一种电能质量监控评估系统

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一种电能质量监控评估系统 \n技术领域\n[0001] 本发明涉及电能管理领域，特指一种用于厂矿企业、行政区域政府电力管理部门的电能质量监控评估系统，具有配网运行状况和配网电能质量实时监控、能耗审计、暂态和稳态电能质量分析、电能质量等级评定、危害程度评估、以及提出相应的电能质量改进方案和改善电能质量设备的运行效果评估等功能。 \n背景技术\n[0002] 在现代工业化社会中，电能已成为一种不可或缺的基本能源，随着电网中接入用电设备数量的增加，以及电力负荷多样性的发展，电网中的电能质量受到用电设备的影响越来越严重，与此同时各类控制系统、计算机装置、电子产品的智能化生产线等电能质量敏感设备对电能质量的要求缺越来越高，因而电能质量的监控和改进对现代电力系统安全、可靠的运行具有极其重要的意义。 \n[0003] 随着集成芯片制造流水线、银行与证券交易中心计算机系统等电能质量敏感度很高的用电设备数量日益增加，持续时间为毫秒量级的动态电压升高、脉冲冲击、电压跌落和瞬时供电中断等暂态电能质量对电能质量敏感设备的影响日益引起人们的重视，但现有的电能监测、分析系统一般仍以持续时间较长的稳态电能质量分析为主，即使有一些称为动态电能质量监控的系统，其分析的对象仍然是稳态电能质量的指标参数，只不过增加了在线监控的功能。 \n[0004] 本发明提供一种用于厂矿企业、行政区域政府电力管理部门的电能质量监控评估系统，该系统将电能质量分析、监控功能与电能能耗的实时审计功能相结合，并利用现有的电能监测仪作为数据采集装置，具有配网运行状况和配网电能质量实时监控、能耗审计、暂态和稳态电能质量分析、电能质量等级评定、危害程度评估、以及提出相应的电能质量改进方案和电能质量改进设备的运行效果评估等功能。 \n发明内容\n[0005] 本发明的目的是要提供一种用于厂矿企业、行政区域政府电力管理部门的电能质量监控评估系统，将电能质量分析、监控功能与电能能耗的实时审计功能相结合，并利用现有的电能监测仪作为数据采集装置，具有配网运行状况和配网电能质量实时监控、能耗审计、暂态和稳态电能质量分析、电能质量等级评定、危害程度评估、以及提出相应的电能质量改进方案和电能质量改进效果的评估等功能，为改善电能质量，保障设备安全和供电稳定性提供科学依据。 \n[0006] 实现本发明目的的技术方案是：一种电能质量监管评估系统，包括若干电能监测仪、通讯网络、若干企业服务平台和政府服务平台，所述电能监测仪采用多级布置方式，包括分别设置在企业变压器二次侧、企业重点设备受电点处的企业电能监测仪和各级配电网中相关节点处的独立电能监测仪，用于采集各监测点的包括三相电流、三相电压、功率因素、频率、谐波量在内的基本电力参量；所述企业电能监测仪通过通讯网络接入各企业服务平台，所述独立电能监测仪和企业服务平台通过通讯网络和政府服务平台连接；所述企业服务平台，用于接收企业内部各监测点处的企业电能监测仪采集的基本电力参数，由实时监控处理系统进行初步数据分析，以图表方式实时显示企业配网各项电力参数的变动情况，并按一定时间间隔向政府服务平台传输数据；所述政府服务平台，用于接受企业服务平台传输的企业配网电力参数，以及区域配网中各监测点处的独立电能监测仪传输来的参数，通过系统中相应模块进行能耗审计、暂态和稳态电能质量分析、电能质量等级评定、危害程度评估以及提出相应的电能质量改进方案和电能质量改进效果的评估。 [0007] 所述通讯网络包括互联网和局域网。 \n[0008] 所述政府服务平台包括政府数据采集系统、原始数据库、配网电能质量参数数据库、专家库、标准库和决策库；所述政府数据采集系统接受企业服务平台传输的企业配网电力参数以及区域配网中各监测点处的独立电能监测仪传输来的电力参数并存入所述原始数据库，原始数据库中的数据经过数据提取输入配网电能质量参数数据库，配网电能质量参数数据库还接收配网中各节点的基本电力参数；经过标准解析的标准库数据、专家库数据和从配网电能质量参数数据库提取的数据输入数据分析模块进行数据分析，再经过决策报告模块形成分析评估报表，各种分析评估报表输入决策库保存，并在显示模块进行显示。 [0009] 所述企业服务平台按信息流向依次包括数据采集系统、原始数据库、企业监测点电力参数数据库、实时监控处理系统、数据传输和显示模块。 \n[0010] 所述企业服务平台的执行下列步骤： \n[0011] 1)通过数据采集系统接受企业电能监测仪发送来的数据，并分类存入原始数据库； \n[0012] 2)企业服务平台内的实时监控处理系统调用原始数据库中的基本电力参数，根据内嵌的数学模型计算各监测点的电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动、三相电压不平衡、电量和线损、功率因数、三相总有功功率、三相总无功功率等计算电力参量，以及分析企业配网内出现的动态电压升高、脉冲冲击、电压跌落和瞬时供电中断等暂态电能质量指标参数，然后生成各参数的实时动态显示图表，并存入企业监测点电力参数数据库； [0013] 3)以图表形式实时动态显示三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、谐波量等基本电力参数，以及电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动、三相电压不平衡、电量和线损、功率因数、三相总有功功率、三相总无功功率等计算电力参量的变化情况，当上述参数发生重大异常时，系统发出报警； \n[0014] 4)数据传输模块从企业监测点电力参数数据库中提取数据，按一定时间间隔通过互联网向政府范围平台传输数据。 \n[0015] 所述政府服务平台标准库包括：稳态电能质量标准库、暂态电能质量标准库、设备电能质量敏感度分类库、电能质量参数超标对设备和配网损害程度数据库、电能质量改进方案库和改善电能质量设备的效能标准库六个子模块。 \n[0016] 所述政府服务平台专家库包括：实时监控系统、能耗审计系统、电能质量分析系统、危害程度评估系统、电能质量改进方案专家系统和改善电能质量设备效能评估系统六个子模块。 \n[0017] 所述政府服务平台执行下列流程： \n[0018] 1)政府服务平台中的数据采集系统以循环扫描方式与企业服务平台以及独立电能监测仪进行通信，接收企业服务平台发送的基本电力参数和计算电力参数，以及独立电能监测仪发送的基本电力参数，并分类存入原始数据库； \n[0019] 2)调用专家库中的实时监控系统，对配网中各节点的基本电力参数进行分析处理，计算各节点的计算电力参数和分析各节点处出现的动态电压升高、脉冲冲击、电压跌落和瞬时供电中断等暂态电能质量指标参数；对企业和配网中各节点的基本电力参数和计算电力参数进行综合处理，计算配网的电能质量指标参数，并存入配网电能质量参数数据库； \n[0020] 3)以图表形式实时显示配网中的电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、电压闪变、三相不平衡度稳态电能质量指标参数，以及配网中的暂态电能质量指标参数，实现配网电能质量实时监控功能； \n[0021] 4)调用专家库中的能耗审计系统，对企业电力参数和配网电力参数进行分析处理，审计企业能耗和整个配网的能耗，按日、周、半月、月、季、年的方式生成能耗审计报表，并存入决策库； \n[0022] 5)调用专家库中的电能质量分析系统，对配网的电能质量指标参数进行综合分析，生成企业和配网电能质量分析报表，并送入决策库；调用标准库中的稳态电能质量标准库和暂态电能质量标准库模块，对企业和配网的电能质量等级进行评估，生成稳态电能质量等级和暂态电能质量等级评估报表，并送入决策库；当电能质量指标参数出现较大超标时，系统发出警报。 \n[0023] 所述政府服务平台还可以分别执行下列流程： \n[0024] 6)当稳态电能质量指标参数和暂态电能质量指标参数中出现超标时，调用专家库中危害程度评估系统，以及标准库中的设备电能质量敏感度分类库和电能质量参数超标对设备与配网损害程度数据库模块，根据企业和配网电能质量分析报表、稳态电能质量等级和暂态电能质量等级评估报表，对电能质量指标中超标项可能对用电设备以及配网造成的损害程度进行评估，生成危害程度评估报表，并存入决策库，当可能出现重大损害时，及时发出警报。 \n[0025] 7)当稳态电能质量指标参数和暂态电能质量指标参数中出现超标时，调用专家库中的电能质量改进方案专家系统和标准库中的电能质量改进方案库模块，企业和配网电能质量分析报表、稳态电能质量等级和暂态电能质量等级评估报表进行分析，按照电能质量指标参数最优化的思想选择电能质量改进方法，生成电能质量改进方案，并送入决策库。 [0026] 8)当配网中进行过相关改造后，调用专家库中的改善电能质量设备效能评估系统和标准库中的改善电能质量设备的效能标准库模块，对改造前后电能质量的变化进行分析，评估安装在配网中的电能质量改善设备(如无功补偿器、动态电压恢复器等)的实际运行效果，生成电能质量改善设备的效能评估报表，并送入决策库。 \n[0027] 通过本发明的电能质量监控评估系统，企业和政府电能管理人员通过互联网访问电能质量监控评估系统政府服务平台决策库，及时了解本企业以及整个配网的电能质量状况，参考相关分析、评估报表制定配网电能质量改造措施，使配网中的电力污染能够得到及时治理，从而保证设备与配网的安全可靠运行。 \n附图说明\n[0028] 图1电能质量监控评估系统硬件布置框图 \n[0029] 1-配电线路 2-变压器 3-企业电能监测仪 4-区域配电网 5-企业配电网 6-互联网或企业局域网 7-电能质量监控系统企业服务平台 8-互联网 9-发电厂10-电能质量监控评估系统政府服务平台 11-关键用电设备 12-独立电能监测仪 \n[0030] 图2电能质量监控评估系统企业服务平台软件结构框图 \n[0031] 图3电能质量监控评估系统政府服务平台软件结构框图 \n具体实施方式\n[0032] 下面结合实施例做进一步说明。 \n[0033] 实施例1 \n[0034] 本发明的电能质量监控评估系统硬件配置如图1所示，由安装在企业变压器二次线侧和企业重点设备受电点处的企业电能监测仪3、安装在区域配网中各节点处的独立电能监测仪 12、互联网或企业局域网6、电能质量监控评估系统企业服务平台7、互联网8、电能质量监控评估系统政府服务平台10组成。 \n[0035] 其中企业服务平台7的软件结构如图2所示，主要由数据采集系统、原始数据库、企业监测点电力参数数据库、实时监控处理系统、数据传输和显示等模块构成。 [0036] 政府服务平台10的软件结构如图3所示，主要由数据采集系统、原始数据库、专家库、标准库、决策库、配网电能质量参数数据库等模块组成。 \n[0037] 本发明的具体实施过程如下： \n[0038] 1.基本电力参数的采集与传输：企业电能监测仪3和独立电能监测仪12采集各监测点的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、谐波量等基本电力参数，并短时存储在监测仪的存储器中。企业电能监测仪3按一定时间间隔，通过互联网或企业局域网6向企业服务平台7发送数据；区域配网中各节点处的独立电能监测仪12按一定时间间隔，通过互联网8直接向政府范围平台10发送数据。 \n[0039] 2.企业服务平台7的运行流程： \n[0040] 1)通过数据采集系统接受企业电能监测仪3发送来的数据，并分类存入原始数据库； \n[0041] 2)企业服务平台内的实时监控处理系统调用原始数据库中的基本电力参数，根据内嵌的数学模型计算各监测点的电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动、三相电压不平衡、电量和线损、功率因数、三相总有功功率、三相总无功功率等计算电力参量，以及分析企业配网内出现的动态电压升高、脉冲冲击、电压跌落和瞬时供电中断等暂态电能质量指标参数，然后生成各参数的实时动态显示图表，并存入企业监测点电力参数数据库； [0042] 3)以图表形式实时动态显示三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、谐波量等基本电力参数，以及电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动、三相电压不平衡、电量和线损、功率因数、三相总有功功率、三相总无功功率等计算电力参量的变化情况，当上述参数发生重大异常时，系统发出报警； \n[0043] 4)数据传输模块从企业监测点电力参数数据库中提取数据，按一定时间间隔通过互联网8向政府范围平台10传输数据。 \n[0044] 3.政府服务平台10的运行流程： \n[0045] 1)政府服务平台10中的数据采集系统以循环扫描方式与企业服务平台7以及独立电能监测仪12进行通信，接收企业服务平台7发送的基本电力参数和计算电力参数，以及独立电能监测仪12发送的基本电力参数，并分类存入原始数据库； \n[0046] 2)调用专家库中的实时监控系统，对配网中各节点的基本电力参数进行分析处理，计算各节点的计算电力参数和分析各节点处出现的动态电压升高、脉冲冲击、电压跌落和瞬时供 电中断等暂态电能质量指标参数；对企业和配网中各节点的基本电力参数和计算电力参数进行综合处理，计算配网的电能质量指标参数，并存入配网电能质量参数数据库； \n[0047] 3)以图表形式实时显示配网中的电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、电压闪变、三相不平衡度稳态电能质量指标参数，以及配网中的暂态电能质量指标参数，实现配网电能质量实时监控功能； \n[0048] 4)调用专家库中的能耗审计系统，对企业电力参数和配网电力参数进行分析处理，审计企业能耗和整个配网的能耗，按日、周、半月、月、季、年的方式生成能耗审计报表，并存入决策库； \n[0049] 5)调用专家库中的电能质量分析系统，对配网的电能质量指标参数进行综合分析，生成企业和配网电能质量分析报表，并送入决策库；调用标准库中的稳态电能质量标准库和暂态电能质量标准库模块，对企业和配网的电能质量等级进行评估，生成稳态电能质量等级和暂态电能质量等级评估报表，并送入决策库；当电能质量指标参数出现较大超标时，系统发出警报； \n[0050] 6)当稳态电能质量指标参数和暂态电能质量指标参数中出现超标时，调用专家库中危害程度评估系统，以及标准库中的设备电能质量敏感度分类库和电能质量参数超标对设备与配网损害程度数据库模块，根据企业和配网电能质量分析报表、稳态电能质量等级和暂态电能质量等级评估报表，对电能质量指标中超标项可能对用电设备以及配网造成的损害程度进行评估，生成危害程度评估报表，并存入决策库，当可能出现重大损害时，及时发出警报； \n[0051] 7)当稳态电能质量指标参数和暂态电能质量指标参数中出现超标时，调用专家库中的电能质量改进方案专家系统和标准库中的电能质量改进方案库模块，企业和配网电能质量分析报表、稳态电能质量等级和暂态电能质量等级评估报表进行分析，按照电能质量指标参数最优化的思想选择电能质量改进方法，生成电能质量改进方案，并送入决策库； [0052] 8)当配网中进行过相关改造后，调用专家库中的改善电能质量设备效能评估系统和标准库中的改善电能质量设备的效能标准库模块，对改造前后电能质量的变化进行分析，评估安装在配网中的电能质量改善设备(如无功补偿器、动态电压恢复器等)的实际运行效果，生成电能质量改善设备的效能评估报表，并送入决策库。