CN104200323A

CN104200323A - 一种电能质量监测管理系统

Info

Publication number: CN104200323A
Application number: CN201410442694.4A
Authority: CN
Inventors: 魏澈; 何玉成; 王建丰; 袁晓勇; 李强; 刘兵; 刘国锋; 李雪; 万光芬; 王祺皓; 邱银锋; 高璇
Original assignee: SHENZHEN HIETECH ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Institute Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN HIETECH ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明涉及一种电能质量监测管理系统，其特征在于：它包括数据采集单元、数据存储单元、实时分析显示单元、历史分析显示单元、分析报表单元和事件与告警单元；数据采集单元用于实时采集安装电能质量监测终端的电气数据，并将其分别发送到数据存储单元、实时分析显示单元以及事件与告警单元；数据存储单元对电气数据进行周期性存储；实时分析显示单元实时对电气数据进行判断和识别，并以画面或图表图形方式显示数据；历史分析显示单元获取数据存储单元所存储的电气数据，以画面或图表图形方式显示历史数据；分析报表单元获取数据存储单元所存储的电气数据统计分析并生成分析报表；事件与告警单元根据设定的条件对超标越限数据进行报警，并对开关机事件进行记录。

Description

一种电能质量监测管理系统

技术领域

本发明涉及一种监测管理系统，特别是关于一种电能质量监测管理系统。

背景技术

电力供应是现代社会赖以生存的重要支柱，理想状态下，公用电网应以恒定的频率、标准电压和正弦波形对用户供电，但是电力系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称，负荷性质随机多变，加之调控手段不完善，运行操作、外来干扰和各种故障等原因，产生了电网运行、电力设备以及供电环节中的各种问题。随着高新技术产业的发展，很多的电力电子装置以及用电设备对电能质量的敏感度增加，更多的企业和电力用户对供电质量的要求也越来越高。然而，电能质量与一般产品质量不同，不同的供电点和不同的供电时刻，其指标是不同的，电能质量在空间和时间上均处于动态变化中。对电能质量指标进行监测是分析和解决电能质量问题的第一步，能为电能质量的综合性评估提供切实依据。

现有技术中公开了一种电能质量监测系统，主要是针对电力公司内部电能质量指标的监测，其是在监测仪器上设置了一个统一的数据格式端口，服务器web系统需要对监测装置进行识别，以获取其配置信息、状态信息等，并通过后台数据处理子系统对数据进行存储处理。同时，随着网络通信技术和信息技术的迅速进步，也出现了许多与电能质量相关的监测系统，但是现有技术基本上都存在以下问题：1)大多关于电能质量的监测管理主要是针对电力公司或电网的，而实际上，某些对电能质量敏感的企事业单位，对电能质量的监测管理有强烈需求；2)大多的电能质量管理主要集中在实时监测，而缺乏对历史数据的分析与统计；3)电能质量的监测比较泛散，只是停留在局部分散的范围内开展，目前真正需要的是整体解决方案；4)监测管理缺乏统一的数据基础。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种应用范围广，且能够对与电能质量相关的电气数据从采集、告警到统计、分析的电能质量监测管理系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电能质量监测管理系统，其特征在于：它包括一数据采集单元、一数据存储单元、一实时分析显示单元、一历史分析显示单元、一分析报表单元和一事件与告警单元；所述数据采集单元用于实时采集安装在各类负荷及电源入网点处的电能质量监测终端的电气数据，并将其分别发送到所述数据存储单元、实时分析显示单元以及事件与告警单元；所述数据存储单元按照设定的周期和数据类型对电气数据进行周期性存储；所述实时分析显示单元实时对电气数据进行判断和识别，并以画面或图表图形方式显示数据；所述历史分析显示单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据，以画面或图表图形方式显示历史数据；所述分析报表单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据统计分析并生成分析报表；所述事件与告警单元根据设定的条件对超标越限数据进行报警，并对开关机事件进行记录。

所述数据采集单元对采集的电气数据进行初步处理，再将电气数据以设定的频率发送到所述数据存储单元、实时分析显示单元以及事件与告警单元；其中，所述电气数据包括现场待检测设备的三相电流、三相电压、谐波、频率和功率。

所述数据采集单元对电能质量监测终端的电气数据进行采集时采用有线方式或者无线方式。

所述数据存储单元实时对数据进行周期性存储，具体工作过程为：1)实时接收所述数据采集单元数据并按照设定储存数据周期和存储数据类型进行存储；2)以定时任务计划方式对实时数据进行分类存储，其中，分类存储是指将收集到的数据按实时数据与历史数据分类存储，历史数据按年、月、日、小时分类存储以及按电能质量指标类别分类存储。

所述实时分析显示单元将以设定的频率对所述数据采集单元发送的实时电气数据进行轮询，根据电气数据所带的标识对电气数据进行识别，通过画面或图表图形进行显示，其中，所述画面或图表图形方式是显示监测点电流波形、电压波形、三相电压相位角、谐波、频率，同时也能够实时显示监测点所对应现场设备的运行状态。

所述历史分析显示单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据，以画面或图表图形方式显示历史数据，其工作过程为：1)从所述数据存储单元取出电气数据；2)对电能质量指标相关电气数据进行统计：即对从监测点采集的各类电气数据按时、日、月、年或任意时间段进行统计；3)对监测状态统计：对监测点所对应的现场设备的运行时间、设备参数按时、日、月、年或任意时间段进行统计；4)对电气数据关联分析：按时、日、月、年或任意时间段结合电气设施过程的状态参数关联性统计分析；5)统计分析以柱图、曲线、饼图、表格或波形图方式展现。

所述分析报表单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据统计分析并生成分析报表，具体工作过程为：1)将获取的电气数据按电能质量指标类别进行统计分析；2)收集监测点产生的电能质量问题明细统计；3)按时间段生成统计分析报表，包括统计参数的平均值、最大值、最小值、最大值持续时间、最小值持续时间、超限率或是否合格；4)与自定义限制值或国标等信息进行对比分析，按设备、时间、线路或电压等级信息分类统计生成分析报表。

所述事件与告警单元根据设定的条件对超标越限数据进行报警，并对开关机事件进行记录，其具体工作过程为：1)配置电能质量告警产生条件、级别以及通知的发送人信息；2)接收所述数据采集单元发送的设备开关机数据，开关机事件指的是设备的开关状态切换数据；3)接收所述数据采集单元发送的实时数据，比对上限、下限，如果超标则告警，并将告警信息发送至所述实时分析显示单元；4)将事件与告警通过语音、短信、邮件方式发送到通知接收人。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明所设置的数据采集单元由于能够支持多协议与电能质量监测终端通信，能够对产生的与电能质量有关的电气数据实时进行采集，并对采集的电气数据进行初步处理后缓存，按照配置的发送频率发送至事件与告警单元、实时分析显示单元以及数据存储单元，解决了数据格式的标准化问题并有效提高了发送数据的准确性。2、本发明由于对监测点进行长时间有效地监测以及对采集的电气数据分类存储，因此可以对历史数据按分时、分类等维度进行查询。3、本发明所设置的历史分析显示单元与分析报表单元由于提供了多功能图表和功能完善的系统配置功能，因此用户不但可以直观地对电能质量问题的历史数据进行对比分析，而且还可以自定义配置报表内容以及对比分析条件，简化了用户操作程序的同时满足了用户的个性化需求。4、本发明可以不经过数据存储，数据采集单元直接将采集的电气数据发送到实时分析显示单元进行分析展示，也可以直接将电气数据发送到事件与告警单元对异常数据进行报警，因此用户能够方便快速地对电能质量问题进行反应。5、本发明从整体方案搭建入手，支持自定义配置电能质量监测内容，使得企事业单位可以结合自身情况定制电能质量监测管理方案。综上所述，本发明系统灵活性强，稳定性高，对提高用电设备的安全性、可靠性和经济性、保证用电设备的正常工作和生产的持续高效都有十分重要的意义。

附图说明

图1是本发明电能质量监测管理系统的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的电能质量监测管理系统包括一数据采集单元1、一数据存储单元2、一实时分析显示单元3、一历史分析显示单元4、一分析报表单元5和一事件与告警单元6；数据采集单元1用于实时采集安装在各类负荷及电源入网点处的电能质量监测终端的电气数据，并将其分别发送到数据存储单元2、实时分析显示单元3以及事件与告警单元6；数据存储单元2按照设定的周期和数据类型对电气数据进行周期性存储；实时分析显示单元3实时对电气数据进行判断和识别，并以画面或图表图形方式显示数据；历史分析显示单元4获取数据存储单元2所存储的电气数据，以画面或图表图形方式显示历史数据；分析报表单元5获取数据存储单元2所存储的电气数据统计分析并生成分析报表；事件与告警单元6根据设定的条件对超标越限数据进行报警，并对开关机事件进行记录。

在一个优选的实施例中，数据采集单元1对采集的电气数据进行初步处理，即过滤掉由于仪表测量时发生零漂现象或者由于干扰产成的异常数据，并为电气数据设置标识，即：为了数据接收方(数据存储单元2、实时分析显示单元3和事件与告警单元6)能够识别数据采集单元1)发送的电气数据，需要发送方和接收方约定好数据标识，数据采集单元1发送数据时会在每条数据报文前加上标识，如001001，前三位001代表设备名称为“1#”的设备，后三位001代表参数为电压)，再将电气数据以设定的频率发送到数据存储单元2、实时分析显示单元3以及事件与告警单元6；其中，电气数据可以包括现场待检测设备的三相电流、三相电压、谐波、频率和功率等与电能质量相关的电气数据。另外，数据采集单元1对电能质量监测终端的电气数据进行采集时可以采用有线方式(RS485、RS232、以太网)或者无线方式进行通讯，支持使用MODBUS协议、OPC协议或DTL645协议等协议与电能质量监测终端建立通讯连接。

在一个优选的实施例中，数据存储单元2实时对数据进行周期性存储，具体工作过程为：1)实时接收数据采集单元1数据并按照设定储存数据周期和存储数据类型进行存储，其中，数据类型指与电能质量问题统计分析相关的电气参数，如三相电压、三相电流、频率、功率或谐波值；2)以定时任务计划方式对实时数据进行分类存储，并将存储的电气数据发送到历史分析显示单元4和分析报表单元5，其中，分类存储是指将收集到的数据按实时数据与历史数据分类存储，历史数据又可以按年、月、日、小时分类存储以及按电能质量指标类别分类存储。数据存储单元2存储的电能质量指标类别既可以包括国标规定的电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度五个稳态电能质量指标，也可以包括国标暂未规定的电压骤降、电压骤升和电压中断三个暂态指标。

在一个优选的实施例中，实时分析显示单元3实时对电气数据进行判断和识别，并以画面或图表图形方式显示数据，具体工作流程为：实时分析显示单元3实时接收数据存储单元1发送过来的电气数据并对其进行缓存，再以设定的频率对缓存的数据进行轮询，根据电气数据所带的标识对电气数据进行识别，通过图形或者画面进行显示，此处的以画面或图表图形主要是显示监测点电流波形、电压波形、三相电压相位角、谐波、频率等信息，同时也能够实时显示监测点所对应现场设备的运行状态。

在一个优选的实施例中，历史分析显示单元4获取数据存储单元2所存储的电气数据，以画面或图表图形方式显示历史数据，其工作过程为：1)从数据存储单元2取出电气数据；2)对电能质量指标相关电气数据进行统计：即对从监测点采集的各类电气数据(谐波电压、谐波电流、频率、负荷等)按时、日、月、年或任意时间段进行统计；3)对监测状态统计：对监测点所对应的现场设备的运行时间(开关时刻、开关时长)、设备参数按时、日、月、年或任意时间段进行统计；4)对电气数据关联分析：按时、日、月、年或任意时间段结合电气设施过程的状态参数关联性统计分析；5)统计分析以柱图、曲线、饼图、表格、波形图方式展现。

在一个优选的实施例中，分析报表单元5获取数据存储单元2所存储的电气数据统计分析并生成分析报表，具体工作过程为：1)将获取的电气数据按电能质量指标类别进行统计分析，其中，指标类别包括：电压中断、电流三相不平衡等国标规定的电能质量指标，统计分析目的是可以按时间查看各类电能质量发生的次数、持续时间、严重级别等信息；2)收集监测点产生的电能质量问题明细统计(如电能质量问题的触发时间等)；3)按时间段生成统计分析报表，包括统计参数的平均值、最大值、最小值、最大值持续时间、最小值持续时间、超限率、是否合格等；4)与自定义限制值或根据国标进行对比分析，按设备、时间、线路、电压等级等信息分类统计生成分析报表。分析报表单元5能够提供基波电压、基波电流趋势曲线；电压偏差趋势曲线；电压、电流总畸变率长期趋势曲线；电压、电流各次谐波长期趋势曲线；电压、电流各次谐波频谱曲线；长期闪变值、短期闪变值趋势曲线；电压三相不平衡度趋势曲线；电流三相不平衡度趋势曲线；功率趋势曲线；电压骤升/骤降、短时中断等暂态电能质量现象的波形显示。

在一个优选的实施例中，事件与告警单元6根据设定的条件对超标越限数据进行报警，并对开关机事件进行记录，其具体工作过程为：1)配置电能质量告警产生条件、级别以及通知的发送人信息，其中，配置告警产生条件根据实际情况进行设置：比如说电压标准值为220V，设置条件为超过10％则进行报警，那么当采集的电压值大于242V时将进行报警，级别根据实际情况进行设置，例如：按照严重程度进行分级，如电压中断可设为严重，电压超标可以设置为普通，通知发送人:配置对应告警发生需要通知到的用户；2)接收数据采集单元1发送的设备开关机数据，开关机事件指的是设备的开关状态切换数据；3)接收数据采集单元1发送的实时数据(谐波电压值、谐波电流值、频率等)，比对上限、下限，如果超标则告警，例如：设置限定功率为5000W时，采集到的频率高于5000W时则进行告警，并将告警信息发送至实时分析显示单元3；4)将事件与告警通过语音、短信、邮件方式发送到通知接收人。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种电能质量监测管理系统，其特征在于：它包括一数据采集单元、一数据存储单元、一实时分析显示单元、一历史分析显示单元、一分析报表单元和一事件与告警单元；

所述数据采集单元用于实时采集安装在各类负荷及电源入网点处的电能质量监测终端的电气数据，并将其分别发送到所述数据存储单元、实时分析显示单元以及事件与告警单元；所述数据存储单元按照设定的周期和数据类型对电气数据进行周期性存储；所述实时分析显示单元实时对电气数据进行判断和识别，并以画面或图表图形方式显示数据；所述历史分析显示单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据，以画面或图表图形方式显示历史数据；所述分析报表单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据统计分析并生成分析报表；所述事件与告警单元根据设定的条件对超标越限数据进行报警，并对开关机事件进行记录。

2.如权利要求1所述的一种电能质量监测管理系统，其特征在于：所述数据采集单元对采集的电气数据进行初步处理，再将电气数据以设定的频率发送到所述数据存储单元、实时分析显示单元以及事件与告警单元；其中，所述电气数据包括现场待检测设备的三相电流、三相电压、谐波、频率和功率。

3.如权利要求2所述的一种电能质量监测管理系统，其特征在于：所述数据采集单元对电能质量监测终端的电气数据进行采集时采用有线方式或者无线方式。

4.如权利要求1或2或3所述的一种电能质量监测管理系统，其特征在于：所述数据存储单元实时对数据进行周期性存储，具体工作过程为：1)实时接收所述数据采集单元数据并按照设定储存数据周期和存储数据类型进行存储；2)以定时任务计划方式对实时数据进行分类存储，其中，分类存储是指将收集到的数据按实时数据与历史数据分类存储，历史数据按年、月、日、小时分类存储以及按电能质量指标类别分类存储。

5.如权利要求1或2或3所述的一种电能质量监测管理系统，其特征在于：所述实时分析显示单元将以设定的频率对所述数据采集单元发送的实时电气数据进行轮询，根据电气数据所带的标识对电气数据进行识别，通过画面或图表图形进行显示，其中，所述画面或图表图形方式是显示监测点电流波形、电压波形、三相电压相位角、谐波、频率，同时也能够实时显示监测点所对应现场设备的运行状态。

6.如权利要求1或2或3所述一种电能质量监测管理系统，其特征在于：所述历史分析显示单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据，以画面或图表图形方式显示历史数据，其工作过程为：1)从所述数据存储单元取出电气数据；2)对电能质量指标相关电气数据进行统计：即对从监测点采集的各类电气数据按时、日、月、年或任意时间段进行统计；3)对监测状态统计：对监测点所对应的现场设备的运行时间、设备参数按时、日、月、年或任意时间段进行统计；4)对电气数据关联分析：按时、日、月、年或任意时间段结合电气设施过程的状态参数关联性统计分析；5)统计分析以柱图、曲线、饼图、表格或波形图方式展现。

7.如权利要求1或2或3所述一种电能质量监测管理系统，其特征在于：所述分析报表单元获取所述数据存储单元所存储的电气数据统计分析并生成分析报表，具体工作过程为：1)将获取的电气数据按电能质量指标类别进行统计分析；2)收集监测点产生的电能质量问题明细统计；3)按时间段生成统计分析报表，包括统计参数的平均值、最大值、最小值、最大值持续时间、最小值持续时间、超限率或是否合格；4)与自定义限制值或国标等信息进行对比分析，按设备、时间、线路或电压等级信息分类统计生成分析报表。

8.如权利要求1或2或3所述一种电能质量监测管理系统，其特征在于：所述事件与告警单元根据设定的条件对超标越限数据进行报警，并对开关机事件进行记录，其具体工作过程为：1)配置电能质量告警产生条件、级别以及通知的发送人信息；2)接收所述数据采集单元发送的设备开关机数据，开关机事件指的是设备的开关状态切换数据；3)接收所述数据采集单元发送的实时数据，比对上限、下限，如果超标则告警，并将告警信息发送至所述实时分析显示单元；4)将事件与告警通过语音、短信、邮件方式发送到通知接收人。