[发明专利]一种电能质量及用户环境在线监测一体化装置的通信方法

摘要

本发明涉及电力监测装置和通信方法技术领域，提供了一种电能质量及用户环境在线监测一体化装置的通信方法，该方法实现了长时间在线监测城市轨道交通各站供电所的电能质量及用户环境参数，将电能质量及用户环境在线监测一体化装置在线监测的电能质量及用户环境数据按标准IEC61850规约传输至电能质量及节能分析系统；最大可能减少电能质量及用户环境在线监测一体化装置在线监测接线的复杂性，同时将电能质量及用户环境在线监测数据自定义整合标准IEC61850格式的可能性，从而极大地提高了在线监测设备的兼容性。

主权项

1.一种电能质量及用户环境在线监测一体化装置的通信方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）确定电能质量及用户环境在线监测一体化装置的功能，所述功能包括用户环境指标监测功能、稳态电能质量指标监测功能、暂态电能质量事件监测功能、统计和记录功能、存储功能、设置功能、显示功能、通信功能、装置时间；（2）确定电能质量指标及用户环境指标的测量方法：用户环境指标监测的基本测量周期为150周波，每个基本测量周期与相邻周期连续且无空隙，在每个基本测量周期内的监测结果称为150周波值；在基本测量周期的基础上设置分钟间隔，在150周波值的基础上设置分钟值；稳态电能质量指标监测的基本测量周期为10周波，每个基本测量周期与相邻周期连续且无空隙；在每个基本测量周期内的监测结果称为10周波值；在基本测量周期的基础上设置150周波间隔和分钟间隔，在10周波值的基础上设置150周波值和分钟值；（3）确定电能质量指标及用户环境指标的监测要求，所述监测要求包括实时数据的监测要求、统计数据的监测要求、电压波动与闪变数据的监测要求、暂态事件波形数据的监测要求、告警信息的监测要求、设置功能的监测要求、显示功能的监测要求、通信功能和监测回路的监测要求；实时数据的监测要求：实时数据是指由电能质量及用户环境在线监测一体化装置计算得到的各用户环境指标及除闪变外的各稳态电能质量指标的150周波值；短时闪变的实时数据指10分钟间隔数据，长时闪变的实时数据指2小时间隔数据，电能质量及用户环境在线监测一体化装置不存储各用户环境指标及除闪变外的各稳态电能质量指标的实时数据，每组实时数据以非缓存报告形式直接上传至监测系统；统计数据的监测要求：统计数据是指由电能质量及用户环境在线监测一体化装置计算得到的各用户环境指标及除闪变外的各稳态电能质量指标的分钟值；统计数据的时间间隔为1~10分钟可调，不含闪变，电能质量及用户环境在线监测一体化装置同时记录所有监测项目的数据，针对每一个用户环境指标和除闪变外的稳态电能质量指标，记录其所在时间段的平均值、最大值、最小值、95%概率大值，统计数据的分钟值在电能质量及用户环境在线监测一体化装置内部至少存储60天，存储模式为先进先出，循环存储，电能质量及用户环境在线监测一体化装置以日志或报告形式实现历史统计数据的存储；电压波动与闪变数据的监测要求：电压波动与闪变数据是指由电能质量及用户环境在线监测一体化装置计算得到的电压波动和闪变指标的数值，电压短时间闪变和电压变动幅值更新的时间间隔为10分钟，电压长时间闪变和电压变动频度更新的时间间隔为2小时，电能质量及用户环境在线监测一体化装置同时记录所有电压波动与闪变指标，电压波动与闪变数据在电能质量及用户环境在线监测一体化装置内部至少存储60天，存储模式为先进先出，循环存储，电能质量及用户环境在线监测一体化装置以日志或报告形式实现电压波动与闪变数据的存储；暂态事件波形数据的监测要求：暂态事件波形数据是指对记录的可表征电能质量暂态事件特征的电压和电流波形；暂态事件波形数据记录采用固定模式，在暂态事件开始后按照总记录周波数的长度记录，不管事件是否已结束；暂态事件波形数据以COMTRADE文件形式存储，存储模式为先进先出、循环存储；告警信息的监测要求：告警信息由电能质量及用户环境在线监测一体化装置内部产生，采用SOE格式记录用户环境指标及稳态电能质量指标越限事件、暂态事件、自定义触发事件以及电能质量及用户环境在线监测一体化装置运行状态变化事件；电能质量及用户环境在线监测一体化装置支持不少于1024条告警信息的存储；电能质量及用户环境在线监测一体化装置以日志或报告形式实现告警信息的存储，存储模式为先进先出、循环存储；设置功能的监测要求：电能质量及用户环境在线监测一体化装置的设置功能用于实现对系统基本数据的查看、更改；所述系统基本数据包括内部时钟、网络对时、通讯参数、监测点信息、电能质量指标限值；设置功能的实现方式包括本地设置和远程设置；所述本地设置用于实现电能质量及用户环境在线监测一体化装置就地查看、修改、设置系统基本数据；所述远程设置用于实现访问电能质量及用户环境在线监测一体化装置的WEB页面进行查看、修改、设置系统基本数据；显示功能的监测要求：显示功能用于实时显示被监测的相关各用户环境指标和各电能质量指标的参数数据；显示的方式包括显示屏幕显示和WEB页面显示；通信功能和监测回路的监测要求：电能质量及用户环境在线监测一体化装置设置至少2个100M以太网接口，同时具有EIA RS‑232/485接口、USB接口；电能质量及用户环境在线监测一体化装置的监测回路数量最大不超过6路，其中1路是在三相四线制条件下监测三相电压和三相电流；（4）确定电能质量及用户环境的数据模型规范：电能质量及用户环境的数据模型规范遵循IEC61850规约，应用IEC61850标准系列的电能质量及节能分析系统的统一建模规范，建模规范包括物理设备建模、逻辑设备建模、逻辑节点建模；物理设备建模：一个物理的电能质量及用户环境在线监测一体化装置建模为一个智能电子设备IED对象，每个智能电子设备IED建模为一个Server对象，Server对象中至少有一个访问点，数据集包含的数据对象不跨逻辑设备LD；逻辑设备建模：电能质量及用户环境在线监测一体化装置的逻辑设备实例个数为n+1，其中n为自然数，表示电能质量及用户环境在线监测一体化装置监测回路数；逻辑节点建模：每个逻辑设备LD对象中至少包含3个逻辑节点LN对象：LLN0、LPHD、其他应用逻辑节点；电能质量及用户环境在线监测一体化装置用于监测电能质量及用户环境的逻辑节点包括LPHD、LLN0、GGIO、MHAI、MSQI、MMXU、MFLK、RDRE、QVVR；（5）确定电能质量及用户环境的服务模型：关联服务：使用关联、异常中止和释放服务；数据集读写服务：数据集在逻辑设备PQM的LLN0逻辑节点下定义，数据集以DATA为数据集成员，数据集的具体数据在ICD文件中定义；报告服务：非缓存报告控制块BRCB和缓存报告控制块URCB采用多个实例可视方式，电能质量及用户环境在线监测一体化装置ICD文件中预先配置与预定义数据集相对应的报告控制块，报告控制块的名称统一；报告控制块在逻辑设备PQM的LLN0逻辑节点下定义；报告控制块支持数据变化上送、完整性周期上送和总召唤；数据变化上送和完整性周期上送不同时选择，二者选一；日志服务：日志控制块在逻辑设备PQM的LLN0逻辑节点下定义；电能质量及用户环境在线监测一体化装置ICD文件中预先预置与预定义数据集相对应的日志控制块，日志控制块的名称统一；文件服务：文件服务用于传输COMTRADE文件、PQDIF文件、ICD文件；定值服务：定值管理采用定值组控制块SGCB实现，每个逻辑设备LD只能有一个定值组控制块SGCB，用于管理逻辑节点LLN0、QVVR、RDRE下的各类定值；对时服务：电能质量及用户环境在线监测一体化装置与电能质量及节能分析系统间的时间同步使用简单网络时间协议；（6）确定ACSI服务一致性要求：指信息交换服务的客户端和服务器之间是否需要强制，并对服务一致性作了相应的要求；信息交换服务涉及到服务器、关联服务、逻辑设备、逻辑节点、数据集、定值组控制、报告、日志以及文件传输；（7）确定电能质量及用户环境通信协议、方式和端口；通信协议采用IEC61850中规定的MMS协议；针对实时数据、统计数据、电压波动与闪变数据、暂态事件录波数据、告警信息的通信内容，采取的通信方式及服务，如表27所示；为满足对接入电能质量及用户环境在线监测一体化装置进行入网测试、远程在线升级、日常运维，通信端口如表28所示。