CN109713798A - 主动配电网电能质量监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主动配电网电能质量监控装置。一种主动配电网电能质量监控装置，具有检测分析模块、数据处理模块和显示模块。在配电过程中，检测分析模块可以对用户的用电负荷数据进行采集和处理，得到处理结果。处理结果经数据处理模块处理后，即可通过显示模块进行显示。这里的用电负荷数据可以包括配电网中的非线性负荷数据。该主动配电网电能质量监控装置可以对配电网中的电能质量波动进行监控及显示，从而监控非线性负载带来的电能质量下降，提升配电网监控效果。
Description
技术领域
本发明涉及配电网监控技术，特别是涉及主动配电网电能质量监控装置。
背景技术
近年来，随着电力能源的普及化发展，电力供应开始逐渐的商品化和市场化，各种电力产品纷纷涌现。
现有的电力产品中，如变频器、整流器和电火炉等通常具有大量的非线性负载。非线性负载接入配电网后，其带来的谐波污染会影响配电网的电能质量。
发明人在实现传统技术的过程中发现：传统的配电网，不能针对非线性负载带来的电能质量下降进行很好的监测。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中存在的配电网不能针对非线性负载带来的电能质量下降进行监测的问题，提供一种主动配电网电能质量监控装置。
一种主动配电网电能质量监控装置，包括：检测分析模块，与所述配电网电性连接，以获取所述配电网中的用电负荷数据，并对所述用电负荷数据进行处理并得到处理结果；所述用电负荷数据包括所述配电网中的非线性负荷数据；所述处理结果包括所述配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率的至少一种；数据处理模块，与所述检测分析模块电性连接，以获取所述处理结果并根据所述处理结果发出控制信号；显示模块，与所述数据处理模块电性连接，以获取所述控制信号并根据所述控制信号显示所述处理结果。
上述主动配电网电能质量监控装置，具有检测分析模块、数据处理模块和显示模块。在配电过程中，检测分析模块可以对用户的用电负荷数据进行采集和处理，得到处理结果。处理结果经数据处理模块处理后，即可通过显示模块进行显示。这里的用电负荷数据可以包括配电网中的非线性负荷数据。该主动配电网电能质量监控装置可以主动对配电网中的电能质量波动进行监控及显示，从而监控非线性负载带来的电能质量下降，提升配电网监控效果。
在其中一个实施例中，所述检测分析模块包括：检测单元，与所述配电网电性连接，以获取所述配电网中的用电负荷数据；分析单元，与所述检测单元电性连接，以获取所述用电负荷数据，并对所述用电负荷数据进行处理得到处理结果。
在其中一个实施例中，所述检测单元与所述配电网通过电缆电性连接；所述检测单元内设有模数转换器；所述模数转换器电性连接于所述分析单元与所述配电网之间，以将所述配电网内的交流电转换为二进制离散信号被所述分析单元识别。
在其中一个实施例中，所述主动配电网电能质量监控装置，还包括：存储模块，与所述数据处理模块电性连接，所述数据处理模块向所述存储模块传递数据信息；所述存储模块获取所述数据信息并存储；所述数据信息包括所述用电负荷数据和所述处理结果的至少一个。
上述主动配电网电能质量监控装置，还具有存储模块，可以对上述用电负荷数据和处理结果进行记录，从而便于查阅，提升配电网监控效果。
在其中一个实施例中，所述主动配电网电能质量监控装置，还包括：调控模块，与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并根据所述控制信号对所述配电网的参数进行调控。
上述主动配电网电能质量监控装置，还具有调控模块，可以根据上述用电负荷数据和处理结果对配电网的参数进行调控，从而提升电能质量，提升用户体验效果。
在其中一个实施例中，所述调控模块包括：有源电力滤波器，与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并根据所述控制信号工作；所述有源电力滤波器电性连接于所述配电网中，以对所述配电网进行第一调控；所述第一调控包括电波滤除和无功补偿。
在其中一个实施例中，所述调控模块包括：无功补偿器，与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并根据所述控制信号工作；所述无功补偿器电性连接于所述配电网中，以对所述配电网进行第二调控；所述第二调控包括无功补偿。
在其中一个实施例中，所述调控模块还包括计算机，所述计算机与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并存储。
上述主动配电网电能质量监控装置，计算机可以对调控模块的调控记录进行存储，从而便于查阅，提升用户体验效果。
在其中一个实施例中，所述主动配电网电能质量监控装置还包括：第一通信模块和第二通信模块；所述第一通信模块与所述数据处理模块电性连接，以获取所述控制信号并转换为无线信号进行发射；所述第二通信模块与所述第一通信模块无线通信连接，以获取所述无线信号并转换为控制信号；所述第二通信模块与所述调控模块电性连接，以将所述控制信号传递至所述调控模块。
在其中一个实施例中，所述主动配电网电能质量监控装置还包括：壳体，用于容纳所述检测分析模块、数据处理模块及显示模块；所述壳体内部设有固定装置，以将所述检测分析模块、数据处理模块及显示模块固定于所述壳体内部。
附图说明
图1为本申请一个实施例中主动配电网电能质量监控装置的模块结构示意图。
图2为本申请另一个实施例中主动配电网电能质量监控装置的模块结构示意图。
图3为本申请又一个实施例中主动配电网电能质量监控装置的模块结构示意图。
图4为本申请一个实施例中主动配电网电能质量监控装置的立体结构示意图。
图5为本申请一个实施例中主动配电网电能质量监控装置的内部结构示意图。
图6为本申请一个实施例中主动配电网电能质量监控装置的显示界面图。
其中，各附图标号所代表的含义分别为：
10、主动配电网电能质量监控装置；
12、壳体；
100、检测分析模块；
102、电源模块；
110、检测单元；
120、分析单元；
200、数据处理模块；
300、显示模块；
400、存储模块；
500、调控模块；
510、无功补偿器；
520、有源电力滤波器；
530、计算机；
610、第一通信模块；
620、第二通信模块。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在实际使用的交流电路中，由于非线性负载的接入，会使配电网中的局部交流电路中产生丰富的谐波，从而使配电网的电压和频率发生变化，影响配电网的电能质量。
基于以上问题，本申请提供一种配电网供电过程中，对配电网供电电能进行实时监控的主动配电网电能质量监控装置10。
一种主动配电网电能质量监控装置10，如图1所示，包括与配电网电性连接的检测分析模块100、与检测分析模块100电性连接的数据处理模块200，以及与数据处理模块200电性连接的显示模块300。
具体的，检测分析模块100与配电网电性连接。检测分析模块100用于获取配电网中的用电负荷数据，并对该用电负荷数据进行处理，得到处理结果。其中，该用电负荷数据可以包括配电网中的非线性负荷数据。该非线性负荷数据包括配电网中的电热元件负荷数据、照明装置负荷数据、电感负荷数据、电容负荷数据和电力电子装置负荷数据等。检测分析模块100获取配电网的非线性负荷数据后，对其进行处理所得的处理结果应包括配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率的至少一种。
数据处理模块200是一处理控制模块，具体可以是控制芯片等。数据处理模块200与检测分析模块100电性连接，用于根据检测分析模块100所得的处理结果发出控制信号。
显示模块300与数据处理模块200电性连接，以获取数据处理模块200发出的控制信号并根据该控制信号工作。
更具体的，该主动配电网电能质量监控装置10工作时，检测分析模块100可以获取配电网中的用电负荷数据并对其进行处理。检测分析模块100得到处理结果后，传递至数据处理模块200。此时，数据处理模块200将该处理结果传递至显示模块300，并控制显示模块300工作，显示该处理结果。
其中，配电网的用电负荷数据包括配电网中的非线性负荷数据。该非线性负荷数据包括配电网中的电热元件负荷数据、照明装置负荷数据、电感负荷数据、电容负荷数据和电力电子装置负荷数据等。检测分析模块100获取配电网的非线性负荷数据后，对其进行处理得到处理结果。该处理结果包括配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率的至少一种。例如，检测分析模块100可以针对配电网中的非线性负载，对配电网中非线性负载所在电路的电压、电流和谐波进行监控。检测分析模块100内可以设有电压阈值。检测分析模块100获取非线性负载所在电路的电压后，可以对非线性负载所在电路的电压处于电压阈值内的时间进行累加统计，得到第一时间段。此时，第一时间段相对于检测分析模块100获取非线性负载所在电路的电压的总时间的百分比，即为电压合格率。又例如，检测分析模块100可以获取非线性负载所在电路中三相电压的各相电压值，再使用三相电压的最大差值除以三相电压的平均值，即得到三相电压不平衡度。同样的，检测分析模块100可以获取非线性负载所在电路中三相电流的各相电流值，再使用三相电流的最大差值除以三相电流的平均值，即得到三相电流不平衡度。例如，检测分析模块100可以获取非线性负载所在电路中的全部谐波含量和基波。此时，全部谐波含量均方根值相对于基波均方根值的百分比，即为谐波畸变率。
该主动配电网电能质量监控装置10可以主动对配电网中的电能质量波动进行监控及显示，从而监控非线性负载带来的电能质量下降，提升配电网监控效果。
在一个实施例中，如图2所示，上述检测分析模块100包括检测单元110和与检测单元110电性连接的分析单元120。
具体的，检测分析模块100与配电网电性连接，以获取配电网中的用电负荷数据并对该用电负荷数据进行处理得到处理结果。检测分析模块100包括检测单元110和分析单元120。其中，检测单元110与配电网电性连接，用于检测获取配电网中的用电负荷数据。该电性连接的方式可以是通过电缆电性连接。分析单元120与检测单元110电性连接，从而获取检测单元110检测的用电负荷数据并对其进行处理。分析单元120对用电负荷数据进行处理后，即可得到处理结果。
其中，配电网的用电负荷数据包括配电网中的非线性负荷数据。分析单元120得到的处理结果包括配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率的至少一种。
在一个实施例中，检测单元110与配电网通过电缆电性连接，且检测单元110内可以设有模数转换器。
具体的，模数转换器(Analog to Digital，A/D转换器)是把经过与参考量比较处理后的模拟量转换为以二进制数值表示的离散信号的转换器。模数转换器设于检测单元110内，且电性连接于配电网与分析单元120之间。当采集单元采集配电网内的非线性负荷数据时，模数转换器可以将非线性负载所在电路的电压和电流转换为可以被分析单元120识别的二进制离散信号，并传递至分析单元120。
在一个实施例中，上述主动配电网电能质量监控装置10还包括存储模块400。
具体的，存储模块400与数据处理模块200电性连接，以获取数据处理模块200传递的数据信息并存储。当数据处理模块200工作时，数据处理模块200向存储模块400传递数据信息，存储模块400获取该数据信息并存储。该数据信息包括用电负荷数据和处理结果的至少一个。即检测分析模块100获取用电负荷数据，并根据用电负荷数据进行处理得到处理结果后，传递至数据处理模块200。该数据处理模块200得到用电负荷数据和处理结果后，将用电负荷数据或/和处理结果传递至存储模块400。存储模块400对电负荷数据或/和处理结果进行存储。
其中，用电负荷数据包括配电网中的非线性负荷数据。处理结果包括配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率的至少一种。
在一个实施例中，上述主动配电网电能质量监控装置10，如图2所示，还包括：调控模块500。
具体的，调控模块500与数据处理模块200通信连接，以获取处理模块发出的控制信号并根据该控制信号进行工作。调控模块500工作时，可以对配电网的参数进行调控，从而减小非线性负载对配电网造成的谐波污染，进而提高配电网的电能质量。
进一步的，该调控模块500可以包括有源电力滤波器520(APF，Active powerfilter)。
具体的，有源电力滤波器520可以用于动态抑制谐波，且可以进行无功功率的补偿。有源电力滤波器520电性连接于配电网中，可以对配电网进行谐波抑制和无功补偿。有源电力滤波器520与数据处理模块200通信连接，其工作受数据处理模块200的控制。在配电网供电过程中，检测分析模块100实时检测配电网中的非线性负荷数据，并对其进行处理得到配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率。检测分析模块100将该处理结果传递至数据处理模块200后，数据处理模块200根据该处理结果发出控制信号，控制调控模块500的有源电力滤波器520工作，即可抑制配电网中非线性负荷带来的谐波污染，进而提升配电网的电能质量。
在又一个实施例中，该调控模块500还可以包括无功补偿器510。该无功补偿器510可以是静止无功补偿器，也可以是动态无功补偿器。其中，静止无功补偿器可以是高压静止无功补偿装置(SVC，Static Var Compensator)；动态无功补偿器可以是动态无功补偿装置(SVG，Static Var Genarator)
具体的，无功补偿器510是一种补偿装置，用于电子供电系统中提高供电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，从而提高供电效率，改善供电环境。无功补偿器510电性连接于配电网中，可以对配电网进行无功补偿。无功补偿器510与数据处理模块200通信连接，其工作受数据处理模块200的控制。在配电网供电过程中，检测分析模块100实时检测配电网中的非线性负荷数据，并对其进行处理得到配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率。检测分析模块100将该处理结果传递至数据处理模块200后，数据处理模块200根据该处理结果发出控制信号。控制调控模块500的无功补偿器510工作，即可对配电网进行无功补偿，进而提升供电效率，提高配电网电能质量。
更进一步的，如图2所示，该调控模块500还可以包括计算机530。该计算机530可以是PC(personal computer，个人计算机530)。计算机530与数据处理模块200通信连接，其用于获取数据处理模块200发出的控制信号并存储。
具体来说，当数据处理模块200根据检测分析模块100的处理结果发出控制信号后，控制信号传递至上述有源电力滤波器520和无功补偿器510，从而控制有源电力滤波器520和无功补偿器510工作。同时，控制信号还传递至计算机530，此时，计算机530即可对控制信号进行存储，从而记录调控模块500对配电网的调控过程。
上述主动配电网电能质量监控装置10，还具有调控模块500，可以根据上述用电负荷数据和处理结果对配电网的参数进行调控，从而提升电能质量。同时，调控模块500的计算机530可以对调控模块500的调控记录进行存储，从而便于查阅，提升用户体验效果。
在一个实施例中，上述主动配电网电能质量监控装置10还可以包括输入模块。输入模块与数据处理模块200电性连接，从而向数据处理模块200输入控制指令。数据处理模块200收到该控制指令后，即可根据该控制指令向调控模块500发出控制信号。
进一步的，该输入模块与显示模块300可以综合为人机交互设备，如触控显示屏等。
在一个实施例中，如图3所示，该主动配电网电能质量监控装置10还包括第一通信模块610和第二通信模块620。第一通信模块610和第二通信模块620用于数据处理模块200和调控模块500之间的通信连接。
具体的，第一通信模块610可以是一无线信号发射模块。第一通信模块610与数据处理模块200电性连接，从而使数据处理模块200可以向第一通信模块610传递通信信息。第一通信模块610用于获取数据处理单元传递的通信信息，并将该通信信息转换为无线信号发射出去。该通信信息可以是数据处理模块200对调控模块500发出的控制信号。
第二通信模块620可以是一无线信号接收模块模块。第二通信模块620与第一通信模块610无线通信连接，以获取第一通信模块610发射的无线信号，并将该无线信号转换为电信号。第二通信模块620与调控模块500电性连接，以将该电信号传递至调控模块500。该电信号即为上述数据处理模块200对调控模块500发出的控制信号。调控模块500获取该控制信号后，即可根据该控制信号工作。
进一步的，第一通信模块610和第二通信模块620之间的无线通信连接方式包括GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)、EDGE(Enhanced DataRate for GSM Evolution，增强型数据速率GSM演进技术)、TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)、HSDPA(High SpeedDownlink Packet Access，高速下行分组接入)、Bluetooth(蓝牙)、RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)和GSM(Global System For Mobile Communications，全球移动通信系统)的至少一种。
在一个实施例中，如图3所示，该主动配电网电能质量监控装置10还可以包括电源模块102。该电源模块102可以为一直流电源，其可以是直流蓄电池或其他直流电源。电源模块102通过排线与其他模块电性连接，从而向其他模块供电。
在一个实施例中，如图4和图5所示，该主动配电网电能质量监控装置10还包括有壳体12。该壳体12用于容纳上述检测分析模块100、数据处理模块200和显示模块300。该壳体12还可以容纳上述第一通信模块610及存储模块400、电源模块102。该壳体12内可以设有如螺栓等固定装置，从而将检测分析模块100、数据处理模块200和显示模块300固定于该壳体12内部。
以下从一个具体的实施例对本申请的主动配电网电能质量监控装置10进行描述。
该主动配电网电能质量监控装置10的检测分析模块100可以采用常州瑞信电子科技有限公司生产的型号为RXWG315的数据采集器，用于采集配电网供电过程中的电热元件负荷数据、照明装置负荷数据、电感负荷数据、电容负荷数据和电力电子装置负荷数据，并对其进行处理得到配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率。数据处理模块200可以采用深圳市英德州科技有限公司产的型号为TMS320C6416TGLZA7的信号处理器。显示模块300可以采用深圳市弘电显示技术有限公司生产的型号为HD080RIE4235-A3的触摸显示屏。电源模块102可以采用无锡安耐斯电子科技有限公司生产的型号为ANS-0-15V30A的可充电电源。第一通信模块610和第二通信模块620可以采用深圳联想懂的通信有限公司司产的型号为C1100NB-IoT的通信模组。
该主动配电网电能质量监控装置10工作时，检测分析模块100可以对配电网中的非线性负荷数据如电热元件负荷数据、照明装置负荷数据、电感负荷数据、电容负荷数据和电力电子装置负荷数据进行监控。同时，检测分析模块100还可以根据该非线性负荷数据得到处理结果，如配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率。检测分析模块100得到该处理结果后，将该非线性负荷数据和处理结果传递至数据处理模块200。数据处理模块200将非线性负荷数据和处理结果发送至存储模块400进行存储，发送至显示模块300进行显示。显示模块400的显示界面可以如图6所示。同时，数据处理模块200还可以根据处理结果得到对配电网进行调控的控制信号。数据处理模块200可以将该控制信号发送至第一通信模块610，从而通过第一通信模块610和第二通信模块620传递至调控模块500。此时，调控模块500即可根据该控制信号使有源电力滤波器520和无功补偿器510工作，并通过计算机530记录控制信号对有源电力滤波器520和无功补偿器510的控制过程。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，包括：
检测分析模块，与所述配电网电性连接，以获取所述配电网中的用电负荷数据，并对所述用电负荷数据进行处理并得到处理结果；所述用电负荷数据包括所述配电网中的非线性负荷数据；所述处理结果包括所述配电网的电压合格率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和谐波畸变率的至少一种；
数据处理模块，与所述检测分析模块电性连接，以获取所述处理结果并根据所述处理结果发出控制信号；
显示模块，与所述数据处理模块电性连接，以获取所述控制信号并根据所述控制信号显示所述处理结果。
2.根据权利要求1所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，所述检测分析模块包括：
检测单元，与所述配电网电性连接，以获取所述配电网中的用电负荷数据；
分析单元，与所述检测单元电性连接，以获取所述用电负荷数据，并对所述用电负荷数据进行处理得到处理结果。
3.根据权利要求2所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，所述检测单元与所述配电网通过电缆电性连接；
所述检测单元内设有模数转换器；所述模数转换器电性连接于所述分析单元与所述配电网之间，以将所述配电网内的交流电转换为二进制离散信号被所述分析单元识别。
4.根据权利要求1所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，还包括：
存储模块，与所述数据处理模块电性连接，所述数据处理模块向所述存储模块传递数据信息；所述存储模块获取所述数据信息并存储；所述数据信息包括所述用电负荷数据和所述处理结果的至少一个。
5.根据权利要求1所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，还包括：
调控模块，与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并根据所述控制信号对所述配电网的参数进行调控。
6.根据权利要求5所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，所述调控模块包括：
有源电力滤波器，与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并根据所述控制信号工作；所述有源电力滤波器电性连接于所述配电网中，以对所述配电网进行第一调控；所述第一调控包括电波滤除和无功补偿。
7.根据权利要求6所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，所述调控模块包括：
无功补偿器，与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并根据所述控制信号工作；所述无功补偿器电性连接于所述配电网中，以对所述配电网进行第二调控；所述第二调控包括无功补偿。
8.根据权利要求6或7所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，所述调控模块还包括计算机，所述计算机与所述数据处理模块通信连接，以获取所述数据处理模块发出的控制信号并存储。
9.根据权利要求5所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，还包括第一通信模块和第二通信模块；
所述第一通信模块与所述数据处理模块电性连接，以获取所述控制信号并转换为无线信号进行发射；
所述第二通信模块与所述第一通信模块无线通信连接，以获取所述无线信号并转换为控制信号；所述第二通信模块与所述调控模块电性连接，以将所述控制信号传递至所述调控模块。
10.根据权利要求1所述的主动配电网电能质量监控装置，其特征在于，还包括：
壳体，用于容纳所述检测分析模块、数据处理模块及显示模块；所述壳体内部设有固定装置，以将所述检测分析模块、数据处理模块及显示模块固定于所述壳体内部。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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