專利名稱：智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中的電能計量故障檢測，特別是涉及一種智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障的檢測記錄方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電能計量的故障檢測記錄方法，一般只對電壓或電流幅值及相位進(jìn)行檢測。在檢測方法上，通常都是根據(jù)電網(wǎng)電壓幅值的高低判斷電能計量裝置是否失壓；或根據(jù)電網(wǎng)電流幅值的大小判斷電能計量裝置是否失流；或根據(jù)電壓和電流的相位關(guān)系判斷電能計量裝置是否接線錯誤；根據(jù)判斷結(jié)果，記錄電能計量裝置的故障時間。而對于電能計量中的電流互感器開路或短路、表前用電等故障或異?，F(xiàn)象則無法判斷和記錄，無法實現(xiàn)對所檢測的故障進(jìn)行實時快速報警。現(xiàn)有的電能計量故障檢測方法功能少，精度低，對于環(huán)境復(fù)雜、變化頻繁的電力配電網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展要求目前還存在以下不足智能化程度低、適應(yīng)能力差、不能準(zhǔn)確完整地檢測和記錄電能計量中的各種故障；對于故障類型、故障方式、故障時丟失的電量則無法準(zhǔn)確判斷、精確計算和可靠記錄；此外，現(xiàn)有技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)通信能力差或根本不具備網(wǎng)絡(luò)通信能力，無法對異常運(yùn)行時的各種故障進(jìn)行實時快速報警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法。該方法可有效解決現(xiàn)有電能計量故障檢測記錄中的網(wǎng)絡(luò)智能化程度低、適應(yīng)能力差、不能準(zhǔn)確完整地檢測和記錄電能計量中的異常運(yùn)行狀態(tài)以及故障實時、快速故障報警等關(guān)鍵問題。該方法可實現(xiàn)實時在線檢測電網(wǎng)電壓的高低、電流的大小、電壓電流相序及相位、電能計量裝置的接線位置、表前用電等狀態(tài)；根據(jù)檢測結(jié)果，準(zhǔn)確判斷電能計量裝置中是否失壓、分流、逆相序、錯相位等故障現(xiàn)象，記錄并顯示故障起止時間、相別，并準(zhǔn)確計算在各類故障方式下的丟失電量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，能在高低壓配電電網(wǎng)的各種運(yùn)行方式下，智能檢測電能計量裝置中電流互感器短路或開路故障，記錄并顯示故障的起止時間、相別，并準(zhǔn)確計算在各類故障方式下的丟失電量。
本發(fā)明的再一目的是提供一種智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，實時、快速地對電能計量裝置中的故障進(jìn)行報警。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，它由幅值檢測模塊(1)、相位檢測模塊(2)、開路短路檢測模塊(3)、智能信號處理模塊(4)、智能故障判斷模塊(5)、時鐘模塊(6)、計量模塊(7)、數(shù)據(jù)記錄模塊(8)、狀態(tài)顯示模塊(9)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)、電源模塊(11)、掉電保護(hù)模塊(12)、計費(fèi)模塊(13)等模塊組成。其中幅值檢測模塊(1)用于對電網(wǎng)電壓及電流的幅值進(jìn)行檢測，并向后續(xù)模塊提供電壓及電流幅值信號；相位檢測模塊(2)用于對電網(wǎng)電壓及電流的相位進(jìn)行檢測，并向后續(xù)模塊提供電壓及電流相位信號；開短路檢測模塊(3)用于對電能計量裝置中電流互感器短路或開路故障進(jìn)行檢測，并向后續(xù)模塊提供電流互感器短路或開路故障信號。
智能信號處理模塊(4)與幅值檢測模塊(1)、相位檢測模塊(2)、開短路檢測模塊(3)相連。將幅值檢測模塊(1)的電壓電流幅值信號、相位檢測模塊(2)的電壓電流相位信號、開短路檢測模塊(3)的電流互感器開路、短路信號進(jìn)行處理后，將數(shù)據(jù)送至后續(xù)模塊。智能故障判斷模塊(5)，與智能信號處理模塊(4)相連，對智能信號處理模塊(4)輸出的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析判斷，當(dāng)電能計量裝置出現(xiàn)故障時，可自動對故障類型及相別進(jìn)行分類判定。
計量模塊(7)與智能信號處理模塊(4)、智能故障判斷模塊(5)、時鐘模塊(6)相連，時鐘模塊(6)用于提供當(dāng)前時間。當(dāng)電能計量發(fā)生故障時，由智能信號處理模塊(4)輸出的電壓電流幅值信號、電壓電流相位信號進(jìn)行判斷，并根據(jù)智能故障判斷模塊(5)輸出的故障類型及相別以及時鐘模塊(6)提供的時鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量計算后，準(zhǔn)確計算出故障發(fā)生時丟失的電量。
數(shù)據(jù)記錄模塊(8)與智能信號處理模塊(4)、智能故障判斷模塊(5)、計量模塊(7)、時鐘模塊(6)相連，當(dāng)電能計量裝置發(fā)生故障時，記錄故障的起止時間、故障種類、發(fā)生相別、故障時的累計丟失電量。狀態(tài)顯示模塊(9)，它由漢字庫和漢字液晶顯示器兩部分組成。狀態(tài)顯示模塊(9)與數(shù)據(jù)記錄模塊(8)相連，當(dāng)故障發(fā)生或需查閱相關(guān)故障時，可以漢字和數(shù)字兩種方式顯示相關(guān)故障。網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)與數(shù)據(jù)記錄模塊(8)相連，通過通信網(wǎng)絡(luò)模塊(10)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通信協(xié)議，在電能計量裝置發(fā)生故障時，及時向局內(nèi)監(jiān)控中心計算機(jī)發(fā)送故障信息，對電能計量裝置異常故障進(jìn)行實時、快速報警，同時可提供數(shù)據(jù)記錄模塊(10)中的各種數(shù)據(jù)記錄信息。
掉電保護(hù)模塊(12)與智能故障判斷模塊(5)、電源模塊(11)相連，電源模塊(11)為智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄提供工作電源，工作電源的相關(guān)部件中包含有電源變換器、穩(wěn)壓器及后備蓄電池組，當(dāng)檢測記錄系統(tǒng)失電時，掉電保護(hù)模塊(12)可啟動后備電源檢測電能計量故障；計費(fèi)模塊(13)與計量模塊(7)相連，用于故障發(fā)生時，計算丟失電量的實際電量金額。
本發(fā)明提供的智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，可實現(xiàn)電能計量裝置在各種運(yùn)行環(huán)境下的實時在線檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，準(zhǔn)確判斷電能計量裝置中是否失壓、分流、逆相序、錯相位等各類故障，記錄并顯示故障的起止時間、相別，并準(zhǔn)確計算出故障方式下的丟失電量。本發(fā)明具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，可實時快速地對電能計量裝置中各種故障進(jìn)行報警，是一種用途廣泛的檢測記錄方法。


附圖1為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)框圖。
附圖2為本發(fā)明的另一模塊結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖1、附圖2對本發(fā)明的故障檢測記錄方法和檢測原理作如下描述幅值檢測模塊(1)用于對電網(wǎng)相電壓的幅值及電網(wǎng)相電流的幅值進(jìn)行檢測。其檢測方法可以是通過電壓互感器及電流互感器將電網(wǎng)強(qiáng)電幅值信號變換為弱電幅值信號；通過電壓變送器及電流變送器將電網(wǎng)強(qiáng)電幅值信號變換為弱電幅值信號；通過電壓傳感器及電流傳感器將電網(wǎng)強(qiáng)電幅值信號變換為弱電幅值信號；通過電壓分壓器及電流分流器將電網(wǎng)強(qiáng)電幅值信號變換為弱電幅值信號。
幅值檢測模塊(1)通過以上檢測方法，檢測到電壓電流幅值信號后，對這些信號進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換等處理，并將處理后的幅值信號輸出給智能信號處理模塊(4)。
相位檢測模塊(2)用于對電網(wǎng)相電壓各相的初始相位及電網(wǎng)相電流各相的初始相位進(jìn)行檢測。其檢測方法可以是通過電壓互感器及電流互感器將電網(wǎng)強(qiáng)電初始相位信號變換為弱電初始相位信號；通過電壓變送器及電流變送器將電網(wǎng)強(qiáng)電初始相位信號變換為弱電初始相位信號；通過電壓傳感器及電流傳感器將電網(wǎng)強(qiáng)電初始相位信號變換為弱電初始相位信號；
通過電壓分壓器及電流分流器將電網(wǎng)強(qiáng)電初始相位信號變換為弱電初始相位信號。
相位檢測模塊(2)通過以上檢測方法，檢測到電壓電流初始相位信號后，對這些信號進(jìn)行放大、濾波、整形、變頻、同步等處理，并將處理后的相位信號輸出給智能信號處理模塊(4)。
開短路檢測模塊(3)用于對電能計量裝置中電流互感器短路或開路故障進(jìn)行檢測。開短路檢測模塊(3)對計量裝置中電流互感器施加檢測激勵信號，給出的檢測激勵信號在計量裝置的電流互感器回路中形成反饋信號；開短路檢測模塊(3)將反饋信號進(jìn)行放大、濾波、整形、同步等處理，并將分處理后的反饋信號輸出給智能信號處理模塊(4)。
智能信號處理模塊(4)，接收由幅值檢測模塊(1)提供的電網(wǎng)電壓電流幅值信號、接收由相位檢測模塊(2)提供的電網(wǎng)電壓電流相位信號、接收由開短路檢測模塊(3)提供的電能計量裝置中電流互感器開路短路故障信號，智能信號處理模塊(4)對幅值檢測模塊(1)、相位檢測模塊(2)提供的電壓電流信號中采用矢量運(yùn)算及傅立葉變換進(jìn)行處理，從幅值檢測模塊(1)提供的電壓電流幅值信號中以及從相位檢測模塊(2)提供的電壓電流相位信號中，分離出電網(wǎng)50Hz基波電壓電流幅值信號和電網(wǎng)50Hz基波電壓電流相位信號；智能信號處理模塊(4)對開短路檢測模塊(3)提供的反饋信號采用自適應(yīng)算法，智能分析開短路檢測模塊(3)的反饋信號，在復(fù)雜多變的反饋信號中，提取電流互感器短路或開路故障特征信號。智能信號處理模塊(4)將處理后的電網(wǎng)50Hz基波電壓電流幅值信號和電網(wǎng)50Hz基波電壓電流相位信號，以及電流互感器短路或開路故障特征信號輸出給智能故障判斷模塊(5)、計量模塊(7)及數(shù)據(jù)記錄模塊(8)。
智能故障判斷模塊(5)，將由智能信號處理模塊(4)輸出的電網(wǎng)50Hz基波電壓電流幅值和電網(wǎng)50Hz基波電壓電流相位信號，以及由智能信號處理模塊(4)輸出的電流互感器短路或開路故障特征信號，根據(jù)電壓電流幅值的大小、智能分析判斷電能計量裝置中，是否存在欠壓運(yùn)行、失壓運(yùn)行、是否存在分流(表前用電)等故障；根據(jù)各相電壓之間相位關(guān)系，以及各相電壓與電流之間的相位關(guān)系，智能分析判斷電能計量裝置中是否存在電壓逆相序運(yùn)行、電流錯相運(yùn)行、電流互感器一次或二次反相運(yùn)行等故障；根據(jù)電流互感器短路或開路故障特征信號，智能分析判斷電能計量裝置中電流互感器一次或二次線圈是否存在損壞、二次回路是否存在開路和短路等故障，并對故障種類按相別及類型進(jìn)行分類識別，然后輸出給計量模塊(7)及數(shù)據(jù)記錄模塊(8)。
時鐘模塊(6)，用于向智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法中的各種需要時間數(shù)據(jù)的模塊提供當(dāng)前時間和計時信號，時鐘模塊(6)具有時鐘校對功能。
計量模塊(7)具有在電能計量裝置發(fā)生故障時計算丟失的有功電量和無功電量功能，計量模塊(7)受智能信號處理模塊(4)和智能故障判斷模塊(5)的控制，當(dāng)電能計量裝置發(fā)生故障時，智能故障判斷模塊(5)將故障信號輸出給計量模塊(7)，計量模塊(7)根據(jù)故障信號的種類和相別，對智能信號處理模塊(4)輸出的電壓電流幅值信號、電壓電流相位信號，進(jìn)行幅值還原、相位轉(zhuǎn)換，并根據(jù)時鐘模塊(6)提供的時鐘數(shù)據(jù)，按照矢量計算的方法，準(zhǔn)確計算出丟失的電量并輸出給數(shù)據(jù)記錄模塊(8)。
數(shù)據(jù)記錄模塊(8)在智能信號處理模塊(4)、智能故障判斷模塊(5)、時鐘模塊(6)、計量模塊(7)的共同控制下，對電能計量裝置發(fā)生故障時的故障起始時間和結(jié)束時間、故障種類、故障發(fā)生相別、故障時累計丟失的電量進(jìn)行準(zhǔn)確記錄；數(shù)據(jù)記錄模塊(8)的所有數(shù)據(jù)都具有密碼和掉電保護(hù)功能，每條記錄數(shù)據(jù)內(nèi)容中都包含有故障起始時間和結(jié)束時間、故障種類、故障發(fā)生相別、故障時累計丟失電量等基本數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)記錄模塊(8)還包括電能計量裝置運(yùn)行參數(shù)記錄，如電壓等級、計量方式、電流互感器變流比等，以及檢測精度、計量準(zhǔn)確度整定參數(shù)值記錄，運(yùn)行參數(shù)、數(shù)字整定參數(shù)等同樣具有密碼和掉電保護(hù)功能。
數(shù)據(jù)記錄模塊(8)的數(shù)據(jù)記錄可以根據(jù)需要，輸出給狀態(tài)顯示模塊(9)，或輸出給網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)。
狀態(tài)顯示模塊(9)，包含漢字庫和漢字液晶顯示器，狀態(tài)顯示模塊(9)可以顯示時鐘模塊(6)提供的當(dāng)前動態(tài)時間數(shù)據(jù)，以及顯示數(shù)據(jù)記錄模塊(8)中的故障數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)及數(shù)字整定值等參數(shù)數(shù)據(jù)，其中文字以漢字方式顯示，數(shù)值以數(shù)字方式顯示。
網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)，網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)的輸出接口包含有RS232接口及RS485接口，與用電管理部門監(jiān)控中心計算機(jī)，即上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)方式可以是通過電力載波方式、或通過電纜傳輸方式、或通過光纜傳輸方式、或通過遠(yuǎn)紅外傳輸方式、或通過無線傳輸方式等直接與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，組成聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，也可以是通過其他通信系統(tǒng)，例如用電負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、自動抄表系統(tǒng)等，間接地與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，組成聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)將數(shù)據(jù)記錄模塊(8)輸出的記錄數(shù)據(jù)，通過聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，按照規(guī)定的通信協(xié)議，在電能計量裝置發(fā)生故障時，及時向局內(nèi)監(jiān)控中心計算機(jī)發(fā)送故障信息，對電能計量裝置異常故障實時、快速報警，同時向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)記錄模塊(8)中的各種數(shù)據(jù)記錄，并能接收上位機(jī)指令，修改數(shù)據(jù)記錄模塊(8)中的運(yùn)行參數(shù)和整定參數(shù)，以及對時鐘模塊(6)進(jìn)行時鐘校對。
電源模塊(11)用于為智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄提供工作電源，其中工作電源的相關(guān)部件中包含有電源變換器、穩(wěn)壓器及后備蓄電池組。
掉電保護(hù)模塊(12)與智能故障判斷模塊(5)相連，在它們的共同作用下，實時監(jiān)測智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄的工作電源。當(dāng)檢測記錄系統(tǒng)失電時，掉電保護(hù)模塊(12)可啟動后備電源檢測電能計量故障。
附圖2給出了本發(fā)明的另一模塊結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明在附圖1的基礎(chǔ)上增加了計費(fèi)模塊(13)，該模塊用于計算電能計量故障時丟失電量的實際電量金額。計費(fèi)模塊(13)根據(jù)計量模塊(7)所記錄的丟失電量，按照給定的費(fèi)率，計算出丟失電量的實際電量金額；根據(jù)故障的起始時間、結(jié)束時間，按照給定的費(fèi)率和計費(fèi)時間段，還可按復(fù)費(fèi)率方式計算出丟失電量的實際電量金額。
權(quán)利要求
1.一種智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，它由幅值檢測模塊(1)、相位檢測模塊(2)、開路短路檢測模塊(3)、智能信號處理模塊(4)、智能故障判斷模塊(5)、時鐘模塊(6)、計量模塊(7)、數(shù)據(jù)記錄模塊(8)、狀態(tài)顯示模塊(9)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)、電源模塊(11)、掉電保護(hù)模塊(12)、計費(fèi)模塊(13)等模塊組成，其特征在于，智能信號處理模塊(4)與幅值檢測模塊(1)、相位檢測模塊(2)、開短路檢測模塊(3)相連，將幅值檢測模塊(1)提供的電壓電流幅值信號、相位檢測模塊(2)提供的電壓電流相位信號、開短路檢測模塊(3)提供的電流互感器開路或短路信號進(jìn)行處理并將數(shù)據(jù)送至后續(xù)模塊，智能故障判斷模塊(5)與智能信號處理模塊(4)相連，自動對故障類型及相別進(jìn)行分類判定。
2.按照權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，其特征在于，計量模塊(7)與智能信號處理模塊(4)、故障判斷模塊(5)、時鐘模塊(6)相連，時鐘模塊(6)用于提供當(dāng)前時間；計量模塊(7)根據(jù)智能信號處理模塊(4)輸出的電壓電流幅值信號、電壓電流相位信號，并根據(jù)智能故障判斷模塊(5)輸出的故障類型及相別以及時鐘模塊(6)提供的時鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量計算后，計算出故障發(fā)生時丟失的電量。
3.按照權(quán)利要求1、2所述的智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，其特征在于，數(shù)據(jù)記錄模塊(8)與智能信號處理模塊(4)、智能故障判斷模塊(5)、計量模塊(7)、時鐘模塊(6)相連，當(dāng)電能計量裝置發(fā)生故障時，記錄故障的起止時間、故障種類、發(fā)生相別、故障時的累計丟失電量；數(shù)據(jù)記錄模塊(8)還包括電能計量裝置運(yùn)行參數(shù)記錄、智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法的檢測精度和計量準(zhǔn)確度整定參數(shù)值記錄，故障記錄、運(yùn)行參數(shù)記錄、數(shù)字整定參數(shù)值記錄等都具有密碼和掉電保護(hù)功能。狀態(tài)顯示模塊(9)與數(shù)據(jù)記錄模塊(8)相連，當(dāng)故障發(fā)生或需查閱相關(guān)故障時，可以漢字和數(shù)字兩種方式顯示相關(guān)故障；網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)與數(shù)據(jù)記錄模塊(8)相連，通過通信網(wǎng)絡(luò)模塊(10)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通信協(xié)議，在電能計量裝置發(fā)生故障時，對電能計量中的各種故障進(jìn)行實時快速報警。
4.按照權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法，其特征在于，掉電保護(hù)模塊(12)與智能故障判斷模塊(5)、電源模塊(11)相連，電源模塊(11)為智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄提供工作電源，工作電源的相關(guān)部件中包含有電源變換器、穩(wěn)壓器及后備蓄電池組，當(dāng)檢測記錄系統(tǒng)失電時，掉電保護(hù)模塊(12)可啟動后備電源檢測電能計量故障；計費(fèi)模塊(13)與計量模塊(7)相連，用于故障發(fā)生時，計算丟失電量的實際電量金額。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能網(wǎng)絡(luò)化電能計量故障檢測記錄方法。它由幅值檢測模塊(1)、相位檢測模塊(2)、開路短路檢測模塊(3)、智能信號處理模塊(4)、智能故障判斷模塊(5)、時鐘模塊(6)、計量模塊(7)、數(shù)據(jù)記錄模塊(8)、狀態(tài)顯示模塊(9)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)、電源模塊(11)、掉電保護(hù)模塊(12)、計費(fèi)模塊(13)等模塊組成。該方法可有效解決現(xiàn)有電能計量故障檢測記錄中的網(wǎng)絡(luò)智能化程度低、適應(yīng)能力差、不能準(zhǔn)確完整地檢測和記錄電能計量中的各種故障及實時、快速報警等關(guān)鍵問題。
文檔編號G01R21/00GK1382994SQ0210836
公開日2002年12月4日 申請日期2002年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者劉曉勇, 張建立, 孫洪波, 王正坤, 劉勇發(fā) 申請人:重慶龍源科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司