[发明专利]双模式220v用户侧电网相量测量及发送装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双模式220v用户侧电网相量测量及发送装置及方法。

背景技术

中国电网正向着大电网互联方向发展，迫切需要对电网相量实施广域测量，集中分析。目前相量监测主要监视地点为变电站和发电厂，测量设备主要是PMU(同步相量测量单元)，其成本高且安装复杂；PMU等测量装置授时、定位单元为GPS(全球定位系统)，属于美国控制的资源和技术，存在美国关停GPS后系统无法授时的风险；PMU设专线传输，铺设线路成本较高，且限制了装置安装测量地点；没有融入现在先进的3G(第三代无线通信技术)无线通信技术。这些局限性限制了电力系统相量测量装置的应用范围(只能在变电站和发电厂)，目前国内并没有安装不受变电站和发电厂限制的电力系统用户侧(220V)相量测量的装置。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种结构简单、成本低，安装灵活、不局限于发电厂和变电站，信号传输可靠、覆盖面广，实现电力系统广域测量的双模式220v用户侧电网相量测量及发送装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双模式220v用户侧电网相量测量及发送装置，它包括微处理器单元，微处理器单元通过信号调理模数转换单元从220v交流电网采集电网用户侧相量信号，同时微处理器单元通过电源单元与220v交流电网连接；微处理器单元还分别与输入控制单元、显示单元、双模式授时/定位单元和双模式数据发送单元连接，其中双模式授时/定位单元为运行GPS系统与北斗导航系统的双模式授时模块。

所述双模式数据发送单元为3G、CDMA或GRPS无线通信模块中的至少一种以及有线Internet通信模块构成。

所述信号调理模数转换单元主要由变压模块、滤波模块和模数转换模块组成，其中变压模块采用电压互感器，电压互感器与滤波模块连接，滤波模块为RC滤波电路连接，RC滤波电路与模数转换模块连接。

所述输入控制单元为键盘。

本发明中，微处理器单元通过信号调理模数转换单元从220v交流电网采集电网用户侧(220V)相量信号，微处理器单元利用两步式复合频率计算方法计算系统频率，分析出220v交流电网相量信号的幅值、频率、相位，利用双模式授时/定位单元(GPS和北斗导航一体式)得到高精度的全球统一时标的时间、地理信息，与计算出的电网低压侧相量信号的幅值、频率、相位信号整合，得到时序的电网相量，并通过双模式数据发送单元(3G、CDMA或GPRS无线通信与有线Internet通信相结合)将数据发送到服务器终端；微处理器单元还与输入控制单元、电源单元和显示单元连接。该技术方案安装方便：只要有单相220V电源，有Internet接口或3G、CDMA或GPRS信号的地方都可以安装，不像常规PMU一样必须安装在变电站、发电厂。

所述微处理器单元为基于ARM9的中央计算模块。

一种双模式220v用户侧电网相量测量及发送装置的工作方法，它的步骤为：

1)系统开始初始化。

2)进行数据无线通信传输时，执行步骤3)；若进行INTERNET有线传输时，执行步骤6)。

3)检测无线通信单元的网络质量。

4)判断是否找到无线通信网络；未找到则返回步骤3)，如找到则转入下一步。

5)3G、CDMA或GPRS无线通信模块成功连接服务器终端。

6)INTERNET有线模块成功连接服务器终端。

7)双模式授时/定位单元接收GPS信息，若可用直接上传；若不可用，则接收北斗导航信息，若可用上传。

8)微处理器单元接收时间、地理位置信息，对时间信号进行处理得到北京时间。

9)开始模数转换，采样频率为1K，将采样数据顺序放在长度为100的缓冲区；每1毫秒模数转换中断一次，每次中断将采样值放到缓冲区，并判断相邻两次采样间是否存在过零点，如果过零则计算过零时间，并将过零时间保存；过零点判断和过零时刻计算方法如图9所示。

10)缓冲区存储满后(100个点)，根据这100个采样点的过零信息、依据式(2)首次计算当前频率f₀；

11)采用最小二乘法将100个数据拟合为正弦曲线，然后以1KHz采样频率对拟合曲线进行二次采样，计算电压相量，并第二次计算频率，计算流程图如图10所示。

12)向数据发送模块发送相量信息，数据发送模块将数据发送到终端服务器。

13)检测时间信号是否可用，不可用转入步骤7)，可用转入步骤9)。