CN111122968A - 一种电力数据及电能质量实时计量监测***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电气设备技术领域，公开了一种电力数据及电能质量实时计量监测***及方法，显示模块用于通过文字、直观图像显示相关参数、参数变化趋势；通讯模块用于提供可现场交换的热插拔通讯接口；电能计量考核模块用于计量和记录有功、无功、视在电能量、电能需量以及电压电流及其他相关瞬时量；参数配置模块用于根据实际需要配置相关参数；电能电网质量监测模块用于监测电能电网质量；输入/输出模块用于提供输入/输出接口。本发明性能高、成本低，兼具高精度和长期计量的稳定性；既可计费也可结算，可经电压、电流互感器接入三相四线或三相三线制电网，电压量程范围宽、能够同时计量电能量和电能需量。

Description

一种电力数据及电能质量实时计量监测***及方法
技术领域
本发明属于电气设备技术领域，尤其涉及一种电力数据及电能质量实时计量监测***及方法。
背景技术
目前，最接近的现有技术：电能表的发展已超过百年历程，由于对电能计量的高准确性、高灵敏性以及管理多样性与灵活性的要求，人们研制、开发了多功能电能表。用于计量和记录有功、无功、视在电能量、电能需量以及电压电流等瞬时量。这种高精度电子式多功能关口电能表适用于大中型工业用户和商业用户。从60年代后期开始，国外研制了电子式电度表，也称静态电度表。相比较而言，对同等级的表计，电子式电度表在电流线性、电压、频率影响上都要好得多，而且其体积也比较小。最初电子表市场需求量远不及机械表的主要原因是，在相同价格的条件下，电子表的产品寿命不如机械表。但是随着微电子技术发展，电子表从技术上讲已经成熟。业内人士分析，随着电力部门对用电政策的调整，国家逐步推行分时电价政策，传统的机械式电能表已不能满足需要，机械表被电子表代替是大势所趋。国内民用电表的市场需求正在悄悄的从以机械式电能表为主体向以电子表为主导转变，具体表现为从普通功能型电表向长寿命、分时段、多功能等高科技含量和高附加值的电子式电能表方向过渡。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有电度表功能不全，无法实现电能质量的实时监控，且电能表的质量、抗干扰能力以及抗攻击能力差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电力数据及电能质量实时计量监测***及方法。
本发明是这样实现的，一种电力数据及电能质量实时计量监测***，所述电力数据及电能质量实时计量监测***具体包括：
显示模块：用于通过文字、直观图像显示相关参数、参数变化趋势；
通讯模块：用于提供可现场拆换的热插拔通讯接口；该模块主要功能是满足多种通讯方式的需要，根据不同项目的通讯协议要求，现场随时更换通讯接口模块；
电能计量考核模块：用于计量和记录有功、无功、视在电能量、电能需量以及电压电流及其他相关瞬时量；该模块利用3个具有高导磁率铁芯带补偿的线性特性的电流互感器和三个精密电阻的电压分压器，互感器通过电子线路和附加补偿线圈进行补偿，能够消除非线性磁滞特性的影响；
参数配置模块：用于根据实际需要配置相关参数；在参数设置模式下，可以通过通信接口或通过按键进行参数设置。当通过通信接口设置时，按键设置就失效。当通过按键设置时，通信接口设置就失效；
电能电网质量监测模块：包括电能质量参数计量单元、电能分配在线监测单元、电能结算单元、谐波监测单元；用于监测电能电网质量；该模块可监视每个电压和电流通道的50次谐波的幅值、畸变因子THD、TDD和波形质量指标，如K因子和波峰因子。可监测电压骤降、骤升、中断等电能质量事件。监测相电压、相电流、频率的瞬时值和有效值及各相的功率因数和相角。同时能够监测正、负和零序测量的不平衡；
输入/输出模块：用于提供输入/输出接口。
进一步，所述显示模块显示各种复杂的数据、信息、事件；所显示的数据以IEC62056-61标准的OBIS代码识别；显示模块有多种显示模式，包括***参数初始化模式、***设置模式、自动翻滚模式、手动翻滚模式等。每种显示模式下，显示不同的数据；显示顺序编程设置，可在***参数初始化模式下确定。
进一步，所述电能计量考核模块具体包括：
所述电能计量考核模块可通过单相或三相测量二次输入有功电能量、输出有功电能量、四象限无功电能量、组合象限无功电能量。
进一步，所述参数配置模块具体包括：
参数配置模块可配置电能量和电能需量费率；
所述电能量和电能需量的费率切换的时间由时、分确定，分辨率可至分钟；
所述费率配置包括两种：
(1)按照每天各个时段中各配置一个费率有效或若干个费率有效，不同的日费率计划配备费率有效的情况可不同；最多可支持8种不同类型的费率；
(2)按照不同季节选择确定费率，除了当前的费率计划外，还可确定费率计划，并按事先确定好的日期激活；
所述费率配置节假日数可选择确定。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明性能高、成本低，兼具高精度和长期计量的稳定性；既可计费也可结算，可经电压、电流互感器接入三相四线或三相三线制电网，电压量程范围宽、能够同时计量电能量和电能需量。
本发明具备灵活的通讯模块可接入AMR/AMI/SCADA***中，并且可升级使用在全自动化子站***中；双向四象限计量使其适用于发电站、变电站以及工商业用户；并联式通讯接口可降低盘柜成本；宽范围输入电压、电流和辅助电源电压适用于各种不同场所，支持工业标准的DLMS和ModBUS通讯协议；断电时电度表可读数和显示；具备可现场更换的热插拔通讯模块；显示支持多种语言(英语、瑞典语、德语、法语、西班牙语、意大利语等)；精度等级高达0.2S/0.5S；宽范围交直流双辅助电源和PT供电；可记录THD、骤降、骤升、电压不平衡和失压等电能质量特征；能够通过矢量图、波形图、柱状图等直观图像显示相关数据，支持远程配置；电池可更换，支持断电抄读和显示；支持IEC61850；支持RS232/RS485、以太网接口；电能和瞬时参数可独立存储；支持多样化的分时电价和最大需量、夏令时可监测表壳和端子盖开闭状态；RS232可外置Modem。
本发明支持多种通讯模块便于***集成，例如支持RS232并给终端Modem供电、可并行连接RS485模块和以太网模块。本发明所有模块支持热插拔，可远程配置地址。以太网可设置双端口，Modbus和DLMS可同时连接不同的客户端。通讯口可同时高速传输。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电力数据及电能质量实时计量监测***结构示意图；
图中：1、显示模块；2、通讯模块；3、电能计量考核模块；4、参数配置模块；5、电能电网质量监测模块；6、输入/输出模块；7、电能质量参数计量单元；8、电能分配在线监测单元；9、电能结算单元；10、谐波监测单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电力数据及电能质量实时计量监测***及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的电力数据及电能质量实时计量监测***包括：
显示模块1：用于通过文字、直观图像显示相关参数、参数变化趋势。该模块采用液晶点阵显示器，可清晰显示各种复杂的数据、信息、事件。所显示的数据以IEC62056-61标准的OBIS代码识别。该模块带有背光照明，方便在光线不好的时候容易读表。显示模块有多种显示模式，包括***参数初始化模式、***设置模式、自动翻滚模式、手动翻滚模式等。每种显示模式下，显示不同的数据。显示顺序可以编程设置，可在***参数初始化模式下确定。
通讯模块2：用于提供可现场交换的热插拔通讯接口。该模块覆盖了现场通信各种类型的通信接口。支持IEC61850、RS232/RS485、以太网接口、Modbus等协议。用户也可以根据需要，任意组合其中的接口。
电能计量考核模块3：用于计量和记录有功、无功、视在电能量、电能需量以及电压电流及其他相关瞬时量。可以计量的电能量类型有：按照IEC62053-22标准(0.2S或0.5S级)的有功电能量和按照IEC62053-23标准的无功电能量(可校准至0.2％)。所有电能量都可以单相测量和三相测量，经电流互感器或电压互感器连接，显示的测量数据为二次侧值。
参数配置模块4：用于根据实际需要配置相关参数。
电能电网质量监测模块5：包括电能质量参数计量单元7、电能分配在线监测单元8、电能结算单元9、谐波监测单元10；用于监测电能电网质量。该模块可监视和显示的电网质量参数包括相电压、相电流、频率的瞬时值；中线电流的计算值和三相对称性；相电压和相电流的有效值；各相的功率因数和相角；谐波分析；短暂电源中断和电压跌落/上扬等。出现电网质量事件的时候，监测模块自动记录在日志薄中并带有时间标记和参数值。
输入/输出模块6：用于提供输入/输出接口。输入是以与***部件电气隔离的半导体电阻型输入来完成的。输出是采用可编程的无源PHOTO-MOS继电器来实现的。输入输出口可以根据需要进行组合，例如6输入/8输出或者10输入/4输出。
本发明实施例提供的电能计量考核模块3具体包括：
所述电能计量考核模块3可通过单相或三相测量二次输入有功电能量、输出有功电能量、四象限无功电能量、组合象限无功电能量侧值。
本发明实施例提供的参数配置模块4具体包括：
参数配置模块4可配置电能量和电能需量费率。
所述电能量和电能需量的费率切换的时间由时、分确定，分辨率可至分钟。
所述费率配置包括两种：
(1)按照每天各个时段中各配置一个费率有效或若干个费率有效，不同的日费率计划配备费率有效的情况可不同；最多可支持8种不同类型的费率。
(2)按照不同季节选择确定费率，除了当前的费率计划外，还可确定费率计划，并按事先确定好的日期激活.
所述费率配置节假日数可选择确定。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明实施例提供的电能量和电能需量的计量：
有功(输入/输出)电能计量，符合IEC62053-22标准，0.2s级或0.5s级
无功(四象限、组合象限)电能计量，符合IEC62053-23标准，2级或3级(可校准到0.2％)
双向视在电能计量，可校准到0.2％。
本发明实施例提供的电网电能质量监测：相电压、相电流和频率、谐波分析、总的及三相功率因数测量、分相相位角测量、短暂电源中断。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电力数据及电能质量实时计量监测***，其特征在于，所述电力数据及电能质量实时计量监测***包括：
显示模块：用于通过文字、直观图像显示相关参数、参数变化趋势；
通讯模块：用于提供可现场拆换的热插拔通讯接口，满足多种通讯方式的需要，根据不同项目的通讯协议要求，现场随时更换通讯接口模块；
电能计量考核模块：用于计量和记录有功、无功、视在电能量、电能需量以及电压电流及其他相关瞬时量，利用3个具有高导磁率铁芯带补偿的线性特性的电流互感器和三个精密电阻的电压分压器，互感器通过电子线路和附加补偿线圈进行补偿；
参数配置模块：用于根据实际需要配置相关参数；在参数设置模式下，通过通信接口或通过按键进行参数设置；当通过通信接口设置时，按键设置就失效。当通过按键设置时，通信接口设置就失效；
电能电网质量监测模块：包括电能质量参数计量单元、电能分配在线监测单元、电能结算单元、谐波监测单元；用于监测电能电网质量；
输入/输出模块：用于提供输入/输出接口。
2.如权利要求1所述的电力数据及电能质量实时计量监测***，其特征在于，所述显示模块显示各种复杂的数据、信息、事件；所显示的数据以IEC62056-61标准的OBIS代码识别；显示模块有多种显示模式，包括***参数初始化模式、***设置模式、自动翻滚模式、手动翻滚模式等；每种显示模式下，显示不同的数据；显示顺序编程设置，可在***参数初始化模式下确定。
3.如权利要求1所述的电力数据及电能质量实时计量监测***，其特征在于，所述电能计量考核模块包括：电能计量考核模块通过单相或三相测量二次输入有功电能量、输出有功电能量、四象限无功电能量、组合象限无功电能量侧值。
4.如权利要求1所述的电力数据及电能质量实时计量监测***，其特征在于，所述参数配置模块包括：
参数配置模块，用于配置电能量和电能需量费率；所述电能量和电能需量的费率切换的时间由时、分确定，分辨率可至分钟；
所述费率配置包括两种：
(1)按照每天各个时段中各配置一个费率有效或若干个费率有效，不同的日费率计划配备费率有效的情况可不同；最多可支持8种不同类型的费率；
(2)按照不同季节选择确定费率，除了当前的费率计划外，还可确定费率计划，并按事先确定好的日期激活；
所述费率配置节假日数可选择确定。
5.如权利要求1所述的电力数据及电能质量实时计量监测***，其特征在于，所述电能电网质量监测模块用于监视每个电压和电流通道的50次谐波的幅值、畸变因子THD、TDD和波形质量指标；监测电压骤降、骤升、中断等电能质量事件；监测相电压、相电流、频率的瞬时值和有效值及各相的功率因数和相角；同时能够监测正、负和零序测量的不平衡。
6.一种实现权利要求1～5任意一项所述电力数据及电能质量实时计量监测***的信息数据处理终端。
7.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的电力数据及电能质量实时计量监测***。
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