CN115629235A - 一种基于智能相位伏安表的电力数据监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电网系统技术领域，提出在一种基于智能相位伏安表的电力数据监测系统及方法，其中系统包括若干设置在电力系统物联电网不同物理点上的智能相位伏安表，用于实时获取相应物理点的采样信号；每个智能相位伏安表连接有微处理器和电能计量模块。电能计量模块读取智能相位伏安表输入接口的采样信号后执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到采样信号的测量值；微处理器根据测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对电能计量模块的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算；物联电网上还连接有被配置为实时监测物联电网的同步相量测量值，分析电能计量模块输出的测量值，以及存储电力系统运行性能数据的监测控制器。
Description
技术领域
本发明涉及电网系统技术领域，更具体地，涉及一种基于智能相位伏安表的电力数据监测系统及方法。
背景技术
数字双钳相位伏安表(智能相位伏安表)是一种具有多种电量测量功能的便携式仪表。该表最大特点是可以测量两路电压之间、两路电流之间及电压与电流之间的相位和工频频率。数字双钳相位伏安表除了能够直接测量交流电压值、交流电流值、两电压之间、两电流之间及电压、电流之间的相位和工频频率外，还具有其他测量判断功能。例如感性电路、容性电路的判定，将被测电路的电压从U1端输入、电流经卡钳(钳型电流互感器)从I2插孔输入，测量其相位，若测得相位小于90°，则电路为感性；若测得的相位大于270°，则电路为容性。
目前的智能相位伏安表普遍应用于电压、电流或相位的测量，可应用于电力系统的管理调度。然而目前智能相位伏安表的测量功能需要通过手动控制旋钮开关，不能自动选择，当选择错误时会造成仪表不能正常测量；且目前缺少能够实时监测和管理整个电力系统的统一集成系统，造成电力系统的管理调度效率低。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的电力系统的管理调度效率低的缺陷，提供一种基于智能相位伏安表的电力数据监测系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于智能相位伏安表的电力数据监测系统，包括若干设置在电力系统物联电网不同物理点上的智能相位伏安表，用于实时获取相应物理点的采样信号；每个所述智能相位伏安表连接有微处理器和电能计量模块；其中：
所述电能计量模块预设多级测量量限，且所述电能计量模块内配置有与每个所述测量量限对应的测量计算程序；所述微处理器中预设有与所述电能计量模块的多级测量量限一一对应的量限值；
所述电能计量模块读取智能相位伏安表输入接口的采样信号后执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到采样信号的测量值；
所述微处理器根据所述测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算；
所述物联电网上还连接有至少一个监测控制器，所述监测控制器被配置为实时监测所述物联电网的同步相量测量值，分析所述电能计量模块输出的测量值，以及存储电力系统运行性能数据。
进一步地，本发明还提出一种基于智能相位伏安表的电力数据监测方法，应用于上述任一技术方案提出的电力数据监测系统。其中包括以下步骤：
S1、通过设置在电力系统物联电网不同物理点上的智能相位伏安表实时获取相应物理点的采样信号；
S2、与智能相位伏安表连接的电能计量模块根据其当前配置的测量量限，执行相应的测量计算程序并对获取的采样信号进行测量计算，输出采样信号的测量值；
S3、微处理器根据所述电能计量模块输出的测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算：若测量值高于量限值范围的上限值，则控制电能计量模块上调测量量限级别，跳转执行S2步骤；若测量值低于量限值范围的下限值，则控制电能计量模块下调测量量限级别，跳转执行S2步骤；若测量值在量限值范围内，将所述测量值输出至监测控制器进行分析；
同时，所述监测控制器实时搜集所述物联电网的同步相量测量值，以及存储电力系统运行性能数据。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明采用智能相位伏安表自动判别输入信号的种类，无需人工选择测量的量限，经过电能计量模块与微处理器的判别和计算后，完成电力数据的有效测量和监测。此外，本实施例通过监测控制器获取电力系统物联电网上的同步相量测量值，适用于电力系统管理调度，有效提高电力系统管理调度能力及可靠性。
附图说明
图1为实施例1的基于智能相位伏安表的电力数据监测系统的架构图。
图2为实施例2的基于智能相位伏安表的电力数据监测方法的流程图。
图3为实施例2的测量量限级别判断及调整的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提出一种基于智能相位伏安表的电力数据监测系统，如图1所示，为本实施例的电力数据监测系统的架构图。
本实施例提出的基于智能相位伏安表的电力数据监测系统中，包括若干智能相位伏安表1，分别设置在待监测的电力系统物联电网的不同物理点，用于实时获取相应物理点的采样信号。其中，每个所述智能相位伏安表1连接有微处理器2和电能计量模块3。
本实施例中，所述电能计量模块3预设多级测量量限，且所述电能计量模块3内配置有与每个所述测量量限对应的测量计算程序；所述微处理器2中预设有与所述电能计量模块3的多级测量量限一一对应的量限值。
在具体实施过程中，所述电能计量模块3读取智能相位伏安表1输入接口的采样信号后执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到采样信号的测量值。
所述微处理器2根据所述测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块3的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算。
此外，所述物联电网上还连接有至少一个监测控制器4，所述监测控制器4被配置为实时监测所述物联电网的同步相量测量值，分析所述电能计量模块3输出的测量值，以及存储电力系统运行性能数据，以实现电力系统电力数据的监测。
在一可选实施过程中，所述监测控制器4通过实时接收来源于电力系统的大量数据流，然后检测接收到的数据流中的数据，实时监测物联电网的同步相量测量值。所述同步相量测量值包括电力系统的状态估计、静态稳定的监测、暂态稳定的预测及控制、故障分析等数据。
监测控制器4进一步分析所述同步相量测量值是否超过预定义界限值或余值，特别地，当检测分析出所述同步相量测量值中至少一个超过当地控制区域或广域互联电网的界限值，所述监测控制器4激活并进行电网系统性能评估和互联电网动态稳定性状态评估。
可选地，所述监测控制器4将事件相关度量和事件分析结果等相关数据传输至显示器进行可视化显示。
在一具体实施过程中，所述物联电网的同步相量测量值包含次秒级时间戳；所述监测控制器4还被配置为实时搜集其他电力系统数据源，和/或一个或多个非电网数据源的同步相量测量值。
所述物联电网由一个地理区域组成，该地理区域包含一个或多个县、城市、省或国家。
所述其他电力系统数据源包括传输地图、发电厂运行参数、EMS/SCADA系统中的一种或多种。
在一可选实施例中，所述电能计量模块3读取智能相位伏安表1输入接口的采样信号后传输至所述微处理器2中进行有效性检测，当判定为有效采样信号时，所述微处理器2向所述电能计量模块3返回工作信号；所述电能计量模块3接收工作信号后，执行与当前测量量限对应的测量计算程序，对所述有效信号进行测量计算，得到采样信号的测量值。
当判定为无效采样信号时，则微处理器2和电能计量模块3不工作。
其中，微处理器2执行有效性检测时，可选地，通过比对采样信号与预设的有效阈值判断所述采样信号是否为有效采样信号。具体地，若所述采样信号小于预设的有效阈值时，判定所述采样信号为无效信号；若所述采样信号大于或等于预设的有效阈值时，判定所述采样信号为有效采样信号。
在一可选实施例中，所述微处理器2的量限值范围设置为相应量限值的20％～110％。
在具体实施过程中，所述微处理器2根据所述测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块3的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算。具体地，微处理器2根据当前电能计量模块3配置的测量量限值A，获取当前判定的量限值范围，其上限值为110％×A，其下限值为20％×A。
进一步地，在一可选实施例中，当所述测量值大于所述微处理器2当前量限值的上限值时，所述微处理器2判断所述电能计量模块3当前的测量量限是否为最大级别的测量量限：
若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；
否则，所述微处理器2向所述电能计量模块3发出控制信号，所述电能计量模块3向上一级调整测量量限，并执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到新的测量值；所述微处理器2重新执行判断。
当所述测量值小于所述微处理器2当前量限值的下限值时，所述微处理器2判断所述电能计量模块3当前的测量量限是否为最小级别的测量量限：
若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；
否则，所述微处理器2向所述电能计量模块3发出控制信号，所述电能计量模块3向下一级调整测量量限，并执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到新的测量值；所述微处理器2重新执行判断。
本实施例中，采用智能相位伏安表1自动判别输入信号的种类，无需人工选择测量的量限，经过电能计量模块3与微处理器2的判别和计算后，完成电力数据的有效测量和监测。此外，本实施例通过监测控制器4获取电力系统物联电网上的同步相量测量值，实现风险分析、电网数据、历史数据、关键可靠性指标分析，以及风险评估，电网可靠性和系统运营效率等评估，适用于电力系统管理调度，有效提高电力系统管理调度能力及可靠性。
实施例2
本实施例提出一种基于智能相位伏安表的电力数据监测方法，应用于实施例1提出的电力数据监测系统中。如图2所示，为本实施例的电力数据监测方法的流程图。
本实施例提出的电力数据监测方法中，包括以下步骤：
S1、通过设置在电力系统物联电网不同物理点上的智能相位伏安表1实时获取相应物理点的采样信号。
S2、与智能相位伏安表1连接的电能计量模块3根据其当前配置的测量量限，执行相应的测量计算程序并对获取的采样信号进行测量计算，输出采样信号的测量值。
S3、微处理器2根据所述电能计量模块3输出的测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块3的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算：若测量值高于量限值范围的上限值，则控制电能计量模块3上调测量量限级别，跳转执行S2步骤；若测量值低于量限值范围的下限值，则控制电能计量模块3下调测量量限级别，跳转执行S2步骤；若测量值在量限值范围内，将所述测量值输出至监测控制器4进行分析。
同时，所述监测控制器4实时搜集所述物联电网的同步相量测量值，以及存储电力系统运行性能数据。
所述物联电网的同步相量测量值包含次秒级时间戳；所述监测控制器4还被配置为实时搜集其他电力系统数据源，和/或一个或多个非电网数据源的同步相量测量值；所述其他电力系统数据源包括传输地图、发电厂运行参数、EMS/SCADA系统中的一种或多种。
在一可选实施例中，所述S2步骤中，还包括以下步骤：
S2.1、电能计量模块3读取智能相位伏安表1输入接口的采样信号后传输至所述微处理器2中进行有效性检测，当判定为有效采样信号时，所述微处理器2向所述电能计量模块3返回工作信号；
S2.2、所述电能计量模块3接收工作信号后，根据其当前配置的测量量限，执行相应的测量计算程序并对获取的采样信号进行测量计算，输出采样信号的测量值。
其中，微处理器2执行有效性检测时，可选地，通过比对采样信号与预设的有效阈值判断所述采样信号是否为有效采样信号。具体地，若所述采样信号小于预设的有效阈值时，判定所述采样信号为无效信号；若所述采样信号大于或等于预设的有效阈值时，判定所述采样信号为有效采样信号。
在一可选实施例中，所述S3步骤中，判定是否对所述电能计量模块3的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算的具体步骤包括：
当所述测量值大于所述微处理器2当前量限值的上限值时，所述微处理器2判断所述电能计量模块3当前的测量量限是否为最大级别的测量量限：若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；否则，所述微处理器2向所述电能计量模块3发出控制信号，所述电能计量模块3向上一级调整测量量限，跳转执行S2步骤。
当所述测量值小于所述微处理器2当前量限值的下限值时，所述微处理器2判断所述电能计量模块3当前的测量量限是否为最小级别的测量量限：若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；否则，所述微处理器2向所述电能计量模块3发出控制信号，所述电能计量模块3向下一级调整测量量限，跳转执行S2步骤。
如图3所示，为本实施例的测量量限级别判断及调整的流程图。
进一步地，在一可选实施例中，所述微处理器2的量限值范围设置为相应量限值的20％～110％。
在具体实施过程中，所述微处理器2根据所述测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块3的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算。具体地，微处理器2根据当前电能计量模块3配置的测量量限值A，获取当前判定的量限值范围，其上限值为110％×A，其下限值为20％×A。
实施例3
本实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被控制器执行时实现上述实施例2中提出的电力数据监测方法。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于智能相位伏安表的电力数据监测系统，其特征在于，包括若干设置在电力系统物联电网不同物理点上的智能相位伏安表，用于实时获取相应物理点的采样信号；每个所述智能相位伏安表连接有微处理器和电能计量模块；其中：
所述电能计量模块预设多级测量量限，且所述电能计量模块内配置有与每个所述测量量限对应的测量计算程序；所述微处理器中预设有与所述电能计量模块的多级测量量限一一对应的量限值；
所述电能计量模块读取智能相位伏安表输入接口的采样信号后执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到采样信号的测量值；
所述微处理器根据所述测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算；
所述物联电网上还连接有至少一个监测控制器，所述监测控制器被配置为实时监测所述物联电网的同步相量测量值，分析所述电能计量模块输出的测量值，以及存储电力系统运行性能数据。
2.根据权利要求1所述的电力数据监测系统，其特征在于，所述电能计量模块读取智能相位伏安表输入接口的采样信号后传输至所述微处理器中进行有效性检测，当判定为有效采样信号时，所述微处理器向所述电能计量模块返回工作信号；所述电能计量模块接收工作信号后，执行与当前测量量限对应的测量计算程序，对所述有效信号进行测量计算，得到采样信号的测量值。
3.根据权利要求1所述的电力调度系统，其特征在于，所述微处理器的量限值范围设置为相应量限值的20％～110％。
4.根据权利要求3所述的电力数据监测系统，其特征在于，当所述测量值大于所述微处理器当前量限值的上限值时，所述微处理器判断所述电能计量模块当前的测量量限是否为最大级别的测量量限：若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；否则，所述微处理器向所述电能计量模块发出控制信号，所述电能计量模块向上一级调整测量量限，并执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到新的测量值；所述微处理器重新执行判断；
当所述测量值小于所述微处理器当前量限值的下限值时，所述微处理器判断所述电能计量模块当前的测量量限是否为最小级别的测量量限：若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；否则，所述微处理器向所述电能计量模块发出控制信号，所述电能计量模块向下一级调整测量量限，并执行与当前测量量限对应的测量计算程序进行测量计算，得到新的测量值；所述微处理器重新执行判断。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电力数据监测系统，其特征在于，所述物联电网的同步相量测量值包含次秒级时间戳；所述监测控制器还被配置为实时搜集其他电力系统数据源，和/或一个或多个非电网数据源的同步相量测量值；所述其他电力系统数据源包括传输地图、发电厂运行参数、EMS/SCADA系统中的一种或多种。
6.一种基于智能相位伏安表的电力数据监测方法，其特征在于，应用于权利要求1～5任一项所述的电力数据监测系统；所述方法包括以下步骤：
S1、通过设置在电力系统物联电网不同物理点上的智能相位伏安表实时获取相应物理点的采样信号；
S2、与智能相位伏安表连接的电能计量模块根据其当前配置的测量量限，执行相应的测量计算程序并对获取的采样信号进行测量计算，输出采样信号的测量值；
S3、微处理器根据所述电能计量模块输出的测量值是否在相应的量限值范围内，判定是否对所述电能计量模块的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算：若测量值高于量限值范围的上限值，则控制电能计量模块上调测量量限级别，跳转执行S2步骤；若测量值低于量限值范围的下限值，则控制电能计量模块下调测量量限级别，跳转执行S2步骤；若测量值在量限值范围内，将所述测量值输出至监测控制器进行分析；
同时，所述监测控制器实时搜集所述物联电网的同步相量测量值，以及存储电力系统运行性能数据。
7.根据权利要求6所述的电力数据监测方法，其特征在于，所述S2步骤中，还包括以下步骤：
S2.1、电能计量模块读取智能相位伏安表输入接口的采样信号后传输至所述微处理器中进行有效性检测，当判定为有效采样信号时，所述微处理器向所述电能计量模块返回工作信号；
S2.2、所述电能计量模块接收工作信号后，根据其当前配置的测量量限，执行相应的测量计算程序并对获取的采样信号进行测量计算，输出采样信号的测量值。
8.根据权利要求6所述的电力数据监测方法，其特征在于，所述S3步骤中，判定是否对所述电能计量模块的测量量限级别进行调整并控制其重新执行测量计算的具体步骤包括：
当所述测量值大于所述微处理器当前量限值的上限值时，所述微处理器判断所述电能计量模块当前的测量量限是否为最大级别的测量量限：若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；否则，所述微处理器向所述电能计量模块发出控制信号，所述电能计量模块向上一级调整测量量限，跳转执行S2步骤；
当所述测量值小于所述微处理器当前量限值的下限值时，所述微处理器判断所述电能计量模块当前的测量量限是否为最小级别的测量量限：若是，则将所述测量值作为最终测量值输出；否则，所述微处理器向所述电能计量模块发出控制信号，所述电能计量模块向下一级调整测量量限，跳转执行S2步骤。
9.根据权利要求6所述的电力数据监测方法，其特征在于，所述微处理器的量限值范围设置为相应量限值的20％～110％。
10.根据权利要求6所述的电力数据监测方法，其特征在于，所述物联电网的同步相量测量值包含次秒级时间戳；所述监测控制器还被配置为实时搜集其他电力系统数据源，和/或一个或多个非电网数据源的同步相量测量值；所述其他电力系统数据源包括传输地图、发电厂运行参数、EMS/SCADA系统中的一种或多种。
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