[發明專利]電能質量采集裝置及其在電能質量綜合分析系統中的應用

有效

• 申請號: 201410175895.2
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103969526B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 趙忠;唐麗
• 申請（專利權）人: 深圳市雙合電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司44101
• 代理人: 張皋翔

1.一種電能質量采集裝置，安裝在監測現場，與監測現場的電壓/電流互感器信號輸出端及外部時鐘信號輸出端連接，電能質量指標包括頻率、電壓有效值/偏差、電流有效值/偏差，電壓/電流諧波、電壓/電流序分量和三相不平衡，其特征在于：

包括向各個組成件提供提供穩定電源的電源模塊、信號輸入模塊、外接授時裝置或者授時單元的對時模塊、與所述對時模塊連接的數據采集及分析模塊，分別與所述信號輸入模塊、所述對時模塊和所述數據采集及分析模塊連接的背板數據總線，以及與所述數據采集及分析模塊連接用于與電能質量綜合分析系統通訊的以太網口，所述對時模塊將外接授時裝置或者授時單元的同步信號轉換為外部時鐘信號，向所述數據采集及分析模塊和所述信號輸入模塊提供用作精準采樣點時標的統一的同步時鐘，以確保所述數據采集及分析模塊采集的高精度，并由以太網口實時將采集的電能質量穩態數據和暫態數據傳送至電能質量綜合分析系統，實現定值配置、電能質量文件管理、展示實時波形數據和電能質量實時監測、數據導出和打印，以及電能質量分析，所述電能質量穩態數據是包括電壓、電流有效值和頻率的穩態參數的計算結果，所述電能質量暫態數據是暫態擾動啟動判斷的原始數據。

2.如權利要求1所述的電能質量采集裝置，其特征在于：

所述對時模塊包括用于解析控制的現場可編輯邏輯門陣列FPGA、對時CPU和恒溫晶體振蕩器OCXO，所述對時模塊通過FPGA對外接授時裝置或者授時單元的1PPS、靶場儀器組IRIG-B信號進行解析，生成高精度的時鐘信號，在外部衛星信號消失時，由OCXO進行精確守時，保證時間信號的正確性，衛星信號恢復后，再自動切換到外部同步時鐘對時方式，所述外接授時裝置或者授時單元是北斗定位系統時鐘、全球定位系統GPS時鐘中的一種。

3.如權利要求2所述的電能質量采集裝置，其特征在于：

所述數據采集及分析模塊，包括設有數據采集及預處理模塊和數據分析模塊的中央處理器單元CPU、閃存CF器件和網口，所述數據采集及預處理模塊用于同步采集多路電壓/電流通道的實時數據、接收對時模塊生成的高精度的時鐘信號，對采樣點打時標，所述CF器件為CF卡，所述CF卡用于存儲CPU單元的數據分析模塊生成的電能質量穩態趨勢文件和暫態錄波文件。

4.如權利要求3所述的電能質量采集裝置，其特征在于：

所述數據采集及預處理模塊，一方面從背板數據總線上實時讀取已經打時標的采樣點的多路電壓/電流采樣數據，根據由電能質量綜合分析系統通過以太網口發送的穩態定值設定內容，累積一定時間的電壓/電流采樣數據，持續計算電能質量穩態數據，并按預定義的數據類型將電能質量穩態數據進行保存，且通過背板數據總線將計算結果發送數據分析模塊進行進一步處理；另一方面根據由電能質量綜合分析系統發送的暫態擾動定值設定內容，對實時采樣原始數據進行暫態擾動啟動判斷，若滿足暫態擾動啟動條件，所述實時采樣原始數據即為電能質量暫態數據，并按預定義的數據類型將電能質量暫態數據進行保存，且通過背板數據總線將原始數據發送數據分析模塊進行進一步處理。

5.如權利要求4所述的電能質量采集裝置，其特征在于：

所述數據分析模塊分別接收所述數據采集及預處理模塊的電能質量穩態數據和電能質量暫態數據；

所述數據分析模塊將接收的電能質量穩態數據進行二次計算，統計二次計算出的電能質量穩態趨勢數據，自動生成符合預定義結構的穩態趨勢文件，在CF卡存儲，并將相應的數據由以太網口發送所述電能質量綜合分析系統中的后臺管理機，存儲在后臺管理機的硬盤，所述二次計算包括計算功率、功率因數和電能，其中功率包括有功功率、無功功率和視在功率；

所述數據分析模塊還根據暫態數據的時間標記及數據特征，將接收的電能質量暫態數據進行暫態擾動智能判斷，所述暫態擾動智能判斷是采用多種暫態電能質量分析方法分析擾動數據的有效性，對有效的暫態擾動數據，快速提取暫態電能質量信息，分析暫態擾動的起始時刻、持續時間和擾動幅值，對暫態擾動事件進行分類，將上述暫態信息分析結果自動生成預定義結構的暫態錄波文件，在CF卡存儲，并將相應的數據由以太網口發送所述電能質量綜合分析系統中的后臺管理機，存儲在后臺管理機的硬盤，所述暫態電能質量分析方法包括快速小波分析方法、S變換分析方法，以及時域差分分析方法。