本發(fā)明涉及負(fù)荷特性分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型是電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)仿真中關(guān)于發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、變壓器、輸電線路的詳細(xì)數(shù)學(xué)模型和建模技術(shù)已經(jīng)得到了很好的發(fā)展。但是長(zhǎng)期以來，作為電力系統(tǒng)重要元件之一的負(fù)荷，由于其復(fù)雜性、分布性、時(shí)變性以及隨機(jī)性等因素，決定了其數(shù)學(xué)模型建立的困難。

在電力系統(tǒng)中負(fù)荷元件吸收的功率是隨著負(fù)荷端電壓及頻率的變化而變化。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)后，系統(tǒng)電壓和頻率的變化以及負(fù)荷自身的動(dòng)態(tài)特性決定了負(fù)荷所吸收的有功功率和無功功率的大小。然而，大多數(shù)情況下這些變化是非常復(fù)雜且難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行精確描述的，因此在實(shí)際的工程應(yīng)用和系統(tǒng)分析中通常理想地將負(fù)荷模型處理為恒阻抗(Z)，恒電流(I)和恒功率(P)構(gòu)成的靜態(tài)模型，或采用恒阻抗和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組成的動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型。但是在很多情況下這些模型不足以描述負(fù)荷的綜合特性，有時(shí)會(huì)得出與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)的仿真結(jié)果。

站系統(tǒng)負(fù)荷特性實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)是由安裝在110kV變電站出線側(cè)的智能測(cè)量采集裝置和部署在220kV(330kV)變電站的站系統(tǒng)負(fù)荷特性在線分析平臺(tái)組成。站系統(tǒng)負(fù)荷特性實(shí)時(shí)分析平臺(tái)綜合應(yīng)用多種負(fù)荷模型在線辨識(shí)方法，在線辨識(shí)能準(zhǔn)確反映負(fù)荷特性的負(fù)荷模型和模型參數(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷模型參數(shù)的在線修正。智能測(cè)量采集裝置主要實(shí)現(xiàn)110kV變電站出線側(cè)電力負(fù)荷的在線采集、本地存儲(chǔ)，并進(jìn)行模型初步辨識(shí)與數(shù)據(jù)上傳，它是站系統(tǒng)負(fù)荷特性在線分析系統(tǒng)中的重要設(shè)備,它的主要功能是采集電力線路的瞬時(shí)量數(shù)據(jù),包括三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)線路上的用電負(fù)荷設(shè)備的用電負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析，得出該負(fù)荷點(diǎn)各時(shí)刻各種用電負(fù)荷設(shè)備的組成，再根據(jù)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)或典型值確定各個(gè)用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，計(jì)算靜態(tài)負(fù)荷構(gòu)成中恒阻抗、恒電流、恒功率的比例，最后將得到的數(shù)據(jù)匯總上傳給系統(tǒng)主站，主站匯總數(shù)據(jù)后通過使用靜態(tài)負(fù)荷等值、動(dòng)態(tài)負(fù)荷等值、配電網(wǎng)絡(luò)等值等多種算法進(jìn)行負(fù)荷建模。

早期的電能數(shù)據(jù)測(cè)量采集裝置多采用采用8位、16位單片機(jī)作為硬件平臺(tái)，功能比較簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量不大。目前現(xiàn)有的技術(shù)方案主要由負(fù)荷模型信息管理子系統(tǒng)和負(fù)荷建模裝置組成，其中負(fù)荷管理子系統(tǒng)包括服務(wù)器、錄波客戶端、負(fù)荷建?？蛻舳撕途S護(hù)客戶端，負(fù)荷建模裝置包括故障錄波子系統(tǒng)、負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)子系統(tǒng)以及負(fù)荷數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。其主要功能是：通過負(fù)荷數(shù)據(jù)采集平臺(tái)采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送給故障錄波子系統(tǒng)和負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)子系統(tǒng)，負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)子系統(tǒng)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、負(fù)荷建模和參數(shù)辨識(shí)，最終將數(shù)據(jù)傳送給負(fù)荷模型信息管理子系統(tǒng)。該技術(shù)方案的缺點(diǎn)是：負(fù)荷建模裝置組成比較復(fù)雜，不利于大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝使用，同時(shí)該裝置缺乏對(duì)整個(gè)采集點(diǎn)的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用戶無法了解每種用電負(fù)荷設(shè)備所占總量的百分比。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：

1.現(xiàn)有電能數(shù)據(jù)采集方案數(shù)據(jù)采集周期最短1分鐘，不能滿足負(fù)荷在線分析高速采集的要求。

2.缺少用電負(fù)荷分析計(jì)算的功能。

3.缺少用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，從而克服現(xiàn)有采集裝置不能高速采集并在線分析的缺陷。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理電路和嵌入式處理器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理電路的輸入端相連，且數(shù)字信號(hào)處理電路的輸出端與嵌入式處理器相連；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于采集模擬采樣信號(hào)，將模擬采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號(hào)，并將數(shù)字采樣信號(hào)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理電路；

數(shù)字信號(hào)處理電路用于根據(jù)數(shù)字采樣信號(hào)確定在線負(fù)荷信息，在線負(fù)荷信息包括：電壓值、電流值、電網(wǎng)頻率、有功功率、無功功率、功角中的一項(xiàng)或多項(xiàng)；

嵌入式處理器用于根據(jù)在線負(fù)荷信息確定負(fù)荷模型參數(shù)，并根據(jù)負(fù)荷模型參數(shù)進(jìn)行負(fù)荷特性分析。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：存儲(chǔ)器；

存儲(chǔ)器與嵌入式處理器相連，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫信息，數(shù)據(jù)庫信息包括數(shù)字采樣信號(hào)、在線負(fù)荷信息和負(fù)荷模型參數(shù)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，嵌入式處理器設(shè)有數(shù)據(jù)訪問接口；

在數(shù)據(jù)訪問接口接收到數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求相對(duì)應(yīng)的進(jìn)程ID訪問數(shù)據(jù)庫信息，并返回訪問結(jié)果。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，嵌入式處理器還用于對(duì)數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行數(shù)據(jù)抽??；通過數(shù)據(jù)整合建立不同種類數(shù)據(jù)庫信息間的關(guān)聯(lián)及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，形成數(shù)據(jù)倉庫；并對(duì)數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，形成立方體數(shù)據(jù)信息。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，嵌入式處理器具體用于：確定在線收集的在線負(fù)荷信息，同時(shí)通過離線用戶調(diào)查分析整理獲得各種典型的出線所供的用電負(fù)荷設(shè)備比例，根據(jù)在線負(fù)荷信息和用電負(fù)荷設(shè)備比例確定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)各時(shí)刻各種用電設(shè)備的組成；根據(jù)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)或典型值確定各種用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，利用靜態(tài)負(fù)荷等值方法計(jì)算靜態(tài)負(fù)荷構(gòu)成中恒阻抗、恒電流、恒功率的比例，進(jìn)而在線確定負(fù)荷模型參數(shù)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)在線負(fù)荷信息和用電負(fù)荷設(shè)備比例確定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)各時(shí)刻各種用電設(shè)備的組成，包括：

離線進(jìn)行用戶抽樣調(diào)查，對(duì)各負(fù)荷類型變電站選取若干條典型10kV或6kV出線進(jìn)行負(fù)荷特性調(diào)查，分析整理獲得各負(fù)荷類型的10kV或6kV出線的用電設(shè)備構(gòu)成情況：包括用電設(shè)備類型i和各用電設(shè)備所占比例ρ_i；負(fù)荷類型包括：工業(yè)負(fù)荷類型、商業(yè)負(fù)荷類型、居民負(fù)荷類型或農(nóng)業(yè)負(fù)荷類型；

在線采集110kV/35kV每條10kV出線線路j的電壓V_j、電流I_j、功率因數(shù)PF_j，計(jì)算獲得該線路10kV側(cè)出口功率P_j＝V_jI_jPF_j；

將包括工業(yè)類、商業(yè)類、居民類、農(nóng)業(yè)類的第i類負(fù)荷中的第j個(gè)抽樣調(diào)查10kV或6kV出線所供用電設(shè)備構(gòu)成情況，推廣應(yīng)用至其他10kV或6kV出線，統(tǒng)計(jì)得出該時(shí)段各類用電設(shè)備的總功率，除以該時(shí)段整個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的總功率，即可獲得該時(shí)段整個(gè)220kV變電站各類用電設(shè)備i的比例k_i：設(shè)該變電站總共有n條10kV或6kV出線。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：通信模塊，通信模塊與嵌入式處理器相連；

通信模塊用于與上位機(jī)進(jìn)行通信，接收上位機(jī)發(fā)送的控制指令或?qū)⒇?fù)荷信息和/或負(fù)荷模型參數(shù)上傳至上位機(jī)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：觸摸屏，觸摸屏與嵌入式處理器相連；

觸摸屏用于根據(jù)用戶輸入的指令顯示相應(yīng)的負(fù)荷信息。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：按鍵板，按鍵板與嵌入式處理器相連；按鍵板用于接收用戶輸入的操作指令。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，可以在線高速采集模擬信號(hào)，閉關(guān)根據(jù)采集到的信號(hào)在線確定在線負(fù)荷信息，通過嵌入式處理器即可以對(duì)在線負(fù)荷信息進(jìn)行處理，并確定負(fù)荷模型參數(shù)，而不需要借助上位機(jī)的處理。通過確定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)各時(shí)刻各種用電設(shè)備的組成，并確各種用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，進(jìn)而可以在線確定負(fù)荷模型參數(shù)，即可以對(duì)用電負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)展示用電負(fù)荷設(shè)備的符合狀態(tài)。大數(shù)據(jù)處理模塊能夠?qū)χ悄軠y(cè)量采集裝置采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工，從不同的維度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為負(fù)荷管理部門提供大數(shù)據(jù)支持，為負(fù)荷控制決策提供參考建議。通過大數(shù)據(jù)處理的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、加工形成數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)內(nèi)容涵蓋整個(gè)運(yùn)行周期，進(jìn)而能夠進(jìn)行合理化的數(shù)據(jù)分析，最終得到接近實(shí)際的負(fù)荷模型。通過數(shù)據(jù)庫管理模塊對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理能夠提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率，提高數(shù)據(jù)訪問速度。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、負(fù)荷分析、負(fù)荷建模、負(fù)荷參數(shù)修正等功能集成于一臺(tái)終端之中，除了方便用戶維護(hù)與使用之外，還能夠?qū)⒇?fù)荷采集點(diǎn)各種用電負(fù)荷設(shè)備占總量的百分比實(shí)時(shí)展現(xiàn)給用戶，方便用戶對(duì)線路負(fù)荷的監(jiān)控。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置的第一結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置的第二結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中大數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

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、完整地描述，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)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。

另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實(shí)施方式中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有某些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，圖1為該裝置的結(jié)構(gòu)圖，具體包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換器10、數(shù)字信號(hào)處理電路20和嵌入式處理器30；其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器10的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理電路20的輸入端相連，且數(shù)字信號(hào)處理電路20的輸出端與嵌入式處理器30相連。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器10用于采集模擬采樣信號(hào)，同時(shí)將模擬采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號(hào)，并將數(shù)字采樣信號(hào)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理電路20。具體的，本發(fā)明實(shí)施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器10用于高速采集模擬采樣信號(hào)，頻率要達(dá)到每秒50次，即每20ms采集一次，為了提高測(cè)量精度，智能測(cè)量采集終端的采樣部分可以采用24位ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)對(duì)模擬采樣信號(hào)進(jìn)行采樣。

數(shù)字信號(hào)處理電路20用于根據(jù)數(shù)字采樣信號(hào)確定在線負(fù)荷信息，該在線負(fù)荷信息包括：電壓值、電流值、電網(wǎng)頻率、有功功率、無功功率、功角中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。由于能夠直接測(cè)量的模擬采樣信號(hào)只有電壓量和電流量，故本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)采樣后的數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行高速DSP(Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理)實(shí)時(shí)計(jì)算獲得其他各種瞬時(shí)量，如有功功率、無功功率、功角等，最終確定該在線負(fù)荷信息。

嵌入式處理器30用于根據(jù)在線負(fù)荷信息確定負(fù)荷模型參數(shù)，并根據(jù)負(fù)荷模型參數(shù)進(jìn)行負(fù)荷特性分析。

具體的，嵌入式處理器30用于：確定在線收集的在線負(fù)荷信息，同時(shí)通過離線用戶調(diào)查分析整理獲得各種典型的出線所供的用電負(fù)荷設(shè)備比例，根據(jù)在線負(fù)荷信息和用電負(fù)荷設(shè)備比例確定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)各時(shí)刻各種用電設(shè)備的組成，即每種用電負(fù)荷設(shè)備所占總量的百分比；根據(jù)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)或典型值確定各種用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，利用靜態(tài)負(fù)荷等值方法計(jì)算靜態(tài)負(fù)荷構(gòu)成中恒阻抗、恒電流、恒功率的比例，進(jìn)而在線確定負(fù)荷模型參數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例中，負(fù)荷類型包括：工業(yè)負(fù)荷類型、商業(yè)負(fù)荷類型、居民負(fù)荷類型或農(nóng)業(yè)負(fù)荷類型；相應(yīng)的用電負(fù)荷設(shè)備也分為工業(yè)類、商業(yè)類、居民類和農(nóng)業(yè)類等。電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)絡(luò)和電力負(fù)荷三大部分組成的能量生產(chǎn)、傳輸和使用系統(tǒng)。發(fā)電廠是電能的發(fā)出者，這些電能經(jīng)高壓輸電網(wǎng)及低壓配電網(wǎng)被傳送到各個(gè)用戶，并有安裝在用戶處的用電設(shè)備所消耗。電力負(fù)荷就是這些用電設(shè)備的總稱，其中有時(shí)也包括配電網(wǎng)絡(luò)，并簡(jiǎn)稱為負(fù)荷。電力系統(tǒng)中有各式各樣的負(fù)荷，從用電主體來看，可以分為工業(yè)負(fù)荷、城市民用負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷及其他負(fù)荷。城市民用負(fù)荷主要是城市居民的家用電器負(fù)荷，商業(yè)和工業(yè)負(fù)荷是為商業(yè)與工業(yè)服務(wù)的負(fù)荷。農(nóng)業(yè)負(fù)荷是農(nóng)村所有負(fù)荷的總稱，包括農(nóng)村民用電、生產(chǎn)與排灌用電及農(nóng)村商業(yè)用電等。其他負(fù)荷包括市政用電、公用事業(yè)用電、政府辦公用電、鐵路與電車用電等等。

由于用電負(fù)荷設(shè)備比例無法通過測(cè)量采集10kV或6kV出線數(shù)據(jù)獲得，因此負(fù)荷特性在線分析的實(shí)現(xiàn)首先要通過離線用戶調(diào)查分析整理獲得各種典型的10kV或6kV出線所供的用電負(fù)荷設(shè)備比例以及根據(jù)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)或典型值確定各種用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，將其作為參數(shù)由主站下發(fā)至智能測(cè)量采集裝置或者通過手工設(shè)置的方法對(duì)智能測(cè)量采集裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；然后利用智能測(cè)量采集裝置采集要研究的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)每條10kV或6kV出線的在線實(shí)際功率數(shù)據(jù)(即在線負(fù)荷信息)；將采集到的功率數(shù)據(jù)和離線收集的各種典型的10kV或6kV出線所供的用電負(fù)荷設(shè)備比例參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算，得出該負(fù)荷點(diǎn)各時(shí)刻各種用電負(fù)荷設(shè)備的組成，即每種用電負(fù)荷設(shè)備所占總量的百分比；再根據(jù)各用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，利用靜態(tài)負(fù)荷等值方法計(jì)算靜態(tài)負(fù)荷構(gòu)成中恒阻抗、恒電流、恒功率的比例，達(dá)到負(fù)荷建模的目的。

其中，負(fù)荷吸收的有功功率及無功功率是隨著負(fù)荷母線電壓和頻率的變化而變化的，這就是負(fù)荷的電壓、頻率特性。用于描述負(fù)荷特性的數(shù)學(xué)方程稱為負(fù)荷模型。建立負(fù)荷模型就是要確定描述負(fù)荷特性的數(shù)學(xué)方程的形式及其中的參數(shù)，簡(jiǎn)稱負(fù)荷建模。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，可以高速采集模擬信號(hào)，閉關(guān)根據(jù)采集到的信號(hào)在線確定在線負(fù)荷信息，通過嵌入式處理器即可以對(duì)在線負(fù)荷信息進(jìn)行處理，并確定負(fù)荷模型參數(shù)，而不需要借助上位機(jī)的處理。通過確定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)各時(shí)刻各種用電設(shè)備的組成，并確各種用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，進(jìn)而可以在線確定負(fù)荷模型參數(shù)，即可以對(duì)用電負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)展示用電負(fù)荷設(shè)備的符合狀態(tài)。

優(yōu)選的，上述負(fù)荷分析的步驟具體如下：

步驟A1、根據(jù)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)或典型值確定各個(gè)用電設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)；

步驟A2、根據(jù)負(fù)荷控制系統(tǒng)采集的用戶側(cè)功率信息數(shù)據(jù)確定220kV變電站及下級(jí)110kV和35kV變電站的負(fù)荷構(gòu)成情況；

步驟A3、根據(jù)每個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷構(gòu)成情況，確定每個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所供的負(fù)荷類型；

步驟A4、離線進(jìn)行用戶抽樣調(diào)查，對(duì)各負(fù)荷類型變電站選取若干條典型10kV或6kV出線進(jìn)行負(fù)荷特性調(diào)查，分析整理獲得各負(fù)荷類型：包括工業(yè)、商業(yè)、居民或農(nóng)業(yè)負(fù)荷類型的10kV或6kV出線的用電設(shè)備構(gòu)成情況：包括用電設(shè)備類型i和各用電設(shè)備所占比例ρ_i；

步驟A5、在線采集110kV/35kV每條10kV出線線路j的電壓V_j、電流I_j、功率因數(shù)PF_j，計(jì)算獲得該線路10kV側(cè)出口功率P_j＝V_jI_jPF_j；

步驟A6、對(duì)于包括工業(yè)類、商業(yè)類、居民類、農(nóng)業(yè)類的第i類負(fù)荷中的第j個(gè)抽樣調(diào)查10kV出線所供用電設(shè)備構(gòu)成情況，將之推廣應(yīng)用到類似的10kV出線，統(tǒng)計(jì)得出該時(shí)段各類用電設(shè)備的總功率，除以該時(shí)段整個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的總功率，即可獲得該時(shí)段整個(gè)220kV變電站各類用電設(shè)備i的比例ki：設(shè)該變電站總共有n條10kV或6kV出線；

步驟A7、根據(jù)各用電設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，利用靜態(tài)負(fù)荷等值方法，計(jì)算靜態(tài)負(fù)荷模型參數(shù)。

其中，靜態(tài)負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)是將負(fù)荷功率與電壓之間的關(guān)系描述為多項(xiàng)式方程形式的多項(xiàng)式負(fù)荷模型(Polynomial Load Model)，該模型的一般形式如式1和式2所示：

P＝P_o[a×(V/V_o)²+b×(V/V_o)+c] (式1)

Q＝Q_o[α×(V/V_o)²+β×(V/V_o)+γ] (式2)

多項(xiàng)式有功功率負(fù)荷模型系數(shù)為a、b、c，無功功率負(fù)荷模型系數(shù)為α、β、γ和負(fù)荷的功率因素，該負(fù)荷模型被稱為“ZIP”模型，因?yàn)樗撕阕杩?Z)、恒電流(I)和恒功率(P)，該模型用于描述特定的負(fù)荷設(shè)備或負(fù)荷元件，V_o表示負(fù)荷的額定電壓，P_o和Q_o則分別表示在額定電壓V_o下負(fù)荷的額定有功功率和無功功率，如果用該模型來描述母線的綜合負(fù)荷時(shí)，V_o、P_o和Q_o通常用來表示系統(tǒng)初始運(yùn)行工況下的數(shù)值；

對(duì)靜態(tài)負(fù)荷的等值主要是對(duì)系數(shù)P_o、a、b、c和Q_o、α、β、γ的等值，對(duì)多項(xiàng)式負(fù)荷模型的等值是基于負(fù)荷功率對(duì)負(fù)荷端電壓的靈敏度，即

P₁，P₂…P_n以及Q₁，Q₂…Q_n為各靜態(tài)負(fù)荷的有功功率和無功功率，根據(jù)各類用電設(shè)備i的比例ki可以確定。對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式負(fù)荷模型系數(shù)分別為P_o1…P_on、a₁…a_n、b₁…b_n、c₁…c_n以及Q_o1…Q_on、α₁…α_n、β₁…β_n、γ₁…γ_n。當(dāng)V＝Vo時(shí)有：

在確定負(fù)荷模型參數(shù)后，即可以確定式1和式2中的負(fù)荷模型，進(jìn)而可以進(jìn)行負(fù)荷分析。

優(yōu)選的，參見圖2所示，該裝置還包括：存儲(chǔ)器40；存儲(chǔ)器40與嵌入式處理器30相連，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫信息，該數(shù)據(jù)庫信息具體包括數(shù)字采樣信號(hào)、在線負(fù)荷信息和負(fù)荷模型參數(shù)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置還采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。其中，嵌入式處理器30還用于對(duì)數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行數(shù)據(jù)抽?。煌ㄟ^數(shù)據(jù)整合建立不同種類數(shù)據(jù)庫信息間的關(guān)聯(lián)及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，形成數(shù)據(jù)倉庫；并對(duì)數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，形成立方體數(shù)據(jù)信息。

具體的，嵌入式處理器30中設(shè)有對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的大數(shù)據(jù)處理模塊，其整體框架如圖3所示，數(shù)據(jù)源經(jīng)過數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)集成以及數(shù)據(jù)應(yīng)用四個(gè)步驟達(dá)到數(shù)據(jù)展現(xiàn)的目的。數(shù)據(jù)源包括各種參數(shù)數(shù)據(jù)、各種數(shù)據(jù)字典、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)抽取通過清洗、轉(zhuǎn)換的方式從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)整合建立不同種類數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)映射關(guān)系，形成數(shù)據(jù)倉庫，再以數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)為依托，以業(yè)務(wù)主題為中心來組織數(shù)據(jù)形成信息立方體完成數(shù)據(jù)集成，最后以信息立方體為基礎(chǔ)，向上層提供數(shù)據(jù)展示。在本發(fā)明實(shí)施例中大數(shù)據(jù)處理模塊能夠?qū)χ悄軠y(cè)量采集裝置采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工，從不同的維度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為負(fù)荷管理部門提供大數(shù)據(jù)支持，為負(fù)荷控制決策提供參考建議。

本發(fā)明實(shí)施例中，大數(shù)據(jù)處理模塊是一個(gè)背景運(yùn)行的進(jìn)程，可以按照固定的時(shí)間間隔激活，也可以通過外部條件觸發(fā)激活。它會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清理、后續(xù)加工、匯總和整理形成數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)主要用來進(jìn)行決策分析，所涉及的數(shù)據(jù)操作主要是數(shù)據(jù)查詢，一旦某個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫以后，一般情況下將被長(zhǎng)期保留，也就是數(shù)據(jù)倉庫中一般有大量的查詢操作，但修改和刪除操作很少，通常只需要定期的加載、刷新。而且數(shù)據(jù)通常包含歷史信息，系統(tǒng)記錄了從過去某一時(shí)點(diǎn)(如開始應(yīng)用數(shù)據(jù)倉庫的時(shí)點(diǎn))到目前的各個(gè)階段的信息，通過這些信息，可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行歷程和未來趨勢(shì)做出定量分析和預(yù)測(cè)。大數(shù)據(jù)處理模塊將分析結(jié)果保存在數(shù)據(jù)倉庫中，系統(tǒng)如果需要使用這些分析數(shù)據(jù)可以通過大數(shù)據(jù)處理模塊獲取。

優(yōu)選的，嵌入式處理器30設(shè)有數(shù)據(jù)訪問接口；在數(shù)據(jù)訪問接口接收到數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求相對(duì)應(yīng)的進(jìn)程ID訪問數(shù)據(jù)庫信息，并返回訪問結(jié)果。

嵌入式處理器30的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖4所示，嵌入式處理器30采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux操作系統(tǒng)提供進(jìn)程(或線程)資源分配以及進(jìn)程(或線程)之間的調(diào)度切換,同時(shí)封裝了硬件驅(qū)動(dòng),為應(yīng)用程序提供底層支撐。智能測(cè)量采集裝置要求具備豐富的硬件資源，對(duì)整機(jī)運(yùn)行效率要求較高，采用32位實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠?qū)τ布Y源進(jìn)行更完善地管理，能夠更高效地完成軟件功能開發(fā)。嵌入式處理器30還設(shè)有嵌入式應(yīng)用進(jìn)程模塊；該嵌入式應(yīng)用進(jìn)程模塊包括數(shù)據(jù)采集進(jìn)程、上行通訊進(jìn)程、顯示進(jìn)程等。智能測(cè)量采集裝置需要完成高速測(cè)量采集任務(wù)、上行通訊任務(wù)、顯示任務(wù)等，通過多進(jìn)程操作能夠提高運(yùn)行效率，保證運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

如圖4所示，該嵌入式處理器30還包括：嵌入式應(yīng)用進(jìn)程管理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、大數(shù)據(jù)處理模塊、嵌入式SQLite3數(shù)據(jù)庫。具體的，嵌入式應(yīng)用進(jìn)程管理模塊用于監(jiān)控進(jìn)程、線程以及應(yīng)用模塊的工作狀態(tài)。應(yīng)用進(jìn)程管理模塊通過對(duì)應(yīng)用進(jìn)程的管理能夠更高效地監(jiān)測(cè)各個(gè)進(jìn)程、線程工作狀態(tài)，及時(shí)響應(yīng)各種事件以及相應(yīng)的后續(xù)處理。

數(shù)據(jù)庫管理模塊提供對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作和維護(hù)，智能測(cè)量采集裝置需要維護(hù)大量的數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)的文件存儲(chǔ)方式，不利于數(shù)據(jù)的管理，通過數(shù)據(jù)庫管理模塊對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理能夠提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率，提高數(shù)據(jù)訪問速度。

大數(shù)據(jù)處理模塊利用大數(shù)據(jù)理論對(duì)數(shù)據(jù)庫中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、分析進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘形成數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)內(nèi)容涵蓋整個(gè)運(yùn)行周期，通過對(duì)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)數(shù)據(jù)變化的趨勢(shì)進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，最后得到最接近實(shí)際的負(fù)荷模型。

嵌入式SQLite3數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，是一切關(guān)于數(shù)據(jù)操作的基礎(chǔ)，它具有開源、小巧、高效的特點(diǎn)，占用資源非常的低，非常適用于需要數(shù)據(jù)庫的嵌入式裝置。

數(shù)據(jù)庫管理模塊對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite3的應(yīng)用接口API進(jìn)行了再次封裝，嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite3采用c語言開發(fā)，具備豐富的接口功能，如果完全使用嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite3提供的接口函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)，一方面程序代碼量加大，另一方面由于有時(shí)需要多個(gè)接口函數(shù)組合一起使用才能完成實(shí)際應(yīng)用中需要的功能，導(dǎo)致接口使用不方便。針對(duì)這種情況，根據(jù)數(shù)據(jù)庫管理模塊的功能需求，對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite3的API函數(shù)進(jìn)行組合、集成、封裝，形成便于使用的數(shù)據(jù)庫接口函數(shù)，使得封裝后的API接口更適合本發(fā)明。另外，通過數(shù)據(jù)庫管理模塊能夠統(tǒng)一管理來自進(jìn)程、線程、應(yīng)用模塊對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問請(qǐng)求。數(shù)據(jù)庫管理模塊作為一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程來對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，各個(gè)進(jìn)程、線程中涉及到數(shù)據(jù)訪問的操作都通過一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，該接口將數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求發(fā)送到數(shù)據(jù)庫管理模塊中，數(shù)據(jù)庫管理模塊接收到數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求后能正確識(shí)別請(qǐng)求數(shù)據(jù)的進(jìn)程(線程)ID，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫訪問操作將數(shù)據(jù)訪問的結(jié)果返回給相應(yīng)的進(jìn)程(線程)，完成數(shù)據(jù)訪問的操作。

優(yōu)選的，參見圖2所示，該裝置還包括：通信模塊50，通信模塊與嵌入式處理器30相連；通信模塊用于與上位機(jī)進(jìn)行通信，接收上位機(jī)發(fā)送的控制指令或?qū)⒇?fù)荷信息和/或負(fù)荷模型參數(shù)上傳至上位機(jī)。由于負(fù)荷特性在線分析對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，為了便于維護(hù)智能測(cè)量采集終端需要具備遠(yuǎn)程升級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的功能，所以智能測(cè)量采集終端與主站要采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊，保證能夠進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選的，參見圖2所示，還包括：觸摸屏60，觸摸屏60與嵌入式處理器30相連；觸摸屏用于根據(jù)用戶輸入的指令顯示相應(yīng)的負(fù)荷信息。

優(yōu)選的，該裝置還包括：按鍵板70，按鍵板與嵌入式處理器30相連；按鍵板用于接收用戶輸入的操作指令。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，可以在線高速采集模擬信號(hào)，閉關(guān)根據(jù)采集到的信號(hào)在線確定在線負(fù)荷信息，通過嵌入式處理器即可以對(duì)在線負(fù)荷信息進(jìn)行處理，并確定負(fù)荷模型參數(shù)，而不需要借助上位機(jī)的處理。通過確定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)各時(shí)刻各種用電設(shè)備的組成，并確各種用電負(fù)荷設(shè)備的負(fù)荷特性參數(shù)，進(jìn)而可以在線確定負(fù)荷模型參數(shù)，即可以對(duì)用電負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)展示用電負(fù)荷設(shè)備的符合狀態(tài)。大數(shù)據(jù)處理模塊能夠?qū)χ悄軠y(cè)量采集裝置采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工，從不同的維度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為負(fù)荷管理部門提供大數(shù)據(jù)支持，為負(fù)荷控制決策提供參考建議。通過大數(shù)據(jù)處理的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、加工形成數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)內(nèi)容涵蓋整個(gè)運(yùn)行周期，進(jìn)而能夠進(jìn)行合理化的數(shù)據(jù)分析，最終得到接近實(shí)際的負(fù)荷模型。通過數(shù)據(jù)庫管理模塊對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理能夠提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率，提高數(shù)據(jù)訪問速度。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種負(fù)荷特性在線分析的智能測(cè)量采集裝置，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、負(fù)荷分析、負(fù)荷建模、負(fù)荷參數(shù)修正等功能集成于一臺(tái)終端之中，除了方便用戶維護(hù)與使用之外，還能夠?qū)⒇?fù)荷采集點(diǎn)各種用電負(fù)荷設(shè)備占總量的百分比實(shí)時(shí)展現(xiàn)給用戶，方便用戶對(duì)線路負(fù)荷的監(jiān)控。

以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到各實(shí)施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過硬件。基于這樣的理解，上述技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。

前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。