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數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，包括信號(hào)接入模塊、通用報(bào)文解析模塊、電能質(zhì)量分析處理模塊、信號(hào)輸出模塊，其中，所述信號(hào)接入模塊，用于接收數(shù)字化變電站的電能質(zhì)量信號(hào)，并對(duì)所述電能質(zhì)量信號(hào)打上時(shí)標(biāo)后發(fā)送給所述通用報(bào)文解析模塊；所述通用報(bào)文解析模塊，用于對(duì)所述信號(hào)接入模塊發(fā)送的電能質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行解析，然后發(fā)送給所述電能質(zhì)量分析處理模塊；所述電能質(zhì)量分析處理模塊，用于接收并分析所述通用報(bào)文解析模塊發(fā)送的解析后的電能質(zhì)量信號(hào)，得到分析結(jié)果；所述信號(hào)輸出模塊，用于將所述電能質(zhì)量分析處理模塊得到的分析結(jié)果進(jìn)行輸出。本發(fā)明裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警數(shù)字化變電站中電能質(zhì)量的運(yùn)行工況，從而完成全站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、告警以及綜合評(píng)估分析。
【專利說(shuō)明】數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站電能質(zhì)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種基于數(shù)字化變電站的全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向，數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)變電站，數(shù)字化變電站有著很大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字化變電站采用電子式或光電式互感器實(shí)現(xiàn)信號(hào)測(cè)量，并在二次側(cè)直接輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至合并單元，數(shù)據(jù)按照IEC61850-9-l、IEC61850-9-2、IEC60044-8協(xié)議打包后，再經(jīng)光纖實(shí)現(xiàn)批量數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字化變電站采用智能開(kāi)關(guān)或智能終端，采用GOOSE報(bào)文和光纖以太網(wǎng)傳輸開(kāi)關(guān)量信號(hào)。大大提高了信號(hào)的可用性和信號(hào)的抗干擾能力，更便于數(shù)據(jù)共享和高級(jí)應(yīng)用功能的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。
[0003]目前，在國(guó)外已經(jīng)建成和投運(yùn)的數(shù)字化變電站中還沒(méi)有出現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用報(bào)道；國(guó)內(nèi)部分?jǐn)?shù)字化變電站中已經(jīng)逐步開(kāi)始使用數(shù)字化電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，但其解決思想仍如同常規(guī)變電站那樣按照間隔回路進(jìn)行監(jiān)測(cè)裝置配置，不能順應(yīng)數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備建設(shè)需要；同時(shí)，這部分裝置普遍存在以下幾個(gè)問(wèn)題:
[0004](I)接入能力不夠，這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:
[0005]硬件平臺(tái)性能不足，計(jì)算能力不能滿足多監(jiān)測(cè)點(diǎn)接入時(shí)的計(jì)算需求，而且考慮到后續(xù)MU輸出采樣率的提升，對(duì)平臺(tái)的處理性能要求進(jìn)一步提高，現(xiàn)有公開(kāi)裝置無(wú)法滿足計(jì)算性能的需求。
[0006](2)接入端口不足。目前運(yùn)行的很多數(shù)字化變電站采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入方式(MU信號(hào)不通過(guò)交換機(jī)直接接入裝置)，或者組網(wǎng)接入時(shí)MU較多導(dǎo)致組網(wǎng)復(fù)雜，在這些地區(qū)，至少需要具備24個(gè)光以太網(wǎng)接入口才能滿足全站電能質(zhì)量信號(hào)接入需求?，F(xiàn)有公開(kāi)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置均無(wú)法滿足此接入需求。
[0007](3)無(wú)法給出相應(yīng)的報(bào)文錯(cuò)誤分析。在報(bào)文錯(cuò)誤的情況下依舊分析電能質(zhì)量指標(biāo)，這給運(yùn)行人員造成很大的困擾。運(yùn)行人員常常需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間和精力，從網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析裝置上分析造成電能質(zhì)量數(shù)據(jù)不對(duì)的原因，通過(guò)人工方式來(lái)整合才能進(jìn)行綜合分析，這不僅給運(yùn)行、維護(hù)、調(diào)試和事故檢修帶來(lái)不便，還會(huì)延長(zhǎng)故障排除時(shí)間，降低供電質(zhì)量。
[0008](4)不滿足IEEE1588精密時(shí)鐘信號(hào)的接入，后續(xù)擴(kuò)展能力不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警數(shù)字化變電站中電能質(zhì)量的運(yùn)行工況，從而完成全站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、告警以及綜合評(píng)估分析。
[0010]本發(fā)明提供的一種數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，包括:信號(hào)接入模塊、通用報(bào)文解析模塊、電能質(zhì)量分析處理模塊、信號(hào)輸出模塊，其中，
[0011]所述信號(hào)接入模塊，用于接收數(shù)字化變電站的電能質(zhì)量信號(hào)，并對(duì)所述電能質(zhì)量信號(hào)打上時(shí)標(biāo)后發(fā)送給所述通用報(bào)文解析模塊；
[0012]所述通用報(bào)文解析模塊，用于對(duì)所述信號(hào)接入模塊發(fā)送的電能質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行解析，然后發(fā)送給所述電能質(zhì)量分析處理模塊
[0013]所述電能質(zhì)量分析處理模塊，用于接收并分析所述通用報(bào)文解析模塊發(fā)送的解析后的電能質(zhì)量信號(hào)，得到分析結(jié)果；
[0014]所述信號(hào)輸出模塊，用于將所述電能質(zhì)量分析處理模塊得到的分析結(jié)果進(jìn)行輸出。
[0015]所述信號(hào)接入模塊包括光以太網(wǎng)接入子模塊、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入子模塊以及支持電信號(hào)和光信號(hào)的對(duì)時(shí)信號(hào)接入子模塊；其中，
[0016]所述光以太網(wǎng)接入子模塊，用于接收包括二次報(bào)文信號(hào)的IEC61850-9-1規(guī)約采樣值報(bào)文、IEC61850-9-2規(guī)約采樣值報(bào)文、GOOSE開(kāi)關(guān)量報(bào)文和IEEE1588高精度時(shí)鐘報(bào)文的電能質(zhì)量信號(hào)；
[0017]所述IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入子模塊，用于接收包括IEC60044-8以太網(wǎng)報(bào)文的
電能質(zhì)量信號(hào)；
[0018]所述對(duì)時(shí)信號(hào)接入子模塊，用于接收GPS的IRIG-B碼對(duì)時(shí)信號(hào)。
[0019]所述通用報(bào)文解析模塊，接收用戶的配置文件，基于IEC61850及IEC60044報(bào)文編碼規(guī)則，對(duì)電能質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行報(bào)文解析，得到所述配置文件中各個(gè)MU控制塊中所選通道的采集量，同時(shí)判斷報(bào)文是否異常，并將得到的采集量以及判斷出的異常信號(hào)傳送給所述電能質(zhì)量信號(hào)處理分析單元，其中，
[0020]所述配置文件，用于描述接入的MU通道配置信息、GOOSE通道配置信息、一次元件配置信息、定值配置信息、裝置基本配置信息等。配置文件是裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)、解析報(bào)文、分析電能質(zhì)量指標(biāo)的前提。
[0021]所述通用報(bào)文解析模塊采用FPGA哈希表處理機(jī)制，在MAC層攔截非協(xié)議報(bào)文，大大減少CPU分析平臺(tái)的計(jì)算負(fù)荷，提高裝置整體性能，可作為通用部件適用于其他數(shù)字化變電站二次設(shè)備裝置。
[0022]當(dāng)報(bào)文出現(xiàn)丟幀、錯(cuò)序、品質(zhì)位錯(cuò)誤、計(jì)數(shù)無(wú)效或采樣值無(wú)效時(shí)，判斷報(bào)文為異常。
[0023]所述電能質(zhì)量信號(hào)處理分析模塊，包括中央處理子模塊和本地存儲(chǔ)子模塊，其中，
[0024]所述中央處理子模塊包括分析計(jì)算子模塊、告警子模塊、通信處理子模塊，其中，
[0025]所述分析計(jì)算子模塊，用于接收所述通用報(bào)文解析模塊發(fā)送的采集量信號(hào)、異常信號(hào)，并進(jìn)行分析:當(dāng)接收到報(bào)文信號(hào)時(shí)，首先分析報(bào)文信息是否正常，當(dāng)報(bào)文異常時(shí)，則計(jì)算任務(wù)閉鎖，同時(shí)發(fā)送報(bào)文錯(cuò)誤告警消息至通信子模塊；當(dāng)報(bào)文正常時(shí)，則進(jìn)行電能質(zhì)量計(jì)算，根據(jù)10周波數(shù)據(jù)窗，選用經(jīng)典傅里葉算法計(jì)算所有通道的包括有效值數(shù)據(jù)、諧波數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、不平衡數(shù)據(jù)在內(nèi)的電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)；在每個(gè)計(jì)算周期完畢后，發(fā)送計(jì)算結(jié)果至告警子模塊；
[0026]所述告警子模塊，用于接收所述分析計(jì)算子模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)裝置定值配置信息，判斷是否有計(jì)算結(jié)果告警越限，如果有告警越限產(chǎn)生，則產(chǎn)生告警信息；在每個(gè)計(jì)算周期完畢后，把包括計(jì)算結(jié)果和/或告警信息在內(nèi)的綜合信息分析結(jié)果發(fā)送至通信處理子模塊；
[0027]所述通信處理子模塊，用于與監(jiān)控主站系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)更新并發(fā)送綜合信息分析結(jié)果至所述監(jiān)控主站系統(tǒng)；
[0028]所述本地存儲(chǔ)子模塊，包括FLASH存儲(chǔ)單元、內(nèi)存單元、EEPROM存儲(chǔ)單元、SATA存儲(chǔ)單元，其中，
[0029]所述FLASH存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)裝置應(yīng)用程序代碼、裝置啟動(dòng)代碼、FPGA代碼；
[0030]所述內(nèi)存單元，用于對(duì)程序及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)；
[0031]所述EEPROM存儲(chǔ)單元，用于備份裝置配線，以防硬盤(pán)故障時(shí)配線丟失導(dǎo)致客戶重新配置參數(shù)；
[0032]所述SATA存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，暫態(tài)電能質(zhì)量波形數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)，裝置配線參數(shù)。
[0033]所述SATA存儲(chǔ)單元，應(yīng)用原始?jí)K文件系統(tǒng)線性均衡循環(huán)存儲(chǔ)。
[0034]所述信息輸出模塊，包括以太網(wǎng)控制器子模塊、信號(hào)開(kāi)出子模塊、LED子模塊、就地顯示子模塊；其中，
[0035]所述以太網(wǎng)控制器子模塊，用于對(duì)電能質(zhì)量信號(hào)處理分析模塊的綜合信號(hào)分析結(jié)果采用以太網(wǎng)方式進(jìn)行輸出；
[0036]所述信號(hào)開(kāi)出子模塊，用于采用硬接點(diǎn)的方式發(fā)出告警信號(hào)；
[0037]所述LED子模塊，用于通過(guò)LED指示燈顯示所述裝置自身的運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)字化變電站全站的電能質(zhì)量狀態(tài)；
[0038]所述就地顯示子模塊，用于就地顯示電能質(zhì)量綜合分析數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)波形、穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、歷史事件記錄、歷史波形記錄、配置文件信息等。
[0039]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明裝置可以在線運(yùn)行于數(shù)字化變電站的現(xiàn)場(chǎng)中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全站電能質(zhì)量接入信號(hào)，必要時(shí)預(yù)警電能質(zhì)量指標(biāo)越限，引導(dǎo)用戶合理、正確的使用電能；同時(shí)，本發(fā)明能夠把穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、暫態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)上送至電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)主站，為電能質(zhì)量分析、評(píng)估、治理提供數(shù)據(jù)支撐和監(jiān)測(cè)手段。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例給出的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的硬件組成示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例給出的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的接口布置不意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例給出的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0045]如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置包括信號(hào)接入模塊1、通用報(bào)文解析模塊2、電能質(zhì)量分析處理模塊3、信號(hào)輸出模塊4和電源單元5組成，其中，信號(hào)接入模塊I接收數(shù)字化變電站的電能質(zhì)量綜合信號(hào)傳送給通用報(bào)文解析模塊2，通用報(bào)文解析模塊2把解析后的電壓電流采集信號(hào)及異常告警信號(hào)傳送給電能質(zhì)量分析處理模塊3 ;電能質(zhì)量分析處理模塊3對(duì)數(shù)字化變電站的電能質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行分析；信號(hào)輸出模塊4將經(jīng)過(guò)電能質(zhì)量分析處理模塊3對(duì)綜合信號(hào)分析后的包括告警信號(hào)在內(nèi)的綜合信號(hào)分析結(jié)果進(jìn)行輸出。
[0046]信號(hào)接入模塊I包括帶寬為100Mb/s、1000Mb/s的以太網(wǎng)接入子模塊11、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入子模塊12，以及支持電信號(hào)和光信號(hào)的對(duì)時(shí)信號(hào)接入子模塊13 ；以太網(wǎng)接入子模塊11接收二次報(bào)文信號(hào)的IEC61850-9-1規(guī)約采樣值報(bào)文、IEC61850-9-2規(guī)約采樣值報(bào)文、GOOSE開(kāi)關(guān)量報(bào)文和IEEE1588高精度時(shí)鐘報(bào)文；IEC60044_8報(bào)文數(shù)據(jù)接入子模塊12接收IEC60044-8以太網(wǎng)報(bào)文；對(duì)時(shí)信號(hào)接入子模塊13接收GPS的IRIG-B碼對(duì)時(shí)信號(hào)；
[0047]通用報(bào)文解析模塊2接收信號(hào)接入模塊I所傳送的信息，依照參數(shù)配置信息解析各個(gè)MU控制塊報(bào)文，提取所需要的通道信息，并判斷是否有報(bào)文幀異常，然后把得到的數(shù)據(jù)傳送給電能質(zhì)量分析處理模塊3。所述配置文件，用于描述接入的MU通道配置信息、G00SE通道配置信息、一次元件配置信息、定值配置信息、裝置基本配置信息等。配置文件是裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)、解析報(bào)文、分析電能質(zhì)量指標(biāo)的前提。
[0048]所述通用報(bào)文解析模塊，采用FPGA哈希表處理機(jī)制，用于智能變電站網(wǎng)絡(luò)報(bào)文過(guò)濾。目前，通用報(bào)文過(guò)濾機(jī)制通過(guò)CPU應(yīng)用軟件判斷協(xié)議類型、合并單元的APPID是否正確等機(jī)制過(guò)濾非協(xié)議報(bào)文，而這部分邏輯判斷必須占用CPU資源，降低CPU使用效率；而本發(fā)明采用的FPGA哈希表處理機(jī)制，在MAC層攔截非協(xié)議報(bào)文，完全不占用CPU資源，提高裝置整體性能。
[0049]所述電能質(zhì)量信號(hào)處理分析模塊3，包括中央處理子模塊31和本地存儲(chǔ)子模塊32，其中，
[0050]所述中央處理子模塊31包括分析計(jì)算子模塊、告警子模塊、通信處理子模塊，其中，
[0051]所述分析計(jì)算子模塊，用于接收所述通用報(bào)文解析模塊發(fā)送的采集量信號(hào)、異常信號(hào)，并進(jìn)行分析:當(dāng)接收到報(bào)文信號(hào)時(shí)，首先分析報(bào)文信息是否正常，當(dāng)報(bào)文異常時(shí)，則計(jì)算任務(wù)閉鎖，同時(shí)發(fā)送報(bào)文錯(cuò)誤告警消息至通信處理子模塊；當(dāng)報(bào)文正常時(shí)，則進(jìn)行電能質(zhì)量計(jì)算，根據(jù)10周波數(shù)據(jù)窗，選用經(jīng)典傅里葉算法計(jì)算所有通道的包括有效值數(shù)據(jù)、諧波數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、不平衡數(shù)據(jù)在內(nèi)的電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)；在每個(gè)計(jì)算周期完畢后，發(fā)送計(jì)算結(jié)果至告警子模塊；所述告警子模塊，用于接收所述分析計(jì)算子模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)裝置定值配置信息，判斷是否有計(jì)算結(jié)果告警越限，如果有告警越限產(chǎn)生，則產(chǎn)生告警信息；在每個(gè)計(jì)算周期完畢后，把包括計(jì)算結(jié)果和/或告警信息在內(nèi)的綜合信息分析結(jié)果發(fā)送至通信處理子模塊；所述通信處理子模塊，用于與監(jiān)控主站系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)更新并發(fā)送綜合信息分析結(jié)果至所述監(jiān)控主站系統(tǒng)；[0052]所述本地存儲(chǔ)子模塊，包括FLASH存儲(chǔ)單元33、內(nèi)存單元32、EEPR0M存儲(chǔ)單元34、SATA存儲(chǔ)單元35，其中，
[0053]FLASH存儲(chǔ)單元33用于存儲(chǔ)程序代碼，內(nèi)存單元32用于對(duì)程序及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)，EEPROM存儲(chǔ)單元34用于備份裝置配線，以防硬盤(pán)故障時(shí)配線丟失導(dǎo)致客戶重新配置參數(shù)，SATA存儲(chǔ)單元35用于存儲(chǔ)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量PQDIF數(shù)據(jù)，暫態(tài)電能質(zhì)量C0MTRADE數(shù)據(jù)，日志數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)，裝置配線參數(shù)等等。電能質(zhì)量分析處理模塊3將中央處理子模塊31得到的處理結(jié)果發(fā)送給信號(hào)輸出模塊4。
[0054]信號(hào)輸出模塊4包括以太網(wǎng)控制子模塊41、信號(hào)開(kāi)出子模塊42、LED子模塊43和就地顯示子模塊44，均與電能質(zhì)量分析處理模塊3電連接；其中，以太網(wǎng)控制子模塊41將經(jīng)過(guò)電能質(zhì)量分析處理模塊3對(duì)數(shù)字化變電站的綜合信號(hào)分析后的綜合信號(hào)分析結(jié)果采用太網(wǎng)方式對(duì)外通信導(dǎo)出數(shù)據(jù)；信號(hào)開(kāi)出子模塊42采用硬接點(diǎn)的方式發(fā)出告警信號(hào)；LED子模塊43通過(guò)LED指示燈指示用于數(shù)字化變電站的全站電能質(zhì)量在線裝置的工作狀態(tài)及系統(tǒng)電能質(zhì)量狀況；就地顯示子模塊44用于顯示電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息，包括實(shí)時(shí)波形、分析電壓電流有效值、諧波總畸變率，2-39次諧波含有率、含有量，母線線路三相不平衡度，正、負(fù)零序值、電壓波動(dòng)，閃變值等完善的監(jiān)測(cè)功能，并提供電壓電流通道突變量告警、頻率偏差告警、電壓電流偏差告警、三相電壓不平衡告警、電壓閃變告警、電壓電流諧波總畸變率告警、各次諧波告警、正負(fù)零序告警、電壓驟升、驟降、短時(shí)中斷事件告警、電壓瞬變告警等。
[0055]電源模塊5用于給其他單元提供電源支持，輸入提供兩種規(guī)格支持:
[0056]交流電壓:220V (頻率50Hz，變化范圍80%~120%額定電壓值)；
[0057]直流電壓:2 20V和IlOV(變化范圍80%~115%，紋波系數(shù)≤5% )0
[0058]信號(hào)接入后，本實(shí)施例的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置主要提供以下功能:
[0059](I)電能質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測(cè)功能:
[0060]可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)頻率值、頻率偏差。
[0061]可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓電流基波有效值、三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因素.[0062]可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓電流諧波及間諧波含有率、含有量、諧波總畸變率THD值、各次諧波電壓、各次諧波電流、各次諧波電壓畸變率、各次電流諧波畸變率、總電壓諧波畸變率、總電流諧波畸變率次數(shù)2~40次(4K采樣率下)，間諧波監(jiān)測(cè)分辨率達(dá)5Hz。
[0063]可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各次諧波相位、總諧波有功功率、總諧波無(wú)功功率、各次諧波有功功率、各次諧波無(wú)功功率、諧波功率方向、三相視在功率因素、三相有功功率因素、三相無(wú)功功率因素、真功率因素。
[0064]可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流三相不平衡度。
[0065]可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓波動(dòng)、短時(shí)間電壓閃變Pst和長(zhǎng)時(shí)間電壓閃變Plt值。
[0066]可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓驟降、驟升、短時(shí)中斷事件。
[0067](2)告警功能
[0068]報(bào)文告警功能:可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警數(shù)字化變電站二次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的異常和故障，包括丟包、錯(cuò)序、重復(fù)、延遲、中斷、編碼無(wú)效、采樣異常、同步異常、配置無(wú)效等。
[0069]電能質(zhì)量指標(biāo)越限告警功能:本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置能夠?qū)B續(xù)監(jiān)測(cè)的電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行判斷，能夠設(shè)置被測(cè)裝置的指標(biāo)限值，當(dāng)實(shí)測(cè)指標(biāo)超過(guò)限值時(shí)，能夠提供指標(biāo)越限記錄，記錄越限的指標(biāo)名稱、幅值、時(shí)間、相別等。指標(biāo)越限包括:電壓有效值越限、電流有效值越上限、頻率越限、諧波越限、三相不平衡度越限、電壓波動(dòng)和閃變?cè)较蕖?br> [0070](3)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能
[0071]本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置能夠記錄各種基本的電能質(zhì)量指標(biāo)和參數(shù)；電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度、諧波監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)能以固定的記錄周期(測(cè)量的間隔時(shí)間)在監(jiān)測(cè)裝置中存儲(chǔ)，記錄周期可以整定。
[0072](4)統(tǒng)計(jì)分析功能
[0073]圖形輸出功能?？尚纬筛鞣N參數(shù)任意時(shí)段的變化趨勢(shì)圖并可局部縮放。
[0074]報(bào)表輸出功能。報(bào)表系統(tǒng)具有用戶自定制的報(bào)表自動(dòng)生成功能，且滿足多地區(qū)、多監(jiān)測(cè)點(diǎn)、任意時(shí)間間隔、多指標(biāo)內(nèi)容(應(yīng)包括:電壓有效值、電流有效值、諧波電壓總畸變率、諧波電流總畸變率、各次諧波電壓含有率、各次諧波電流有效值、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、頻率、電壓長(zhǎng)時(shí)間閃變、電壓短時(shí)間閃變、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因素最大值、最小值、平均值、95%概率值)的選擇，并以Word、Excel等格式導(dǎo)出。
[0075]諧波分析功能。除常規(guī)曲線、報(bào)表分析外，提供諧波越限統(tǒng)計(jì)報(bào)表分析等功能。
[0076](5)支持?jǐn)?shù)字化變電站中 ffiC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-8 電壓電流信號(hào)的接入；支持GOOSE開(kāi)關(guān)量信號(hào)的接入；支持IEEE1588高精度時(shí)鐘信號(hào)(PTP)的接入；
[0077]本發(fā)明裝置的各個(gè)組成部分的對(duì)應(yīng)硬件可以設(shè)計(jì)成7個(gè)背插式插件結(jié)構(gòu)，其插件接口圖如圖2所示，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要靈活組合配置，插件功能設(shè)計(jì)見(jiàn)下表:
[0078]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括信號(hào)接入模塊、通用報(bào)文解析模塊、電能質(zhì)量分析處理模塊、信號(hào)輸出模塊，其中， 所述信號(hào)接入模塊，用于接收數(shù)字化變電站的電能質(zhì)量信號(hào)，并對(duì)所述電能質(zhì)量信號(hào)打上時(shí)標(biāo)后發(fā)送給所述通用報(bào)文解析模塊； 所述通用報(bào)文解析模塊，用于對(duì)所述信號(hào)接入模塊發(fā)送的電能質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行解析，然后發(fā)送給所述電能質(zhì)量分析處理模塊； 所述電能質(zhì)量分析處理模塊，用于接收并分析所述通用報(bào)文解析模塊發(fā)送的解析后的電能質(zhì)量信號(hào)，得到分析結(jié)果； 所述信號(hào)輸出模塊，用于將所述電能質(zhì)量分析處理模塊得到的分析結(jié)果進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)接入模塊包括光以太網(wǎng)接入子模塊、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入子模塊以及支持電信號(hào)和光信號(hào)的對(duì)時(shí)信號(hào)接入子模塊；其中， 所述光以太網(wǎng)接入子模塊，用于接收包括二次報(bào)文信號(hào)的IEC61850-9-1規(guī)約采樣值報(bào)文、IEC61850-9-2規(guī)約采樣值報(bào)文、GOOSE開(kāi)關(guān)量報(bào)文和IEEE1588高精度時(shí)鐘報(bào)文的電能質(zhì)量信號(hào)； 所述IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入子模塊，用于接收包括IEC60044-8以太網(wǎng)報(bào)文的電能質(zhì)量信號(hào)； 所述對(duì)時(shí)信號(hào)接入子模塊，用于接收GPS的IRIG-B碼對(duì)時(shí)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述通用報(bào)文解析模塊，接收用戶的配置文件，基于IEC61850及IEC60044報(bào)文編碼規(guī)則，對(duì)電能質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行報(bào)文解析，得到所述配置文件中各個(gè)MU控制塊中所選通道的采集量，同時(shí)判斷報(bào)文是否異常，并將得到的采集量以及判斷出的異常信號(hào)傳送給所述電能質(zhì)量信號(hào)處理分析單元，其中， 所述配置文件，用于描述接入的MU通道配置信息、GOOSE通道配置信息、一次元件配置信息、定值配置信息、裝置基本配置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述通用報(bào)文解析模塊采用FPGA哈希表處理機(jī)制，在MAC層攔截非協(xié)議報(bào)文。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)報(bào)文出現(xiàn)丟幀、錯(cuò)序、品質(zhì)位錯(cuò)誤、計(jì)數(shù)無(wú)效或采樣值無(wú)效時(shí)，判斷報(bào)文為異常。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述電能質(zhì)量信號(hào)處理分析模塊，包括中央處理子模塊和本地存儲(chǔ)子模塊，其中， 所述中央處理子模塊包括分析計(jì)算子模塊、告警子模塊、通信處理子模塊，其中， 所述分析計(jì)算子模塊，用于接收所述通用報(bào)文解析模塊發(fā)送的采集量信號(hào)、異常信號(hào)，并進(jìn)行分析:當(dāng)接收到報(bào)文信號(hào)時(shí)，首先分析報(bào)文信息是否正常，當(dāng)報(bào)文異常時(shí)，則計(jì)算任務(wù)閉鎖，同時(shí)發(fā)送報(bào)文錯(cuò)誤告警消息至通信處理子模塊；當(dāng)報(bào)文正常時(shí)，則進(jìn)行電能質(zhì)量計(jì)算，根據(jù)10周波數(shù)據(jù)窗，選用經(jīng)典傅里葉算法計(jì)算所有通道的包括有效值數(shù)據(jù)、諧波數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、不平衡數(shù)據(jù)在內(nèi)的電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)；在每個(gè)計(jì)算周期完畢后，發(fā)送計(jì)算結(jié)果至告警子模塊； 所述告警子模塊，用于接收所述分析計(jì)算子模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)裝置定值配置信息，判斷是否有計(jì)算結(jié)果告警越限，如果有告警越限產(chǎn)生，則產(chǎn)生告警信息；在每個(gè)計(jì)算周期完畢后，把包括計(jì)算結(jié)果和/或告警信息在內(nèi)的綜合信息分析結(jié)果發(fā)送至通信處理子模塊； 所 述通信處理子模塊，用于與監(jiān)控主站系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)更新并發(fā)送綜合信息分析結(jié)果至所述監(jiān)控主站系統(tǒng)； 所述本地存儲(chǔ)子模塊，包括FLASH存儲(chǔ)單元、內(nèi)存單元、EEPROM存儲(chǔ)單元、SATA存儲(chǔ)單元，其中， 所述FLASH存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)裝置應(yīng)用程序代碼、裝置啟動(dòng)代碼、FPGA代碼； 所述內(nèi)存單元，用于對(duì)程序及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)； 所述EEPROM存儲(chǔ)單元，用于備份裝置配線，以防硬盤(pán)故障時(shí)配線丟失導(dǎo)致客戶重新配置參數(shù)； 所述SATA存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，暫態(tài)電能質(zhì)量波形數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)，裝置配線參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述SATA存儲(chǔ)單元，采用原始?jí)K文件系統(tǒng)線性均衡循環(huán)存儲(chǔ)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站全站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述信息輸出模塊，包括以太網(wǎng)控制器子模塊、信號(hào)開(kāi)出子模塊、LED子模塊、就地顯示子模塊;其中， 所述以太網(wǎng)控制器子模塊，用于對(duì)電能質(zhì)量信號(hào)處理分析模塊的綜合信號(hào)分析結(jié)果采用以太網(wǎng)方式進(jìn)行輸出； 所述信號(hào)開(kāi)出子模塊，用于采用硬接點(diǎn)的方式發(fā)出告警信號(hào)； 所述LED子模塊，用于通過(guò)LED指示燈顯示所述裝置自身的運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)字化變電站全站的電能質(zhì)量狀態(tài)； 所述就地顯示子模塊，用于就地顯示電能質(zhì)量綜合分析數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)波形、穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、歷史事件記錄、歷史波形記錄、配置文件信息。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103995193SQ201410180543
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】徐長(zhǎng)寶, 高吉普, 王宇, 肖小兵, 熊少華, 馮維剛, 袁泉 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院, 武漢中元華電科技股份有限公司