一种用户侧电能质量的监测系统及方法与流程

本申请涉及电能质量监测技术领域，尤其涉及一种用户侧电能质量的监测系统及方法。

背景技术：

随着科学技术与国民经济的高速发展，电力系统中光伏和风电等新能源大规模并网，导致非线性负荷、冲击性负荷以及大功率负荷大量接入，由此造成的电能质量问题给生产生活造成严重影响。电力系统中，电能质量问题同时存在于系统侧和用户侧，并且大部分的故障和异常现象都出现在用户侧。因此，越来越多的电力用户开始关注用户侧电能质量问题，用户侧电能质量监测与管理也随之受到广泛关注。

目前，电力用户在变电站安装电能质量监测装置，电能质量监测装置采集该电力用户的用电数据，并通过电能质量监测装置的显示屏和按键进行对应的数据显示及显示调整，电力用户通过监测显示屏显示的数据，对用户侧的电能质量进行判断和评价，已达到及时发现故障和异常的目的。

安装于用户侧的电能质量监测装置，对用户的用电数据进行采集，并将相关的电能质量数据进行显示，电力用户根据自身工作经验，根据所显示的电能质量数据判断当前用户侧的电能质量情况。一方面，由于电力用户缺乏分析用电数据的专业技术，无法自行进行专业分析，另一方面，用户侧电能质量监测装置不具备电力专网通信条件，无法将用电数据传输给电力主站系统，由电力主站系统进行专业分析，导致用户判断经常出现判断误差，无法及时掌握用户侧的故障和异常情况，并采取相关措施。因此，现有技术的方法仍然无法对用户侧电能质量进行有效的监测、分析和管理。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种用户侧电能质量的监测系统及方法，以解决用户对电能质量判断的误差及滞后的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种用户侧电能质量的监测系统，该监测系统包括：电能质量监测装置、4G无线路由器、远程服务器和主站系统服务器组，其中，电能质量监测装置安装于用户侧，主站系统服务器组安装于系统侧；电能质量监测装置、4G无线路由器、远程服务器和主站系统服务器组依次通信连接；主站系统服务器组包括采集服务器、处理服务器、数据库服务器和Web服务器，远程服务器、采集服务器、处理服务器、数据库服务器和Web服务器依次通信连接；远程服务器为DDNS服务器或VPN服务器。

可选地，若远程服务器为VPN服务器，4G无线路由器为具备VPN功能的4G无线路由器，VPN服务器安装于系统侧。

可选地，数据库服务器为具备Oracle数据库的数据库服务器或具备SQL Server数据库的数据库服务器。

可选地，4G无线路由器中的SIM卡为电信SIM卡、移动SIM卡或联通SIM卡；4G无线路由器为宏电H8921S路由器；4G无线路由器通过RJ-45连接器与电能质量监测装置通信连接。

可选地，DDNS服务器为花生壳DDNS服务器或88IP服务器。

根据本申请实施例的第二方面，还提供了一种用户侧电能质量的监测方法，该监测方法包括以下步骤：处理服务器接收采集服务器获取的由电能质量监测装置采集的用户侧的电能质量数据，电能质量数据通过4G无线路由器发送至远程服务器，并由远程服务器转发至采集服务器；处理服务器将电能质量数据处理为能够在微信客户端显示的发布数据，并将发布数据和电能质量数据存储至数据库服务器；数据库服务器将发布数据导出至Web服务器，由Web服务器将导出的发布数据推送至微信客户端的微信公众号。

可选地，处理服务器将电能质量数据处理为能够在微信客户端显示的发布数据，包括：处理服务器通过地图导航确定对应区域或对应用户的电能质量数据；处理服务器将电能质量数据经过统计及分析，得到能够在微信客户端显示的电能质量评估报表和不合格参数报表，其中，电能质量评估报表包括电能质量指标的合格率和电能质量综合评估结果，不合格参数报表包括电能质量指标中不合格指标和不合格指标对应的电能质量数据；处理服务器将电能质量数据经过统计及分析，还得到能够在微信客户端显示事件告警信息，其中，事件告警信息包括电能质量监测装置的掉电告警、通讯异常告警、电能质量指标稳态越限告警、电压暂升/暂降/短时中断告警；其中，电能质量评估报表、不合格参数报表和事件告警信息均为发布数据。

可选地，数据库服务器将发布数据导出至Web服务器，包括：当处理服务器处理得到事件告警信息时，数据库服务器将事件告警信息导出至Web服务器；当处理服务器处理没得到事件告警信息时，数据库服务器接收由Web服务器发送的信息推送指令，将与信息推送指令对应的发布数据导出至Web服务器。

本申请实施例提供了一种用户侧电能质量的监测系统，该监测系统包括电能质量监测装置、4G无线路由器、远程服务器和主站系统服务器组，其中，电能质量监测装置安装于用户侧，主站系统服务器组安装于系统侧；电能质量监测装置、4G无线路由器、远程服务器和主站系统服务器组依次通信连接；主站系统服务器组包括采集服务器、处理服务器、数据库服务器和Web服务器，远程服务器、采集服务器、处理服务器、数据库服务器和Web服务器依次通信连接；远程服务器为DDNS服务器或VPN服务器。同时，结合本申请实施例提供的用户侧电能质量的监测系统，还提供了一种用户侧电能质量的监测方法，该监测方法包括以下步骤：处理服务器接收采集服务器获取的由电能质量监测装置采集的用户侧的电能质量数据，电能质量数据通过4G无线路由器发送至远程服务器，并由远程服务器转发至采集服务器；处理服务器将电能质量数据处理为能够在微信客户端显示的发布数据，并将发布数据和电能质量数据存储至数据库服务器；数据库服务器将发布数据导出至Web服务器，由Web服务器将导出的发布数据推送至微信客户端的微信公众号。

本申请实施例所提供的用户侧电能质量的监测系统，利用4G无线路由器和远程服务器，建立了用户侧电能质量监测装置与主站系统服务器组之间的网络通路，使电能质量监测装置所采集的电能质量数据得以传输至主站系统服务器组。本申请实施例所提供的用户侧电能质量的监测方法通过主站系统服务器组对电能质量数据进行的专业数据处理及分析，得到可由微信客户端显示的发布数据，并最终发送至微信公众号。用户通过安装于手机、平板电脑及个人电脑等终端设备的微信客户端，及时掌握电能质量情况，并根据不同电能质量情况及时采取相应措施。本申请实施例所提供的用户侧电能质量的监测系统及其方法，使用户无论何时何地都可以快速有效的掌握电能质量运行状态，对异常事故可以迅速收到提醒，及时诊断并采取对应的解决措施，避免事故影响扩大，大幅降低安全隐患，保证电力系统安全稳定运行。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用户侧电能质量的监测系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种用户侧电能质量的监测系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种用户侧电能质量的监测系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的用户侧电能质量的监测方法的流程图。

上述图1至图3中：1-电能质量监测装置，2-4G无线路由器，3-远程服务器，4-主站系统服务器，5-采集服务器，6-处理服务器，7-数据库服务器，8-Web服务器，9-DDNS服务器，10-VPN服务器。

具体实施方式

电力系统中，电能质量问题同时存在于系统侧和用户侧，系统侧可靠性较高，发生故障的概率比较低，大部分的故障、异常现象出现在用户侧。以前，受限于工作职责和网络通信条件，关注电能质量问题的主要是电力系统工程师以及相应的技术人员，电能质量监测与管理系统也是主要基于系统侧考虑，电力系统侧电能质量监测装置和大型企业的电能质量监测装置均通过电力系统专网接入电力部门的系统侧电能质量监测与管理系统。然而，随着社会的快速发展和电力市场机制的不断完善，风电、光伏、冶金、化工等不同类型的电力负荷快速增长，劣质电能质量会为用户带来非常严重的电力安全隐患和经济损失，因此，越来越多的电力用户开始关注用户侧电能质量问题，而这些用户并不具备电力系统专网通信条件，而用户仅通过用户侧的电能质量监测装置所显示的电能质量数据，对电能质量的判断常存在误差及滞后，因此，本申请实施例提供了一种用户侧电能质量的监测系统及方法。

参见图1，为本申请实施例提供的用户侧电能质量的监测系统的结构示意图，该监测系统包括：电能质量监测装置1、4G无线路由器2、远程服务器3和主站系统服务器组4，电能质量监测装置1、4G无线路由器2、远程服务器3和主站系统服务器组4依次通信连接，以下针对各个装置的安装位置及其功能进行说明。

电能质量监测装置1安装于用户侧，用于监测安装电能质量监测装置1的用户的电能质量数据，电能质量数据主要包括采集企业或团体等用户的3秒实时数据、3分钟统计数据(最大/最小/平均/95概率值)、暂态事件(电压暂升、暂降和短时中断事件)和稳态越限事件(频率上越限、频率下越限、电压上越限、电压下越限、电压或电流谐波越限、电压或电流总谐波畸变率越限以及电压或电流不平衡越限)。

4G无线路由器2安装于用户侧，由于很多用户都不具备电力专网通信条件，在实际使用过程中，电能质量监测装置1一般安装于距离网络覆盖的办公区域较远的变电站，因此需要由装有SIM卡的4G无线路由器2构建4G网络通路。4G无线路由器2为宏电H8921S路由器，SIM卡可使用电信SIM卡、移动SIM卡或联通SIM卡，4G无线路由器2通过RJ-45连接器与电能质量监测装置1通信连接。

远程服务器3与电能质量监测装置1通过4G无线路由器2构建的4G无线网络通信连接，远程服务器3既可使用DDNS服务器9、也可使用VPN服务器10。具体地，参见图2，为本申请实施例提供的另一种用户侧电能质量的监测系统的结构示意图，图2中采用第三方提供的DDNS服务器9，例如，花生壳DDNS服务器或88IP服务器等由第三方提供的DDNS服务器。DDNS服务器9通过第三方提供的通信网络连接主站系统服务器组4。因此，DDNS服务器9配合4G无线路由器2，结合电力主站系统网路构建电能质量监测装置1与主站系统服务器组4之间的网络通路。

参见图3，为本申请实施例提供的又一种用户侧电能质量的监测系统的结构示意图，图3中采用电力主站系统提供的VPN服务器10，此时VPN服务器10与主站系统服务器组4一样安装于系统侧，而且VPN服务器10与主站系统服务器组4通过电力主站系统网络通信连接。VPN服务器10配合4G无线路由器2，结合电力主站系统网络构建电能质量监测装置1与主站系统服务器组4之间的网络通路。需要特别说明的是，当选用VPN服务器10时，4G无线路由器2需要选择具备VPN功能的4G无线路由器，以便与VPN服务器10建立网络连接。

主站系统服务器组4安装于系统侧，主站系统服务器组4包括采集服务器5、处理服务器6、数据库服务器7和Web服务器8，采集服务器5、处理服务器6、数据库服务器7和Web服务器8通过电力主站系统网络依次通信连接。其中，数据库服务器7为具备Oracle数据库的数据库服务器或具备SQL Server数据库的数据库服务器。主站系统服务器组4中各个服务器的功能说明具体如下。

采集服务器5，利用4G无线路由器2和远程服务器3建立的网络通路，采集电能质量监测装置1获取的电能质量数据。

处理服务器6，获取采集服务器5采集的电能质量数据，并对电能质量数据进行处理。具体地，包括以下模块，a.地图导航模块：处理服务器通过地图导航确定对应区域或对应用户的电能质量数据，该地图导航是基于GIS(Geographic Information System，地理信息系统)技术的地图导航；b.实时数据监测模块：获取电能质量监测装置1采集的3秒实时数据，并分析提供实时波形图、实时谐波频谱图、实时矢量图和实时数据报表，及对上述图表进行分析等；c.稳态趋势分析模块：获取电能质量监测装置1提供的3分钟统计数据(最大/最小/平均/95概率值)，提供某一时段多个电能质量指标的历史趋势曲线，电能质量指标主要包括谐波、电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、长时电压闪变等五项，并对上述电能质量指标的历史趋势曲线进行分析；d.暂态事件分析模块：获取电能质量监测装置1提供的暂态事件(电压暂升、暂降和短时中断事件)及对应波形，提供暂态事件列表和暂态波形分析；e.稳态越限分析模块：获取电能质量监测装置1提供的稳态越限事件，提供相应的越限事件列表及越限统计报表；f.统计报表模块：提供日/周/月/季/年多个时段类型的电能质量评估报表和不合格参数报表；g.平台知识库模块：可用于上传/下载系统管理章程、行业标准和电能质量分析报告等相关资料；h.用户台账管理模块：提供新建用户、删除用户、编辑用户属性和用户授权等用户台账管理功能；i.设备台账管理模块：提供电能质量监测装置1的设备台账管理功能，包括：新建设备、删除设备、编辑设备属性等；j.干扰源台账管理模块：提供电能质量干扰源台账管理功能，包括：新建干扰源、删除干扰源、编辑干扰源属性等管理功能。

数据库服务器7，用于存储电能质量监测装置1提供的电能质量数据、处理服务器6处理得到的各种图表及分析结果、电能质量监测装置1所对应的安装用户的用户资料和系统管理章程等资料。其中用户资料包括相应用户的在地图导航中的位置和用户的订阅信息等。

Web服务器8，获取用户的订阅信息，并将用户的订阅信息发送给处理服务器6，由处理服务器6由数据库服务器7中导出相关用户的相关发布数据，Web服务器8将发布数据通过Web服务器接口将导出的发布数据推送至微信客户端的微信公众号。

与本申请实施例提供的用户侧电能质量的监测系统相对应，本申请实施例还提供了用户侧电能质量的监测方法。参见图4，为本申请实施例提供的用户侧电能质量的监测方法的流程图。该方法包括如下步骤：

步骤110，用户侧的电能质量数据首先由电能质量监测装置进行采集，然后通过4G无线路由器发送至远程服务器，再由远程服务器转发至采集服务器，最后由处理服务器通过采集服务器进行接收。

步骤120，处理服务器通过地图导航确定对应区域或对应用户的电能质量数据；处理服务器将电能质量数据经过统计及分析，得到能够在微信客户端显示的电能质量评估报表和不合格参数报表，其中，电能质量评估报表包括电能质量指标的合格率和电能质量综合评估结果，不合格参数报表包括电能质量指标中不合格指标和不合格指标对应的电能质量数据；处理服务器将电能质量数据经过统计及分析，还得到能够在微信客户端显示事件告警信息，其中，事件告警信息包括电能质量监测装置的掉电告警、通讯异常告警、电能质量指标稳态越限告警、电压暂升/暂降/短时中断告警；其中，电能质量评估报表、不合格参数报表和事件告警信息均为发布数据。

处理服务器将发布数据和电能质量数据存储至数据库服务器。

步骤130，数据库服务器将发布数据导出至Web服务器，由Web服务器将导出的发布数据推送至微信客户端的微信公众号。

其中，需要说明的是，所述电能质量数据推送包括两种形式，一种是定期接收的订阅信息，其形式为电能质量评估报表和不合格参数报表。这种定期接收的订阅数据推送频率为每日/每周/每季/每半年/每年，可以协助系统管理员快速掌握系统的总体电能质量状态。另外一种是即时发送的事件告警信息，这类告警数据推送频率为即时推送，当所述处理服务器处理得到事件告警信息时，所述数据库服务器将所述事件告警信息导出至所述Web服务器，由Web服务器将导出的发布数据推送至微信客户端的微信公众号。一旦发生相关事件，立刻会通过微信公众号发送告警提示信息，督促系统管理员尽快落实告警原因，大幅降低安全隐患，保证系统稳定运行。

在本发明实施例中，上述实施例提供的监测系统和监测方法之间相同或相似的部分在此不详细阐述，互相参见即可。

从上述实施方式可以看出，本申请实施例所提供的用户侧电能质量的监测系统，利用4G无线路由器和远程服务器，建立了用户侧电能质量监测装置与主站系统服务器组之间的网络通路，使电能质量监测装置所采集的电能质量数据得以传输至主站系统服务器组。本申请实施例所提供的用户侧电能质量的监测方法通过主站系统服务器组对电能质量数据进行的专业数据处理及分析，得到可由微信客户端显示的发布数据，并最终发送至微信公众号。用户通过安装于手机、平板电脑及个人电脑等终端设备的微信客户端，及时掌握电能质量情况，并根据不同电能质量情况及时采取相应措施。本申请实施例所提供的用户侧电能质量的监测系统及其方法，使用户无论何时何地都可以快速有效的掌握电能质量运行状态，对异常事故可以迅速收到提醒，及时诊断并采取对应的解决措施，避免事故影响扩大，大幅降低安全隐患，保证电力系统安全稳定运行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里申请的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。