一种电力用电分析与预警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于电力用电质量监测技术领域，具体涉及一种电力用电分析与预警系统，包括第一处理器、第二处理器、电力调度中心服务器、通信处理模块、电力采集单元、电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器、负荷控制输出模块、LCD显示器、Flash存储器和SDRAM存储器，所述电力采集单元依次通过电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器与第一处理器连接，所述第一处理器的信号输出端与第二处理器的信号输入端连接，所述第二处理器分别与LCD显示器、通信处理模块、负荷控制输出模块连接，所述通信处理模块还与电力调度中心服务器连接，所述第一处理器和第二处理器都与Flash存储器和SDRAM存储器连接。本实用新型对用电市场进行科学、准确、及时地分析和预测。
【专利说明】
一种电力用电分析与预警系统
技术领域
[0001]本实用新型属于电力用电质量监测技术领域，具体涉及一种电力用电分析与预警系统。
【背景技术】
[0002]长期以来，在输电系统的应用中，存在大量变频器、整流器、电弧炉等非线性负荷、冲击性负荷不断地引入电力系统，大量谐波电流被注入输电系统中，造成电力系统中谐波含量急剧上升和电压波形严重“畸变”，致使电能质量下降。降低了电网可靠性，增加了电网损失，降低了电气设备的效率和利用率，电能质量的好坏直接关系国民经济的总体效益，故对电网中的用电量进行监测与分析从而提高和改善电能质量以及关注社会电力消费对于规划电力行业的发展具有至关重要的意义。
[0003]由于受到各种相关因素的制约，电网公司对于电力市场的分析和预测往往从在售电方面多以各售电类别的总量展开分析和预测，而负荷方面则多以调度的统计数据进行分析和预测。而随着经济社会的发展进步，市场变化越来越复杂，这种仅对用电量进行数量上的分析预测模式已逐渐不能跟上市场发展变化的脚步，成为制约电力市场预测水平提高的难题和瓶颈之。随着计算机信息技术的不断发展，各类业务系统(营销管理信息系统、计量自动化系统、调度EMS系统)中积累了大量的数据资源，系统可采集并存储大量客户电量信息，包括客户属性、客户负荷特征、电量特征等，无法得到有效应用，造成了数据资源的浪费。而电力市场分析预测重点在用电量的预测，没有从整体上把握电力市场的景气程度，分析电力市场的循化特点、波动情况，在此基础上预测电力市场的发展趋势。为确保电力用户用电信息系统所采集到数据的准确性和可靠性，要求系统能及时发现、识别出现场的计量设备异常、并方便查询出各类异常以进行处理、统计各地对计量设备异常的处理情况。因此，研究用电量的构成和特点，跟踪分析用电量的变化情况并对用电量变化自动进行定期监测，辅助电网公司把握对用电量的循环特点，提高预测水平，准确把握用户用电量，为用户用电量综合考虑其对电网的影响提供决策依据。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种实时跟踪电力用户的用电和波动情况的分析与预警系统，为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0005]一种电力用电分析与预警系统，其特征在于:包括第一处理器、第二处理器、电力调度中心服务器、通信处理模块、电力采集单元、电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器、负荷控制输出模块、LCD显示器、Flash存储器和SDRAM存储器，所述电力采集单元依次通过电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器与第一处理器连接，所述第一处理器的信号输出端与第二处理器的信号输入端连接，所述第二处理器分别与LCD显示器、通信处理模块、负荷控制输出模块连接，所述通信处理模块还与电力调度中心服务器连接，所述第一处理器和第二处理器都通过地址线和数据线与Flash存储器和SDRAM存储器连接。
[0006]优选地，所述第二处理器通过RS485数据总线与通信处理模块连接，所述通信处理模块为蓝牙通信模块、GPRS通信模块、GSM通信模块、WIFI通信模块或以太网通信模块。
[0007]优选地，所述负荷控制输出模块为继电器模块，在本实用新型中，负荷控制输出模块通过光耦隔离电路与外部终端进行连接，通过第二处理器对外部终端设备的供电电源进行有效控制，达到负荷补充的目的。
[0008]有选地，所述电力采集单元为电压传感器和电流传感器，也可以使用电压互感器和电流互感器进彳丁米集。
[0009]作为本实用新型的优选方案，所述第一处理器为FPGA处理芯片，具体型号采用T2C35-V4芯片，所述第二处理器为DSP-TMS320F28335处理器芯片。
[0010]作为本实用新型的优选方案，所述分析与预测系统还包括GPS模块，所述GPS模块与第二处理器连接。通过GPS模块监测电网中用户用电终端的当前位置，形成电网中电量变化的轨迹，随时查询用电变化历史活动轨迹和监测电网路线的负荷状态。
[0011]综上所述，本实用新型由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果:
[0012](I)本实用新型可以改进当前电力用电分析的局限，提升了用户用电量的分析预测水平，剖析电力用电市场的循环特点和波动特点，以及外在因素影响评估分析。辅助电网公司对电力市场现状进行深层次的、科学的评估，实现电力用电市场进行科学、准确、深入、及时地分析和预测。
[0013](2)本实用新型能实时跟踪分析用电量的变化情况并对用电量变化自动进行定期监测，能准确把握用户用电量，为用户用电量综合考虑其对电网的影响提供决策依据。
[0014](3)本实用新型由两块数据处理器组成，它们采用共享总线(数据总线和地址总线)方式并行工作。由于FPGA的体系结构和编程的灵活性，使得系统具有很强的扩展性和移植性，为将来系统功能的改进和完善提供便利，同时，DSP数字信号处理器具有强大数据处理能力和高运行速度。两个数据处理器完成了系统总线上的数据读取或写入以及运行控制系统上的各个功能模块，完成各项功能要求。利用其内部丰富的逻辑资源，提高系统的集成度和可靠性。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本实新型一种电力用电分析与预警系统的原理图。
[0017]图2是本实新型一种电力用电分析与预警系统的分析处理流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]结合图1，一种电力用电分析与预警系统，包括第一处理器、第二处理器、电力调度中心服务器、通信处理模块、电力采集单元、电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器、负荷控制输出模块、LCD显示器、Flash存储器和SDRAM存储器，所述电力采集单元依次通过电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器与第一处理器连接，所述第一处理器的信号输出端与第二处理器的信号输入端连接，所述第二处理器分别与LCD显示器、通信处理模块、负荷控制输出模块连接，所述通信处理模块还与电力调度中心服务器连接，所述第一处理器和第二处理器都通过地址线和数据线与Flash存储器和SDRAM存储器连接。所述第一处理器为FPGA处理芯片，所述第二处理器为DSP-TMS320F28335处理器芯片。所述第二处理器通过RS485数据总线与通信处理模块连接，所述通信处理模块为蓝牙通信模块、GPRS通信模块、GSM通信模块、WIFI通信模块或以太网通信模块。在本实用新型中的分析与预测系统还包括GPS模块，所述GPS模块与第二处理器连接，通过GPS模块监测电网中用户用电终端的当前位置，形成电网中电量变化的轨迹，随时查询用电变化历史活动轨迹和监测电网路线的负荷状态。保证了快速准确地找到用户的用电负荷变化所在位置。
[0020]作为本实用新型的最佳实施，所述电力采集单元为电压传感器和电流传感器，电压传感器、电压传感器作为感应负荷特性数据变化的感应转换器件，电压传感器、电压传感器采集用户用电时的电压和电流负荷等参数的变化信号，分别将负荷变化信号数据通过各自的电平转换电路转化为O?5V的差分输入信号，送入低通滤波放大器进行放大调理并输出无失真的交流电压小信号，以作为A/D转换器的输入电压信号，电压电流信号经电平转换电路和合A/D转换器进行处理并转换成数字信号送入第一处理器进行分析、计算处理，所述第一处理器分析处理的数据参数包括，如图2所示:
[0021](I)基本电量参数:表示频率、电压电流幅值相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和位移功率因数；
[0022](2)谐波电压电流:电压电流瞬时值、2?63次谐波的电压含有率、电流有效值、电压电流相角、有功功率、无功功率和视在功率以及2?63次间谐波的电压有效值和电流有效值;通过测量谐波电压电流参数以供系统查询，并定时对电网运行状态进行检测和分析；
[0023](3)频率及电压偏差:表示频率偏差和电压偏差；
[0024](4)不平衡及序分量:表不电压的正序分量、负序分量和零序分量，电流的正序分量、负序分量和零序分量，以及电压的负序不平衡度和零序不平衡度、电流负序不平衡度和零序不平衡度；
[0025](5)电压波动及闪变:表示电压变动频度、电压波动、电压短时闪变、电压长时闪变、失电检测和失电功率录波；
[0026](6)变电站保护设备输出的电量数据:变压器设备参数:输电线路参数，电力电容参数、异步电机和其他用电设备参数。
[0027]所述第一处理器进行计算和分析处理得到电网的负荷曲线、电压、电流、频率、功率、直流分量、谐波检测、电压波动及闪变等数据，以及变电站保护设备输出的电量数据都存储于外部的Flash存储器或SDRAM存储器中，以供系统查询和分析，第二处理器读取根据第一处理器分析和计算处理的结果。如图2所示，所述第二处理器按设定的监测时间周期，对各个负荷的各次谐波进行谐波畸变率进行用电量综合计算，并对负荷变化的事件进行分析，然后将谐波畸变率分析的结果送入外部的Flash存储器进行本地存储，同时将分析的结果实时送入LCD显示器进行显示。在本实用新型中，第二处理器按设定的监测时间周期包括:3秒钟实时监测数据、3分钟实时统计值和不同间隔统计值;其中，不同间隔统计值包括日统计间隔值、周统计间隔、月统计间隔值、季统计间隔值和年统计间隔值，日统计间隔值包括日统计间隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，周统计间隔值包括周统计间隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，月统计间隔值包括月统计间隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，季统计间隔值包括季统计间隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，年统计间隔值包括年统计间隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值。因此利用第二处理器对电网电压电流的各次谐波或瞬时值进行检测和FFT分析计算，从而得到电网各种谐波参数和运行状态参数，并将检测和分析计算的结果存储入SDRAM存储器中，并施行故障状态的报警与保护操作，在LCD显示器进行预警显示或电力调度中心服务器中完成电网负荷监控功能。
[0028]作为本实用新型的最佳实施例，所述负荷控制输出模块为继电器模块，在本实用新型中，负荷控制输出模块通过光耦隔离电路与外部终端进行连接，通过第二处理器对外部终端设备的供电电源进行有效控制，通过FPGA计量出的电网中的用电负荷，根据预先设置的参数发送给DSP分析计算用电量的情况，然后通过负荷控制输出模块进行切换不同的控制状态，并在LCED显示器上显示各项参数，以完成负荷补偿或监控的目的。
[0029]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电力用电分析与预警系统，其特征在于:包括第一处理器、第二处理器、电力调度中心服务器、通信处理模块、电力采集单元、电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器、负荷控制输出模块、IXD显示器、Flash存储器和SDRAM存储器，所述电力采集单元依次通过电平转换电路、低通滤波放大器、A/D转换器与第一处理器连接，所述第一处理器的信号输出端与第二处理器的信号输入端连接，所述第二处理器分别与LCD显示器、通信处理模块、负荷控制输出模块连接，所述通信处理模块还与电力调度中心服务器连接，所述第一处理器和第二处理器都通过地址线和数据线与Flash存储器和SDRAM存储器连接。2.根据权利要求1所述的一种电力用电分析与预警系统，其特征在于:所述第二处理器通过RS485数据总线与通信处理模块连接，所述通信处理模块为蓝牙通信模块、GPRS/GSM通信模块、ZigBee通信模块、WIFI通信模块或以太网通信模块。3.根据权利要求1所述的一种电力用电分析与预警系统，其特征在于:所述负荷控制输出模块为继电器模块。4.根据权利要求1所述的一种电力用电分析与预警系统，其特征在于:所述电力采集单元为电压传感器和电流传感器。5.根据权利要求1所述的一种电力用电分析与预警系统，其特征在于:所述第一处理器为FPGA处理芯片，所述第二处理器为DSP-TMS320F28335处理器芯片。6.根据权利要求1所述的一种电力用电分析与预警系统，其特征在于:还包括GPS模块，所述GPS模块与第二处理器连接。
【文档编号】G01R31/00GK205581231SQ201620220714
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】秦丽娟, 韩帅, 曾博, 林溪桥, 严旭
【申请人】广西电网有限责任公司电力科学研究院