[发明专利]一种电力监测设备

说明书

技术领域

本发明涉及电力监测技术，尤其涉及一种电力监测设备。

背景技术

传统的电力监测设备(Power Moni toring Device，简称PMD)通常用于测量电流、电压、功率和电能值等基本电力参数(Power parameter)。随着能源的供应与消耗之间矛盾的日益加剧，对电能质量(Power quality)进行监测和分析的需求也在逐步增加。在电力监测过程中，多数的电能质量扰动是非固定的、暂态的，要对电压跌落、电压骤升、波动、振荡和短时中断等暂态电能质量扰动进行分析存在相当的难度，通常需要采用如小波变换(Wavelet)、快速傅里叶变换(FFT)、人工神经网络(ANN)和模糊逻辑(FL)等复杂算法。

现有的电力监测设备一般基于微控制器(MCU)或数字信号处理器(DSP)来实现。由于微控制器和数字信号处理器的结构是串行的，因此，采用微控制器和/或数字信号处理器的电力监测设备也是一种串行结构，其相关功能是通过一序列的指令来顺序实现的。这种串行的结构一般只适合于完成一些运算量较小的工作，其运算速度不能满足象上述的小波变换(Wavelet)、快速傅里叶变换(FFT)、人工神经网络(ANN)和模糊逻辑(FL)等复杂算法的要求。所以，基于微控制器或数字信号处理器的电力监测设备通常只能提供电力参数的测量等基本功能，而难于实现对电能质量的分析功能。

图1示出了一种由微控制器和数字信号处理器相结合而实现的现有电力监测设备。其中，电流转换单元将输入的电流信号I1、I2、I3转换成较小的、适于后续处理的电流信号，并提供给取样保持单元；电压转换单元将输入的相对于Un的电压信号U1、U2、U3转换成较小的、适于后续处理的电压信号，并提供给取样保持单元。取样保持单元对来自电压转换单元的电压进行取样、调整和滤波，将来自电流转换单元的电流转换成相应的电压信号，并进行取样、调整和滤波，然后提供给模数转换单元进行模数转换。电力参数测量单元基于数字信号处理器DSP实现，利用模数转换后得到的数字信号进行电力参数的测算。电能质量分析单元也基于数字信号处理器DSP实现，利用模数转换后得到的数字信号进行电能质量的分析。电力参数的测量结果和电能质量的分析结果被提供给基于微控制器MCU实现的外围设备接口单元。外围设备接口单元实现存储器控制、通信控制、显示控制、键盘控制和输入/输出接口等对外围设备的控制与接口功能，从而将最终的监测及分析结果进行输出。这类电力监测设备可以利用其中的数字信号处理器来实现少量的电能质量分析功能，如对谐波、波形、事件记录等的稳态电能质量分析。但是，这类电力监测设备仍不能实现对诸如电压凹陷、电压骤升、振荡、波动和短时中断等暂态电能质量扰动进行分析，因为，能够实现这种分析的小波变换、人工神经网络(ANN)和模糊逻辑(FL)等算法会导致非常高的运算负荷，这是串行结构的电力监测设备难以达到的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电力监测设备来实现更加全面、性能更好的电力参数测量和电能质量分析。

本发明的电力监测设备包括一个电力参数测量单元，用于根据获取的电压和/或电流的数字信号，测量并计算得到电力参数的测量结果；所述电力监测设备还包括一个电能质量分析单元，由现场可编程门阵列实现，用于根据所述获取的电压和/或电流的数字信号，基于并行的方式执行小波变换算法、快速傅里叶变换算法、人工神经网络算法或模糊逻辑算法的计算，对稳态和暂态电能质量扰动进行分析，得到电能质量的分析结果。

在一个优选实施例中，所述电力参数测量单元由现场可编程门阵列实现。优选地，所述电力监测设备还包括一个外围设备接口单元，用于对外围设备进行控制，以将所述电能质量的分析结果和/或所述电力参数的测量结果提供给外围设备。具体地，所述外围设备接口单元由现场可编程门阵列、微控制器或数字信号处理器实现。

在另一个优选实施例中，所述电力参数测量单元由数字信号处理器实现。优选地，所述电力监测设备还包括一个外围设备接口单元，由数字信号处理器实现，用于对外围设备进行控制，以将所述电能质量的分析结果和/或所述电力参数的测量结果提供给外围设备。