[发明专利]电能质量采集装置及其在电能质量综合分析系统中的应用

权利要求书

1.一种电能质量采集装置，安装在监测现场，与监测现场的电压/电流互感器信号输出端及外部时钟信号输出端连接，电能质量指标包括频率、电压有效值/偏差、电流有效值/偏差，电压/电流谐波、电压/电流序分量和三相不平衡，其特征在于：

包括向各个组成件提供提供稳定电源的电源模块、信号输入模块、外接授时装置或者授时单元的对时模块、与所述对时模块连接的数据采集及分析模块，分别与所述信号输入模块、所述对时模块和所述数据采集及分析模块连接的背板数据总线，以及与所述数据采集及分析模块连接用于与电能质量综合分析系统通讯的以太网口，所述对时模块将外接授时装置或者授时单元的同步信号转换为外部时钟信号，向所述数据采集及分析模块和所述信号输入模块提供用作精准采样点时标的统一的同步时钟，以确保所述数据采集及分析模块采集的高精度，并由以太网口实时将采集的电能质量稳态数据和暂态数据传送至电能质量综合分析系统，实现定值配置、电能质量文件管理、展示实时波形数据和电能质量实时监测、数据导出和打印，以及电能质量分析，所述电能质量稳态数据是包括电压、电流有效值和频率的稳态参数的计算结果，所述电能质量暂态数据是暂态扰动启动判断的原始数据。

2.如权利要求1所述的电能质量采集装置，其特征在于：

所述对时模块包括用于解析控制的现场可编辑逻辑门阵列FPGA、对时CPU和恒温晶体振荡器OCXO，所述对时模块通过FPGA对外接授时装置或者授时单元的1PPS、靶场仪器组IRIG-B信号进行解析，生成高精度的时钟信号，在外部卫星信号消失时，由OCXO进行精确守时，保证时间信号的正确性，卫星信号恢复后，再自动切换到外部同步时钟对时方式，所述外接授时装置或者授时单元是北斗定位系统时钟、全球定位系统GPS时钟中的一种。

3.如权利要求2所述的电能质量采集装置，其特征在于：

所述数据采集及分析模块，包括设有数据采集及预处理模块和数据分析模块的中央处理器单元CPU、闪存CF器件和网口，所述数据采集及预处理模块用于同步采集多路电压/电流通道的实时数据、接收对时模块生成的高精度的时钟信号，对采样点打时标，所述CF器件为CF卡，所述CF卡用于存储CPU单元的数据分析模块生成的电能质量稳态趋势文件和暂态录波文件。

4.如权利要求3所述的电能质量采集装置，其特征在于：

所述数据采集及预处理模块，一方面从背板数据总线上实时读取已经打时标的采样点的多路电压/电流采样数据，根据由电能质量综合分析系统通过以太网口发送的稳态定值设定内容，累积一定时间的电压/电流采样数据，持续计算电能质量稳态数据，并按预定义的数据类型将电能质量稳态数据进行保存，且通过背板数据总线将计算结果发送数据分析模块进行进一步处理；另一方面根据由电能质量综合分析系统发送的暂态扰动定值设定内容，对实时采样原始数据进行暂态扰动启动判断，若满足暂态扰动启动条件，所述实时采样原始数据即为电能质量暂态数据，并按预定义的数据类型将电能质量暂态数据进行保存，且通过背板数据总线将原始数据发送数据分析模块进行进一步处理。

5.如权利要求4所述的电能质量采集装置，其特征在于：

所述数据分析模块分别接收所述数据采集及预处理模块的电能质量稳态数据和电能质量暂态数据；

所述数据分析模块将接收的电能质量稳态数据进行二次计算，统计二次计算出的电能质量稳态趋势数据，自动生成符合预定义结构的稳态趋势文件，在CF卡存储，并将相应的数据由以太网口发送所述电能质量综合分析系统中的后台管理机，存储在后台管理机的硬盘，所述二次计算包括计算功率、功率因数和电能，其中功率包括有功功率、无功功率和视在功率；

所述数据分析模块还根据暂态数据的时间标记及数据特征，将接收的电能质量暂态数据进行暂态扰动智能判断，所述暂态扰动智能判断是采用多种暂态电能质量分析方法分析扰动数据的有效性，对有效的暂态扰动数据，快速提取暂态电能质量信息，分析暂态扰动的起始时刻、持续时间和扰动幅值，对暂态扰动事件进行分类，将上述暂态信息分析结果自动生成预定义结构的暂态录波文件，在CF卡存储，并将相应的数据由以太网口发送所述电能质量综合分析系统中的后台管理机，存储在后台管理机的硬盘，所述暂态电能质量分析方法包括快速小波分析方法、S变换分析方法，以及时域差分分析方法。