CN116667537A - 一种电能质量监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电能质量监测装置，涉及电能质量监测领域，装置包括：数据采集模块用于采集对电网中的电能数据；信号处理模块用于将数据采集模块采集的波形信号转换成方波信号，根据方波信号计算外部电网的网频频率，将采样频率调节至与外部电网的网频频率同步；电能质量分析模块用于分析同步采样数据生成电能质量分析结果；电能质量补偿模块用于当电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，向外部电网提供电能补偿。通过信号处理模块将装置的采样频率与外部电网的网频频率进行同步处理，还通过设置电能质量补偿模块，当电能质量出现异常情况时及时进行电能补偿，既能够准确的进行电能质量的监测，同时还能降低因电能质量异常而带来的损失。
Description
技术领域
本发明涉及电能质量监测领域，特别是涉及一种电能质量监测装置。
背景技术
随着科技的进步,现代电力系统中使用电负荷结构发生了重大的变化,诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频器调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷的迅速发展,由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，使电网的电压波形发生畸变引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等,对供电电能质量造成严重的干扰。电网中正面对着越来越多的电能质量问题，这使得电能质量的研究十分迫切。
电能质量监测是获得电能相关数据的最直接手段,只有对电能质量进行正确监测,才能掌握电网的电能质量水平与实际状况，了解运行负荷引起电能质量下降的规律与特性。而在电网质量参数进行监测时，监测装置的采样频率和外部电网的网频频率不一致时，会直接导致电网质量监测结果出现严重偏差，且当电能质量参数超出设定阈值时，不能及时的处理电能质量异常情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种电能质量监测装置，可通过设置信号处理模块计算外部电网的网频频率，同时将装置的采样频率与外部电网的网频频率进行同步处理，还通过设置电能质量补偿模块，当电能质量出现异常情况时及时进行电能补偿，既能够准确的进行电能质量的监测，同时还能降低因电能质量异常而带来的损失。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电能质量监测装置，所述装置包括：
数据采集模块，用于采集电网中的电能数据；
信号处理模块，用于将所述数据采集模块采集的波形信号转换成方波信号，根据所述方波信号计算外部电网的网频频率，将采样频率调节至与外部电网的网频频率同步；
电能质量分析模块，用于分析同步采样数据生成电能质量分析结果；
电能质量补偿模块，用于当所述电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，向外部电网提供电能补偿。
可选的，所述信号处理模块具体包括：
电网网频计算单元，用于将所述数据采集模块采集的波形信号转换成方波信号，在所述方波信号每次上升沿期间进入中断，根据连续两次中断记录的内部脉冲数，计算外部电网的网频频率；
同步调整单元，用于调整所述装置的采样频率与外部电网的网频频率同步；
同步数据传输单元，用于将所述同步采样数据发送至所述电能分析模块。
可选的，所述电能质量分析模块具体包括：
电能质量技术参数分析单元，用于对所述同步采样数据进行数据分析，得到各项电能质量技术参数；
电能质量分析单元，用于对所有所述电能质量技术参数进行电能质量分析统计，根据电能质量分析统计结果以绘制曲线的方式生成各种电能质量报表。
可选的，所述装置包括报警及异常估计模块；所述报警及异常估计模块，用于当所述电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，对异常数据进行分析并估计异常原因。
可选的，所述装置包括逻辑控制模块；所述逻辑控制模块，用于对所述数据采集模块的采样频率以及采样周期的间隔进行调控。
可选的，所述装置包括时钟校准模块；所述时钟校准模块，用于向所述电能质量分析模块提供实时时钟信号。
可选的，所述装置包括续航电源模块；所述续航电源模块，用于当所述装置的外接电源故障时，向各模块提供电能。
可选的，所述装置包括触摸显示模块；所述触摸显示模块，用于对各模块的采集数据或分析数据进行显示，并且对各电能质量技术参数对应的阈值进行调整。
可选的，所述装置包括存储模块；所述存储模块，用于对各模块的采集数据或分析数据进行存储。
可选的，所述装置还包括查询模块；所述查询模块，用于搜索并查询所述存储模块内的数据。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种电能质量监测装置，包括信号处理模块和电能质量补偿模块，其中，信号处理模块用于将所述数据采集模块采集的波形信号转换成方波信号，根据所述方波信号计算外部电网的网频频率，将采样频率调节至与外部电网的网频频率同步；电能质量补偿模块用于当所述电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，向外部电网提供电能补偿。通过设置信号处理模块计算外部电网的网频频率，同时将装置的采样频率与外部电网的网频频率进行同步处理，还通过设置电能质量补偿模块，当电能质量出现异常情况时及时进行电能补偿，既能够准确的进行电能质量的监测，同时还能降低因电能质量异常而带来的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电能质量监测装置的结构示意图。
附图标记：
数据采集模块—1；信号处理模块—2；电能质量分析模块—3；电能质量补偿模块—4；报警及异常估计模块—5；逻辑控制模块—6；时钟校准模块—7；续航电源模块—8；触摸显示模块—9；存储模块—10；查询模块—11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种电能质量监测装置，可通过设置信号处理模块计算外部电网的网频频率，同时将装置的采样频率与外部电网的网频频率进行同步处理，还通过设置电能质量补偿模块，当电能质量出现异常情况时及时进行电能补偿，既能够准确的进行电能质量的监测，同时还能降低因电能质量异常而带来的损失。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供一种电能质量监测装置，所述装置包括：
数据采集模块1，用于采集电网中的电能数据。
具体地，数据采集模块1可以是A/D模块，A/D模块采集的电能数据包括三相电压、三相电流、谐波和基波等。本实施例中，A/D模块可以但不局限于为16位A/D转换器。
信号处理模块2，用于将所述数据采集模块1采集的波形信号转换成方波信号，根据所述方波信号计算外部电网的网频频率，将采样频率调节至与外部电网的网频频率同步(后，进行同步采样和暂态数据分析)，并将采样数据(的稳态波形数据发送给电能质量分析模块3)。
其中，所述信号处理模块2具体包括：
电网网频计算单元，用于将所述数据采集模块1采集的波形信号转换成方波信号，在方波信号每次上升沿期间进入中断，根据连续两次中断所记录的内部脉冲数，计算出外部电网的网频频率；
同步调整单元，用于调整所述装置的采样频率与外部电网的网频频率同步；
同步数据传输单元，用于将所述同步采样数据发送至所述电能分析模块。
本实施例中，信号处理模块2将所述数据采集模块1采集的波形信号转换成方波信号，根据所述方波信号计算外部电网的网频频率，将采样频率调节至与外部电网的网频频率同步后，进行同步采样和暂态数据分析，并将采样的稳态波形数据发送给电能质量分析模块3。
电能质量分析模块3，用于分析同步采样数据生成电能质量分析结果。
其中，所述电能质量分析模块3具体包括：
电能质量技术参数分析单元，用于所述同步采样数据进行数据分析，得到各项电能质量技术参数。
其中，若电能质量分析模块3初次运行，所有电能质量技术参数为当前电能质量技术参数；若电能质量分析模块3非初次运行,所有电能质量技术参数为当前电能质量技术参数和整个运行时间段保存的历史电能质量技术参数。
电能质量分析单元，用于对所有所述电能质量技术参数进行电能质量分析统计，根据电能质量分析统计，以绘制曲线的方式生成各种电能质量报表。
电能质量补偿模块4，用于当所述电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，向外部电网提供电能补偿。
在监测出异常电能质量的同时，即可通过电力补偿器提供电能补偿,从而降低因电能质量异常而带来的损失。
所述装置包括报警及异常估计模块5；所述报警及异常估计模块5，用于当所述电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，分析异常数据估计异常原因。
本实施例中，为了保证能够在监测到电网质量技术参数异常时，及时的通知到工作人员，并尽快确定异常原因和位置，装置中还设置了报警及异常估计模块5。如当估计电网故障位置时，电能质量分析统计中得到电能质量超标参数，根据电能质量超标参数对电能质量污染源进行定位判断，电能质量污染源包括谐波/间谐波污染源、波动闪变污染源、电压骤升骤降污染源、电压三相不平衡污染源、电压偏差污染源、频率偏差污染源。
考虑到用电高峰和低峰时，接入电网的负荷有差役，负荷高时，异常情况出现的概率更大，所以为了能够在用电高峰时使采样频率以及完整采样周期之间的间隔时间更短，而在在用电高峰时使采样频率以及完整采样周期之间的间隔时间更长，可以在装置中设置逻辑控制单元；所述逻辑控制单元，用于对所述数据采集模块1的采样频率以及采样周期的间隔进行调控。从而在用电高峰和用电谷峰，灵活调控每个完整采样周期之间的时间间隔。
为了使采样时间更准确，装置中还可以包括时钟校准模块7，时钟校准模块7与电能质量分析模块3连接给电能质量分析模块3提供实时时钟信号。时钟校准模块7与电能质量分析模块3连接方式可以是电连接也可以是通过NB-IOT网络模式等无线通讯方式通讯连接。
为了防止外接电源故障时停止工作，装置中还可以包括续航电源模块8，续航电源模块8为锂电池、太阳能电池中的一种或多种组合，在外接电源故障时为装置内各个模块供电。
为了能够更直观的显示数据，并且能够根据实际需求调整各电能质量技术参数对应的阈值，装置中还设置有触摸显示模块9；所述触摸显示模块9，用于对各模块的采集数据或分析数据进行显示，并且对各电能质量技术参数对应的阈值进行调整。
为了能够实时存储电能质量监测信息以及采样数据，在装置中设置了存储模块10；所述存储模块10，用于对各模块的采集数据或分析数据进行存储。
同时为了便于后续对存储的信息进行搜索和查询，装置设置了查询模块11，所述查询模块11，用于在搜索并查询所述存储模块10内的数据。
本实施例中，电能质量监测装置不仅仅通过设置信号处理模块2和电能质量补偿模块4，实现了装置的采样频率与外部电网的网频频率的同步以及当电能质量出现异常情况时及时进行电能补偿，保证电能质量监测准确性的同时，降低因电能质量异常而带来的损失。而且还设置了报警及异常估计模块5、逻辑控制单元、续航电源模块8等，能够辅助电能质量监测装置执行相应的监测功能，各模块构成的电能质量监测装置更智能化。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种电能质量监测装置，其特征在于，所述装置包括：
数据采集模块，用于采集电网中的电能数据；
信号处理模块，用于将所述数据采集模块采集的波形信号转换成方波信号，根据所述方波信号计算外部电网的网频频率，将采样频率调节至与外部电网的网频频率同步；
电能质量分析模块，用于分析同步采样数据生成电能质量分析结果；
电能质量补偿模块，用于当所述电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，向外部电网提供电能补偿。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块具体包括：
电网网频计算单元，用于将所述数据采集模块采集的波形信号转换成方波信号，在所述方波信号每次上升沿期间进入中断，根据连续两次中断记录的内部脉冲数，计算出外部电网的网频频率；
同步调整单元，用于调整所述装置的采样频率与外部电网的网频频率同步；
同步数据传输单元，用于将所述同步采样数据发送至所述电能分析模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电能质量分析模块具体包括：
电能质量技术参数分析单元，用于对所述同步采样数据进行数据分析，得到各项电能质量技术参数；
电能质量分析单元，用于对所有所述电能质量技术参数进行电能质量分析统计，根据电能质量分析统计结果以绘制曲线的方式生成各种电能质量报表。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括报警及异常估计模块；所述报警及异常估计模块，用于当所述电能质量分析结果中电能质量技术参数超出对应阈值时，对异常数据进行分析并估计异常原因。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括逻辑控制模块；所述逻辑控制模块，用于对所述数据采集模块的采样频率以及采样周期的间隔进行调控。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括时钟校准模块；所述时钟校准模块，用于向所述电能质量分析模块提供实时时钟信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括续航电源模块；所述续航电源模块，用于当所述装置的外接电源故障时，向各模块提供电能。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括触摸显示模块；所述触摸显示模块，用于对各模块的采集数据或分析数据进行显示，并且对各电能质量技术参数对应的阈值进行调整。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括存储模块；所述存储模块，用于对各模块的采集数据或分析数据进行存储。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括查询模块；所述查询模块，用于搜索并查询所述存储模块内的数据。
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