CN105403751A - 一种基于北斗的电网状态监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电网状态监测技术领域,具体涉及一种基于北斗的电网状态监测装置,数据采集装置输出端与DSP数据处理器输入端连接,DSP数据处理器输出端与数据存储装置连接,北斗时间数据采集单元包括北斗卫星双向设备、高精度原子频标和分频钟,通过北斗卫星双向设备与高精度原子频标溯源,再将时频信号发送给分频钟,时间频率分析模块包括多通道秒信号分配放大器、多通道频率信号分配放大器和多通道时间间隔计数器,多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器均与分频钟连接,多通道时间间隔计数器均与多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器连接,时间频率分析模块与数据采集单元连接。本发明具有全网统一的时标和数据格式,监测效率高,准确度高。

Description

一种基于北斗的电网状态监测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电网状态监测技术领域,具体涉及一种基于北斗的电网状态监测装置。
背景技术
[0002] 电力系统的安全稳定运行时国民经济持续发展的根本保证。大型电力系统中功角稳定性、电压稳定性、频率动态变化及其稳定性都不是一个孤立的现象,而是相互诱发、相互关联的统一物理现象的不同侧面,其间的关联又会收到网络结构及运行状态的影响。受电力系统自身原因和外部干扰的影响(包括自然灾害和人为因素-如误操作、蓄意破坏等),电网事故时有发生,不但使电力企业的经济效益收到损失,而且对电力用户和整个社会都造成严重的影响。世界各国都发生过因电力系统的稳定运行遭破坏而导致大面积停电的重大事故。近20年来,我国各大电网也发生过数百起大规模停电事故,每次都造成了巨大的社会影响和数亿元以上的经济损失。
[0003] 因此对于电力系统运行的主要状态变量进行精确检测,是系统能否稳定运行的重要保障。由于电力系统地域广阔,设备众多,其运行的变量化也十分迅速,获取系统关键点的运行状态信息必须依赖统一的、高精度的时间基准,但是现有技术中的电网状态监测系统大多存在不同地点之间的监测数据缺乏准确的统一时标的问题,
所记录的数据只能是局部有效,难以用来进行全系统运行状态(包括暂、稳态)的准确分析。而发展较快的全球定位系统(GPS)的出现和计算机通信技术的迅速发展,为实现全电网运行状态的实时监测提供了技术解决方案,然而,依然存在不同的自动化监控设备或系统数据采集“各自为政”、数据格式不统一、汇集到上层监控中心进行分析、应用时需要进行大量的信息整合工作等问题。
[0004] 而作为我国自主产业的北斗导航系统在这一领域内尚存在更大的发展空间,北斗导航系统是我国实现大范围、多用户高精度时间频率测量、校准、传递的主要技术手段。目前北斗导航系统已在海洋渔业、抗险救灾、安保维稳方面得到广泛应用,但是在全电网运行状态的实时监测领域,面临着难得的机遇与严峻的挑战。
发明内容
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种集监测电力系统运行相量和电能质量等运行指标于一身的、基于北斗的统一电网运行状态监测装置,该装置具有全网统一的时标和数据格式,不但可大大简化电力系统现场监控装置的安装、调试,而且可彻底解决上层监控中心的信息整合问题,为实现广域复杂电力系统的安全、稳定运行和在线状态分析、监控等提供可靠的数据基础。
[0006] 为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是,一种基于北斗的电网状态监测装置,包括数据采集装置、DSP数据处理器、数据存储装置、北斗时间数据采集单元和时间频率分析模块,所述数据采集装置输出端与DSP数据处理器输入端连接,DSP数据处理器输出端与数据存储装置连接,所述北斗时间数据采集单元包括北斗卫星双向设备、高精度原子频标和分频钟,通过北斗卫星双向设备与高精度原子频标溯源,再将时频信号发送给分频钟,所述时间频率分析模块包括多通道秒信号分配放大器、多通道频率信号分配放大器和多通道时间间隔计数器,所述多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器均与分频钟连接,所述多通道时间间隔计数器均与所述多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器连接,所述时间频率分析模块与数据采集单元连接。
[0007] 进一步的,所述数据采集装置包括电流采集器、电压采集器、有功采集器、无功采集器、相角采集器、谐波采集器、闪变采集器、电压缺陷采集器。
[0008] 进一步的,所述数据存储装置和DSP数据处理器分别通过以太网、WLAN和3G/2G网络与电网待测设备接点以及中心数据库服务器进行通信。
[0009] 进一步的,所述数据存储装置包括内存,CF卡和硬盘。
[0010] 进一步的,所述DSP处理器与数据存储模块通过双口 RAM连接。
[0011] 本发明通过采用上述技术方案,与现有技术相比,具有如下优点:
本发明提供了能够对全网进行统一时标,进而进行统一格式的的数据传输,基于北斗的一体化电力系统运行状态监测装置,对于构建全网数据时钟统一、格式规范化的电力系统动态安全监控系统,以及开展电力系统线性状态估计,静态稳定监视,暂态稳定预测与控制、故障分析及自适应失步保护等方面的高级应用研究,具有重大的现实意义和广阔的应用前景。
附图说明
[0012]图1是本发明的实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0013] 现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
[0014] 作为一个具体的实施例,如图1所示,本发明的一种基于北斗的电网状态监测装置,包括数据采集装置、DSP数据处理器、数据存储装置、北斗时间数据采集单元和时间频率分析模块,所述数据采集装置输出端与DSP数据处理器输入端连接,DSP数据处理器输出端与数据存储装置连接,所述北斗时间数据采集单元包括北斗卫星双向设备、高精度原子频标和分频钟,通过北斗卫星双向设备与高精度原子频标溯源,再将时频信号发送给分频钟,所述时间频率分析模块包括多通道秒信号分配放大器、多通道频率信号分配放大器和多通道时间间隔计数器,所述多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器均与分频钟连接,所述多通道时间间隔计数器均与所述多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器连接,所述时间频率分析模块与数据采集单元连接。
[0015] 所述数据存储装置和DSP数据处理器分别通过以太网、WLAN和4G/3G/2G网络与电网待测设备接点以及中心数据库服务器进行通信。
[0016] 本发明中,所述数据采集装置包括所述数据采集装置包括电流采集器、电压采集器、有功采集器、无功采集器、相角采集器、谐波采集器、闪变采集器、电压缺陷采集器。
[0017] 所述时标产生模块通过北斗卫星双向设备与高精度原子频标溯源,提取出与采样信号产生模块的采样脉冲序列中实现异地时间同步的采样脉冲相一致的具体采样时刻,作为系统的统一时钟,将其标识在计算结果上。
[0018] 本发明中,所述DSP数据处理器包括一路依次连接的宽带滤波器、锁相环模块、采样信号产生模块和时标产生模块,以及另外一路依次连接的低通滤波器、数模转换器、数据采样模块和数字信号处理模块,所述时标产生模块以及数字信号处理模块均与本地通讯模块和数字信号处理器连接。通讯模块用于与数据集中模块通讯,包括RS485总线和双口 RAM两种通讯方式。
[0019] 所述DPS处理器将上述数据采集装置采集到的信号统一采用XML格式进行数据封装。所述采样信号产生模块根据北斗卫星双向设备输出的秒脉冲PPS,输出时频信号,该时频信号包括秒信号即秒脉冲PPS和频率信号,并将该时频信号发送给分频钟,分频钟与时间频率分析模块连接,并将该分频后的秒信号和频率信号发送给时间频率分析模块,经过该时间频率分析模块的多通道秒信号分配放大器、多通道频率信号分配放大器,合成产生既满足时间同步又满足频率同步要求的异地同步采样用脉冲序列,用以启动数据采集模块。数据采集模块受异地同步采样用脉冲序列的触发,启动A/D转换器完成数/模转换,并将数据写入缓存区。数据处理模块则在数据采集完成后,使用数字信号处理算法对采集的数据进行处理,计算出电流电压有效值、有功功率、无功功率、相角、各次谐波等指标。具体地,所述分频钟将秒脉冲PPS进行80等分,获得80HZ信号,并将其余数部分进行分摊处理。从而可以得到精确的与秒脉冲PPS高度同步的时间同步信号,即80HZ的方波信号。分频钟将80HZ信号分为80HZ的秒信号和频率信号发送给时间频率分析模块,所述时间频率分析模块的多通道秒信号分配放大器、多通道频率信号分配放大器将80HZ的秒信号和频率信号转变为脉宽为1ms的窄脉冲秒信号和频率信号,并通过多通道时间间隔计数器提供两个秒脉冲之间的脉冲计数,最终将秒脉冲PPS转变为脉宽为1ms的窄脉冲信号,用以触发数据采集模块启动A/D转换器完成数/模转换,并将数据写入缓存区。
[0020] 本发明中,所述数据存储装置包括内存,CF卡和硬盘。
[0021 ] 本发明中,所述DSP处理器与数据存储模块通过双口 RAM连接。
[0022] 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于北斗的电网状态监测装置,其特征在于:包括数据采集装置、DSP数据处理器、数据存储装置、北斗时间数据采集单元和时间频率分析模块,所述数据采集装置输出端与DSP数据处理器输入端连接,DSP数据处理器输出端与数据存储装置连接,所述北斗时间数据采集单元包括北斗卫星双向设备、高精度原子频标和分频钟,通过北斗卫星双向设备与高精度原子频标溯源,再将时频信号发送给分频钟,所述时间频率分析模块包括多通道秒信号分配放大器、多通道频率信号分配放大器和多通道时间间隔计数器,所述多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器均与分频钟连接,所述多通道时间间隔计数器均与所述多通道秒信号分配放大器和多通道频率信号分配放大器连接,所述时间频率分析模块与数据采集单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗的电网状态监测装置,其特征在于:所述数据采集装置包括电流采集器、电压采集器、有功采集器、无功采集器、相角采集器、谐波采集器、闪变采集器、电压缺陷采集器。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗的电网状态监测装置,其特征在于:所述数据存储装置和DSP数据处理器分别通过以太网、WLAN和3G/2G网络与电网待测设备接点以及中心数据库服务器进行通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗的电网状态监测装置,其特征在于:所述数据存储装置包括内存,CF卡和硬盘。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗的电网状态监测装置,其特征在于:所述DSP处理器与数据存储模块通过双口 RAM连接。
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