CN102901899B - 配电自动化系统中电能质量监测与分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，包括数据采集子站、监测与分析平台和数据管理公共服务平台，其中，所述数据采集子站包括文件采集模块和接口模块，所述文件采集模块接收PQDIF数据文件，所述接口模块通过IEB信息交互总线转发数据；所述监测与分析平台用于读取所述电力系统实时控制区存储的PQDIF数据文件，并进行分析；所述数据管理公共服务平台将数据进行存储以供查询。本发明构建开放式的电能质量支撑平台，系统的结构清晰，后续功能完善能够轻松实现，组件化的设计方法保证了系统的标准化和开放性，实现应用模块和平台服务的“即插即用”。
Description
技术领域
本发明涉及电能质量监测与分析系统及其方法，更具体的说涉及配电自动化系统中电能质量监测与分析系统及其方法，属于电力系统及其自动化领域。
背景技术
现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源。随着经济的蓬勃发展，电力网负荷急剧加大，特别是冲击性、非线性负荷容量的不断增长，使得电网发生的电压波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题日益突出。实时、准确监测当前电网的电能质量是提高电能质量的基础与前提。
目前已有的电能质量监测软件内部耦合度较高，不利于第三方软件的集成；电能质量监测软件之间通信兼容性也无法满足要求，无法实现监测数据的共享，不利于省级以上电能质量监测网络的建设；电能质量监测系统处于独立运行的状态，与电网其他运维系统例如PMS、DMS/EMS、GIS不存在信息交互，无法从电网层面深层次的进行电能质量分析。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实现配电网自动化电网运行信息与电能质量监测数据的统筹分析和公共服务、应用、第三方软件即插即用的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统。
同时，本发明还提供了实现上述目的的配电自动化系统中电能质量监测与分析方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，包括数据采集子站、监测与分析平台和数据管理公共服务平台，其中，
所述数据采集子站包括文件采集模块和接口模块，所述文件采集模块基于FTP方式接收电能质量监测装置上送的PQDIF数据文件，所述接口模块将所述PQDIF数据文件通过IEB信息交互总线转发到电力系统实时控制区；
所述监测与分析平台用于读取所述电力系统实时控制区存储的PQDIF数据文件，并做如下处理：（1）按照电能质量稳态指标统计电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、长时闪变、短时闪变、电压总畸变率、各次谐波电压与电流数据是否超过国标限值；（2）统计PQDIF数据文件中描述的暂态事件信息；（3）将最新的分析结果在电力系统区域联络图中展示, 电力系统区域联络图反映一个供电区域的电气连接关系,将电能质量的分析结果标注在对应设备的附近，从而直观的观察区域内各个设备的电能质量情况；（4）将上述所有分析结果传递到所述数据管理公共服务平台；
所述数据管理公共服务平台包括存储模块和查询模块，所述存储模块接收所述监测与分析平台的分析结果数据，将越限信息数据存储于关系数据库中，将电能质量历史数据存储于实时数据库中；所述查询模块查询所述存储模块的数据并进行显示。
所述监测与分析应用平台的体系结构包括底层模块、支撑模块和应用模块，
所述底层模块包括硬件设备和操作系统，为所述监测与分析应用平台提供硬件支撑；
所述支撑模块包括集成总线组件、数据总线组件和公共服务组件，所述集成总线组件基于IEC61970和IEC61968的标准提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；所述数据总线组件基于CIM/CIS提供数据访问服务；所述公共服务组件提供数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务；
所述应用模块用于将FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用通过IEC61970标准的接口与所述支撑模块并口通信。
所述公共服务组件提供的数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务和所述应用模块中的FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用均采用CORBA组件技术设计成组件，所述组件的接口符合IEC61970标准规范。
所述监测与分析应用平台的内部设置以CORBA组件技术为核心的集成总线。
所述数据管理公共服务平台还包括电能质量分析评价模块，所述电能质量分析评价模块用于：（1）根据电能质量监测点不同指标的越限情况，利用模糊算法给出监测点电能质量状态；（2）按照变电站、电压等级等角度给出某一供电区域电能质量总体评价。
所述数据管理公共服务平台还包括电能质量辅助决策模块，所述电能质量辅助决策模块用于通过所述数据管理公共服务平台获取电能质量历史数据，结合配电网运行信息进行综合分析，发现电网存在电能质量问题，并给出治理建议。
本发明公开的另一技术方案为：配电自动化系统中电能质量监测与分析方法，按如下步骤进行：
（1）数据采集子站基于FTP方式接收电能质量监测装置上送的PQDIF数据文件，并将所述PQDIF数据文件通过IEB信息交互总线转发到电力系统实时控制区；
（2）监测与分析平台读取所述电力系统实时控制区存储的PQDIF数据文件，并做如下处理：Ⅰ、按照电能质量稳态指标统计电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、长时闪变、短时闪变、电压总畸变率、各次谐波电压与电流数据是否超过国标限值；Ⅱ、统计PQDIF数据文件中描述的暂态事件信息；Ⅲ、将最新的分析结果在电力系统区域联络图中展示；Ⅳ、将上述所有分析结果传递到所述数据管理公共服务平台；
（3）数据管理公共服务平台接收监测与分析平台的分析结果数据，将越限信息数据存储于关系数据库中，将电能质量历史数据存储于实时数据库中；
（4）在数据管理公共服务平台进行历史数据查询和显示。
步骤（2）中所述的监测与分析平台的体系结构包括底层模块、支撑模块和应用模块，
所述底层模块包括硬件设备和操作系统，为所述监测与分析应用平台提供硬件支撑；
所述支撑模块包括集成总线组件、数据总线组件和公共服务组件，所述集成总线组件基于IEC61970和IEC61968的标准提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；所述数据总线组件基于CIM/CIS提供数据访问服务；所述公共服务组件提供数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务；
所述应用模块用于将FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用通过IEC61970标准的接口与所述支撑模块并口通信。
步骤（4）中所述的数据管理公共服务平台还进行电能质量分析评价，所述电能质量分析评价按如下步骤进行：（1）根据电能质量监测点不同指标的越限情况，利用模糊算法给出监测点电能质量状态；（2）按照变电站、电压等级等角度给出某一供电区域电能质量总体评价。
步骤（4）中所述的数据管理公共服务平台还进行电能质量辅助决策，所述电能质量辅助决策通过所述数据管理公共服务平台获取电能质量历史数据，结合配电网运行信息进行综合分析，发现电网存在电能质量问题，并给出治理建议。
本发明的有益效果是：本发明所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统及其方法，采用多层次组件化的设计思路，构建开放式的电能质量支撑平台，系统的结构清晰，后续功能完善能够轻松实现，组件化的设计方法保证了系统的标准化和开放性，实现应用模块和平台服务的“即插即用”，数据统一管理，为电能质量分析提供了更深层次、更全面的数据基础。
附图说明
图1为本发明所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统的组网结构图；
图2为本发明所述的监测与分析应用平台的体系结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
图1为本发明一实施例的组网结构图。
如图1所示：配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，包括数据采集子站、监测与分析平台和数据管理公共服务平台。
所述数据采集子站包括文件采集模块和接口模块。所述文件采集模块基于FTP通信协议设计，与电能质量监测网或者其他电能质量监测系统进行通信，接收电能质量监测装置上送的PQDIF数据文件。所述接口模块将所述PQDIF数据文件通过IEB信息交互总线转发到电力系统实时控制区。电力系统实时控制区将PQDIF数据文件进行临时的存储。
所述监测与分析平台用于读取所述电力系统实时控制区存储的PQDIF数据文件，并做如下处理：（1）按照电能质量稳态指标统计电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、长时闪变、短时闪变、电压总畸变率、各次谐波电压与电流数据是否超过国标限值；（2）统计PQDIF数据文件中描述的暂态事件信息；（3）将最新的分析结果在电力系统区域联络图中展示,电力系统区域联络图反映一个供电区域的电气连接关系,将电能质量的分析结果标注在对应设备的附近，从而直观的观察区域内各个设备的电能质量情况；（4）将上述所有分析结果传递到所述数据管理公共服务平台。
所述监测与分析应用平台的内部设置以CORBA组件技术为核心的集成总线，其体系结构示意图如图2所示，包括底层模块、支撑模块和应用模块，所述底层模块包括硬件设备和操作系统，为所述监测与分析应用平台提供硬件支撑；所述支撑模块包括集成总线组件、数据总线组件和公共服务组件，所述集成总线组件基于IEC61970和IEC61968的标准提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；所述数据总线组件基于CIM/CIS提供数据访问服务；所述公共服务组件提供数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务；所述应用模块用于将FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用通过IEC61970标准的接口与所述支撑模块并口通信。
所述公共服务组件提供的数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务和所述应用模块中的FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用均采用CORBA组件技术设计成组件，所述组件的接口符合IEC61970标准规范，既可以支持与第三方独立系统的集成，也支持第三方应用集成到本系统内，实现应用模块和平台服务的“即插即用”。
所述监测与分析平台最重要的特点是支撑平台与应用之间有着清晰的层次划分，始终以所有应用的需求为重点，实现对各应用的全面服务。在支撑平台的设计过程中，对电能质量监测分析、SCADA、FES等各应用的功能需求进行充分总结、归纳，设计出了满足各应用需要的平台接口与服务规范。支撑平台提供数据服务、报表工具、告警服务、权限管理等公共服务，各应用子系统只专注于应用功能的处理和实现。
所述数据管理公共服务平台包括存储模块和查询模块，所述存储模块接收所述监测与分析平台的分析结果数据，将越限信息数据存储于关系数据库中，例如oracle，将电能质量历史数据存储于实时数据库中，从而保证数据的及时录入。所述查询模块查询所述存储模块的数据并进行显示。同时，所述数据管理公共服务平台还包括电能质量分析评价模块和电能质量辅助决策模块。
所述数据管理公共服务平台还包括电能质量分析评价模块，所述电能质量分析评价模块用于：（1）根据电能质量监测点不同指标的越限情况，利用模糊算法给出监测点电能质量状态；（2）按照变电站、电压等级等角度给出某一供电区域电能质量总体评价。
所述数据管理公共服务平台还包括电能质量辅助决策模块，所述电能质量辅助决策模块用于通过所述数据管理公共服务平台获取电能质量历史数据，结合配电网运行信息进行综合分析，发现电网存在电能质量问题，并给出治理建议。
本发明所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析方法，按如下步骤进行：
（1）数据采集子站基于FTP方式接收电能质量监测网的PQDIF数据文件，并将所述PQDIF数据文件通过IEB信息交互总线转发到电力系统实时控制区。
（2）监测与分析平台读取所述电力系统实时控制区存储的PQDIF数据文件，并做如下处理：Ⅰ、按照电能质量稳态指标统计电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、长时闪变、短时闪变、电压总畸变率、各次谐波电压与电流数据是否超过国标限值；Ⅱ、统计PQDIF数据文件中描述的暂态事件信息；Ⅲ、将最新的分析结果在电力系统区域联络图中展示；Ⅳ、将上述所有分析结果传递到所述数据管理公共服务平台。
（3）数据管理公共服务平台接收监测与分析平台的分析结果数据，将越限信息数据存储于关系数据库中，将电能质量历史数据存储于实时数据库中。
（4）在数据管理公共服务平台进行历史数据查询显示、电能质量分析评价和电能质量辅助决策。
（5）在数据管理公共服务平台进行电能质量分析评价，所述电能质量分析评价按如下步骤进行：（1）根据电能质量监测点不同指标的越限情况，利用模糊算法给出监测点电能质量状态；（2）按照变电站、电压等级等角度给出某一供电区域电能质量总体评价。
（6）在数据管理公共服务平台进行电能质量辅助决策，所述电能质量辅助决策通过所述数据管理公共服务平台获取电能质量历史数据，结合配电网运行信息进行综合分析，发现电网存在电能质量问题，并给出治理建议。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，其特征在于，包括数据采集子站、监测与分析平台和数据管理公共服务平台，其中，
所述数据采集子站包括文件采集模块和接口模块，所述文件采集模块基于FTP方式接收电能质量监测装置上送的PQDIF数据文件，所述接口模块将所述PQDIF数据文件通过IEB信息交互总线转发到电力系统实时控制区；
所述监测与分析平台用于读取所述电力系统实时控制区存储的PQDIF数据文件，并做如下处理：（1）按照电能质量稳态指标统计电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、长时闪变、短时闪变、电压总畸变率、各次谐波电压与电流数据是否超过国标限值；（2）统计PQDIF数据文件中描述的暂态事件信息；（3）将最新的分析结果在电力系统区域联络图中展示；（4）将上述所有分析结果传递到所述数据管理公共服务平台；
所述数据管理公共服务平台包括存储模块和查询模块，所述存储模块接收所述监测与分析平台的分析结果数据，将越限信息数据存储于关系数据库中，将电能质量历史数据存储于实时数据库中；所述查询模块查询所述存储模块的数据并进行显示。
2. 根据权利要求1所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，其特征在于，所述监测与分析平台的体系结构包括底层模块、支撑模块和应用模块，
所述底层模块包括硬件设备和操作系统，为所述监测与分析平台提供硬件支撑；
所述支撑模块包括集成总线组件、数据总线组件和公共服务组件，所述集成总线组件基于IEC61970和IEC61968的标准提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；所述数据总线组件基于CIM/CIS提供数据访问服务；所述公共服务组件提供数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务；
所述应用模块用于将FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用通过IEC61970标准的接口与所述支撑模块并口通信。
3.根据权利要求2所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，其特征在于，所述公共服务组件提供的数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务和所述应用模块中的FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用均采用CORBA组件技术设计成组件，所述组件的接口符合IEC61970标准规范。
4. 根据权利要求1或2或3所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，其特征在于，所述监测与分析平台的内部设置以CORBA组件技术为核心的集成总线。
5.根据权利要求1所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，其特征在于，所述数据管理公共服务平台还包括电能质量分析评价模块，所述电能质量分析评价模块用于：（1）根据电能质量监测点不同指标的越限情况，利用模糊算法给出监测点电能质量状态；（2）按照变电站、电压等级等角度给出某一供电区域电能质量总体评价。
6.根据权利要求1所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析系统，其特征在于，所述数据管理公共服务平台还包括电能质量辅助决策模块，所述电能质量辅助决策模块用于通过所述数据管理公共服务平台获取电能质量历史数据，结合配电网运行信息进行综合分析，发现电网存在电能质量问题，并给出治理建议。
7.配电自动化系统中电能质量监测与分析方法，其特征在于，按如下步骤进行：
（1）数据采集子站基于FTP方式接收电能质量监测装置上送的PQDIF数据文件，并将所述PQDIF数据文件通过IEB信息交互总线转发到电力系统实时控制区；
（2）监测与分析平台读取所述电力系统实时控制区存储的PQDIF数据文件，并做如下处理：Ⅰ、按照电能质量稳态指标统计电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、长时闪变、短时闪变、电压总畸变率、各次谐波电压与电流数据是否超过国标限值；Ⅱ、统计PQDIF数据文件中描述的暂态事件信息；Ⅲ、将最新的分析结果在电力系统区域联络图中展示；Ⅳ、将上述所有分析结果传递到所述数据管理公共服务平台；
（3）数据管理公共服务平台接收监测与分析平台的分析结果数据，将越限信息数据存储于关系数据库中，将电能质量历史数据存储于实时数据库中；
（4）在数据管理公共服务平台进行历史数据查询和显示。
8.根据权利要求7所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析方法，其特征在于，步骤（2）中所述的监测与分析平台的体系结构包括底层模块、支撑模块和应用模块，
所述底层模块包括硬件设备和操作系统，为所述监测与分析平台提供硬件支撑；
所述支撑模块包括集成总线组件、数据总线组件和公共服务组件，所述集成总线组件基于IEC61970和IEC61968的标准提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；所述数据总线组件基于CIM/CIS提供数据访问服务；所述公共服务组件提供数据服务、报表工具、告警服务、权限管理和通信服务；
所述应用模块用于将FES、SCADA、PUBLIC和电能质量应用通过IEC61970标准的接口与所述支撑模块并口通信。
9.根据权利要求7所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析方法，其特征在于，步骤（4）中所述的数据管理公共服务平台还进行电能质量分析评价，所述电能质量分析评价按如下步骤进行：（1）根据电能质量监测点不同指标的越限情况，利用模糊算法给出监测点电能质量状态；（2）按照变电站、电压等级等角度给出某一供电区域电能质量总体评价。
10.根据权利要求7所述的配电自动化系统中电能质量监测与分析方法，其特征在于，步骤（4）中所述的数据管理公共服务平台还进行电能质量辅助决策，所述电能质量辅助决策通过所述数据管理公共服务平台获取电能质量历史数据，结合配电网运行信息进行综合分析，发现电网存在电能质量问题，并给出治理建议。
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