CN109613363A - 一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，包括电网侧和用户侧，在所述的电网侧和用户侧均安装电能质量监测终端装置；监测与分析中心，监测与分析中心通过无线通信模块接收电能质量监测终端装置传递的数据并对该数据进行综合处理，所述的综合处理包括前置机、主站、应用单元，前置机接收电能质量监测终端装置传递的数据并经处理形成统一的文件，文件写入构成主站的数据库并通过应用单元展现个性化表示。监测与分析中心是基于电能质量工作需求开发的客户层面的系统，是对现场设备与采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括工作站与服务器架设、各种软件模块的应用。

Description

一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法

技术领域

本发明涉及电网检测、管理技术，具体涉及一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法。

背景技术

电能质量描述的是通过公用电网供给用户的交流电能的品质，理想的公用电网应以恒定的频率、标准电压和正弦波形向用户供电。衡量电能质量的指标包括：频率偏差、供电电压偏差、电压波动和闪变、三相电压平衡度、谐波。电能质量不仅关系到电网供电企业的安全经济运行，也影响到用户的安全运行和产品质量，用户对电能质量要求日益增高。近年来，随着电力电子装置、非线性、冲击性和波动性负载的大量使用，使得配电网产生电压波动、三相不平衡、谐波和闪变等电能质量问题较为突出，极大的影响了配电网的安全和稳定运行。因此，对电能质量监测管理显得尤为重要，电能质量信息的连续监测和分析评估是发现解决电能质量问题和提高电能质量水平的重要手段。

目前，对于供电企业而言，大多采用单个监测装置对需要检测的位置进行电能质量检测，测量的数据不能连续应用和保存，没有统一的监管平台对测量点的电能质量数据进行集中保存、集中分析、集中处理和展示，这就给电能质量后续治理带来了较大的盲目性。对于专变用电客户来讲，电网公司通常的做法是下达考核指标，让用户自己管理和整改，但由于用户并非电力专业人才，专业知识的缺乏及意识的不足，对于电能质量监测和管理并不到位，对于电能质量数据具体知识并不掌握，治理措施根本不可能到位。因此，建立一套电网侧和用户侧电能质量监测与管理系统是未来电力系统领域研究的重要方向，也是协助解决治理电能质量污染提高电能质量的有益支撑。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，监管平台让使用人员直观方便的掌握电网侧和用户侧各个节点电能质量实时运行数据和现场监测终端设备的运行情况。监测与分析中心是基于电能质量工作需求开发的客户层面的系统，是对现场设备与采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括工作站与服务器架设、各种软件模块的应用。采用“前置机-主站-应用单元”三层架构，前置机主要用于收集终端的监测数据，形成统一的文件，写入主站数据库；应用单元用于实现状态展示、事件告警、报表曲线生成等个性化应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，包括电网侧和用户侧，在所述的电网侧和用户侧均安装电能质量监测终端装置；

监测与分析中心，监测与分析中心通过无线通信模块接收电能质量监测终端装置传递的数据并对该数据进行综合处理，

所述的综合处理包括前置机、主站、应用单元，前置机接收电能质量监测终端装置传递的数据并经处理形成统一的文件，文件写入构成主站的数据库并通过应用单元展现个性化表示。

在上述方案的基础上，作为优选，应用单元包括用户管理、一次单线图展示、电能质量信息实时展示、监测电能质量事件及事项告警、报表曲线统计分析。

在上述方案的基础上，作为优选，用户管理包括多个不同级别的用户，每一级别的用户权限不同。

在上述方案的基础上，作为优选，一次单线图展示显示中、低压配电网络的接线情况，具有多画面切换及画面导航的功能，分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面，主画面可直接显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能，主要电能质量数据直接显示于人机交互界面并实时刷新。

在上述方案的基础上，作为优选，电能质量信息实时展示通过统计生成新的直观的数据信息再显示实时数据中各电参量及开关量状态。

在上述方案的基础上，作为优选，监测电能质量事件及事项告警，针对重大电压暂降事件发出告警信号的应急告警机制。

在上述方案的基础上，作为优选，报表曲线统计分析，定期发布电网电能质量一段时间内的周/月/年报告，展示统计时间段内电网电能质量监测指标的统计分析结果，

分析结果包括谐波、电压偏差指标，该指标中含合格率统计、电压谐波超标分析；电压暂降和暂升、电压暂态事件统计、电压暂降事件分析；已接入的各电能质量监测终端的运行情况。

在上述方案的基础上，作为优选，所述的电能质量监测终端装置包括数据采集、存储模块、无线通信设备；

所述数据采集包括三相电压、三相电流的谐波模块、电压变动和闪边模块、电压偏差模块、功率因素模块、频率模块。

本发明的有益效果是：本方法提供了统一的监管平台，可以让使用人员直观方便的掌握电网侧和用户侧电能质量实时运行数据和现场监测终端设备的运行情况，当现场运行有越限或异常时能够发出告警信息，提醒使用人员实时解决处理。同时，运用服务器存储的历史数据生成的报表、曲线、事项分析等模块对分析阶段性电能质量事件和发布阶段性电能质量运行情况提供了科学的依据，为后续开展电能质量污染治理提供有力支撑，进一步提升配电网安全和稳定运行水平。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

在下述的实施例中，除有详细说明的外，所涉及的装置、模块、终端等均为现有技术中对应产品的应用。

一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其涉及以下内容：

电能质量监测终端装置，至少有两组，每组的数量依据安装位置不同而不同，具体的说依现场而定，两组电能质量监测终端装置，一组安装在电网侧，另一组安装在用户侧。

电能质量监测终端装置通过无线方式将现场电能质量监测终端装置监测数据传回监测与分析中心，监测与分析中心根据现场采集到电能质量实时数据进行集中分析、处理和展示，实现对电网侧、用户侧各个节点的电能质量的在线实时监测与管理。

对于监测与分析中心利用由电能质量监测终端装置实时传递的数据分析的实时结果，可以通过云端等方式实时反馈至用户侧、供电企业，其中，监测与分析中心可直接安装的供电企业，也可安装至第三方。

上述的方法能让供电企业以及用电用户自身能够及时了解配电网的电能质量和运行情况，为选取恰当合适的手段进行针对性防范与治理电能质量污染提供科学依据，并能够展示和发布电能质量相关信息。

在上述的监测与分析中心中，对电能质量监测终端装置实时传递的数据进行存储，并将该实时数据也即原始数据生成报表和时间-质量曲线，可为配电网电能质量监测、管理和改善提供了重要参考信息，解决了电能质量监管手段不足的问题，可以提升配电网安全和稳定运行水平。

更具体的说，电能质量监测终端装置包括数据采集单元、本地数据存储单元、无线通信模块，准确的说，在电能质量监测终端装置中，可以不含本地数据存储单元，本地存储单元用于存储原始数据，以便于后期调用，避免监测与分析中心数据遗失，保护历史数据，提高安全性。

其中，电能质量监测终端装置采集的数据包括：三相电压、三相电流的谐波、电压变动和闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率等。具体的说，因安装位置的不同，电能质量监测终端装置在某一位置可仅采集上述数据的一种，在其他位置可采集多种数据，从而满足电网各级变电站、干扰源用户、敏感负荷、新能源接入点等的电能质量监测场合，做到实时监测、定时记录，且具备完整的通信传输功能。

对于电能质量监测终端装置，具体包括：(1)电能质量监测功能(2)电能质量统计分析功能(根据具体情况而定)(3)本地数据存储功能(4)无线传输功能。

本发明根据各级电网层次体系采用层次化设计、分布式部署，充分保证了系统的可用性及可扩展性。

电能质量监测终端装置主要负责现场数据采集；无线通信设备负责数据传输，把电能质量监测终端装置采集的数据传回后台存储服务器也即监测与分析中心；监测与分析中心负责对数据的处理、利用和展示；更具体的，监测设备层的监测终端指的是安装在电网侧和用户侧的电能质量监测终端装置，分别用来采集单个节点的电能质量数据，电能质量监测终端装置安装有存储模块和无线发送模块，具备信息本地存储和远方发送功能。网络层的无线通信设备利用电信运营商网络通过无线通讯方式把现场电能质量监测终端装置采集的电能质量数据发送给客户层的后台监测与分析中心。客户层的监测与分析中心用来提供数据存储、数据处理、实时监控、数据分析展示等综合应用功能。

为了更清楚的说明本发明，以下将对相关内容进行展开说明。

无线通信设备

数据传输模式采用GPRS模式，数据采用网络方式传输，稳定可靠；利用现有GSM基站系统，不需再组建单独的网络，大大节省了组网成本。为了将现场监测终端设备采集的数据传送到后台服务器而负责数据通讯传输的设备，主要有通讯管理机、网络交换机等。数据采集终端通过串口与监测层设备通讯，读取其中数据，并进行初步分析、整理，将数据保存在本地SD卡中，之后将数据传输给无线发送接收装置(DTU)。

无线通信设备也即无线发送接收模块(DTU)采用射频技术，与电信基站通信，组成无线局域网络，将各节点数据采集终端整理的数据收集并传输到后台服务器，通过公网发布数据，后台利用电信服务商分配的专有域名解析获取数据。

监测与分析中心

监测与分析中心是基于电能质量工作需求开发的客户层面的系统，是对现场设备与采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括工作站与服务器架设、各种软件模块的应用。采用“前置机-主站-应用单元”三层架构，前置机主要用于收集终端的监测数据，形成统一的文件，写入主站数据库；应用单元用于实现状态展示、事件告警、报表曲线生成等个性化应用。具体包括：

(1)用户管理

对使用本系统的不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。

(2)一次单线图展示

标准的监测系统具有一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况，具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直接显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电能质量数据直接显示于人机交互界面并实时刷新。

(3)电能质量信息实时展示

监测系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态(包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波、电能、开关位置、设备运行状态等)，将采集到的实时数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示，并对重要信息量进行数据存储。

使用人员进行值班巡检时，可以实时查看各站点的电能质量相关数据，可高效、准确的了解各节点的电能质量状况，方便的了解电网及现场各设备的运行情况。

(4)监测电能质量事件，事项告警

鉴于重大电压暂降事件对于电网的影响和危害程度较大，电能质量监测中心建立针对重大电压暂降事件的应急告警机制。电网发生电压暂降后，监测系统会发出告警信号，当有超过多个变电站监测点监测到本次暂降事件时，则将本次时间定义为重大电压暂降事件，监测中心可以出具重大电压暂降事件报告。当监测站点中发生异常事件时第一时间告警展示，并提醒有关部门进行事件分析和排查。

(5)报表曲线统计分析

监测与分析中心的主要工作之一为定期发布电网电能质量一段时间内的周/月/年报告，展示统计时间段内电网电能质量监测指标的统计分析结果。包括：(1)电网电能质量指标情况，主要包括谐波、电压偏差等指标，含合格率统计、电压谐波超标分析；(2)电网电能质量告警信息统计，主要包括电压暂降和暂升、电压暂态事件统计、电压暂降事件分析；(3)电能质量监测终端的运行情况，统计已接入监测系统的各电能质量监测终端的运行情况，主要包括监测布点、监测点在线率、电能质量普测管理，便于对监测终端的日常运维管理。

在上述方案的基础上，对本发明的作进一步描述，执行以下步骤：

1、电能质量监测终端装置：采集数据；

2、电能质量监测终端装置：数据存储、数据发送(利用无线通信设备)，在电能质量监测终端装置中还预存设对比模块，该对比模块内设置数据的可靠性参考值，参考值包括上阈值、下阈值，在数据发送时经对比模块对数据进行可靠性判断，判断如下：下阈值≤数据≤上阈值时，数据正常，执行第3步；反之数据不正常，同时在用户侧通过显示屏显示文字—--数据异常并结束数据发送。

3、监测与分析中心：数据处理，该过程包括实时监测、一次单线图展示、事项告警、服务器存储；

4、监测与分析中心：报表曲线查询、历史事项查询、综合分析。

对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，包括电网侧和用户侧，在所述的电网侧和用户侧均安装电能质量监测终端装置；

监测与分析中心，监测与分析中心通过无线通信模块接收电能质量监测终端装置传递的数据并对该数据进行综合处理，

所述的综合处理包括前置机、主站、应用单元，前置机接收电能质量监测终端装置传递的数据并经处理形成统一的文件，文件写入构成主站的数据库并通过应用单元展现个性化表示。

2.如权利要求1所述的配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，应用单元包括用户管理、一次单线图展示、电能质量信息实时展示、监测电能质量事件及事项告警、报表曲线统计分析。

3.如权利要求2所述的配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，用户管理包括多个不同级别的用户，每一级别的用户权限不同。

4.如权利要求2所述的配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，一次单线图展示显示中、低压配电网络的接线情况，具有多画面切换及画面导航的功能，分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面，主画面可直接显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能，主要电能质量数据直接显示于人机交互界面并实时刷新。

5.如权利要求2所述的配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，电能质量信息实时展示通过统计生成新的直观的数据信息再显示实时数据中各电参量及开关量状态。

6.如权利要求2所述的配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，监测电能质量事件及事项告警，针对重大电压暂降事件发出告警信号的应急告警机制。

7.如权利要求2所述的配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，报表曲线统计分析，定期发布电网电能质量一段时间内的周/月/年报告，展示统计时间段内电网电能质量监测指标的统计分析结果，

分析结果包括谐波、电压偏差指标，该指标中含合格率统计、电压谐波超标分析；电压暂降和暂升、电压暂态事件统计、电压暂降事件分析；已接入的各电能质量监测终端的运行情况。

8.如权利要求1所述的配电网电网侧和用户侧电能质量监测与管理方法，其特征在于，所述的电能质量监测终端装置包括数据采集、存储模块、无线通信设备；

所述数据采集包括三相电压、三相电流的谐波模块、电压变动和闪边模块、电压偏差模块、功率因素模块、频率模块。