一種基于以太網(wǎng)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于W太網(wǎng)的電能質(zhì)量 在線監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與推廣應(yīng)用，用戶側(cè)分布式電源（如風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā) 電、生物質(zhì)發(fā)電等）具有數(shù)量多、范圍廣、容量小、隨機(jī)性和間歇性強(qiáng)的特點(diǎn)，其大規(guī)模應(yīng)用 給電網(wǎng)供電可靠性和配電系統(tǒng)電能質(zhì)量帶來很大影響。分布式電源的間歇性和隨機(jī)性會(huì)引 起配電網(wǎng)電壓波動(dòng)和閃變，導(dǎo)致一些符合節(jié)點(diǎn)的電壓質(zhì)量超標(biāo)；分布式電源中不適當(dāng)?shù)哪?變器控制策略會(huì)產(chǎn)生不平衡電壓和諧波污染，對(duì)用戶側(cè)用電設(shè)備產(chǎn)生不良影響；分布式電 源并網(wǎng)運(yùn)行，會(huì)因安裝地點(diǎn)、容量和介入方式不合理等因素，導(dǎo)致電網(wǎng)供電可靠性降低。電 能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置是掌握電網(wǎng)供電質(zhì)量的實(shí)際情況、改善電能質(zhì)量的必不可少的工具。 目前，市場(chǎng)上的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置主要存在W下不足：電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和 實(shí)時(shí)性不足；數(shù)字通信能力有限，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換和共享等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于W太網(wǎng)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè) 裝置，它能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面的監(jiān)測(cè)分析，特別是間諧波、暫態(tài)事件和閃變 監(jiān)控，提高準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，改善頻率分辨率。
[0004] 為了達(dá)到上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣的：一種基于W太網(wǎng)的電能質(zhì)量在線 監(jiān)測(cè)裝置，它包括電網(wǎng)1、數(shù)據(jù)采集子模塊2、DSP分析子模塊3、基本電參量協(xié)處理器4、工 控機(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與控制子模塊5、電能質(zhì)量管理平臺(tái)6,DSP分析子模塊3將數(shù)據(jù)采集子模塊2 采集的電網(wǎng)電壓和電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析后得到電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，DSP分析子模塊 3同時(shí)還讀取基本電參量協(xié)處理器4所得到的高精度基本電參量數(shù)據(jù)，連同電能質(zhì)量指標(biāo) 數(shù)據(jù)一起實(shí)時(shí)地傳輸?shù)焦た貦C(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與控制子模塊5,然后由電能質(zhì)量管理平臺(tái)6定時(shí)、 周期性或人工的向工控機(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與控制子模塊5召喚數(shù)據(jù)，電能質(zhì)量管理平臺(tái)6主要完 成對(duì)諧波和間諧波、電壓波動(dòng)和閃變、幅頻偏差、暫態(tài)擾動(dòng)等指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和專家分析。本發(fā) 明能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面的監(jiān)測(cè)分析，特別是諧波、間諧波、暫態(tài)擾動(dòng)和閃變 監(jiān)控，提高準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，改善頻率分辨率。 陽0化]其中間諧波的檢測(cè)方法包括W下步驟：
[0006] A.用所述基本電參量協(xié)處理器4從采樣電壓信號(hào)中獲得基波頻率fO
[0007] B.根據(jù)基波頻率fO,得到同步采樣下的采樣頻率f's=nif。和采樣序列長(zhǎng)度T' =nzT。，按時(shí)間間隔t's= 1/f's對(duì)固定頻率23. 4375KHZ采樣得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行拉格朗 日插值調(diào)整，對(duì)調(diào)整之后每組采樣序列進(jìn)行DFT變換；
[0008] C.根據(jù)基波頻率f。和采樣序列長(zhǎng)度T'提取出間諧波分量；
[0009] 其中閃變檢測(cè)方法包括W下步驟：
[0010]A.對(duì)輸入的采樣電壓信號(hào)進(jìn)行同步提取，得到電壓閃變信號(hào)為u(t)= A[l+mcosQt]cos(?t)，其中，A是工頻載波電壓的幅值；《為工頻載波電壓的角頻率;m為 調(diào)幅波的電壓幅值，Q為調(diào)幅波的角頻率； W11]B.將u(t)平方后得到：
陽01引 C.由于信號(hào)中的I2 ? -QI分量的存化當(dāng)調(diào)制波頻率為15~25監(jiān)時(shí)，其5次倍 2 頻分量被映射到0~25監(jiān)之內(nèi)，幅值變位基波分量的^當(dāng)調(diào)制波頻率為21. 76和18. 24 、， 時(shí)其5次倍頻分量恰巧被映射在8. 8化上，此時(shí)將造成最大的誤差，直接影響測(cè)量結(jié)果。如 果將調(diào)制方波信號(hào)分解為各次正弦波信號(hào)之和，可W得到如下關(guān)系式：
[001引可見，引入誤差的|2?-QI分量已經(jīng)被消除[0016]化經(jīng)過0. 05監(jiān)高通濾波器濾除直流分量：
[0018]E.經(jīng)過35監(jiān)六階己特沃思低通濾波器濾除工頻及W上頻率分量：
1，
[0021] 得到電壓波動(dòng)分量A2y(t) >減2。〇3Qt;
[0022] F.經(jīng)過視感度加權(quán)：
[0024]式中，k = 1. 74802，入=2 n X 4. 05981，《i = 2 n X 9. 15494，《2 = 2 31X2. 27979,CO3= 2 31XL22535,《 4= 2 31X21. 9,得到瞬時(shí)閃變視感度S(t);
[00巧]G.閃變?cè)u(píng)價(jià)常用的一個(gè)指標(biāo)是短時(shí)間閃變值Pst，根據(jù)累計(jì)概率曲線CPF作出統(tǒng) 計(jì)評(píng)價(jià)，實(shí)際中，通常采用5個(gè)規(guī)定值或百分值來計(jì)算Pst:
[0027] 式中，5個(gè)規(guī)定值P0. 1、P1、P3、P10、P50分別表示lOmin內(nèi)CPF曲線上等于0.1%、 1%、3%、10%、50%時(shí)間的5(1)值。
[0028] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集子模塊2包括電壓電流互感器7和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊7。
[0029] 優(yōu)選地，所述DSP分析子模塊3采用DSP處理器TMS320F28335控制忍片。
[0030] 優(yōu)選地，所述電參量協(xié)處理器4采用專用計(jì)量忍片ATT702沈。
[0031] 優(yōu)選地，所述工控機(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與控制子模塊5采用x86架構(gòu)的工控機(jī)服B-800I，操 作系統(tǒng)采用linux或vxWorks。 陽03引優(yōu)選地，所述工控機(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與控制子模塊5采用linux或vxWorks嵌入式操作 系統(tǒng)。
[0033] 優(yōu)選地，所述工控機(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與控制子模塊5還包括還包括數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)模塊， 顯示模塊和W太網(wǎng)通訊模塊。
[0034] 優(yōu)選地，所述電能質(zhì)量管理平臺(tái)6采用PC機(jī)。
[0035] 優(yōu)選地，所述電能質(zhì)量管理平臺(tái)6還包括顯示模塊。
[0036] 本發(fā)明的有益效果是：
[0037] 1.結(jié)合W太網(wǎng)通信技術(shù)、微處理器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，可對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量狀況進(jìn) 行實(shí)時(shí)、全面、準(zhǔn)確的監(jiān)控分析，提高了準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性.
[0038] 2.該固定頻率采樣與拉格朗日插值算法的結(jié)合可W在大幅度降低模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 8成本的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的原始序列采集；
[0039] 3.該閃變檢測(cè)方法消除了I2W-QI頻率分量的影響，具有更好的精度。 W40] 4.該基本電參量協(xié)處理器4的加入，在極大的減小DSP分析子模塊3的計(jì)算負(fù)擔(dān) 的同時(shí)提高了基本電參量的的測(cè)量精度，特別是小信號(hào)W及電能量的精度，為諧波功率損 耗評(píng)估提供了更準(zhǔn)確的同步數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明的基于W太網(wǎng)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示框圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明的閃變檢測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0044] 如圖1所示，一種基于W太網(wǎng)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，它包括電網(wǎng)1、數(shù)據(jù)采集 子模塊2、DSP分析子模塊3、基本電參量協(xié)處理器4、工控機(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與控制子模塊5、電能 質(zhì)量管理平臺(tái)6，DSP分析子模塊3將數(shù)據(jù)采集子模塊2采集的電網(wǎng)電壓和電流波形數(shù)據(jù)進(jìn) 行數(shù)學(xué)分析后得到電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，DSP分析子模塊3同時(shí)還讀取基本電參量協(xié)處理器4 所得到的高精度基本電參量數(shù)據(jù)，連同電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)一起實(shí)時(shí)地傳輸?shù)焦た貦C(jī)二級(jí)存 儲(chǔ)與控制子模塊5,然后由電能質(zhì)量管理平臺(tái)6定時(shí)、周期性或人工的向工控機(jī)二級(jí)存儲(chǔ)與 控制子模塊5召喚數(shù)據(jù)，電能質(zhì)量管理平臺(tái)6主要完成對(duì)諧波和間諧波、電壓波動(dòng)和閃變、 幅頻偏差、暫態(tài)擾動(dòng)等指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和專家分析，最后設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，管理在線電能質(zhì)量 分析與檢測(cè)模塊的工作，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控結(jié)果等。 W45] 所述電能質(zhì)量管理平臺(tái)6采用PC機(jī)。
[0046] 優(yōu)選地，所述電能質(zhì)量管理平臺(tái)6還包括顯示模塊。
[0047] 所述電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置主要完成對(duì)諧波和間諧波、電壓波動(dòng)和閃變、幅頻偏 差、暫態(tài)擾動(dòng)等指標(biāo)的檢測(cè)。 W48] 參見附圖2,本發(fā)明還提出了一種閃變檢測(cè)方法，包括W下步驟：
[0049] A.對(duì)輸入的采樣電壓信號(hào)進(jìn)行同步提取，得到電壓閃變信號(hào)