电网数据处理方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网数据处理技术领域，尤其涉及一种电网数据处理方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着智能电网的发展，用户对电能的索取越来越多，耗电需求越来越大，而用电的 设备越来越复杂，越来越多地影响电网的平稳运行。为此，智能电网对用户的电网功率因 素、谐波含量、电压畸变率、电流畸变率等一系列指标，都提出了严苛的要求。对于不能满足 该协议要求的用户，加大处罚力度，甚至执行限产、停电等措施。
[0003] 对于大型钢厂、各级电网系统来说，不同电压等级下、不同容量的无功补偿装 置、谐波治理装置都是必不可少的智能电网重要装备，也是绿色能源的重要指标。经过 数十年的发展，无功补偿、谐波治理已经从最早的同步电机无功补偿、SVC(Static Var Compensator)静止型无功补偿装置，发展到SVG (Static Var Generator，又称STATCOM)无 功补偿装置，从仅仅治理无功功率到谐波综合治理，再到复杂的SVG有源滤波。
[0004] 电网无功补偿、谐波治理技术的发展，一直都伴随着功率器件的发展，从最 早的同步电机调速方式，到电容投切方式，到晶闸管半控无级调节方式，再到目前的 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）全控无级调剂方式。无 论是电机调速方式，还是功率元件开关的无级调剂方式，装置调节的时刻或者说功率元件 开关的时刻，都是对电网进行冲击的时刻，对于整个指标的控制，每个厂家都有自己的一套 方式方法。装置调节或者功率元件开关时刻的前后，电网的各项指标数据是如何改变的，对 于这些重要的数据，每个厂家都有自己的一套监控和记录的方法。
[0005]目前智能电网数据记录和处理的方法有以下两种：
[0006] (1)国内某电网数据采集记录系统，可以采集3路标准电网电压信号、6路标准电 网电流信号，实现了对9路模拟量信号的实时录制波形曲线功能，可以在设备自身显示屏 上实时显示当前信号的波形，但无法读取历史数据波形。该系统自身存储空间有限，可以通 过外扩存储卡，实现保存数据的扩容，但是最大为128MB。该系统可以通过USB接口功能将 数据手动拷贝到其他设备中，并且在数据拷贝过程中不能够记录任何数据。由于没有对外 的快速网络接口，该系统是一个相对来说比较封闭的系统，没有对用户提供二次开发的数 据接口。
[0007] 此方案中技术路线成熟，采用老式的信号采集功能模块，增强了画面显示感，功能 操作也进行了优化。但是该方案具有如下的缺陷：
[0008] 1)采用落后的采集前段模式，信号通道只有6路，信号采集数量太少，而且无法进 行功能扩展，限制了更多应用场合；
[0009] 2)采用设备自身显示屏进行数据显示，显示数据无法进行放大、缩小、测量等高级 功能，受到显示方式的限制，无法查看、回溯历史数据曲线；
[0010] 3)采用外界扩展卡方式进行扩容，扩容容量受限，无法满足海量数据、长时间、不 间断的数据录制功能；存储的数据占据了大量的宝贵空间，导致用户无法一次性记录更多 的数据；
[0011] 4)对外只有USB接口，无法快速将数据拷贝、移动到其他设备中，而且该功能与实 时录制数据曲线的功能冲突，无法同时进行；
[0012] 5)自身独立的封闭系统，无法对录制的波形曲线进行二次开发，数据扩展功能受 限，用户无法提取更多有用信息。
[0013] (2)国外某电网数据采集记录系统，同步采集3路标准电网电压信号、6路标准电 网电流信号，实现了对9路模拟量信号的实时录制波形曲线功能。此方案由于设备不具备 显示屏，用户无法直观查看当前数据信号曲线，只能通过以太网接口将数据上传后，通过计 算机中的软件将数据进行显示。此方案中前端采集系统自身具备1TB存储空间，可以长时 间存储数据信号，但是存储功能无法扩展，制约了进一步的应用场合。此方案可以通过计 算机软件设定，实时对当前采集的信号进行数据处理，但用户可选择的方式有限；此方案可 以通过设定触发条件进行详细信号的采集，但是只能记录短暂的一个时间段内所有信号数 据；此方案中，当存储设备没有可用空间时，系统将自动删除最老的数据，对存储器进行重 复、循环记录。
[0014] 此方案中技术路线新颖，采用独立的信号采集功能模块，将信号采集前端与数据 处理功能进行了有效区分，发挥各自的优势。但是该方案具有如下的缺陷：
[0015] 1)信号采集前端只能处理6路信号，信号采集数量太少，而且无法进行功能扩展， 限制了更多应用场合；
[0016] 2)系统存储空间有限，并且无法进行扩展，导致用户关心的数据无法同时记录，限 制了使用的范围；存储的数据占据了大量的宝贵空间，导致用户无法一次性记录更多的数 据；
[0017] 3)虽然可以选择不同的数据处理方式，但是仅仅受限于此方案提供的几种方式， 开放性比较差，无法满足用户的复杂应用要求；
[0018] 4)自身独立的封闭系统，无法对录制的曲线进行二次开发，数据扩展功能受限，用 户无法提取更多有用信息；
[0019] 5)虽然具备以太网接口，但是无法实现一边记录数据，一边上传数据和分析数据 的功能。
[0020] 由此可见，目前智能电网数据记录和处理的方法，主要存在如下的一个或者几个 问题：
[0021] 1)只记录电网运行数据，完全不分析电网任何数据；
[0022] 2)只记录少量电网数据，不足以用来分析电网的当前运行状态；
[0023] 3)记录电网的数据间隔时间太长，无法分析和记录当前电网的瞬时状态；
[0024] 4)触发式循环记录电网数据只能记录非常短的一个时间段内的数据，不具备数据 压缩功能，导致无法长期、不间断记录电网数据；
[0025] 5)只记录设定的电网数据，不具备任何数据处理功能，封闭的系统没有数据通讯 接口，无法进行二次数据处理；
[0026] 6)数据记录功能与故障报警功能分离，导致数据记录时间点不一致，无法进行故 障分析；
[0027] 7)独占式数据分析和处理功能，不具备多个程序同步进行数据分析和处理功能， 导致数据处理的时刻不同，分析的结果不同，甚至错误地引导用户进行后期维护；
[0028] 8)对于功率开关元件，没有对触发时刻进行重点分析，没有详尽的数据支撑，缺乏 理论指导；
[0029] 9)对于功率开关元件，没有进行谐波污染分析、监控和记录，导致电网运行不稳 定，影响用户生产。
【发明内容】
[0030] 本发明提供了一种电网数据处理方法及装置，以至少解决电网信号采集数量少， 无法进行功能扩展的问题。
[0031] 根据本发明的一个方面，提供了一种电网数据处理方法，包括：步骤1，实时获取 至少一个数据采集板卡所采集的电网数据，并将所述电网数据存储到预设的共享内存中； 步骤2,从所述共享内存中读取所述电网数据，其中所述电网数据包括：电网进线电流；步 骤3,根据晶匣管相控电抗器的触发角范围及所述电网进线电流计算触发角，并计算所述触 发角对应的谐波电流；步骤4,根据所述谐波电流判断所述触发角是否为最优触发角，其中 所述最优触发角对应的谐波含量为〇 ;如果是，则按照所述最优触发角控制所述晶匣管相 控电抗器的触发；如果否，则重复执行步骤2、步骤3和步骤4,直到判断出最优触发角。
[0032] 在一个实施例中，在步骤1中实时获取至少一个数据采集板卡所采集的电网数 据之前，所述方法还包括：控制所述至少一个数据采集板卡按照预设的采样间隔采集所 述电网数据；其中，所述数据采集板卡包括：外设部件互连标准（Peripheral Component Interconnect，简称为PCI)数据采集板卡或工业标准结构总线（Industrial Standard Architecture，简称为ISA)数据采集板卡；所述预设的采样间隔通过实时操作系统任务中 的参数设定实现。
[0033] 在一个实施例中，在步骤1中实时获取至少一个数据采集板卡所采集的电网数据 之前，所述方法还包括：建立统一的数据读写接口，由实时操作系统任务执行写数据区域内 容的操作，由多项Windows程序执行读取数据区域内容的操作，以通过实时操作系统任务 实现共享内存。
[0034] 在一个实施例中，步骤3中根据晶匣管相控电抗器的触发角范围及所述电网进 线电流计算触发角包括：当所述电网进线电流I大于额定值的2. 5%时，触发角a处于 90°?157.5°范围，采用以下多项式计算所述触发角a :a zPjs+Pjipj+Pj，其中，Pi =0? 0318,P2= -0? 05483,P3= 0? 5396,P4= -0.006089 ;当所述电网进线电流 I 小于额定 值的2. 5%时，触发角a处于157. 5°?180°范围，采用以下指数多项式计算所述触发角 a : ( Cl 1 +"丄（C2 1 +o3e ( % ，其中，ai= 2. 334e+12，b != 3. 494，c != 0? 06461， a2= 2. 435e+8, b 2= 6. 399, c 2= 0? 7266, a 3= 51. 66, b 3= 12. 54, c 3= 5.