[发明专利]实现电能质量监测及污染源定位的电能质量监测仪和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量监测仪领域，具体来讲是一种实现电能质量监测及污染源定位的电能质量监测仪和方法。

背景技术

随着经济的发展和工业化程度的不断提高、电网建设规模也日益复杂和庞大，电力网负荷急剧增加。特别是近年来大量非线性、冲击性负荷的接入，将产生大量的谐波注入电力系统，影响全网电力，造成电网电压波动及闪变，从而使得电网电能质量严重下降，并诱发各种电力系统事故，使电力系统面临日益严重的“污染”。电能质量是电力工业产品的重要指标，涉及发、供、用各方面的权益，优良的电能质量对保证电网和广大用户电气设备的安全可靠运行，保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量以及提高人民生活质量都具有重要意义。

为了能够对电能质量实行长期实时监测，从而达到对全网电能质量水平的全面把握，为电能质量的综合治理提供基础数据，在变电站内逐步装设电能质量在线监测装置显得十分必要。此外，在对可能由电能质量问题引起的电网或设备故障的分析也需要实时电能质量数据的支持。电网电能质量在线监测系统的建设和功能完善，将逐步丰富对全网电能质量的认识，切实了解全网电能质量水平，为电能质量的综合治理打下坚实的基础。

传统的电能质量监测仪功能简单，一般采用单CPU，测量精度不高，且在基波频率发生变化的时候相关电能质量参数测量不准确，即CPU采样速率不能跟随外面网频变化，这就造成频谱泄露测量不准确等问题。

除此之外，传统的电能质量监测仪只是对监测点的电能质量的各参数进行实时监测并对相关历史数据进行分析统计，最终生成电能质量各监测参数的报表。但对引起电能质量问题的污染源无法自动定位，需要人工对各个监测点的监测历史数据进行查看和分析对比，然后才能初步判断出污染源，这就造成大量人力物力的浪费。同时，由于人工根据分散的电能质量监测点判断电能质量污染源，其准确性受人员技术水平限制，再加上电能质量污染源定位本身是专业性很强的工作。这就难免会出现对电能质量污染源判断分析失误，造成定位不准确的问题，严重时甚至会导致电能质量治理点的位置选择失误，从而造成供电企业的经济损失。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种实现电能质量监测及污染源定位的电能质量监测仪和方法，不但能有效提高电能质量参数的测量准确性，而且还能实现电能质量污染源的定位。

为达到以上目的，本发明提供一种实现电能质量监测及污染源定位的电能质量监测仪，包括顺次连接的信号采集装置、信号处理装置、系统控制装置和工控机；

信号采集装置用于：将电网信号的A相电压波形经过二阶滤波后形成正弦波信号，通过过零比较将正弦波信号变成方波信号；将方波信号进行电平转换和去毛刺、去抖动处理后输入到信号处理装置；

信号处理装置用于：在方波信号的每次上升沿期间进入中断，根据连续两次中断所记录的内部脉冲数，计算得出外部电网的网频频率；将信号处理装置的采样频率调节至与外部电网的网频频率同步后，进行同步采样和暂态数据分析处理，并将采样的稳态波形数据发送至系统控制装置；

系统控制装置用于：对稳态波形数据进行数据分析得到电能质量技术参数，并将电能质量技术参数发送至工控机；

工控机用于：对所有电能质量技术参数进行电能质量分析统计；根据电能质量分析统计，生成各种电能质量报表；从电能质量分析统计中得到电能质量超标参数，根据电能质量超标参数对电能质量污染源进行定位判断，电能质量污染源包括谐波/间谐波污染源、波动闪变污染源、电压骤升骤降污染源、电压三相不平衡污染源、电压偏差污染源、频率偏差污染源。

在上述技术方案的基础上，所述信号采集装置包括电压电流互感器、有源滤波放大器、过零比较器、复杂可编程逻辑器件CPLD芯片和模数转换器；电压电流互感器的输入端与电网信号连接，输出端分别与有源滤波放大器的输入端、过零比较器的输入端连接；过零比较器的输出端与CPLD芯片的输入端连接；有源滤波放大器的输出端、CPLD芯片的控制模数转换IO均与模数转换器的输入端连接；模数转换器的输出端与信号处理装置连接。

在上述技术方案的基础上，若工控机初次运行，所述所有电能质量技术参数为当前电能质量技术参数；若工控机非初次运行，所述所有电能质量技术参数为当前电能质量技术参数和整个运行时间段保存的历史电能质量技术参数。

在上述技术方案的基础上，所述信号处理装置还连接有用于保存采样数据的扩展存储器，以及用于信号处理装置的在线仿真和程序下载的JTAG仿真接口。