监控供电网电能质量的方法、电能质量现场设备和电能质量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供电网中的电能质量监控方法、电能质量现场设备和电能质量系统。
【背景技术】
[0002]目前供电网是用于分配电能的高度复杂的网络，通常具有大量的能量馈入和能量消耗。除了供电安全性，即，在保证每个时刻对每个能量用户提供足够量的电能之外，所提供的电能的质量(以下称为“电能质量”)也起关键性的作用。供电网中的电能质量例如通过所谓的电能质量特征参数如频率、电压和电压谐波或者电流谐波、畸变因数、闪烁、电压不对称和功率来确定。高灵敏度的电气设备目前要求以具有一致的频率和振幅的尽可能纯正弦波的形式的电能供应。由此在标准网络如EN50160或者IEC61000中规定了上限值和下限值，供电网的电能质量特征参数必须处于这些值之内。
[0003]为了能够表示电能质量，在供电网的不同测量位置设置了记录各电能质量特征参数的测量值的电能质量现场设备。在电能质量现场设备中通常可以将所记录的测量值存储以用于存档。为了分析测量值是否在特定的时刻超过了边界值，将所存储的测量值以有规律的间隔传输到其它数据处理装置例如中央分析计算机以进行分析。因此在中央分析计算机中可以产生电能质量特征参数的取决于时间的变化以及检查或者证明边界值的保持。
[0004]因为构造在电能质量现场设备中的数据存储模块由于成本原因而不能选择为任意大，所以所存储的测量值到中央分析计算机的传输必须相对频繁地进行。如果不能及时地传输所存储的测量值，则由于数据存储器完全充满，要么不再能存储新的测量值要么旧的测量值被新的测量值覆盖(所谓的“环形存储操作”)。因此在此为了扩大在两次传输过程之间的时间间隔，必须在电能质量现场设备中设置相应更大的数据存储器。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，提供一种用于监控供电网电能质量的方法、电能质量设备以及电能质量系统，由此能够以相对小的开销实现对电能质量的监控。
[0006]就方法而言上述技术问题通过一种用于监控供电网中电能质量的方法来解决，其中进行以下步骤:
[0007]-在第一测量时刻借助在供电网的测量位置上设置的电能质量现场设备的测量装置采集第一电能质量特征参数的第一测量值；
[0008]-在紧接着第一测量时刻的第二测量时刻借助电能质量现场设备的测量装置采集该第一电能质量特征参数的第二测量值；
[0009]-将第一和第二测量值与至少一个预先给定的阈值比较，以及
[0010]-当两个测量值中的一个位于该至少一个阈值之上以及两个测量值中的一个位于该至少一个阈值之下时，产生表明破坏该至少一个阈值的事件信号。
[0011]本发明方法的主要优点在于，由电能质量现场设备已经进行了供电网的电能质量状态的第一分析，从而不必将所有采集的测量值都为了随后的分析而存储在电能质量现场设备的数据存储器中，而是仅仅在破坏至少一个对电能质量现场设备来说是已知的阈值时产生事件信号。由此就电能质量现场设备来说可以明显减少所需的存储容量以及与此相关的成本。
[0012]根据本发明方法的有利扩展，将事件信号用于控制电能质量现场设备的光学信号装置。以这种方式可以直接在电能质量现场设备上显示阈值破坏(Schwellenwertverletzung)。在此显示装置例如可以是仅仅在发生阈值破坏时进行显示的发光二极管，或者是还给出关于被破坏的阈值的附加信息的显示器(例如LCD)。
[0013]根据本发明方法的另一个优选实施方式，事件信号促使电能质量现场设备的控制装置产生数据电文，该数据电文包含至少一个表明被破坏的阈值的数据组。由此产生数据电文形式的报警，该报警提供给供电网的操作人员以关于被破坏的阈值的信息。此外在数据电文中还可以包含其它信息，例如电能质量现场设备的标识(例如产品号)，由此操作人员可以将阈值破坏与特定的电能质量现场设备唯一地相对应并由此与供电网中的特定测量位置唯一地相对应。
[0014]此外，与此相关地，数据电文还优选包含表明第一测量时刻和/或第二测量时刻的数据组。由此可以将阈值破坏与一个时刻唯一地相对应。
[0015]为此具有优势的是，数据电文还包含关于被破坏的阈值是由于超过还是由于低于而被破坏的的信息。由此可以给出阈值破坏的方向。
[0016]此外数据电文还可以包含第一和/或第二测量值。由此还可以进行对阈值破坏的更详细的分析，因为借助测量值还可以确定超过阈值或者低于阈值的程度。
[0017]为此优选将数据电文存储在电能质量现场设备的固定数据存储器中，和/或传输到设置在电能质量现场设备的上级的数据处理装置。因此操作人员可以在传输数据电文时直接借助设置在上级的数据处理装置，或者当数据电文存储在电能质量现场设备中时通过从固定数据存储器读出而访问数据电文。在电能质量现场设备中存储数据电文与存储所有测量值相比，所需的存储容量明显减少。
[0018]根据本发明方法的另一个优选实施方式，事件信号促使电能质量现场设备的控制装置将第一测量值和/或第二测量值存储到电能质量现场设备的固定数据存储器中。在此仅存储这样两个测量值，在这两个测量值之间发生阈值破坏。因此与连续的数据存储相比，在固定数据存储器中存储明显少的测量值，从而使存储器容量足够用于明显更长的测量时间。
[0019]根据本发明方法的优选扩展，除了测量值，还将第一和/或第二测量时刻存储在固定数据存储器中。由此可以在分析所存储的测量值时唯一地确定，在哪个时刻发生了阈值破坏。
[0020]根据本发明方法的另一个优选实施方式，电能质量现场设备(50)采集设备内部的时钟发生器的时钟，并且根据该时钟确定各测量值的测量时刻。因此可以用简单的方式给每个测量值分配一个所谓的时间戳。
[0021]作为特别优选的实施方式，电能质量现场设备还可以采集外部时钟，并且根据该外部时钟确定各测量值的测量时刻。通过设置外部时钟，也就是在现场设备外部产生的时钟(例如GPS时间信号)，可以将多个电能质量现场设备的测量值更好地互相比较，因为每个电能质量现场设备在时间上与其它电能质量现场设备是同步的。由此每个测量值都仅与一个通过外部时钟确定的测量时刻相对应，该测量时刻在其它的电能质量现场设备中也是绝对有效的。
[0022]此外根据本发明方法的另一个优选实施方式，除了第一电能质量特征参数的测量值之外，还采集至少另一个电能质量特征参数的测量值，并且当该至少另一个电能质量特征参数的两个时间上紧邻的测量值位于至少另一阈值的不同侧时，产生另一个事件信号。以这种方式可以利用电能质量现场设备对相关的电能质量特征参数进行完整的分析。
[0023]最后，根据本发明方法的优选实施方式，事件信号还促使控制装置实施电能质量现场设备的其它电能质量功能。在此可以通过事件信号例如促使电能质量现场设备定义的时间段上记录附加的测量值，也就是产生所谓的故障记录(Stoerschriebe)，根据该记录可以精确地展示在阈值破坏之前和之后电能质量特征参数的测量值变化。这样的故障记录可以存储在电能质量现场设备的固定数据存储器中或者传输到设置