[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

摘要

一种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，采集装置包括电源模块、信号输入模块、对时模块、数据采集及分析模块，背板数据总线以及以太网口，电能质量综合分析系统是设有嵌入式电能质量稳态/暂态综合分析软件的后台管理机，接收本装置实时传送的电能质量稳态数据和暂态数据，实现电能质量分析，实时性高，不错过任何扰动事件，能够快速提取信号的包络，准确地定位暂态电能质量扰动发生的起始时间、持续时间、扰动幅值等暂态特征，确保暂态信息提取的正确性，将电能质量暂态和稳态相结合的综合分析应用，可以弥补电能质量暂态算法的实时性差及计算量大的缺陷，精确定位电能质量暂态事件原因，保障电力系统和设备的安全稳定运行。

主权项

一种电能质量采集装置，安装在监测现场，与监测现场的电压和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、电压有效值和偏差、电流有效值和偏差，电压和电流谐波、电压和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；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；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和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；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。