户光伏发电电能计量系统及其方法
CN103323686B (zh) 一种智能电网电能质量分析仪
CN103439546A (zh) 一种低压用户光伏发电电能计量系统及其方法
CN202631626U (zh) 一种智能电表的多路采集系统
CN202583342U (zh) 高速列车设备状态及电能质量监测系统
CN204992761U (zh) 一种电能质量综合测控仪
CN104978631A (zh) 一种大型企业电能计量管理系统
CN103454552A (zh) 一种变压器绕组变形在线监测芯片
CN102436733A (zh) 一种热工电量型能效数据采集终端
CN103023046B (zh) 基于dsp芯片控制的过零投切滤波无功补偿装置
CN203350356U (zh) 一种高压用户光伏发电电能计量系统
CN205720433U (zh) 一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置
CN104090242A (zh) 智能一体化电源绝缘检测模块
CN105809938A (zh) 光伏发电站电池板电力线载波监测系统
CN202794398U (zh) 一种分布式发电分散状态监测装置
CN102506932A (zh) 一种热工型能效数据采集终端
CN203056589U (zh) 基于dsp芯片控制的过零投切滤波无功补偿装置
CN203178364U (zh) 带电能质量监测的电能计量装置
CN202373130U (zh) 一种热工电量型能效数据采集终端

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 272000 Torch Road 28, Shandong, Jining

Applicant after: Jining Power Supply Company State Grid Shandong Electric Power Co., Ltd.

Applicant after: State Grid Corporation of China

Address before: 272000 Torch Road 28, Shandong, Jining

Applicant before: Jining Power Supply Company of Shandong Electric Power Group Company

Applicant before: State Grid Corporation of China

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant