电力仪表的智能监控及保护方法及其系统与流程

1.本发明涉及电力设备领域，特别涉及一种电力仪表的智能监控及保护方法及其系统。


背景技术：

2.近年来随着电网规模的不断扩大，电力设备日益增多，所需要获取的电力监控信息越来越多。传统的电力监控手段通常需要技术人员去现场根据电表或采用其它仪器记录各监控点的电力参数，不仅效率低下浪费人力，而且数据的更新周期较长，难以做到实时监控，采用传统的电力监控手段已很难满足日益扩大的电力监控需求。
3.现有通过在电力仪表上安装数据采集终端，对电力仪表电路中的各种电量信号以及环境信号进行即时的监测，并且通过公共无线互联网将数据集中保存集中分析。但是该技术方案在电力仪表的功能上仍然较为单一，计量方面功能不全面，无法满足现场的各类测量需求；并且在保护策略上不够全面完整，没有实现长期监测结果来为客户提供有价值的建议。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种实时监测、保护策略完善且供电安全性高的电力仪表的智能监控及保护方法及其系统。
5.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种电力仪表的智能监控及保护方法，包括
6.现场测控端的多个电源电压和电流电器参数采集传感器采集用电设备各电路的电流、电压、有功功率、无功功率数据，经过数模转换后上传至专用计量芯片；
7.专用计量芯片根据获取的各项数据计算用电设备各项电压电流以及功率相关的参数，并上传至数据分析模块；
8.现场测控端的数据分析模块对采集上来的信号进行越限判断，如果越限，则生成越限事件并直接发送给主控模块；
9.主控模块根据存储的远程控制端下发的越限信息生成对应的保护策略，同时生成运行状况的评价报告，将评价报告存储并实时上传至远程控制端。
10.进一步的，所述用电设备各项电压电流以及功率相关的参数包括电压、电流、功率、功率因数、频率、基波电压、基波电流、功率及电流需量、极值统计、逆向序检测、失压检测参数。
11.所述主控模块根据获取的越限信息生成对应的保护策略包括线路保护策略、电容器保护策略、备自投及分段保护策略、变压器主保护策略、变压器后备保护策略、低压变压器保护策略、电动机综合保护策略以及pt保护。
12.其中，所述保护策略包括
13.当任一相电流达到过流设定整定值时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；
14.当任一相电流大于过负荷保护整定值时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；
15.当任一项电压超过电压定值时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；
16.当装置监测到异常情况时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；所述异常情况包括电动机逆功率、电动机失步、电动机启动时间过长、电压电流不平衡、间隙零序过流。
17.进一步的，所述线路保护包括过流一段保护、过流二段保护、定时限过流三段保护以及反时限过流三段保护；线路保护中的保护选项为方向闭锁和零序方向闭锁。
18.一个改进的技术方案中，所述方法还包括
19.多个传感器采集仪表环境的温度、湿度、噪声和震动信号，经过数模转换后上传进行数据分析，判断对应信号值是否越限。
20.又一个改进的技术方案中，所述方法还包括
21.所述主控模块根据获取的越限信息生成对应的保护策略的同时，通过数据发布方式向相关用户发布警报信息；其中，所述数据发布方式包括短信方发送式、电子邮件发送方式以及网页发布方式。
22.进一步的，所述运行状况的评价报告包括
23.电能计量报告，包括统计单位时间内的总有功电度、净有功电度参数、正向有功电度和反向有功电度，存储并在显示屏显示；当电能累计超过预设值时，进行自动清零；
24.谐波分析报告，包括分析获得三相电压、电流的总畸变率、2-51次谐波的柱状图，以及各电压电流的各分次谐波的含有率；以及
25.波形绘制报告，包括对电网三路电压和电流波形数据进行处理绘制成相应参数的波形图。
26.本发明第二方面公开了一种应用上述方法的智能监控及保护系统，包括
27.参数采集模块，配置为通过多个电源电压和电流电器参数采集传感器采集用电设备各电路的电流、电压、有功功率、无功功率数据；还包括多个传感器采集仪表环境的温度、湿度、噪声和震动信号，经过数模转换后上传；
28.专用计量模块，配置为获取的各项数据计算用电设备各项电压电流以及功率相关的参数；所述用电设备各项电压电流以及功率相关的参数包括电压、电流、功率、功率因数、频率、基波电压、基波电流、功率及电流需量、极值统计、逆向序检测、失压检测参数；
29.数据分析模块，配置为对采集上来的信号进行越限判断，如果越限，则生成越限事件并直接发送给主控模块；
30.主控模块，用于根据获取的越限信息生成对应的保护策略，并通过开关量输出电路执行对应的策略；
31.评价报告模块，配置为根据越限信息生成运行状况的评价报告。
32.进一步的，所述系统还包括警报模块，配置为据获取的越限信息生成对应的保护策略的同时，通过数据发布方式向相关用户发布警报信息；其中，所述数据发布方式包括短信方发送式、电子邮件发送方式以及网页发布方式。
33.本发明监控及保护方法通过电力数据的高精度测量和频率跟踪技术，对装置的输入电源、模拟和数字电源进行实时监测，配合完善的在线自监测程序，保证其运行的可靠性。通过微机继电保护策略和开关状态指示装置提高了报警判断和预测的准确度，提高了运维人员的工作效率，提高了电力系统设备的安全级别。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，还可根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为电力仪表的智能监控及保护方法的示意图；
36.图2为电力仪表的智能监控及保护方法系统的结构示意图。
具体实施方式
37.为了使本技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
38.下面参考附图对本发明远程数据采集与控制的智能电力仪表及其电力系统的实施例进行描述。
39.图1所示，所述电力仪表的智能监控及保护方法包括
40.现场测控端的多个电源电压和电流电器参数采集传感器采集用电设备各电路的电流、电压、有功功率、无功功率数据，经过数模转换后上传至专用计量芯片；
41.专用计量芯片根据获取的各项数据计算用电设备各项电压电流以及功率相关的参数，并上传至数据分析模块；
42.现场测控端的数据分析模块对采集上来的信号进行越限判断，如果越限，则生成越限事件并直接发送给主控模块；
43.主控模块根据存储的远程控制端下发的越限信息生成对应的保护策略，同时生成运行状况的评价报告，将评价报告存储并实时上传至远程控制端。
44.其中，所述用电设备各项电压电流以及功率相关的参数包括电压、电流、功率、功率因数、频率、基波电压、基波电流、功率及电流需量、极值统计、逆向序检测、失压检测参数。
45.在具体示例中，所述主控模块根据获取的越限信息生成对应的保护策略包括线路保护策略、电容器保护策略、备自投及分段保护策略、变压器主保护策略、变压器后备保护策略、低压变压器保护策略、电动机综合保护策略以及pt保护。
46.所述保护策略包括
47.当任一相电流达到过流设定整定值时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；
48.当任一相电流大于过负荷保护整定值时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；
49.当任一项电压超过电压定值时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；
50.当装置监测到异常情况时，经可设定的延时时间tset后，保护动作；所述异常情况包括电动机逆功率、电动机失步、电动机启动时间过长、电压电流不平衡、间隙零序过流。
51.所述线路保护包括过流一段保护、过流二段保护、定时限过流三段保护以及反时限过流三段保护；
52.所述过流一段保护的动作条件为：投入过流一段保护；若低电压闭锁投入，则任一线电压小于设定的低电压定值uset；若负序电压闭锁投入，则负序电压大于设定的负压闭锁过流定值3uset；延时超过设定的时间定值tset；
53.所述过流二段保护的动作条件为：投入过流二段保护；若低电压闭锁投入，则任一线电压小于设定的低电压定值uset；若负序电压闭锁投入，则负序电压大于设定的负压闭锁过流定值3uset；若过流二段方向投入，则方向条件满足；任一相电流大于设定的电流定制iset；延时超过设定的时间定值tset；
54.所述过流三段保护的动作条件为：投入过流三段保护；若低电压闭锁投入，则任一线电压小于设定的低电压定值uset；若负序电压闭锁投入，则负序电压大于设定的负压闭锁过流定值3uset；若过流三段方向投入，则方向条件满足；任一相电流大于设定的电流定制iset；延时超过设定的时间定值tset；
55.所述反时限过流三段保护的动作条件为：反时限过流三段保护投入；电流大于1.1倍iset时启动；延时时间大于特性曲线的计算值；其中，所述特性曲线包括：
56.极端反时限：
57.非常反时限：
58.一般反时限：
59.其中，t：动作时间，以秒为单位；
60.i：故障电流；
61.uset：启动电压设定值；
62.iset：启动电流设定值；
63.tset：时间倍乘银子的设定值，整定范围0.05～4.00。
64.对应线路保护中的保护选项为方向闭锁和零序方向闭锁；
65.所述方向闭锁具体为：当线电压均小于3v时，电压取故障前的记忆电压；pt断线投入的情况下，方向元件退出，为无方向的电流保护；
66.所述零序方向闭锁具体为：当馈线正常运行时，由于线路与大地之间存在分布电容，因此零序电流超前零序电压90
°
，其方向为母线流向线路；当馈线发生单相接地故障时，该线路始端的零序电流为整个电网的非故障相的零序电容电流之和，其方向为线路指向母线。
67.另一实例中，所述运行状况的评价报告包括
68.电能计量报告，包括统计单位时间内的总有功电度、净有功电度参数、正向有功电度和反向有功电度，存储并在显示屏显示；当电能累计超过预设值时，进行自动清零；
69.谐波分析报告，包括分析获得三相电压、电流的总畸变率、2-51次谐波的柱状图，以及各电压电流的各分次谐波的含有率；以及
70.波形绘制报告，包括对电网三路电压和电流波形数据进行处理绘制成相应参数的波形图。
71.在另一个示例中，所述方法还包括
72.多个传感器采集仪表环境的温度、湿度、噪声和震动信号，经过数模转换后上传进行数据分析，判断对应信号值是否越限。
73.再一个示例中，其特征在于，所述方法还包括
74.所述主控模块根据获取的越限信息生成对应的保护策略的同时，通过数据发布方式向相关用户发布警报信息；其中，所述数据发布方式包括短信方发送式、电子邮件发送方式以及网页发布方式。
75.本发明第二方面给出了应用上述方法的智能监控及保护系统，图2所示，包括
76.参数采集模块，配置为通过多个电源电压和电流电器参数采集传感器采集用电设备各电路的电流、电压、有功功率、无功功率数据；多个传感器采集仪表环境的温度、湿度、噪声和震动信号，经过数模转换后上传；
77.专用计量模块，配置为获取的各项数据计算用电设备各项电压电流以及功率相关的参数；所述用电设备各项电压电流以及功率相关的参数包括电压、电流、功率、功率因数、频率、基波电压、基波电流、功率及电流需量、极值统计、逆向序检测、失压检测参数；
78.数据分析模块，配置为对采集上来的信号进行越限判断，如果越限，则生成越限事件并直接发送给主控模块；
79.主控模块，用于根据获取的越限信息生成对应的保护策略，并通过开关量输出电路执行对应的策略；
80.评价报告模块，配置为根据越限信息生成运行状况的评价报告；
81.警报模块，配置为据获取的越限信息生成对应的保护策略的同时，通过数据发布方式向相关用户发布警报信息；其中，所述数据发布方式包括短信方发送式、电子邮件发送方式以及网页发布方式。
82.本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
83.本发明实施例是参照根据本发明实施例的终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
84.此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
85.上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。