CN105337309B - 基于树莓派的小水电实时功率上传装置及数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置及数据处理方法，它包括小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器，其特征在于:小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器与模数转换器导线连接，模数转换器与树莓派电脑导线连接，树莓派电脑与地调侧小水电功率预测系统无线连接，地调侧小水电功率预测系统通过EMS与中调侧小水电功率预测系统连接；解决了现有技术中由于小水电多在偏远地区，不具备有线网络通信条件、实时性较差，且部分小水电无人看守或者报送数据不能够满足调度功率预测时间间隔的要求等技术问题。

Description

基于树莓派的小水电实时功率上传装置及数据处理方法
技术领域
本发明属于小水电实时功率上传技术，尤其涉及一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置及数据处理方法。
背景技术
小水电多处于偏远地区且随流域分布数量众多，其发电能力受季节、气候、地理环境等多种因素影响，具有明显的累积效应和滞后效应，因此输出功率多呈现较大的不均衡性和不确定性。当某一地区具有大规模小水电时，会出现因降水造成的短期水电功率大发，在并向主网传输时，如果调度不掌握这些信息，调控手段不及时将导致主网调度的经济性和安全性受到首要威胁。小水电实时功率的采集并上送至小水电功率预测系统，就可以准确预知小水电未来短期时间内的功率变化趋势，为调度人员及时调整电网调度运行方案和精细化调度管理提供客观依据。由于小水电多在偏远地区，不具备有线网络通信条件、实时性较差，且部分小水电无人看守或者报送数据不能够满足调度功率预测时间间隔和上传功率数据精度要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置及数据处理方法，以解决现有技术中由于小水电多在偏远地区，不具备有线网络通信条件、实时性较差，且部分小水电无人看守或者报送数据不能够满足调度功率预测时间间隔的要求等技术问题。
本发明技术方案：
一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置，它包括小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器，小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器与模数转换器导线连接，模数转换器与树莓派电脑导线连接，树莓派电脑与地调侧小水电功率预测系统无线连接，地调侧小水电功率预测系统通过能量管理系统Energy Manage System，简称EMS与中调侧小水电功率预测系统连接。
所述树莓派电脑包括CPU、GPU、内存、USB接口、SD卡或MMC卡插槽、GPIO接口、电源模块、存储用SD卡或MMC卡、数字量采集模块和无线通信模块。
存储用SD卡或MMC卡插入SD卡或MMC卡插槽。
无线通信模块与GPIO接口相连。
所述无线通信模块为GPRS通信模块。
所述上传装置的数据处理方法，它包括下述步骤：
步骤1、根据小水电装机容量或调节能力整定功率变化率定值ΔP1，根据小水电实时数据的上传数据精度要求整定功率差值ΔP2；
步骤2、将当前时刻功率变化率与功率变化率定值ΔP1比较；
步骤3、当前时刻功率变化率小于等于功率变化率定值ΔP1，则不报警，上传数据为采集到的实时功率值P1；
步骤4、当前时刻功率变化率大于功率变化率定值ΔP1，则将采集到的实时功率值P1与由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2进行比较，如果功率差未超过整定功率差值ΔP2，则上传数据为采集到的实时功率值P1，如果功率差超过整定值ΔP2，则上传数据为由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2，并发出报警，告知功率数据异常；
步骤5、将实时功率值P1、电压、电流、功率因数和由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2存储在树莓派电脑的存储用SD卡或MMC卡上。
本发明的有益效果：
本发明基于树莓派的小水电实时功率上传装置，采用树莓派电脑，具有灵活性人机界面、可扩展能力强及成本低、完全满足实时数据传输要求、并能对上传数据进行判断数据异常且向管理人员报警，完全能够满足调度功率预测时间间隔和上传功率数据精度要求，解决了现有技术中由于小水电多在偏远地区，不具备有线网络通信条件、实时性较差，且部分小水电无人看守或者报送数据不能够满足调度功率预测时间间隔和上传功率数据精度的要求等技术问题。
附图说明
图1为本发明装置示意图。
具体实施方式
一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置（见图1），它包括小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器，小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器与模数转换器导线连接，模数转换器与树莓派电脑导线连接，树莓派电脑与地调侧小水电功率预测系统无线连接，地调侧小水电功率预测系统通过能量管理系统（Energy Manage System，简称EMS）与中调侧小水电功率预测系统连接。
本发明采用小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器将小水电站实时功率、电压、电流、功率因数的mA或mV模拟量，通过模数转换器转换后传输到树莓派电脑中，并由树莓派电脑将处理后的数据信息通过GPRS通信模块，将数据上传至地调侧小水电功率预测系统，再由EMS转发至中调侧小水电功率预测系统，供节能调度系统日前计划编制使用。
小水电站变送器采集的功率、电压、电流、功率因数数值为小水电站变送器输出的实时功率、电压、电流、功率因数，其值为毫安（mA）或毫伏（mV）量；
模数转换器将实时功率、电压、电流、功率因数模拟量，转换为数字量，传输到树莓派电脑的数字量采集模块。
所述树莓派电脑包括CPU、GPU、内存、USB接口、SD卡或MMC卡插槽、GPIO接口、电源模块、存储用SD卡或MMC卡、数字量采集模块和无线通信模块。
存储用SD卡或MMC卡插入SD卡或MMC卡插槽。
无线通信模块与GPIO接口相连。
所述无线通信模块为GPRS通信模块，本发明通过在树莓派电脑中集成无线GPRS通信模块，解决边远山区小水电通信不方便，不具备有线网络通信条件、实时性较差等问题。
所述上传装置的数据处理方法，它包括下述步骤：
步骤1、根据小水电装机容量或调节能力整定功率变化率定值ΔP1，根据小水电实时数据的上传数据精度要求整定功率差值ΔP2；
步骤2、根据ΔP1判断当前时刻实时功率是否准确，将当前时刻功率变化率与功率变化率定值ΔP1比较；
步骤3、当前时刻功率变化率小于等于功率变化率定值ΔP1，则不报警，上传数据为采集到的实时功率值P1；
步骤4、当前时刻功率变化率大于功率变化率定值ΔP1，则将采集到的实时功率值P1与由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2进行比较，如果功率差未超过整定功率差值ΔP2，则上传数据为采集到的实时功率值P1，如果功率差超过整定值ΔP2，则上传数据为由实时电压U、电流I及功率因数cosφ计算得到的值P2，并发出报警，告知功率数据异常；
P2=UIcosφ
报警信息由GPRS通信模块向值守人员的手机APP或者小水电站后台监控系统进行报警，并告知功率数据异常。方便工作人员及时处理。
步骤5、将实时功率值P1、电压、电流、功率因数和由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2存储在树莓派电脑的存储用SD卡或MMC卡上。
树莓派电脑先向地调侧小水电功率预测系统上传小水电实时功率数据；再由地调侧小水电功率预测系统通过EMS向中调侧小水电功率预测系统上传小水电实时功率数据，供节能调度系统编制日前计划使用。本发明采用先将信息上传至地调侧小水电功率预测系统，再由地调侧小水电功率预测系统上传数据信息至中调侧小水电功率预测系统，可以提高数据的安全性和可靠性。

Claims (3)

1.一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置的数据处理方法，它包括小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器，小水电站功率、电压、电流及功率因数变送器与模数转换器导线连接，模数转换器与树莓派电脑导线连接，树莓派电脑与地调侧小水电功率预测系统无线连接，地调侧小水电功率预测系统通过EMS与中调侧小水电功率预测系统连接；其特征在于：数据处理方法包括：
步骤1、根据小水电装机容量或调节能力整定功率变化率定值ΔP1，根据小水电实时数据的上传数据精度要求整定功率差值ΔP2；
步骤2、将当前时刻功率变化率与功率变化率定值ΔP1比较；
步骤3、当前时刻功率变化率小于等于功率变化率定值ΔP1，则不报警，上传数据为采集到的实时功率值P1；
步骤4、当前时刻功率变化率大于功率变化率定值ΔP1，则将采集到的实时功率值P1与由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2进行比较，如果功率差未超过整定功率差值ΔP2，则上传数据为采集到的实时功率值P1，如果功率差超过整定值ΔP2，则上传数据为由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2，并发出报警，告知功率数据异常；所述值P2的计算公式为：式中：U为实时电压、I为电流，为功率因数；
步骤5、将实时功率值P1、电压、电流、功率因数和由实时电压、电流及功率因数计算得到的值P2存储在树莓派电脑的存储用SD卡或MMC卡上。
2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置的数据处理方法，其特征在于：所述树莓派电脑包括CPU、GPU、内存、USB接口、存储用SD卡或MMC卡、GPIO接口、电源模块、数字量采集模块和无线通信模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于树莓派的小水电实时功率上传装置的数据处理方法，其特征在于：所述无线通信模块为GPRS通信模块。
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