CN204945269U

CN204945269U - 电能质量监控系统

Info

Publication number: CN204945269U
Application number: CN201520636415.8U
Authority: CN
Inventors: 史晓; 钟凯祥
Original assignee: CHANGZHOU AIYIQI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU AIYIQI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2025-08-21

Abstract

本实用新型涉及监控设备技术领域，具体涉及一种电能质量监控系统。其包括：互感器模块，用于对电能质量参数进行采集并转换成参数信号；处理模块，用于接收参数信号，并对参数信号进行处理以得到控制信号；操作信号发送模块，用于接收控制信号，并对控制信号进行处理以得到操作信号；以及补偿装置，用于接收操作信号，并根据操作信号对电能质量进行补偿。本实用新型能够较佳地对电能质量进行监测和调控。

Description

电能质量监控系统

技术领域

本实用新型涉及监控设备技术领域，具体地说，涉及一种电能质量监控系统。

背景技术

随着电力电子设备、电气化铁路、电弧炉、轧钢机等非线性负荷和冲击性负荷的广泛应用，电能质量问题日益严重。例如半导体生产、造纸等行业对电能质量的要求日益严格，即使几十毫秒的电压降落也可能导致生产设备工作异常、停机，造成巨大经济损失。改善电能质量对于电网的安全、经济运行、保障工业产品质量和科学实验的正常进行以及降低能耗等均有重要意义。因此暂态电能质量的研究和治理受到越来越多的重视，而暂态电能质量扰动分类是其中的重要环节。

现有的电能质量的主要监测手段是人工方式，利用便携式电能质量测量设备，对线路和变电站进行地毯式的数据采集，当前电能质量分析仪主要有手持式谐波分析仪、便携式多功能电能质量分析仪和电能质量远程监测仪。现有的检测手段中，由于大多需要技术人员到现场测试、人工抄表、统计分析，导致这种方式具有明显的局限性，如存在实时性差、监测指标少、工作量大、效率低等问题。

现有的电能质量检测分析方法主要有以下三种：1、时域仿真方法，通过求解由微分方程描述的电力系统元件方程，来对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究；2、频域分析方法，主要用于电能质量中的谐波问题分析，利用常规谐波潮流计算，分析谐波在系统中的分布情况；3、变换域分析方法，主要有傅里叶变换法、小波变换法等，其核心思想是将待分析的采样信号做某种变换，然后依据一些信号处理方法来分析信号的特征，从而实现电能质量的检测。其中，时域仿真方法是这三种中应用最为广泛的一种方法，其缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围；频域分析方法主要用于电能质量谐波问题，缺点是计算量大，求解过程复杂；变换域分析方法虽然是近年来较为成熟的方法，但是在其单独应用时还是存在局限性，并不能很好的满足精度高，智能化的需求。

实用新型内容

本实用新型的内容是提供一种电能质量监控系统，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。本实用新型能够基于模糊逻辑分析方法对数据进行处理，使得能够较佳地降低数据处理强度并能够得到较佳地精度。另外，本实用新型能够远程监控电力网络的电能质量，从而能够较佳地降低人工成本。

根据本实用新型的电能质量监控系统，其包括：

互感器模块，用于对电能质量参数进行采集并转换成参数信号；

处理模块，用于接收参数信号，并对参数信号进行处理以得到控制信号；

操作信号发送模块，用于接收控制信号，并对控制信号进行处理以得到操作信号；以及

补偿装置，用于接收操作信号，并根据操作信号对电能质量进行补偿。

本实用新型中，互感器模块能够有多个，以对相同线路的多个参数进行测量，从而保证测量的精准性，由于互感器模块能够将检测到的参数发送给处理模块，从而能够较佳地替代人工对电能质量进行检测。

本实用新型中，处理模块能够实时地对接收的参数进行分析，并能够根据分析结果产生控制信号，操作信号发送模块能够对控制信号进行接收并分析，从而产生操作信号，补偿装置能够接收操作信号并执行相应动作，从而对电能质量进行补偿，从而能够较佳地自动处理一些影响电能质量的问题。由上述可知，本实用新型不仅能够较佳地对电能质量进行远程监测，还能够较佳地对电能质量进行远程调控，从而为电能质量的监控提供了较佳地方案。

作为优选，还包括第一通讯模块和第二通讯模块，互感器模块和操作信号发送模块均通过第一通讯模块和第二通讯模块与处理模块信息交互。

本实用新型中，能够通过第一通讯模块和第二通讯模块实现多个互感器模块与处理模块间，以及操作信号发送模块与处理模块间的信息交互，从而能够使得互感器模块和操作信号发送模块能够较佳地与处理模块进行数据交互。

作为优选，第一通讯模块和第二通讯模块间的数据传输协议采用Zigbee协议。

本实用新型中，第一通讯模块和第二通讯模块能够采用例如zigbee、wifi、蓝牙等无线通信方式进行通信，从而能够较佳地解决现场布线难、成本高的问题，同时还能够较佳地降低维护成本。

作为优选，补偿装置采用无功补偿装置。

本实用新型中，补偿装置能够采用例如无功补偿装置，从而能够较佳地提高电力供电系统中的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境等。

作为优选，还包括操作模块，操作模块用于向处理模块发送输入指令。

本实用新型中，还能够包括例如操作模块，通过操作模块能够较佳地对处理模块发送输入指令，从而使得本实用新型能够更为灵活运用于实际生产中。

作为优选，还包括显示模块，处理模块将参数信号和控制信号转换成显示信号后发送给显示模块。

本实用新型中，还能够包括例如显示模块，显示模块能够对相关数据进行显示，使得使用者能够较为及时、直观的了解现场情况，从而能够及时作出处理判断。

作为优选，还包括后台中心，后台中心用于对处理模块进行控制。

本实用新型中，还能够包括例如后台中心，后台中心能够同时对多个处理模块进行管理，从而使得通过后台中心能够较佳地实现对多个工作站(每个工作站用于单独对一个现场进行监控)的管理，而后台中心能够通过例如英特网和工作站进行通信，从而能够较佳地统一管理一片区域的多个工作站。

作为优选，处理模块采用小波变换和模糊逻辑相结合的算法对数据进行处理。

本实用新型中，处理模块能够采用小波变换和模糊逻辑相结合的算法对数据进行处理，暂态电能质量扰动的指标通常笼统的给出了一些限值，且不同地区有不同的要求，对扰动类别和扰动强度的正确判断需要具有专家知识并了解当地情况，而模糊逻辑分类方法能够通过系统设计和参数选择将专家知识与当地实际要求综合考虑，自动给出较为直观、准确的判断评价，从而实现较为高效、精确的检测。

作为优选，处理模块包括四个输入模块、模糊推理模块和两个输出模块，四个输入模块用于采用小波变换算法对参数信号进行处理以得出“扰动持续时间信号”、“扰动幅度信号”、“扰动频率信号”和“电压变化率绝对值信号”并发送给模糊推理模块；模糊推理模块用于采用模糊逻辑算法对“扰动持续时间信号”、“扰动幅度信号”、“扰动频率信号”和“电压变化率绝对值信号”进行处理以得出“扰动类型信号”和“扰动强度信号”并分别发送给两个输出模块。

本实用新型中，四个输入模块能够采用小波变换提取扰动时间特征，根据各类暂态电能质量的内在特征选择扰动发生时间的电压幅值、电压变化率绝对值、扰动持续时间和扰动频率4个特征量组成暂态电能质量扰动分类的特征向量。从而能够简化算法，降低了小波变换提取特征所需时间。另外，本实用新型能够根据各种暂态扰动的特点设计4输入(分别通过四个输入模块输入)2输出(分别通过两个输出模块输出)的模糊逻辑推理系统(通过模糊推理模块实现)和多条模糊逻辑规则，用模糊逻辑方法分类，通过仿真分析表明该分析方法简单、快速、直观、正确率高。

附图说明

图1为实施例1中一种电能质量监控系统的系统框图；

图2为实施例1中处理模块的结构框图；

图3为实施例1中处理模块处理数据示意图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本实用新型进行解释而并非限定。

实施例1

如图1所示，本实施例中提供了一种电能质量监控系统，其能够较为高效、精确地对电能质量进行监测、调控。

本实施例中的一种电能质量监控系统，其包括：互感器模块，用于对电能质量参数进行采集并转换成参数信号；处理模块，用于接收参数信号，并对参数信号进行处理以得到控制信号；操作信号发送模块，用于接收控制信号，并对控制信号进行处理以得到操作信号；以及补偿装置，用于接收操作信号，并根据操作信号对电能质量进行补偿。其中，补偿装置采用无功补偿装置。

本实施例中，互感器模块与操作信号发送模块均与第一通讯模块连接，处理模块与第二通讯模块连接，从而通过第一通讯模块和第二通讯模块实现互感器模块和操作信号与处理模块间的数据交互。另外，第一通讯模块和第二通讯模块间的数据传输协议采用Zigbee协议。

本实施例中，处理模块上还连接有操作模块和显示模块，操作模块能够用于向处理模块发送输入指令，处理模块能够将参数信号和控制信号转换成显示信号并发送给显示模块，处理模块能够通过互联网与后台中心实现数据交互。

本实施例中，互感器模块、第一通讯模块、操作信号发送模块和补偿装置均设于监控现场，而第二通讯模块、处理模块操作模块和显示模块均设于与监控现场一一对应的工作站内，后台中心能够同时对多个工作站进行管理，图1中仅给出后台中心管理1个工作站的示意图。

如图2所示，本实施例中的处理模块包括四个输入模块、模糊推理模块和两个输出模块，其中，四个输入模块分别为第一输入模块、第二输入模块、第三输入模块和第四输入模块，两个输出模块分别为第一输出模块和第二输出模块。

如图3所示，本实施例中，处理模块能够对接收到的参数信号采用小波变换处理，并分别通过第一输入模块、第二输入模块、第三输入模块和第四输入模块向模糊推理模块对应发送“扰动持续时间信号”、“扰动幅度信号”、“扰动频率信号”和“电压变化率绝对值信号”；模糊推理模块能够采用模糊逻辑算法对“扰动持续时间信号”、“扰动幅度信号”、“扰动频率信号”和“电压变化率绝对值信号”进行处理，从而得出“扰动类型信号”和“扰动强度信号”并分别通过第一输出模块和第二输出模块输出结果。

本实施例中，通过采用小波变换提取扰动时间特征，根据各类暂态电能质量的内在特征选择扰动发生时间的“扰动持续时间”、“扰动幅度”、“扰动频率”和“电压变化率绝对值”4个特征量，以组成暂态电能质量扰动分类的特征向量，从而简化了算法，降低了小波变换提取特征所需时间。

另外，本实施例中根据各种暂态扰动的特点设计了4输入2输出的模糊逻辑推理系统和15条模糊逻辑规则(通过模糊推理模块实现)，用模糊逻辑方法分类，从而能够简单、快速、直观、正确率高的得出分析结果。

由于暂态电能质量扰动的指标通常笼统的给出了一些限值，且不同地区有不同的要求，对扰动类别和扰动强度的正确判断需要具有专家知识并了解当地情况。本实施例中，通过系统设计和参数选择能将专家知识与当地实际要求综合考虑，自动给出较为直观、准确的判断评价。而且，本实施例既可判断扰动类型，又可以给出扰动强度，所设计的模糊推理模块由模糊化、模糊推理、解模糊3部分组成，将4个特征量作为输入变量，将扰动类型和扰动强度作为输出变量，构建一个4输入2输出的模糊逻辑推理系统。从而能够较通用的作出更为高效、准确的处理判断。

本实施例中，互感器模块能够根据实际要求采用多种不同种类的互感器模块，从而能够根据具体监控要求对电能质量的不同参数进行测量，以满足不同检测需求。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.电能质量监控系统，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的电能质量监控系统，其特征在于：还包括第一通讯模块和第二通讯模块，互感器模块和操作信号发送模块均通过第一通讯模块和第二通讯模块与处理模块信息交互。

3.根据权利要求2所述的电能质量监控系统，其特征在于：第一通讯模块和第二通讯模块间的数据传输协议采用Zigbee协议。

4.根据权利要求1所述的电能质量监控系统，其特征在于：补偿装置采用无功补偿装置。

5.根据权利要求1～4中任一所述的电能质量监控系统，其特征在于：还包括操作模块，操作模块用于向处理模块发送输入指令。

6.根据权利要求5所述的电能质量监控系统，其特征在于：还包括显示模块，处理模块将参数信号和控制信号转换成显示信号后发送给显示模块。

7.根据权利要求1所述的电能质量监控系统，其特征在于：还包括后台中心，后台中心用于对处理模块进行控制。

8.根据权利要求1所述的电能质量监控系统，其特征在于：处理模块采用小波变换和模糊逻辑相结合的算法对数据进行处理。

9.根据权利要求8所述的电能质量监控系统，其特征在于：处理模块包括四个输入模块、模糊推理模块和两个输出模块，四个输入模块用于采用小波变换算法对参数信号进行处理以分别得出“扰动持续时间信号”、“扰动幅度信号”、“扰动频率信号”和“电压变化率绝对值信号”并同时发送给模糊推理模块；模糊推理模块用于采用模糊逻辑算法对“扰动持续时间信号”、“扰动幅度信号”、“扰动频率信号”和“电压变化率绝对值信号”进行处理以得出“扰动类型信号”和“扰动强度信号”并分别发送给两个输出模块。