專利名稱：柔性配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理集成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
過去，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和電能質(zhì)量治理設(shè)備都是相互獨(dú)立的，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的主要功能是:精確測(cè)量各項(xiàng)電力參數(shù)、分析測(cè)量數(shù)據(jù)、求出電能質(zhì)量指標(biāo)、上傳數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心。電能質(zhì)量治理設(shè)備的主要功能是:測(cè)量某個(gè)或某幾個(gè)電力參數(shù)、采取控制措施使某個(gè)或某幾個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到預(yù)定的要求。電能質(zhì)量指標(biāo)主要包括:電壓波動(dòng)和閃變、諧波、電壓暫升和暫降、不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、電壓瞬態(tài)等。傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理設(shè)備主要有電感濾波器、電容濾波器、靜止無功補(bǔ)償器、靜止無功發(fā)生器、有源電力濾波器、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器等。靜止無功補(bǔ)償器、靜止無功發(fā)生器主要針對(duì)電壓波動(dòng)和閃變，有源電力濾波器主要針對(duì)諧波，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器主要針對(duì)電壓暫升和暫降，電感濾波器、電容濾波器在不同的設(shè)計(jì)方案中起不同的作用。獨(dú)立的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和電能質(zhì)量治理設(shè)備目前在電力系統(tǒng)和電力用戶中廣泛使用，它們對(duì)保障電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量起了一定作用，但從進(jìn)一步提高的角度看，現(xiàn)行的“相互獨(dú)立”模式有下列不足之處:
(O大量重復(fù)占用配電系統(tǒng)的資源——每臺(tái)監(jiān)測(cè)裝置和治理設(shè)備都要測(cè)量電力參數(shù)一每臺(tái)監(jiān)測(cè)裝置和治理設(shè)備都要占用一套高精度電壓互感器和電流互感器等，不僅浪費(fèi)資源，而且常常造成現(xiàn)場(chǎng)的資源不夠用。( 2)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和電能質(zhì)量治理設(shè)備在電力測(cè)量方面重復(fù)配置一每個(gè)監(jiān)測(cè)裝置和治理設(shè)備都有一套電力測(cè)量硬件和軟件。(3)電能質(zhì)量治理設(shè)備的重點(diǎn)在治理(控制)，其電力測(cè)量精度不高、測(cè)量的電力參數(shù)較少，因而其控制策略難以實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的多目標(biāo)優(yōu)化和區(qū)域性優(yōu)化。電能質(zhì)量的多目標(biāo)優(yōu)化指電壓波動(dòng)和閃變、諧波、電壓暫升和暫降等多個(gè)指標(biāo)的整體優(yōu)化，電能質(zhì)量的區(qū)域性優(yōu)化指一個(gè)供電區(qū)域內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的整體優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服獨(dú)立的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和電能質(zhì)量治理設(shè)備的上述不足，本發(fā)明提出一種柔性配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理集成裝置。本發(fā)明包括一個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)和若干個(gè)電能質(zhì)量治理模塊；所述電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)包括用于接收電網(wǎng)的電壓和電流信號(hào)的輸入和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，還包括電能質(zhì)量測(cè)量單元、分析-決策-通信單元、顯示單元、以太網(wǎng)口單元、開關(guān)量輸出單元、瞬時(shí)信息處理單元和高速數(shù)據(jù)總線；所述電能質(zhì)量測(cè)量單元和瞬時(shí)信息處理單元分別與所述輸入和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接；所述分析-決策-通信單元分別與電能質(zhì)量測(cè)量單元、瞬時(shí)信息處理單元和太網(wǎng)口單元連接；所述顯示單元和開關(guān)量輸出單元分別連接在所述分析-決策-通信單元的輸出；所述電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)通過高速數(shù)據(jù)總線分別與各個(gè)電能質(zhì)量治理模塊連接；每個(gè)電能質(zhì)量治理模塊分別設(shè)有與電網(wǎng)連接的補(bǔ)償電壓、補(bǔ)償電流輸出端。本發(fā)明工作原理:本發(fā)明信號(hào)的輸入來自電網(wǎng)的電壓、電流信號(hào)(波形)，電壓、電流信號(hào)進(jìn)入電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)，經(jīng)過輸入和PT (CT)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元后，再分別送到電能質(zhì)量測(cè)量單元和瞬時(shí)信息處理單元，電能質(zhì)量測(cè)量單元主要完成常規(guī)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量功能，瞬時(shí)信息處理單元主要完成瞬時(shí)信息(瞬時(shí)波形和瞬時(shí)無功等)的處理功能。電能質(zhì)量測(cè)量單元完成的測(cè)量功能主要包括:計(jì)算電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、電壓不平衡度、電流不平衡度、電壓諧波、電流諧波、電壓波動(dòng)和閃變、電壓暫升和暫降等。電能質(zhì)量測(cè)量單元的計(jì)算結(jié)果送到分析-決策-通信單元，分析-決策-通信單元主要完成數(shù)據(jù)分析、控制指令和控制參考量的形成、以太網(wǎng)通信、顯示等功能。瞬時(shí)信息處理單元完成的瞬時(shí)信息處理功能主要包括:處理和發(fā)送瞬時(shí)波形、計(jì)算和發(fā)送瞬時(shí)無功等，并把處理結(jié)果送到高速數(shù)據(jù)總線一供電能質(zhì)量治理模塊獲取。電能質(zhì)量治理模塊的輸入是來自數(shù)據(jù)總線的各種信息，它的輸出是向電網(wǎng)饋送的補(bǔ)償電壓和(或)補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電壓和(或)補(bǔ)償電流用于提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量——抑制電壓波動(dòng)和閃變、諧波、電壓暫升和暫降等。通俗地說，本發(fā)明電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)相當(dāng)于本發(fā)明的“大腦”(處理、分析、決策)和“五官”(傳感、通信)，電能質(zhì)量治理模塊相當(dāng)于本發(fā)明的“手和足”(執(zhí)行機(jī)構(gòu))，高速數(shù)據(jù)總線則相當(dāng)于本發(fā)明的“神經(jīng)”。本發(fā)明的電能質(zhì)量治理模塊可以根據(jù)供電部門要求和用戶電能質(zhì)量狀況柔性配置——是否配置、何時(shí)配置、配置哪幾種、每種配置多少，都是靈活的，故本發(fā)明達(dá)到了電能質(zhì)量治理模塊的柔性配置。每個(gè)電能質(zhì)量治理模塊分別設(shè)有與電網(wǎng)連接的輸出端，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的電壓、電流信號(hào)(波形)的控制。電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)兼?zhèn)浔O(jiān)測(cè)和控制功能，首先它具有高端電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的所有功能，它的測(cè)量數(shù)據(jù)與所有電能質(zhì)量治理模塊共享，同時(shí)它專門為治理模塊增加了瞬時(shí)信息、控制指令和控制參考量。電能質(zhì)量治理模塊專門完成實(shí)時(shí)控制，不需要測(cè)量電力參數(shù)，它依據(jù)的電力參數(shù)、瞬時(shí)信息、控制指令和控制參考量都來自電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)。本發(fā)明的特征細(xì)述為:
(I)可柔性(靈活)配置的整體結(jié)構(gòu)，其中，“集成”有兩層含義:一是電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能與電能質(zhì)量治理功能的集成，二是多種電能質(zhì)量治理模塊(設(shè)備)的集成?！叭嵝浴币灿袃蓪雍x:一是是否配置、何時(shí)配置電能質(zhì)量治理模塊一是靈活的，二是配置哪幾種電能質(zhì)量治理模塊、每種配置多少一也是靈活的。(2)特殊的電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)，它與傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的主要差別是:電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)增加了“瞬時(shí)信息處理單元”一專門處理瞬時(shí)波形和瞬時(shí)無功等瞬時(shí)信息。傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置沒有瞬時(shí)信息處理單元，而電能質(zhì)量治理模塊(設(shè)備)需要利用瞬時(shí)信息。傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置專門用于測(cè)量、分析、評(píng)估電能質(zhì)量指標(biāo)，電能質(zhì)量指標(biāo)都是一個(gè)時(shí)間段中的統(tǒng)計(jì)值(平均值、方均根值等)——都不是瞬時(shí)值。有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置也記錄波形一記錄和存儲(chǔ)一個(gè)時(shí)間段中的波形一不是瞬時(shí)處理和發(fā)送，電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)每個(gè)采樣間隔都進(jìn)形一次波形的采樣——處理——發(fā)送(到高速數(shù)據(jù)總線)。(3)特殊的電能質(zhì)量治理模塊，它與傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理設(shè)備的主要差別是:電能質(zhì)量治理模塊沒有電力參數(shù)測(cè)量機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)電能質(zhì)量治理設(shè)備都包含一個(gè)電力參數(shù)測(cè)量機(jī)構(gòu)，在本發(fā)明中電能質(zhì)量治理模塊需要的電力參數(shù)由電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)提供一所以電能質(zhì)量治理模塊不需要電力參數(shù)測(cè)量機(jī)構(gòu)。(4)電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)與電能質(zhì)量治理模塊經(jīng)高速數(shù)據(jù)總線交換信息?？傊景l(fā)明既具有完備的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能、又具有電能質(zhì)量綜合治理功能，電能質(zhì)量綜合治理指——用多目標(biāo)優(yōu)化和區(qū)域性優(yōu)化的控制策略對(duì)電壓波動(dòng)和閃變、諧波、電壓暫升和暫降等多個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行綜合優(yōu)化。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可做成一個(gè)柜體,柜體分若干格，一格用于放置電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)，其它格用于放置電能質(zhì)量治理模塊。如圖1所示，本發(fā)明主要由一個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)I和若干個(gè)電能質(zhì)量治理模塊2組成。如圖2所示，電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)I主要由用于接收電網(wǎng)的電壓和電流信號(hào)的輸入和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元11、電能質(zhì)量測(cè)量單元12、分析-決策-通信單元13、LED顯示單元14、以太網(wǎng)口單元15、開關(guān)量輸出單元16、瞬時(shí)信息處理單元17和高速數(shù)據(jù)總線18組成。電能質(zhì)量測(cè)量單元12和瞬時(shí)信息處理單元17分別與輸入和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元11連接；分析-決策-通信單元13分別與電能質(zhì)量測(cè)量單元12、瞬時(shí)信息處理單元17和太網(wǎng)口單元15連接；LED顯示單元14和開關(guān)量輸出單元16分別連接在分析-決策-通信單元13的輸出。電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)I通過其中的高速數(shù)據(jù)總線18分別與各個(gè)電能質(zhì)量治理模塊2連接；每個(gè)電能質(zhì)量治理模塊2分別設(shè)有與電網(wǎng)連接的輸出端。另外，電能質(zhì)量測(cè)量單元12和瞬時(shí)信息處理單元17都基于高速DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)，分析-決策-通信單元13基于高性能ARM微處理器。面板上的LCD顯示屏顯示各種電力參數(shù)、電能質(zhì)量指標(biāo)、配置信息等。電力參數(shù)、電能質(zhì)量指標(biāo)、配置信息、控制指令、控制參考量等一方面經(jīng)以太網(wǎng)上傳、一方面經(jīng)瞬時(shí)信息處理單元送到數(shù)據(jù)總線，監(jiān)控中心可以遠(yuǎn)程對(duì)裝置進(jìn)行配置。各個(gè)電能質(zhì)量治理模塊2包括可供選配的有源電力濾波器模塊、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器模塊、靜止式無功補(bǔ)償器模塊、靜止無功發(fā)生器模塊、電感濾波器模塊、電容濾波器模塊等。各個(gè)電能質(zhì)量治理模塊2從數(shù)據(jù)總線獲取電力參數(shù)、電能質(zhì)量指標(biāo)、配置信息、控制指令、控制參考量等信息，完成電能質(zhì)量控制。各種各個(gè)電能質(zhì)量治理模塊2與傳統(tǒng)電能質(zhì)量治理設(shè)備的不同之處在于:去掉了電力參數(shù)測(cè)量環(huán)節(jié)、增加了與電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)(近距離)通信能力。
權(quán)利要求
1.柔性配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理集成裝置，其特征在于包括一個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)和若干個(gè)電能質(zhì)量治理模塊；所述電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)包括用于接收電網(wǎng)的電壓和電流信號(hào)的輸入和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，還包括電能質(zhì)量測(cè)量單元、分析-決策-通信單元、顯示單元、以太網(wǎng)口單元、開關(guān)量輸出單元、瞬時(shí)信息處理單元和高速數(shù)據(jù)總線；所述電能質(zhì)量測(cè)量單元和瞬時(shí)信息處理單元分別與所述輸入和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接；所述分析-決策-通信單元分別與電能質(zhì)量測(cè)量單元、瞬時(shí)信息處理單元和太網(wǎng)口單元連接；所述顯示單元和開關(guān)量輸出單元分別連接在所述分析-決策-通信單元的輸出；所述電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)通過高速數(shù)據(jù)總線分別與各個(gè)電能質(zhì)量治理模塊連接；每個(gè)電能質(zhì)量治理模塊分別設(shè)有與電網(wǎng)連接的補(bǔ)償電壓、補(bǔ)償電流輸出端。
全文摘要
柔性配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理集成裝置，屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)領(lǐng)域。包括一個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)和若干個(gè)電能質(zhì)量治理模塊，所述電能質(zhì)量監(jiān)控主機(jī)通過高速數(shù)據(jù)總線分別與各個(gè)電能質(zhì)量治理模塊連接，每個(gè)電能質(zhì)量治理模塊分別設(shè)有與電網(wǎng)連接的補(bǔ)償電壓、補(bǔ)償電流輸出端。本發(fā)明既具有完備的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能、又具有電能質(zhì)量綜合治理功能，電能質(zhì)量綜合治理指——用多目標(biāo)優(yōu)化和區(qū)域性優(yōu)化的控制策略對(duì)電壓波動(dòng)和閃變、諧波、電壓暫升和暫降等多個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行綜合優(yōu)化。
文檔編號(hào)G08C19/00GK103208856SQ20131008680
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者麻剛, 張海江, 王柏林 申請(qǐng)人:江蘇中凌高科技有限公司