CN201255753Y - 基于网络的电能质量监测与分析系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于网络的电能质量监测与分析系统，包括下位机、与下位机连接的分层分布式组网设备，其中下位机包括电压互感器、电流互感器，其一并接入A/D转换器、DSP控制器和485总线控制器，多个下位机最后均通过485总线控制器与前置上位机连接；所述分层分布式组网设备包括位于网络接入层的网络交换设备，汇聚层中的门户服务器，核心层的中心交换机及操作端；且所述前置上位机位于汇聚层。本实用新型利用计算机及网络技术实现了对电力系统及企业配电网电能质量的统一集中管理，并能够为实现对全网范围内电能质量治理设备的协调控制提供依据，从而促进配电网的综合节能降耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种谐波监测与分析装置，特别涉及一种基于网络的电能质量监测与分析系统。
背景技术
我国单位GDP的能源消耗大大高于世界平均水平，如何降低GDP能耗已经成为关系我国未来经济发展的战略问题。电能是影响我国工业发展的关键因素之一，电力节能在我国建设节约型社会的进程中将占有越来越重要的地位，其中随着非线性负载的增多，谐波、无功等因素造成的能量损耗日益严重。目前，配电网相应的安装了许多谐波治理及无功补偿装置，此类装置采用瞬时无功功率法和改进负序电流电压计算法对电网中的谐波、无功、负序等电能质量参数进行计算，然后进行相应的谐波治理和无功补偿，显著的提高了配电网电能质量，降低了网损，提高了电机、变压器的利用率，达到了节能降耗的目的。
随着工业计算机以及网络水平的不断进步，为了进一步降低电网损耗，提高供配电系统的安全可靠运行，利用计算机及网络技术实现对电力系统及企业配电网尤其是大型企业配电网电能质量的统一集中管理，实现对全网范围内电能质量治理设备的协调控制具有很重要的意义。目前，在美国等发达国家电能质量智能化监控系统已在变电站及大型企业广泛应用，我国也先后引进了这类装置。但主要是应用于电力系统变电站，在大型企业尤其是冶金、矿山等高能耗企业中应用的很少。国内，企业生产过程监控系统已广泛应用，但此类监控系统主要用于实现对生产过程的实时监控、方便管理等方面，并未涉及对企业配电网电能质量的统一集中管理。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型是提供一种基于网络的电能质量监测与分析系统，能够将谐波、无功、负序等电能质量参数进行检测、分析，并通过组网实现配电网各个节点的电能质量参数的汇总、集中处理，具有价廉，实用的特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于网络的电能质量监测与分析系统，包括下位机、与下位机连接的分层分布式组网设备，其中下位机包括电压互感器、电流互感器，其一并接入A/D转换器、DSP控制器和485总线控制器，多个下位机最后均通过485总线控制器与前置上位机连接；所述分层分布式组网设备包括位于网络接入层的网络交换设备，汇聚层中的门户服务器，核心层的中心交换机及操作端；且所述前置上位机位于汇聚层。
上述操作端包括操作员站和工程师站。
本实用新型首先通过下位机采用瞬时无功功率法和改进负序电流电压计算法对电网中的谐波、无功、负序等电能质量参数的计算，同时具有越限报警保护功能，与之连接的前置上位机提供良好的图形用户界面完成数据显示和报表统计。下位机中的电压电流互感器采集到的数据通过485总线经由485总线控制器传送至前置上位机，并定时定量的将数据存储到门户服务器中，操作员站和工程师站分配不同的权限，可以对综合电能质量参数进行浏览、查询、设定报警限值等不同操作。
本实用新型的有益效果是：1)采用高频响应的电压电流互感器保证了谐波测量的范围，A/D转换器可进行高速、高精度的数据采集，提高了谐波测量的精度；2)采用瞬时无功功率法和改进负序电流电压计算法对电网中的谐波、无功、负序等电能质量参数的计算，保证了检测的准确性；3)利用计算机及网络技术对单独多通道电能质量采集与分析装置进行组网，实现了配电网多节点电能质量参数的汇总与集中管理，并为对全网范围内电能质量治理设备的协调控制提供依据，从而促进配电网的综合节能降耗。
下机结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1为实施例中下位机的结构原理图；
图2为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参见图1，本实用新型包括下位机、与下位机连接的分层分布式组网设备，其中下位机包括电压互感器、电流互感器，其一并接入A/D转换器、DSP控制器和485总线控制器，多个下位机最后均通过485总线控制器与前置上位机连接；所述分层分布式组网设备包括位于网络接入层的网络交换设备，汇聚层中的门户服务器，核心层的中心交换机及操作端；且所述前置上位机位于汇聚层。所述下位机为单独多通道电能质量采集与分析装置，其采用瞬时无功功率法和改进负序电流电压计算法对电网中的谐波、无功、负序等电能质量参数的计算，同时具有越限报警保护功能，前置上位机通过下位机传送来的参数数据提供良好的图形用户界面完成数据显示和报表统计。并且还可通过连接在前置上位机上的键盘作为输入装置输入控制指令，通过与之连接的打印机、显示器作为输出装置将报表显示出来。
本实施例中，所述前置上位机采用研华工业控制机PCA6006；所述485总线控制器采用MAX1487芯片；所述DSP控制器采用tms320f2812。
参见图2，单独多通道电能质量监测和分析装置能够同时监测多条线路的电能质量参数，由于硬件采用模块化结构，可移植性强，硬件连接方便组网。遵照“分层分布、面向对象”的设计原则，立足于“实用化、简易化、智能化”的目标，分布式网络分为三层结构：核心层、汇聚层、接入层。核心层：网络平台的核心层采用千兆以太网，核心层上下网络接口具备双口全双工通讯方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。整个核心层的设备主要由两台相互热备的服务器、一台工程师站、一台操作员站、一台综合管理站、一个中心交换机柜及其它外围设备构成，其中服务器为HP服务器。核心交换机负责接受汇聚层送入的数据，并向其他各站提供数据服务。主服务器通过核心交换机接受站级管理层上送的数据，并由各种应用支撑软件进行处理，同时向网络上的各个站点提供实时数据。汇聚层：汇聚层的功能主要是承上启下。汇聚层为连接本地的逻辑中心，需要有较高的性能和丰富的功能，能提供基于策略的数据采集与设备控制，要求具有强大的业务调度能力。整个汇聚层包括多台前置上位机，即工控机、一台门户服务器、以及相关网络连接介质。工控机分别部署在工矿企业主变电站及其它站点内，每个工控机的串行通讯接口用于连接间隔层的总线型链路，上行网络接口分别接入核心层的以太网交换机，用于从接入层对应的设备中收集数据，通过双绞线和光缆介质连接到中心交换机柜向核心层提供现场数据，或者接收核心层下达的各种控制指令；门户服务器/Web Server用于接受核心层信息，与本系统相关的信息系统或控制系统进行通信，提供相应的对外数据接口以及功能服务；或者通过相应的网络安全隔离设备后接入Internet。接入层：接入层包括总线控制器、网关以及现场总线等设施构成，且下位机通过接入层接入网络，与汇聚层的前置上位机系统进行通讯，且采用Nport5630作为网络交换设备。接入层的连接介质主要采用应用广泛的RS-485现场总线。在系统运行过程中，子站内的单独多通道电能质量监测与分析装置的一次设备通过对应的二次单元接口连接到总线控制器或网关设备，进而接入到汇聚层的前置上位机中。另一方面，当工矿企业供配电系统微机保护及综合自动化系统需要与厂区局域网甚至是Internet进行连接时，防火墙设备和网络安全隔离设备将不可或缺，这些设备在逻辑上也是位于接入层。
Claims (9)
1、一种基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，包括下位机、与下位机连接的分层分布式组网设备，其中下位机包括电压互感器、电流互感器，其一并接入A/D转换器、DSP控制器和485总线控制器，多个下位机最后均通过485总线控制器与前置上位机连接；所述分层分布式组网设备包括位于网络接入层的网络交换设备，汇聚层中的门户服务器，核心层的中心交换机及操作端；且所述前置上位机位于汇聚层。
2、根据权利要求1所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述下位机为单独多通道电能质量采集与分析装置。
3、根据权利要求1所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述前置上位机上连接有输入、输出装置。
4、根据权利要求1所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述前置上位机采用研华工业控制机PCA6006。
5、根据权利要求1所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述485总线控制器采用MAX1487芯片
6、根据权利要求1所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述DSP控制器采用tms320f2812。
7、根据权利要求1所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述网络交换设备采用Nport5630。
8、根据权利要求1所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述门户服务器为HP服务器。
9、根据权利要求1-7之一所述基于网络的电能质量监测与分析系统，其特征是，所述操作端包括操作员站和工程师站。
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