CN114217150A - 一种电能质量分析监督系统及责任计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电能质量分析监督系统，包括电能质量在线监测装置、网络交换机和电能质量主站；电能质量主站中设有人机交互模块、监测点自动管理模块、前置数据采集模块、规约一致性分析模块、网络对时模块、检测报告模块；人机交互模块上设有非线性用户台账管理、电能质量监测装置台账管理、普测管理、数据质量管理、电能质量报告管理以及责任划分及分析单元。实现了电能质量监测的标准化、信息化、智能化，提升监督质量和效率，将传统的电能质量在线监测系统从单纯的技术平台提升为“技术平台+管理平台”。同时通过研究谐波、三相不平衡的责任划分，进一步加强对谐波源、监测设备等的管理，从而减少电网电能质量污染，提升电网运行安全水平。
Description
技术领域
本发明涉及电能质量分析监督领域，尤其涉及一种电能质量分析监督系统及责任计算方法。
背景技术
随着经济的发展，全球的工业进程不断加快，保护环境和节约能源成为当今社会的主题。电能作为使用最为广泛的清洁能源，关乎到国民经济的命脉。在电力领域，公用电网就好比一种工业“环境”，同样存在污染问题，比如电压暂降、电流谐波和三相不平衡等都是大的污染源。我国人口众多，从现在到2020年，发电装机容量每年要新增2500万千瓦以上，一个庞大的电力系统所面临的各种难题是不言而喻的。在保证可持续发展的战略要求下，安全经济、优质可靠的电能是用户所期待的。
电能质量(Power Quality)，从严格意义上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形，主要涉及到两方面的内容：一方面从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量，电能质量问题如同水质，从发电、输电到配电，越往下传递，质量越让人堪忧。电能质量问题又是一个无法避免的问题，由于用电设备的改变、工业生产流程的改变、发电方式的改变等使电能质量问题越来越突出。早期的电能质量只被变电站和研究电弧炉的工程师所关心，重点在频率偏差和电压畸变两个方面，随着电力电子器件的出现，负荷类型增多，电能的质量，通常以供电电压的频率、偏移、波动、闪变、间断、塌陷、尖峰、谐波、畸变、三相不平衡和高频干扰等指标来表征。谐波、三相不平衡属于电能质量重要指标之一，因此很有必要研究谐波、三相不平衡的责任划分具有很重要的意义。另一方面因供电局班组往往身兼多种工作，工作变动频繁，加之测试人员水平参差不齐，平常疏于对国家标准、测试方法、数据处理等内容的研究，造成电能质量普查测试(以下简称普测)的分析千差万别，使得技术监督工作一直开展并不顺利。目前，电能质量技术监督工作除利用在线监测系统之外，其余技术监督工作主要由人工编制报告来完成。由于缺乏有效的信息化管理手段，导致各供电局技术监督信息分散、丢失甚至不能使用，工作质量和效率非常低下，甚至部分技术监督工作都无法有效地开展。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种电能质量分析监督系统，包括电能质量在线监测装置、网络交换机和电能质量主站；电能质量主站中设有人机交互模块、监测点自动管理模块、前置数据采集模块、规约一致性分析模块、网络对时模块、检测报告模块；人机交互模块上设有非线性用户台账管理、电能质量监测装置台账管理、普测管理、数据质量管理、电能质量报告管理以及责任划分及分析单元。实现了电能质量监测的标准化、信息化、智能化，提升监督质量和效率，将传统的电能质量在线监测系统从单纯的技术平台提升为“技术平台+管理平台”。同时通过研究谐波、三相不平衡的责任划分，进一步加强对谐波源、监测设备等的管理，从而减少电网电能质量污染，提升电网运行安全水平。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种电能质量分析监督系统，包括电能质量在线监测装置、网络交换机和电能质量主站，电能质量在线监测装置、电能质量主站分别与网络交换机连接。
进一步的，所述电能质量主站中设有人机交互模块、监测点自动管理模块、前置数据采集模块、规约一致性分析模块、网络对时模块、检测报告模块；各模块间相互连接。
进一步的，所述前置数据采集模块设有PQDIF转换功能，用于将不同厂家的电能质量在线监测装置的电能质量数据转换为PQDIF文件。
进一步的，所述人机交互模块采用电能质量信息平台形式，所述电能质量信息平台上设有非线性用户台账管理、电能质量监测装置台账管理、普测管理、数据质量管理、电能质量报告管理以及责任划分及分析单元。
进一步的，所述普测管理单元中设有普测计划管理、普测数据导入、普测台账管理、普测信息统计和操作日志。
进一步的，所述责任划分及分析单元中设有责任划分和责任相关性分析。
进一步的，所述责任划分是根据在线谐波电压、三相电压不平衡责任计算方法，对电能质量在线监测装置的底层指标计算。
进一步的，所述责任相关性分析是指任意两监测点的不同指标和任意单一监测点的不同指标的责任相关性分析；所述指标包括频率、电压、电流、功率、功率因数、谐波电压、三相不平衡和闪变。
一种在线谐波电压责任计算方法，应用于所述的电能质量分析监督系统，包括以下步骤：
S1：读取数据文件中目标测量量；
S2：选取十组数据点作为一次大周期；
S3：每组分别进行FFT提取目标谐波量得到的10个谐波量作差得到的dU、dl；
S4：对所得谐波量进行筛选；
S5：求解每组系统侧等效谐波阻抗；
S6：求解系统侧等效谐波阻抗均值；
S7：求解谐波电压责任。
一种三相电压不平衡责任计算方法，应用于所述的电能质量分析监督系统，包括以下步骤：
A1：读取数据文件中目标测量量；
A2：每10周波进行分组进行逻辑计算；
A3：进行FFT提取基波分量；
A4：采用对称分量法求取正负序电压分量；
A5：求取三相不平衡责任。
附图说明
图1为一种电能质量分析监督系统组成结构示意图；
图2为电能质量信息平台组成结构示意图；
图3为一种在线谐波电压责任计算方法流程图；
图4为一种三相电压不平衡责任计算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
实施例一
如图1所示为一种电能质量分析监督系统组成结构示意图，所述分析监督系统包括电能质量在线监测装置、网络交换机和电能质量主站，电能质量在线监测装置、电能质量主站分别与网络交换机连接。
具体实施中，所述电能质量在线监测装置包括电能质量分析仪。
电能质量主站中设有人机交互模块、监测点自动管理模块、前置数据采集模块、规约一致性分析模块、网络对时模块、检测报告模块，各模块间相互连接。所述人机交互模块用于监测点管理、参数设置、通信测试和结果显示；所述监测点自动管理模块用于电能质量监测点的快速创建、自动删除，根据电能质量在线监测装置IP和监测路数、以及规约类型可快速创建监测点，下次检测时全自动删除监测点及其监测历史数据；所述前置数据采集模块用于从电能质量在线监测装置获取监测点的电能质量指标测试结果；所述规约一致性分析模块用于分析安装于变电站的电能质量在线监测装置通信规约接入一致性，将现场装置通信规约与电能质量主站内置的标准通信规约进行比较其一致性，可减少协调主站的联调困难，满足未来快速接入主站；所述网络对时模块用于各电能质量在线监测装置与电能质量主站进行时间同步，对时方案采用SNTP方案，对时服务器为电能质量主站；所述检测报告模块用于以报告方式将规约一致性分析模块的结果显示出来。
具体实施中，所述前置数据采集模块设有PQDIF转换功能，所述PQDIF转换功能用于将不同厂家的电能质量分析仪的电能质量数据转换为PQDIF文件。转换时，需要输入电能质量分析仪的设备型号、数据目录(即源文件位置)、PQDIF导出文件(即目标文件存放位置)和日志区域(即转换过程日志信息输出，如果转换过程存在错误，将以红色字体显示错误信息)。所述一致性分析是指通过检查转换后的PQDIF文件语法标准性、数据完整性、数据正确性等是否满足XML、IEEE1159.3以及本地区规范要求，以便验证电能质量分析仪数据是否可导入电能质量主站正常共享。
具体实施中，如图2所示，所述人机交互模块采用电能质量信息平台形式，所述电能质量信息平台上设有非线性用户台账管理、电能质量监测装置台账管理、普测管理、数据质量管理、电能质量报告管理以及责任划分及分析功能单元，提供了包括监测点信息管理、设备信息管理、用户权限管理、设备维护、状态监视、数据完整性监视、日志管理、专项监测管理、智能化技术监督报告、异常告警及分析、数据质量管理、异常数据标记及剔除等管理功能。每个所述管理功能单元实现技术分析功能与系统管理功能有机融合，增加了很多集分析管理于一体的功能设计，用户可以在数据分析界面便捷的关联实现管理操作，仅有权限的用户才能看到管理功能链接，极大程度增加了可用性及易用性，打破了传统电能质量监测“重在监测”和“监测与管理泾渭分明”的现状，实现了“监测管理并重且相结合”的模式转变，满足海量数据下的系统维护管理需要，大幅提升管理效率及用户体验满意度，实现系统安全稳定运行。同时，各所述管理功能单元具有相互间影响及关联功能，使用户在一个管理单元的界面即可获取和影响其他管理单元的信息，如：点击设备运行的相关信息，并可便捷关联至关注监测点的设备台账界面。
具体实施中，所述普测管理单元包括普测计划管理、普测数据导入、普测台账管理、普测信息统计和操作日志。所述普测计划管理指以变电站为单位进行普测计划制定、审核和统计；所述普测数据导入是指导入PQDIF转换生成的PQDIF文件和普测报表模板，还可以上传本地的工作票照片作为现场普测的实施凭证；所述普测台账管理通过节点树形式显示管理的台账，不占用页面宽度，选中节点后自动收缩，台账内容一般包括监测点名称、所属地市、所属电站、电压等级、普测仪表型号、创建时间、创建人、普测次数、最新普测时间等内容，同时还可以增加新的监测点；所述普测信息统计包括普测计划统计、普测超标指标统计、普测指标合格率统计功能；所述操作日志是指普测管理下的功能操作日志记录。
具体实施中，所述责任划分及分析单元中设有责任划分和责任相关性分析。责任划分是根据在线谐波电压、三相电压不平衡责任计算方法，对电能质量在线监测装置的底层指标计算、通信规约等程序进行升级，把监测装置计算的指标通过规约将其上传至电能质量监测系统主站进行展示。所述责任相关性分析是指支持系统内任意两监测点的不同指标和任意单一监测点的不同指标的责任相关性分析，其中指标是指频率、电压、电流、功率、功率因数、谐波电压、三相不平衡、闪变等。
具体实施中，在进行所述责任相关性分析时，可设置多个序列对其不同指标进行关联性分析，采用最大信息系数法度量关键节点间的电能质量关联度，利用关联分析结果建立可疑的传播路径，然后在可疑传播路径的每个节点处研究具体的电能质量事件传播方向，最后形成确定性的传播路径。
实施例二
如图3所示为一种在线谐波电压责任计算方法流程图，所述方法包括以下步骤：
S1：读取数据文件中目标测量量；
S2：选取十组数据点作为一次大周期；
S3：每组分别进行FFT提取目标谐波量得到的10个谐波量作差得到的dU、dl；
S4：对所得谐波量进行筛选；
S5：求解每组系统侧等效谐波阻抗；
S6：求解系统侧等效谐波阻抗均值；
S7：求解谐波电压责任。
实施例三
如图4所示为一种三相电压不平衡责任计算方法流程图，所述方法包括以下步骤：
A1：读取数据文件中目标测量量；
A2：每10周波进行分组进行逻辑计算；
A3：进行FFT提取基波分量；
A4：采用对称分量法求取正负序电压分量；
A5：求取三相不平衡责任。
本发明提供一种电能质量分析监督系统，包括电能质量在线监测装置、网络交换机和电能质量主站，电能质量在线监测装置、电能质量主站分别与网络交换机连接。所述电能质量主站中设有人机交互模块、监测点自动管理模块、前置数据采集模块、规约一致性分析模块、网络对时模块、检测报告模块；各模块间相互连接。所述人机交互模块采用电能质量信息平台形式，所述电能质量信息平台上设有非线性用户台账管理、电能质量监测装置台账管理、普测管理、数据质量管理、电能质量报告管理以及责任划分及分析单元。实现了电能质量监测的标准化、信息化、智能化，大幅度提高技术监督工作的质量和效率，将传统的电能质量在线监测系统从单纯的技术平台提升为“技术平台+管理平台”，推动电能质量数据和信息利用率的提升，更大程度发挥电能质量监测系统的价值。同时，通过研究谐波、三相不平衡的责任划分，进一步加强对谐波源、监测设备等的管理，从而减少电网电能质量污染，提升电网运行安全水平。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电能质量分析监督系统，其特征在于，包括电能质量在线监测装置、网络交换机和电能质量主站，电能质量在线监测装置、电能质量主站分别与网络交换机连接。
2.根据权利要求1所述的电能质量分析监督系统，其特征在于，所述电能质量主站中设有人机交互模块、监测点自动管理模块、前置数据采集模块、规约一致性分析模块、网络对时模块、检测报告模块；各模块间相互连接。
3.根据权利要求2所述的电能质量分析监督系统，其特征在于，所述前置数据采集模块设有PQDIF转换功能，用于将不同厂家的电能质量在线监测装置的电能质量数据转换为PQDIF文件。
4.根据权利要求2所述的电能质量分析监督系统，其特征在于，所述人机交互模块采用电能质量信息平台形式，所述电能质量信息平台上设有非线性用户台账管理、电能质量监测装置台账管理、普测管理、数据质量管理、电能质量报告管理以及责任划分及分析单元。
5.根据权利要求4所述的电能质量分析监督系统，其特征在于，所述普测管理单元中设有普测计划管理、普测数据导入、普测台账管理、普测信息统计和操作日志。
6.根据权利要求4所述的电能质量分析监督系统，其特征在于，所述责任划分及分析单元中设有责任划分和责任相关性分析。
7.根据权利要求6所述的电能质量分析监督系统，其特征在于，所述责任划分是根据在线谐波电压、三相电压不平衡责任计算方法，对电能质量在线监测装置的底层指标计算。
8.根据权利要求6所述的电能质量分析监督系统，其特征在于，所述责任相关性分析是指任意两监测点的不同指标和任意单一监测点的不同指标的责任相关性分析；所述指标包括频率、电压、电流、功率、功率因数、谐波电压、三相不平衡和闪变。
9.一种在线谐波电压责任计算方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的电能质量分析监督系统，包括以下步骤：
S1：读取数据文件中目标测量量；
S2：选取十组数据点作为一次大周期；
S3：每组分别进行FFT提取目标谐波量得到的10个谐波量作差得到的dU、dl；
S4：对所得谐波量进行筛选；
S5：求解每组系统侧等效谐波阻抗；
S6：求解系统侧等效谐波阻抗均值；
S7：求解谐波电压责任。
10.一种三相电压不平衡责任计算方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的电能质量分析监督系统，包括以下步骤：
A1：读取数据文件中目标测量量；
A2：每10周波进行分组进行逻辑计算；
A3：进行FFT提取基波分量；
A4：采用对称分量法求取正负序电压分量；
A5：求取三相不平衡责任。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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