一种电网电压质量监测装置及监测方法与流程

本发明涉及电力监测与调度技术领域，尤其是涉及一种电网电压质量监测装置及监测方法。

背景技术：

为了满足用户对于供电可靠性、稳定性、电能质量及优质、快速服务的要求，电力公司经常需要对于电网的电压质量进行监测。

现有的电压质量监测主要存在以下缺陷：

（1）缺乏对于分支线路的监测数据记录，定位效率低；

（2）对于突发的故障及日常发生的故障，由于其发生时间的随机性及不确定性，往往无法准确获取数据，造成实际确实发生过电压质量下降，而由于监测与发生时间不一致，无法准确判断；

（3）无法对于电压质量故障进行显示与报警。

为此，检修部门、电力调度部分急需相应的电压质量监测装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是揭示一种电网电压质量监测装置及监测方法，它们是采用以下技术方案来实现的。

本发明的实施实例1中，一种电网电压质量监测装置，包括电压采集模块、整流滤波模块、电压模块、电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块、显示模块，电压模块包括高压模块、低压模块、标准电压模块；电压采集模块的输出端连接整流滤波模块的输入端，整流滤波模块的输出端连接电压比较模块的电压采样输入端，电压比较模块的输出端一路连接计时模块的输入端，电压比较模块的输出端另一路连接计数模块的输入端，计时模块的输出端连接分析处理模块的第一输入端，计数模块的输出端连接分析处理模块的第二输入端，分析处理模块的输出端连接显示模块的输入端，高压模块的输出端连接电压比较模块的高压输入端，低压模块的输出端连接电压比较模块的低压输入端，标准电压模块供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块及显示模块电力；其中：

电压采集模块用于实时采集电网电压,并按比例缩小电网电压值；

整流滤波模块用于对电压采集模块采集的电网电压进行电压变换，形成直流电压；

电压模块的电压源是稳定的直流或交流电源；

高压模块用于产生电网电压波动所允许的上限电压值，该上限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；

低压模块用于产生电网电压波动所允许的下限电压值，该下限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；

标准电压模块用于供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块及显示模块电力；

电压比较模块用于将整流滤波模块输出的直流电压、高压模块产生的上限电压值、低压模块产生的下限电压值进行比较，并输出比较结果；

计时模块用于记录每次电压质量下降发生的起始时间及经历的时长；

计数模块用于对电压质量下降的次数进行计数；

分析处理模块用于综合处理、分析电压质量数据；

显示模块用于显示电网电压的质量并产生警示作用。

本发明的实施实例2中，一种电网电压质量监测装置，包括电压采集模块、整流滤波模块、电压模块、电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块、显示模块、报警模块，电压模块包括高压模块、低压模块、标准电压模块；电压采集模块的输出端连接整流滤波模块的输入端，整流滤波模块的输出端连接电压比较模块的电压采样输入端，电压比较模块的输出端一路连接计时模块的输入端，电压比较模块的输出端另一路连接计数模块的输入端，计时模块的输出端连接分析处理模块的第一输入端，计数模块的输出端连接分析处理模块的第二输入端，分析处理模块的一路输出端连接显示模块的输入端，分析处理模块的另一路输出端连接报警模块的输入端，高压模块的输出端连接电压比较模块的高压输入端，低压模块的输出端连接电压比较模块的低压输入端，标准电压模块供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块、显示模块及报警模块电力；其中：

电压采集模块用于实时采集电网电压,并按比例缩小电网电压值；

整流滤波模块用于对电压采集模块采集的电网电压进行电压变换，形成直流电压；

电压模块的电压源是稳定的直流或交流电源；

高压模块用于产生电网电压波动所允许的上限电压值，该上限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；

低压模块用于产生电网电压波动所允许的下限电压值，该下限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；

标准电压模块用于供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块及显示模块电力；

电压比较模块用于将整流滤波模块输出的直流电压、高压模块产生的上限电压值、低压模块产生的下限电压值进行比较，并输出比较结果；

计时模块用于记录每次电压质量下降发生的起始时间及经历的时长；

计数模块用于对电压质量下降的次数进行计数；

分析处理模块用于综合处理、分析电压质量数据；

显示模块用于显示电网电压的质量并产生警示作用；

报警模块用于语音或铃声报警。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述电压比较模块由第一集成电路IC1、第二集成电路IC2、第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R21、第四电阻R22构成，第一集成电路及第二集成电路都是集成运算放大器，第一电阻R11一端连接第一集成电路的负输入端V11、第二电阻R12一端连接第一集成电路的正输入端V12、第三电阻R21一端连接第二集成电路的负输入端V21、第四电阻R22一端连接第二集成电路的正输入端V22、第一电阻R11的另一端连接高压模块的输出端、第四电阻R22的另一端连接低压模块的输出端、第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端及整流滤波模块的输出端相连接、第一集成电路IC1与第二集成电路IC2的输出端相连接；第一电阻R11的另一端即电压比较模块的高压输入端，第四电阻R22的另一端即电压比较模块的低压输入端，第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端相连接的引出端即电压比较模块的电压采样输入端，第一集成电路IC1与第二集成电路IC2相连接的输出端即电压比较模块的输出端。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述第一集成电路IC1及第二集成电路IC2的型号都为BG309。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述显示模块包括显示屏或显示屏和指示灯。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述分析处理模块为数据分析处理器。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述报警模块包括蜂鸣器和喇叭。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述电压采集模块中具有变压器。

一种电网电压质量监测方法，其特征在于使用了电网电压质量监测装置，所述电网电压质量监测装置包括电压采集模块、整流滤波模块、电压模块、电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块、显示模块，电压模块包括高压模块、低压模块、标准电压模块；电压采集模块的输出端连接整流滤波模块的输入端，整流滤波模块的输出端连接电压比较模块的电压采样输入端，电压比较模块的输出端一路连接计时模块的输入端，电压比较模块的输出端另一路连接计数模块的输入端，计时模块的输出端连接分析处理模块的第一输入端，计数模块的输出端连接分析处理模块的第二输入端，分析处理模块的输出端连接显示模块的输入端，高压模块的输出端连接电压比较模块的高压输入端，低压模块的输出端连接电压比较模块的低压输入端，标准电压模块供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块及显示模块电力；其中：电压采集模块用于实时采集电网电压,并按比例缩小电网电压值；整流滤波模块用于对电压采集模块采集的电网电压进行电压变换，形成直流电压；电压模块的电压源是稳定的直流或交流电源；高压模块用于产生电网电压波动所允许的上限电压值，该上限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；低压模块用于产生电网电压波动所允许的下限电压值，该下限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；标准电压模块用于供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块及显示模块电力；电压比较模块用于将整流滤波模块输出的直流电压、高压模块产生的上限电压值、低压模块产生的下限电压值进行比较，并输出比较结果；计时模块用于记录每次电压质量下降发生的起始时间及经历的时长；计数模块用于对电压质量下降的次数进行计数；分析处理模块用于综合处理、分析电压质量数据；显示模块用于显示电网电压的质量并产生警示作用；所述电压比较模块由第一集成电路IC1、第二集成电路IC2、第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R21、第四电阻R22构成，第一集成电路及第二集成电路都是集成运算放大器，第一电阻R11一端连接第一集成电路的负输入端V11、第二电阻R12一端连接第一集成电路的正输入端V12、第三电阻R21一端连接第二集成电路的负输入端V21、第四电阻R22一端连接第二集成电路的正输入端V22、第一电阻R11的另一端连接高压模块的输出端、第四电阻R22的另一端连接低压模块的输出端、第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端及整流滤波模块的输出端相连接、第一集成电路IC1与第二集成电路IC2的输出端相连接；第一电阻R11的另一端即电压比较模块的高压输入端，第四电阻R22的另一端即电压比较模块的低压输入端，第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端相连接的引出端即电压比较模块的电压采样输入端，第一集成电路IC1与第二集成电路IC2相连接的输出端即电压比较模块的输出端；

所述电网电压质量监测方法包含以下步骤：

电网电压采样步骤：将电网的电压通过变压器进行隔离降压得到降压的电网采样电压；

整流滤波步骤：将降压的电网采样电压进行整流滤波的步骤，形成直流采样电压；

电压比较的步骤：将直流采样电压与电压模块的高压模块产生的高电压、电压模块的低压模块产生的低电压进行比较进行输出低电平或高电平，当低电压≤直流采样电压≤高电压时，输出低电平，反之输出高电平；

计时及计数步骤：对每次输出的低电平的时间进行计时及对输出的低电平的次数进行计次，并按时间顺序时行记录；

分析处理及显示的步骤：将计数及计时结果进行分析处理得到结果并进行显示。

一种电网电压质量监测方法，其特征在于使用了电网电压质量监测装置，所述电网电压质量监测装置包括电压采集模块、整流滤波模块、电压模块、电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块、显示模块、报警模块，电压模块包括高压模块、低压模块、标准电压模块；电压采集模块的输出端连接整流滤波模块的输入端，整流滤波模块的输出端连接电压比较模块的电压采样输入端，电压比较模块的输出端一路连接计时模块的输入端，电压比较模块的输出端另一路连接计数模块的输入端，计时模块的输出端连接分析处理模块的第一输入端，计数模块的输出端连接分析处理模块的第二输入端，分析处理模块的一路输出端连接显示模块的输入端，分析处理模块的另一路输出端连接报警模块的输入端，高压模块的输出端连接电压比较模块的高压输入端，低压模块的输出端连接电压比较模块的低压输入端，标准电压模块供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块、显示模块及报警模块电力；其中：电压采集模块用于实时采集电网电压,并按比例缩小电网电压值；整流滤波模块用于对电压采集模块采集的电网电压进行电压变换，形成直流电压；电压模块的电压源是稳定的直流或交流电源；高压模块用于产生电网电压波动所允许的上限电压值，该上限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；低压模块用于产生电网电压波动所允许的下限电压值，该下限电压值与整流滤波模块输出的直流电压相适应；标准电压模块用于供给电压比较模块、计时模块、计数模块、分析处理模块及显示模块电力；电压比较模块用于将整流滤波模块输出的直流电压、高压模块产生的上限电压值、低压模块产生的下限电压值进行比较，并输出比较结果； 计时模块用于记录每次电压质量下降发生的起始时间及经历的时长；计数模块用于对电压质量下降的次数进行计数；分析处理模块用于综合处理、分析电压质量数据；显示模块用于显示电网电压的质量并产生警示作用；报警模块用于语音或铃声报警；所述电压比较模块由第一集成电路IC1、第二集成电路IC2、第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R21、第四电阻R22构成，第一集成电路及第二集成电路都是集成运算放大器，第一电阻R11一端连接第一集成电路的负输入端V11、第二电阻R12一端连接第一集成电路的正输入端V12、第三电阻R21一端连接第二集成电路的负输入端V21、第四电阻R22一端连接第二集成电路的正输入端V22、第一电阻R11的另一端连接高压模块的输出端、第四电阻R22的另一端连接低压模块的输出端、第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端及整流滤波模块的输出端相连接、第一集成电路IC1与第二集成电路IC2的输出端相连接；第一电阻R11的另一端即电压比较模块的高压输入端，第四电阻R22的另一端即电压比较模块的低压输入端，第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端相连接的引出端即电压比较模块的电压采样输入端，第一集成电路IC1与第二集成电路IC2相连接的输出端即电压比较模块的输出端；

所述电网电压质量监测方法包含以下步骤：

电网电压采样步骤：将电网的电压通过变压器进行隔离降压得到降压的电网采样电压；

整流滤波步骤：将降压的电网采样电压进行整流滤波的步骤，形成直流采样电压；

电压比较的步骤：将直流采样电压与电压模块的高压模块产生的高电压、电压模块的低压模块产生的低电压进行比较进行输出低电平或高电平，当低电压≤直流采样电压≤高电压时，输出低电平，反之输出高电平；

计时及计数步骤：对每次输出的低电平的时间进行计时及对输出的低电平的次数进行计次，并按时间顺序时行记录；

分析处理及显示的步骤：将计数及计时结果进行分析处理得到结果并进行显示及语音或铃声报警。

本发明具有以下主要有益效果：可以对分支线路的电压质量监测数据记录，定位效率更高；可以准确获取电压质量及发生不良时的时间及时间长度等，对于故障的检修调度更加准确；可以对电压质量缺陷进行显示和报警；设备简单，可靠性、可信性更高。

附图说明

图1为本发明实施实例1的原理框图。

图2为本发明中使用的电压比较模块及周边连接模块的原理框图。

图3为本发明实施实例2的原理框图。

具体实施方式

为使所在技术领域人员能更清楚地理解与实施本发明，下面结合附图对具体实施方式作进一步详细地说明，附图中的标号及含义如下： 1—电压采集模块、2—整流滤波模块、3—电压模块、31—高压模块、32—低压模块、33—标准电压模块、4—电压比较模块、5—计时模块、6—计数模块、7—分析处理模块、8—显示模块、9—报警模块。

实施实例1

请见图1和图2，一种电网电压质量监测装置，包括电压采集模块1、整流滤波模块2、电压模块3、电压比较模块4、计时模块5、计数模块6、分析处理模块7、显示模块8，电压模块3包括高压模块31、低压模块32、标准电压模块33；电压采集模块1的输出端连接整流滤波模块2的输入端，整流滤波模块2的输出端连接电压比较模块4的电压采样输入端，电压比较模块4的输出端一路连接计时模块5的输入端，电压比较模块4的输出端另一路连接计数模块6的输入端，计时模块5的输出端连接分析处理模块7的第一输入端，计数模块6的输出端连接分析处理模块7的第二输入端，分析处理模块7的输出端连接显示模块8的输入端，高压模块31的输出端连接电压比较模块4的高压输入端，低压模块32的输出端连接电压比较模块4的低压输入端，标准电压模块33供给电压比较模块4、计时模块5、计数模块6、分析处理模块7及显示模块8电力；其中：

电压采集模块1用于实时采集电网电压,并按比例缩小电网电压值；

整流滤波模块2用于对电压采集模块1采集的电网电压进行电压变换，形成直流电压；

电压模块3的电压源是稳定的直流或交流电源；

高压模块31用于产生电网电压波动所允许的上限电压值，该上限电压值与整流滤波模块2输出的直流电压相适应；

低压模块32用于产生电网电压波动所允许的下限电压值，该下限电压值与整流滤波模块2输出的直流电压相适应；

标准电压模块33用于供给电压比较模块4、计时模块5、计数模块6、分析处理模块7及显示模块8电力；

电压比较模块4用于将整流滤波模块2输出的直流电压、高压模块31产生的上限电压值、低压模块32产生的下限电压值进行比较，并输出比较结果；所述电压比较模块4由第一集成电路IC1、第二集成电路IC2、第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R21、第四电阻R22构成，第一集成电路及第二集成电路都是集成运算放大器，第一电阻R11一端连接第一集成电路的负输入端V11、第二电阻R12一端连接第一集成电路的正输入端V12、第三电阻R21一端连接第二集成电路的负输入端V21、第四电阻R22一端连接第二集成电路的正输入端V22、第一电阻R11的另一端连接高压模块31的输出端、第四电阻R22的另一端连接低压模块32的输出端、第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端及整流滤波模块2的输出端相连接、第一集成电路IC1与第二集成电路IC2的输出端相连接；第一电阻R11的另一端即电压比较模块4的高压输入端，第四电阻R22的另一端即电压比较模块4的低压输入端，第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端相连接的引出端即电压比较模块4的电压采样输入端，第一集成电路IC1与第二集成电路IC2相连接的输出端即电压比较模块4的输出端；

计时模块5用于记录每次电压质量下降发生的起始时间及经历的时长；

计数模块6用于对电压质量下降的次数进行计数；

分析处理模块7用于综合处理、分析电压质量数据；

显示模块8用于显示电网电压的质量并产生警示作用。

本实施实例中，如将电网电压采样、整流滤波模块后形成+10V直流电压标称值，若电网允许的电压波动为10%，则得到上限电压值为11V、下限电压值9V,若电网电压波动，产生的直流电压值在9—11V，则电压比较模块的输出始终为高值，当电网电压波动导到产生的直流电压值在9—11V的范围之外，则电压比较模块的输出始终为低值，产生了低压脉冲，进行记录，依次类推，本装置可以插在家庭的电源插座或辅助电力线路上接入，这样可以方便地监测电网电压的质量，且能达到预期的效果，使用方便、便于携带、体积小巧。

实施实例2

请见图3，并参考图1和图2，一种电网电压质量监测装置，包括电压采集模块1、整流滤波模块2、电压模块3、电压比较模块4、计时模块5、计数模块6、分析处理模块7、显示模块8、报警模块9，电压模块3包括高压模块31、低压模块32、标准电压模块33；电压采集模块1的输出端连接整流滤波模块2的输入端，整流滤波模块2的输出端连接电压比较模块4的电压采样输入端，电压比较模块4的输出端一路连接计时模块5的输入端，电压比较模块4的输出端另一路连接计数模块6的输入端，计时模块5的输出端连接分析处理模块7的第一输入端，计数模块6的输出端连接分析处理模块7的第二输入端，分析处理模块7的一路输出端连接显示模块8的输入端，分析处理模块7的另一路输出端连接报警模块9的输入端，高压模块31的输出端连接电压比较模块4的高压输入端，低压模块32的输出端连接电压比较模块4的低压输入端，标准电压模块33供给电压比较模块4、计时模块5、计数模块6、分析处理模块7、显示模块8及报警模块9电力；其中：

电压采集模块1用于实时采集电网电压,并按比例缩小电网电压值；

整流滤波模块2用于对电压采集模块1采集的电网电压进行电压变换，形成直流电压；

电压模块3的电压源是稳定的直流或交流电源；

高压模块31用于产生电网电压波动所允许的上限电压值，该上限电压值与整流滤波模块2输出的直流电压相适应；

低压模块32用于产生电网电压波动所允许的下限电压值，该下限电压值与整流滤波模块2输出的直流电压相适应；

标准电压模块33用于供给电压比较模块4、计时模块5、计数模块6、分析处理模块7及显示模块8电力；

电压比较模块4用于将整流滤波模块2输出的直流电压、高压模块31产生的上限电压值、低压模块32产生的下限电压值进行比较，并输出比较结果；所述电压比较模块4由第一集成电路IC1、第二集成电路IC2、第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R21、第四电阻R22构成，第一集成电路及第二集成电路都是集成运算放大器，第一电阻R11一端连接第一集成电路的负输入端V11、第二电阻R12一端连接第一集成电路的正输入端V12、第三电阻R21一端连接第二集成电路的负输入端V21、第四电阻R22一端连接第二集成电路的正输入端V22、第一电阻R11的另一端连接高压模块31的输出端、第四电阻R22的另一端连接低压模块32的输出端、第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端及整流滤波模块2的输出端相连接、第一集成电路IC1与第二集成电路IC2的输出端相连接；第一电阻R11的另一端即电压比较模块4的高压输入端，第四电阻R22的另一端即电压比较模块4的低压输入端，第二电阻R12的另一端与第三电阻R21的另一端相连接的引出端即电压比较模块4的电压采样输入端，第一集成电路IC1与第二集成电路IC2相连接的输出端即电压比较模块4的输出端；

计时模块5用于记录每次电压质量下降发生的起始时间及经历的时长；

计数模块6用于对电压质量下降的次数进行计数；

分析处理模块7用于综合处理、分析电压质量数据；

显示模块8用于显示电网电压的质量并产生警示作用；

报警模块9用于语音或铃声报警。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述第一集成电路IC1及第二集成电路IC2的型号都可为BG309或其它合适的型号。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述显示模块包括显示屏或显示屏和指示灯。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述分析处理模块为数据分析处理器，俗称DSP。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述报警模块包括蜂鸣器和喇叭。

上述任一实施实例中所述的一种电网电压质量监测装置，其特征在于所述电压采集模块中具有变压器。

本发明中的其它模块，对于所在技术领域人员来说都易实施，不仅可以根据功能自已制作，而且可以从市场上采购得到。

本发明具有以下主要有益效果：可以对分支线路的电压质量监测数据记录，定位效率更高；可以准确获取电压质量及发生不良时的时间及时间长度等，对于故障的检修调度更加准确；可以对电压质量缺陷进行显示和报警；设备简单，可靠性、可信性更高。本发明经过使用，有效地参考修复了多处农网范围内电压夜间波动范围大的故障。

本发明不局限于上述最佳实施方式，应当理解，本发明的构思可以按其他种种形式实施运用，它们同样落在本发明的保护范围内。