专利名称：变电站电能质量综合诊断与分析系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电网变电站电能质量数据的监测、评估诊断以及治理方案的
辅助设计与性能比对分析系统，特别涉及一种变电站电能质量综合诊断与分析系统。
背景技术：
现阶段变电站常用的电能质量监测与分析系统，大多采用电能质量在线监测设备 进行现场数据采集，通过网络接口将数据传递到远方工作站上进行数据和波形浏览，以了 解每个测量点的电能质量情况。虽然这些监测系统的结构和功能很通用，但对电力部门电 能质量技术监管人员而言，现阶段的这些系统还未能实现将全站电能质量数据的展现、诊 断、评估以及治理方案的辅助设计与性能比对分析等功能统一协调，还不能很好的辅助技 术人员对变电站的电能质量情况进行综合评估和深入分析，制定合适的电能质量综合治理 方案，也不能对治理方案的技术性能和经济指标进行比对与分析，与电能质量技术监督与 管理的深层次应用需求还存在较大的差距。 另一方面，利用微机实时技术对变电站主变三侧、主要出线、无功补偿电容器等的 电能质量参量进行集中采集，应用多层数据库技术对变电站的电能质量数据进行高速大容 量存储和查询，依托计算机和网络技术将全站电能质量数据的展现、诊断、评估、治理方案 辅助设计与性能比对分析等功能统一协调，建立功能强大的电能质量综合诊断与分析系 统，必将成为变电站电能质量高效监管的发展趋势。同时，利用网络技术，有效实现区域电 网中多个变电站电能质量综合诊断与分析系统互联，以及实现与其它电力生产管理系统交 互数据，满足其它用户或生产信息系统对变电站电能质量数据的应用与集成请求，不仅可 以大幅度地提高电网电能质量监管工作的水平，还有利于后续采取有效措施来解决电能质 量问题，进一步促进电力系统和用户设备的安全稳定运行。
发明内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种将电能质量的在线监测、评估诊断、治 理方案辅助设计与性能分析等功能有机融合的变电站电能质量综合诊断与分析系统。 为实现上述的目的，本实用新型所采用的技术方案是构建了一个包含软、硬件和 网络的综合应用系统，采用包括电能质量参数在线测量装置、分层分布式网络、上位机数据 与应用中心的三层结构。电能质量参数在线测量装置由现场多个测量单元构成，负责电能 质量数据的采样和电能质量指标的初始计算，并响应上位机数据采集系统对电能质量数据 的召唤请求。当被监测点发生电能质量事件时，电能质量参数在线测量装置也能及时将事 件信息以事件告警的形式进行上传。交换机和网络连接设备组成分层分布式网络实现上位 机数据与应用中心和电能质量参数在线测量装置的实时信息交互，成为联系上下两层之间 的数据通路。上位机数据与应用中心主要包括两台互为热备的服务器、工程师计算机、门户 服务计算机、以及相应的数据管理软件和应用软件，通过分层分布式网络与电能质量参数 在线测量装置连接，汇总全变电站的电能质量实时数据信息并进行展现、存储、诊断和分析等综合处理。 本实用新型的有益效果整体上来说，本实用新型将现代的微机技术、基于网络 的测量与控制技术、多层数据库技术、面向对象的软件技术紧密结合，利用网络化的通用硬 件平台和层次化的结构软件平台，为电网变电站电能质量的信息展现、综合评估诊断、治理 方案辅助设计与性能分析等应用搭建了一个基于分层分布式网络的"实用化、简易化、智 能化"系统，实现了广范围、深层次的变电站电能质量信息集成应用，不仅可以大幅度地提 高电网电能质量监管工作的水平，还有利于后续采取有效措施来解决变电站的电能质量问 题，进一步促进电力系统和用户设备的安全稳定运行。具体来说，(l)本实用新型采用了专 门的设备驱动管理模块和优化的数据采集策略，可以将多种类型的电能质量参数在线测量 装置集中接入处理，杜绝信息孤岛，实现对变电站电能质量情况的统一监控与分析，既可以 考察单个负荷污染源各项电能质量指标之间的相互关联性，也可以实现对多个污染源电能 质量评价指标的严密整合和全面管控；(2)本实用新型既综合考虑了整个区域电网的构架 及其负荷特征，也具体考虑到了变电站的运行情况与设备参数、以及所连接的各个电能质 量污染源的负荷特性及其运行工况，从而实现了对整个变电站宏观以及特定连接点的电能 质量情况进行综合评估与诊断，提高诊断结论的可靠性和全面性；(3)本实用新型不仅能 进行电能质量采集数据的展现和越限报警，还实现了将全变电站电能质量数据的展现、报 警、评估诊断、治理方案辅助设计与性能比对分析等功能统一协调，辅助技术人员设计电能 质量治理方案，对比分析治理方案的技术指标和经济性能，符合变电站电能质量高效监管 的发展趋势；(4)本实用新型在规划时就考虑到了系统的开放性和安全性，能在安全允许 范围内有效实现本实用新型相互之间以及与其它电力生产管理系统的数据交互功能，从而 在全局范围内实现电能质量数据的共享和信息交互，产生更大的管理效益。
图1是本实用新型的系统结构图。 图2是本实用新型的功能层次分布图。 图3是本实用新型的网络拓扑结构图。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。 本实用新型总体架构如图1所示，采用了包括电能质量参数在线测量装置、分层
分布式网络、上位机数据与应用中心的三层结构。 电能质量参数在线测量装置由现场多个测量单元构成，负责电能质量数据的采样 和电能质量指标的初始计算，响应上位机数据与应用中心对电能质量数据的召唤请求，并 可以实现全面有效的自诊断功能，当被监测点发生电能质量事件时，能及时将事件信息以 事件告警的形式上传。各个测量单元均具有独立的运行和存储能力，即使在上位机故障或 失效的情况下，各测量单元仍可以独立运行并执行预定的功能，而且不同厂家的在线测量 装置也可以挂在同一个网络中，避免形成信息孤岛。 中心交换机和网络连接设备组成一个了负载均衡、路由高效的分层分布式网络， 中心交换机具有极高的抗干扰能力和工作可靠性，并具有自诊断和自恢复能力，实现上位机数据与应用中心和电能质量参数在线测量装置的实时信息交互，满足信息快速可靠传输 的需要。 上位机数据与应用中心主要包括两台服务器、工程师计算机、门户服务计算机、以 及相应的数据管理软件和应用软件。两台服务器互为热备用，通过网络轮循访问各个电能 质量参数测量单元以获取现场数据，汇总全变电站的电能质量实时数据信息；工程师计算 机采用高可靠性的工作站，通过网络从服务器获取数据，完成各种监视、诊断分析、辅助设 计等功能。外部用户可以通过Internet/Intranet访问本系统相关信息资源，查看各种参 数数据、统计报表等信息。 本实用新型的功能层次分布如图2所示，通过采用面向对象的系统设计方式，本 实用新型主要包含五个功能子系统电能质量参数测量子系统、网络传输子系统、数据管理 子系统、应用支撑子系统和对外服务子系统。这个五个功能子系统对应逻辑结构上的五个 层次，分别是接入层、传输处理层、数据层、应用层和对外服务层。每个功能层次上分别部 署相应的软件、硬件和网络设备，完成规划的功能。 在功能上，本实用新型首先通过对变电站主变三侧、各条主要出线以及无功补偿 电容器的电能质量参数进行监测，实现了对整个变电站宏观和特定公共连接点的电能质量 情况进行综合评估与诊断；另一方面，对于诊断得出的变电站电能质量污染情况，通过引入 电能质量综合治理的专家知识库和工程经验，结合变电站不同运行方式和负荷状况下的电 能质量参数信息，可以辅助技术人员设计出相应的电能质量治理方案，并通过对治理方案 中的各项技术指标、总经济指标、分项性能价格参数进行计算和比较分析，辅助电能质量技 术监督与管理人员获得优化的治理策略，有效提升电网电能质量技术监督与管理工作的水 平，促进电网和用户安全生产与节能降耗目标的实现。 本实用新型的网络拓扑结构如图3所示，采用分层结构实现，分别为接入层、汇 聚层和对外服务层。在每个电能质量参数测量点都安装有网络接入口，在接入层和汇聚层 之间还安装有中心交换机。接入层和汇聚层采用10/100M自适应交换网络作为骨干网络。 考虑到目前不是所有的变电站均具备对外光纤网络条件，对外服务层既可以采用以太网， 也可采用PSTN、无线(GPRS/CDMA)等其它方式对外联系。 本实用新型的应用支撑平台层次结构分成六个部分接入层、传输处理层、数据 层、应用层、对外服务层以及信息安全管理体系。应用支撑平台以硬件设备和网络为依托， 提供完善可靠的人机交互功能，涵盖多策略的高效数据采集、动态优化的网络通讯、快速数 据处理与多层高速存储、方便快捷的人机接口、形式多样的信息展示、严谨可靠的诊断与分 析功能、复杂统计报表、基于智能化的查询、完善的安全管理和后台服务、全面的Internet/ Intranet数据交换等多种功能模块，按照逻辑功能的不同完成相应的任务。其中，接入层 完成包括变电站主变三侧、主要出线、无功补偿电容器在内的电能质量参数的采集、运算与 单元存储功能；传输处理层进行各种信息的解析，完成参数的检测与状态获取，实现多通道 数据发布等后台服务；存储层利用内存数据库、实时数据库、历史数据库三层数据库实现系 统数据资源的高速大容量存储与实时访问，功能数据库和参数数据库存放系统运行过程中 的功能参数和运行参数；应用层提供多种形式的展示界面、全面详细的电能质量情况诊断、 电能质量治理方案辅助设计与比较分析、技术统计及报表打印等功能；对外服务层提供与 Internet/Intranet的信息交互服务；信息安全管理体系提供多方式、多层次、多渠道的安全措施，从数据传输与存储、用户管理、功能应用等方面对整个系统中的信息流进行管理， 确保系统安全可靠运行。
权利要求一种变电站电能质量综合诊断与分析系统，采用包括电能质量参数在线测量装置、分层分布式网络、上位机数据与应用中心的三层结构，其特征在于该电能质量参数在线测量装置包括主变高压侧电能质量参数测量单元、主变中压侧电能质量参数测量单元、主变低压侧电能质量参数测量单元、出线电能质量参数测量单元、无功补偿电容器电能质量参数测量单元；该分层分布式网络包括中心交换机、网络接入口、网络连接线；该上位机数据与应用中心主要包括两台服务器、工程师计算机、门户服务计算机。
2. 如权利要求1所述的变电站电能质量综合诊断与分析系统，其特征在于，所述分层 分布式网络连接电能质量参数在线测量装置的各参数测量单元，以及上位机数据与应用中 心的各服务器与计算机。
专利摘要本实用新型公开了一种变电站电能质量综合诊断与分析系统，采用包括电能质量参数在线测量装置、分层分布式网络、上位机数据与应用中心的三层结构。电能质量参数在线测量装置包括多个电能质量参数测量单元；分层分布式网络主要包括中心交换机、网络接入口、网络连接线；上位机数据与应用中心主要包括两台服务器、工程师计算机、门户服务计算机及相应的软件。分层分布式网络连接各电能质量参数测量单元以及各服务器和计算机。该系统的优点是，将变电站电能质量的在线监测、评估诊断、治理方案设计与性能分析等多种功能有效融合，可以大幅度提高电网电能质量监管工作的水平，还有利于后续采取有效措施来治理变电站电能质量问题。
文档编号G01R31/00GK201489061SQ20092014057
公开日2010年5月26日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者刘路, 吴玉燕, 周柯, 宁文辉, 岳军, 楚红波, 覃奇, 谢伟山, 韦和学, 黄秀琼 申请人:广西电力试验研究院有限公司