一种带电能质量监测的电能计量装置

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一种带电能质量监测的电能计量装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电能计量装置，尤其是涉及一种带电能质量监测的电能计量装置。
背景技术
[0002] 电能质量是我国电力公司与政府都非常关注的突出性问题，随着我国各行各业的发展，用户的不规则使用使得我国负荷结构逐渐地发生变化，与此同时，也严重的影响了电能质量。
[0003] 迄今为止，电能质量监测装置可分为便携式、手持式、集中式等几种形式，便携式电能质量监测装置国内外著名厂家主要LEM公司(代表性装置PQPT1000/1001)，瑞士联合电力UNIPOWER公司(代表性装置PM30)，上海宝钢安大电能质量有限公司(代表性装置PQ116)等。这些一起可用于干扰源设备介入电网前后的专项监测、滤波装置调试及功能评估测试、科学研究测试和现场定时测试。测试通道多，动态范围大，多种出发方式，可以记录分析电能质量全部指标，信息处理功能强，有良好的软件平台。但不是很连续性远程监测和多点监测，价格因为比较高。
[0004] 手持式电能质量监测装置国内外著名厂家有美国FLUKE(代表性仪器F43、F43B)、瑞士LEM公司(代表性装置AN2060和AN3060)，意大利HT公司(代表性装置HT9030，上海宝钢电能质量有限公司的PQ102等产品。这类仪器适合现场定期点检和非线性电力设备调试，测量参数范围较前便携式小，一部针对单向电压、电流输入进行监测，可以测试分析电压、电流基波有效值，真有效值，2-50次谐波，有功功率、无功功率及功率因数等，并且具有波形存储。回放、通信接口和通信软件，价格也比较高。
[0005] 对于变电站等重要的电力设施，需要有大型的，稳定性高的电能质量监测装置对电网电能质量进行保持长时间监测及记录，于是出现了集中式电能质量监测装置，传统的电能质量监测装置在设计上大多采用工业计算机配备数据采集卡来实现电能质量的数据采集和分析，由于处理的信号都集中在一起，这些信号同时进入计算机被处理，这种装置一般称为集中式电能质量监测装置。
[0006] 目前国内外大多数厂家生产的都是集中式电能质量监测装置，这种装置一般长期运行于恶劣的环境中，因此对装置的稳定性要求非常高；同时装置可以连续监测公共点的电压偏差、频率偏差、电网谐波、三相电压不平衡度及用户注入电网谐波电流和负序电流，具有电能质量指标超限报警、数据录取、电能质量故障分析预报，互联网功能等等。
[0007] 但是，这种装置的缺点也十分明显，虽然计算机的计算速度是目前DSP等嵌入式实时系统硬件无可比拟的，但是数据采集卡数据的高速采集和计算机实时处理的协调一直是影响实际系统构建的关键问题，系统的实时性能难以得到保证，而且对于每个监测点都需要一台计算机现场分析工具，导致整套系统的成本变高。
[0008] 以上三种方式，总结有如下不足：
[0009] 1、由于采用各种计算机作为现场监测分析工具，导致设备成本偏高；
[0010] 2、设备配置的灵活性、通用性差，往往只能用于特定的操作环境；
[0011] 3、实时性差，时频分析手段落后，不具备对瞬时扰动和暂态谐波的跟踪和捕获能力；
[0012] 4、远程通信能力有限，不易实现远程监控，数据共享和长期评估及预测，智能化和网络化水平也不高。
[0013] 5、对干扰的分类和故障的辨识能力有限，不具备智能分析功能，不能提供给用户直接用于决策的信息；
[0014] 6、现场设备不具备实时分析能力，大量采集数据都要传送给专门的分析工具去处理，导致对现场设备的存储容量要求很大。
[0015] 设备本身的不足不仅影响现场监测，也影响整个系统的功能，如现场设备的实时性不好，对瞬时扰动的识别能力差等，都会影响系统对问题的快速反应能力、电能质量评估能力和决策分析能力。
[0016] 另外，现有的电能计量系统功能只具有电能计量的单一功能，不具备数据存储、电能质量分析、故障录波等功能。而且在配电站的各个出线端没有装设电能计量装置，无法监测、记录各路出线端的电能情况。电能计量以及电能质量分析装置是分开的两个不同的终端系统，目前尚无合二为一的系统装置。
发明内容
[0017] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能、安全性高、可靠性高、经济性好的带电能质量监测的电能计量装置。
[0018] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0019] 一种带电能质量监测的电能计量装置，其特征在于，包括电能综合数据采集终端、传输子系统和后台管理子系统，所述的电能综合数据采集终端通过传输子系统与后台管理子系统连接，所述的电能综合数据采集终端安装在变配电站出线开关柜；
[0020] 所述的电能综合数据采集终端实时采集变配电站各母线段电压与各馈出线电流，得到电能质量数据和电能量数据，并将电能质量数据和电能量数据通过传输子系统实时传输给后台管理子系统。
[0021] 所述的电能综合数据采集终端包括互感器、滤波电路、AD转换器、电能计量芯片、CPU、存储器、报警器以及数据通信电路，所述的互感器安装在配电站出线开关柜上，并与滤波电路连接，所述的滤波电路、AD转换器、电能计量芯片、CPU依次连接，所述的CPU分别与存储器、报警器和数据通信电路连接。
[0022] 所述的互感器包括电压互感器和电流互感器，所述的电压互感器安装在配电站各母线段上，所述的电流互感器安装在配电站各馈出线上。
[0023] 所述的电能计量芯片将计算后的电流、电压、功率、电能量数据传输给CPU，同时将波形数据输出给CPU，CPU根据时段和费率得到累计电能和各费率段累计电能，同时得到谐波分量。
[0024] 所述的滤波电路采用两级滤波电路。
[0025] 所述的传输子系统包括输入总线、处理器、存储模块和远程通信模块，所述的处理器分别与输入总线、存储模块和远程通信模块连接，所述的输入总线与电能综合数据采集终端的数据通信电路连接。
[0026] 所述的输入总线为RS-232、RS-485或以太网总线。
[0027] 所述的CPU中设有数据加密单元和数据编码单元。
[0028] 所述的后台管理子系统包括两两之间通过局域网连接的数据接入服务器、数据库服务器、电能质量监测服务器、电能量监测服务器、web服务器和短信通知服务器，所述的数据接入服务器通过通信网络与传输子系统的远程通信模块连接。
[0029] 所述的数据接入服务器中设有数据解密单元和数据解码单元。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0031] 1、多功能，实现了电能量计量功能、电能质量检测功能及其它电力系统自动化功能；
[0032] 2、提高了电力系统的安全性，实时掌握各路出现的线损与负荷状态，以及时采取应对措施。
[0033] 3、可靠性高，通过本地报警和远程报警两级来提高整个装置的可靠性。
[0034] 4、经济性好，本发明有利于电力公司供电系统的维护和管理，保证了良好的社会治安，同时本发明可以扩展实现谐波测量、电能质量分析和故障波等功能，因此本发明的实施经济效益与社会效益显著，具有广泛的应用前景和较广的推广价值。
附图说明
[0035] 图1为本发明的结构示意图；
[0036] 图2为本发明电能综合数据采集终端的结构示意图；
[0037] 图3为本发明传输子系统的结构示意图；
[0038] 图4为本发明后台管理子系统的结构示意图。
具体实施方式
[0039] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0040] 实施例
[0041] 如图1所示，一种带电能质量监测的电能计量装置，包括电能综合数据采集终端
1、传输子系统2和后台管理子系统3，所述的电能综合数据采集终端1通过传输子系统2与后台管理子系统3连接，所述的电能综合数据采集终端1安装在变配电站出线开关柜；
[0042] 所述的电能综合数据采集终端1实时采集变配电站各母线段电压与各馈出线电流，得到电能质量数据和电能量数据，并将电能质量数据和电能量数据通过传输子系统2实时传输给后台管理子系统3。
[0043] 如图2所示，所述的电能综合数据采集终端1包括互感器、滤波电路13、AD转换器
14、电能计量芯片15、CPU16、存储器17、报警器18以及数据通信电路19，所述的互感器安装在配电站出线开关柜上，并与滤波电路13连接，所述的滤波电路13、AD转换器14、电能计量芯片15、CPU16依次连接，所述的CPU16分别与存储器17、报警器18和数据通信电路
19连接。
[0044] 所述的互感器包括电压互感器11和电流互感器12，所述的电压互感器11安装在配电站各母线段上，所述的电流互感器12安装在配电站各馈出线上。
[0045] 所述的电能计量芯片15将计算后的电流、电压、功率、电能量数据传输给CPU，同时将波形数据输出给CPU，CPU根据时段和费率得到累计电能和各费率段累计电能，同时得到谐波分量。所述的滤波电路13采用两级滤波电路。
[0046] 如图3所示，所述的传输子系统2包括输入总线21、处理器22、存储模块23和远程通信模块24，所述的处理器22分别与输入总线21、存储模块23和远程通信模块24连接，所述的输入总线21与电能综合数据采集终端1的数据通信电路19连接。所述的输入总线
21为RS-232、RS-485或以太网总线。所述的CPU中设有数据加密单元和数据编码单元。
[0047] 如图4所示，所述的后台管理子系统3包括两两之间通过局域网连接的数据接入服务器31、数据库服务器32、电能质量监测服务器33、电能量监测服务器34、web服务器35和短信通知服务器36，所述的数据接入服务器31通过通信网络与传输子系统的远程通信模块连接。所述的数据接入服务器中设有数据解密单元和数据解码单元。