专利名称：柔性配置电能质量监测与治理集成装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统电能质量监测与治理技术领域。
背景技术：
过去，电能质量监测装置和电能质量治理设备都是相互独立的，电能质量监测装置的主要功能是:精确测量各项电力参数、分析测量数据、求出电能质量指标、上传数据到监控中心。电能质量治理设备的主要功能是:测量某个或某几个电力参数、采取控制措施使某个或某几个电能质量指标达到预定的要求。电能质量指标主要包括:电压波动和闪变、谐波、电压暂升和暂降、不平衡度、电压偏差、频率偏差、电压瞬态等。传统的电能质量治理设备主要有电感滤波器、电容滤波器、静止无功补偿器、静止无功发生器、有源电力滤波器、动态电压调节器等。静止无功补偿器、静止无功发生器主要针对电压波动和闪变，有源电力滤波器主要针对谐波，动态电压调节器主要针对电压暂升和暂降，电感滤波器、电容滤波器在不同的设计方案中起不同的作用。独立的电能质量监测装置和电能质量治理设备目前在电力系统和电力用户中广泛使用，它们对保障电力系统的电能质量起了一定作用，但从进一步提高的角度看，现行的“相互独立”模式有下列不足之处:
(O大量重复占用配电系统的资源——每台监测装置和治理设备都要测量电力参数一每台监测装置和治理设备都要占用一套高精度电压互感器和电流互感器等，不仅浪费资源，而且常常造成现场的资源不够用。( 2)电能质量监测装置和电能质量治理设备在电力测量方面重复配置一每个监测装置和治理设备都有一套电力测量硬件和软件。(3)电能质量治理设备的重点在治理(控制)，其电力测量精度不高、测量的电力参数较少，因而其控制策略难以实现电能质量的多目标优化和区域性优化。电能质量的多目标优化指电压波动和闪变、谐波、电压暂升和暂降等多个指标的整体优化，电能质量的区域性优化指一个供电区域内电能质量指标的整体优化。
发明内容
为了克服独立的电能质量监测装置和电能质量治理设备的上述不足，本发明提出一种柔性配置电能质量监测与治理集成装置。本发明包括一个电能质量监控主机和若干个电能质量治理模块；所述电能质量监控主机包括用于接收电网的电压和电流信号的输入和模数转换单元，还包括电能质量测量单元、分析-决策-通信单元、显示单元、以太网口单元、开关量输出单元、瞬时信息处理单元和高速数据总线；所述电能质量测量单元和瞬时信息处理单元分别与所述输入和模数转换单元连接；所述分析-决策-通信单元分别与电能质量测量单元、瞬时信息处理单元和太网口单元连接；所述显示单元和开关量输出单元分别连接在所述分析-决策-通信单元的输出；所述电能质量监控主机通过高速数据总线分别与各个电能质量治理模块连接；每个电能质量治理模块分别设有与电网连接的补偿电压、补偿电流输出端。本发明工作原理:本发明信号的输入来自电网的电压、电流信号(波形)，电压、电流信号进入电能质量监控主机，经过输入和PT (CT)模数转换单元后，再分别送到电能质量测量单元和瞬时信息处理单元，电能质量测量单元主要完成常规电能质量监测装置的测量功能，瞬时信息处理单元主要完成瞬时信息(瞬时波形和瞬时无功等)的处理功能。电能质量测量单元完成的测量功能主要包括:计算电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、电压不平衡度、电流不平衡度、电压谐波、电流谐波、电压波动和闪变、电压暂升和暂降等。电能质量测量单元的计算结果送到分析-决策-通信单元，分析-决策-通信单元主要完成数据分析、控制指令和控制参考量的形成、以太网通信、显示等功能。瞬时信息处理单元完成的瞬时信息处理功能主要包括:处理和发送瞬时波形、计算和发送瞬时无功等，并把处理结果送到高速数据总线一供电能质量治理模块获取。电能质量治理模块的输入是来自数据总线的各种信息，它的输出是向电网馈送的补偿电压和(或)补偿电流，补偿电压和(或)补偿电流用于提高电网的电能质量——抑制电压波动和闪变、谐波、电压暂升和暂降等。通俗地说，本发明电能质量监控主机相当于本发明的“大脑”(处理、分析、决策)和“五官”(传感、通信)，电能质量治理模块相当于本发明的“手和足”(执行机构)，高速数据总线则相当于本发明的“神经”。本发明的电能质量治理模块可以根据供电部门要求和用户电能质量状况柔性配置——是否配置、何时配置、配置哪几种、每种配置多少，都是灵活的，故本发明达到了电能质量治理模块的柔性配置。每个电能质量治理模块分别设有与电网连接的输出端，可实现对电网的电压、电流信号(波形)的控制。电能质量监控主机兼备监测和控制功能，首先它具有高端电能质量监测装置的所有功能，它的测量数据与所有电能质量治理模块共享，同时它专门为治理模块增加了瞬时信息、控制指令和控制参考量。电能质量治理模块专门完成实时控制，不需要测量电力参数，它依据的电力参数、瞬时信息、控制指令和控制参考量都来自电能质量监控主机。本发明的特征细述为:
(I)可柔性(灵活)配置的整体结构，其中，“集成”有两层含义:一是电能质量监测功能与电能质量治理功能的集成，二是多种电能质量治理模块(设备)的集成。“柔性”也有两层含义:一是是否配置、何时配置电能质量治理模块一是灵活的，二是配置哪几种电能质量治理模块、每种配置多少一也是灵活的。(2)特殊的电能质量监控主机，它与传统电能质量监测装置的主要差别是:电能质量监控主机增加了“瞬时信息处理单元”一专门处理瞬时波形和瞬时无功等瞬时信息。传统电能质量监测装置没有瞬时信息处理单元，而电能质量治理模块(设备)需要利用瞬时信息。传统电能质量监测装置专门用于测量、分析、评估电能质量指标，电能质量指标都是一个时间段中的统计值(平均值、方均根值等)——都不是瞬时值。有的电能质量监测装置也记录波形一记录和存储一个时间段中的波形一不是瞬时处理和发送，电能质量监控主机每个采样间隔都进形一次波形的采样——处理——发送(到高速数据总线)。(3)特殊的电能质量治理模块，它与传统的电能质量治理设备的主要差别是:电能质量治理模块没有电力参数测量机构。传统电能质量治理设备都包含一个电力参数测量机构，在本发明中电能质量治理模块需要的电力参数由电能质量监控主机提供一所以电能质量治理模块不需要电力参数测量机构。(4)电能质量监控主机与电能质量治理模块经高速数据总线交换信息。总之，本发明既具有完备的电能质量监测功能、又具有电能质量综合治理功能，电能质量综合治理指——用多目标优化和区域性优化的控制策略对电压波动和闪变、谐波、电压暂升和暂降等多个电能质量指标进行综合优化。
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的电能质量监控主机的结构原理框图。
具体实施例方式本发明可做成一个柜体,柜体分若干格，一格用于放置电能质量监控主机，其它格用于放置电能质量治理模块。如图1所示，本发明主要由一个电能质量监控主机I和若干个电能质量治理模块2组成。如图2所示，电能质量监控主机I主要由用于接收电网的电压和电流信号的输入和模数转换单元11、电能质量测量单元12、分析-决策-通信单元13、LED显示单元14、以太网口单元15、开关量输出单元16、瞬时信息处理单元17和高速数据总线18组成。电能质量测量单元12和瞬时信息处理单元17分别与输入和模数转换单元11连接；分析-决策-通信单元13分别与电能质量测量单元12、瞬时信息处理单元17和太网口单元15连接；LED显示单元14和开关量输出单元16分别连接在分析-决策-通信单元13的输出。电能质量监控主机I通过其中的高速数据总线18分别与各个电能质量治理模块2连接；每个电能质量治理模块2分别设有与电网连接的输出端。另外，电能质量测量单元12和瞬时信息处理单元17都基于高速DSP(数字信号处理器)，分析-决策-通信单元13基于高性能ARM微处理器。面板上的LCD显示屏显示各种电力参数、电能质量指标、配置信息等。电力参数、电能质量指标、配置信息、控制指令、控制参考量等一方面经以太网上传、一方面经瞬时信息处理单元送到数据总线，监控中心可以远程对装置进行配置。各个电能质量治理模块2包括可供选配的有源电力滤波器模块、动态电压调节器模块、静止式无功补偿器模块、静止无功发生器模块、电感滤波器模块、电容滤波器模块等。各个电能质量治理模块2从数据总线获取电力参数、电能质量指标、配置信息、控制指令、控制参考量等信息，完成电能质量控制。各种各个电能质量治理模块2与传统电能质量治理设备的不同之处在于:去掉了电力参数测量环节、增加了与电能质量监控主机(近距离)通信能力。
权利要求
1.柔性配置电能质量监测与治理集成装置，其特征在于包括一个电能质量监控主机和若干个电能质量治理模块；所述电能质量监控主机包括用于接收电网的电压和电流信号的输入和模数转换单元，还包括电能质量测量单元、分析-决策-通信单元、显示单元、以太网口单元、开关量输出单元、瞬时信息处理单元和高速数据总线；所述电能质量测量单元和瞬时信息处理单元分别与所述输入和模数转换单元连接；所述分析-决策-通信单元分别与电能质量测量单元、瞬时信息处理单元和太网口单元连接；所述显示单元和开关量输出单元分别连接在所述分析-决策-通信单元的输出；所述电能质量监控主机通过高速数据总线分别与各个电能质量治理模块连接；每个电能质量治理模块分别设有与电网连接的补偿电压、补偿电流输出端。
全文摘要
柔性配置电能质量监测与治理集成装置，属于电力系统电能质量监测与治理技术领域。包括一个电能质量监控主机和若干个电能质量治理模块，所述电能质量监控主机通过高速数据总线分别与各个电能质量治理模块连接，每个电能质量治理模块分别设有与电网连接的补偿电压、补偿电流输出端。本发明既具有完备的电能质量监测功能、又具有电能质量综合治理功能，电能质量综合治理指——用多目标优化和区域性优化的控制策略对电压波动和闪变、谐波、电压暂升和暂降等多个电能质量指标进行综合优化。
文档编号G08C19/00GK103208856SQ20131008680
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者麻刚, 张海江, 王柏林 申请人:江苏中凌高科技有限公司