[發(fā)明專利]電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310323182.1
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104345224B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仲剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子電力自動(dòng)化有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法和裝置，尤其涉及一種能夠降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的電能監(jiān)測(cè)方法和裝置。

背景技術(shù)

電能質(zhì)量是指通過(guò)電網(wǎng)(例如公共電網(wǎng))供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)用戶供電。同時(shí)，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值應(yīng)大小相等、相位對(duì)稱且互差120°。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等設(shè)備非線性或不對(duì)稱，負(fù)荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運(yùn)行操作、外來(lái)干擾和各種故障等原因，這種理想的狀態(tài)并不存在。由此，產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行、電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問(wèn)題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。

從不同角度觀察，電能質(zhì)量含義例如可以包括：

(1)電壓質(zhì)量：其以實(shí)際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合格的概念。這個(gè)定義能包括大多數(shù)電能質(zhì)量問(wèn)題，但不能包括頻率造成的電能質(zhì)量問(wèn)題，也不包括用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響和污染。

(2)電流質(zhì)量：其反映了與電壓質(zhì)量有密切關(guān)系的電流的變化，是電力用戶除對(duì)交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運(yùn)行。這個(gè)定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善和降低線損，但不能概括大多數(shù)因電壓原因造成的電能質(zhì)量問(wèn)題。

為了分析得到電壓質(zhì)量或電流質(zhì)量，一般需要對(duì)供電網(wǎng)中的電壓和電流進(jìn)行采樣，同時(shí)將監(jiān)測(cè)到的電壓和電流數(shù)據(jù)保存下來(lái)，以供電能質(zhì)量分析。為了確保電能質(zhì)量分析的可靠性和準(zhǔn)確性，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是以固定的時(shí)間周期持續(xù)記錄監(jiān)測(cè)到的電壓或電流值。例如，記錄每個(gè)周期的電壓或電流采樣數(shù)據(jù)，或者每1分鐘、每個(gè)小時(shí)的電壓或電流采樣數(shù)據(jù)。假設(shè)以625微秒對(duì)50Hz的電力線的單相進(jìn)行采樣，則每個(gè)周期得到32個(gè)采樣點(diǎn)。若記錄連續(xù)10秒的數(shù)據(jù)，則需記錄16K個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，也就是例如16K*4字節(jié)＝64K字節(jié)的數(shù)據(jù)。如此，如果記錄一天24小時(shí)的數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)量將達(dá)到552M字節(jié)。這就需要電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備具有相當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)容量，但這一點(diǎn)對(duì)于大多數(shù)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備而言是很難達(dá)到的。

同時(shí)，如果記錄每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，一旦因例如電壓暫停或電壓(電流)的漲落而導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)超出預(yù)定的記錄范圍，則所記錄的數(shù)據(jù)將自此失效，或者得到不準(zhǔn)確的記錄數(shù)據(jù)。為了解決這一問(wèn)題，現(xiàn)有的一種方式是進(jìn)一步縮小數(shù)據(jù)記錄間隔以得到更多或更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。但是，這種方案給電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的存儲(chǔ)容量提出了更高的要求。另一種方案是在出現(xiàn)超出范圍的無(wú)效數(shù)據(jù)時(shí)記錄這一事件并在數(shù)據(jù)記錄中標(biāo)記無(wú)效數(shù)據(jù)。但是，這種方法的缺點(diǎn)是因無(wú)效數(shù)據(jù)的存在連續(xù)的采樣數(shù)據(jù)將會(huì)出現(xiàn)中斷，并不利于電能質(zhì)量的分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，其能夠記錄連續(xù)的反應(yīng)電流或電壓變化的數(shù)據(jù)，以供電能質(zhì)量分析。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提出的用于電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的方法，初始化一個(gè)用于存儲(chǔ)半個(gè)周波前數(shù)據(jù)的緩存以及一個(gè)用于存儲(chǔ)在先記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)的緩存；獲取至少一個(gè)周期的電壓或電流采樣值，基于所獲取的電壓或電流采樣值，計(jì)算出當(dāng)前周期的電壓或電流均方根值；判斷所述當(dāng)前周期的電壓或電流均方根值與所述在先記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)之差是否超出一個(gè)預(yù)定的第一容限；如果未超出，則以所述當(dāng)前周期的電壓或電流均方根值及其相關(guān)時(shí)間標(biāo)記更新所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)，并繼續(xù)執(zhí)行獲取后續(xù)周期的電壓或電流采樣值的步驟；如果超出，則在所述在半個(gè)周波前數(shù)據(jù)為有效值的情況下，將所述在半個(gè)周波前數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)記錄下來(lái)，以及如果超出，則還將所述當(dāng)前周期的電壓或電流均方根值及其相關(guān)時(shí)間標(biāo)記作為一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)記錄下來(lái)，同時(shí)以所述當(dāng)前周期的電壓或電流均方根值更新所述在先記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述初始化步驟包括：清空用于存儲(chǔ)所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)的緩存。而且，所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)為有效值的情況還包括：如果所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)不為空，則表明所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)為有效值；以及將所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)記錄下來(lái)的步驟還包括；在記錄下所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)之后，清空所述用于存儲(chǔ)半個(gè)周波前數(shù)據(jù)的緩存。

更為優(yōu)選地，所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)為有效值的情況還包括：如果所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)不為空，則進(jìn)而判斷所述當(dāng)前周期的電壓或電流均方根值與所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)之差是否超出一個(gè)第二容限(Tc)；如果超出，則表明所述半個(gè)周波前數(shù)據(jù)為有效值。