专利名称：电能质量监测分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能质量管理装置，特别是涉及一种对电能质量 进行监测、记录和分析的装置。
背景技术：
电能质量(power quality)表征电力公司供电的质量水平，也是电力 用户用电品质的反映，是电力市场化发展过程中衡量电力服务水平的重要 指标。随着电子技术的发展， 一方面，非线性器件和设备得到越来越广泛 的应用，电网波形畸变越来越严重，谐波(波形畸变)含量也显著增加； 另一方面，随着各种复杂、精密、对电能质量敏感的用电设备不断普及， 人们对电能质量的要求不断提高。电力系统中的电能质量问题可分为稳态 和暂态两大类。稳态电能质量问题以波形畸变为主要特征，持续时间较长， 又可以分为以下几种类型谐波、间谐波、电压不平衡、过电压和欠电压。 暂态电能质量问题通常是以频谱和持续时间短为特征，包括脉冲暂态和振 荡暂态两类，其表现形式有电压瞬变、电压闪变、电压骤升、骤降、短 时断电。
电能质量监测是发现电能质量问题的重要手段，可以用来确定电力系 统故障的原因。电能质量监测装置通过实时地监测电网(电网侧或负荷测) 的电压、电流质量参数，以实现对监测点电能质量水平的评估。因为受数 据存储量的限制，目前市售的电能质量监测装置都需要设置触发阈值，只有监测到数据变化超过阈值才会记录；这样容易导致有效信息的遗漏，难 以全面综合地考察电能质量。另外，周波采样率问题也是电能质量监测的 技术难题，周波采样速率低，常常导致频谱和持续时间短的暂态电能信息 的丢失。

实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电能质量监测分析装置， 该装置可以综合检测、记录和分析电能质量，确定电力系统故障原因。具 体地说，该装置在数据记录方面不设置阈值，从而避免了电能质量信息的 遗漏问题；该装置采用每周波高采样率，从而避免了暂态电能质量信息的 丢失；多个该装置还可以在大区域内同歩运行。
为解决上述技术问题，本实用新型电能质量监测分析装置包括监测终 端机和显示器，所述监测终端机通过互感器模块与三相电路相连接，又通 过数据线与显示器相连接；其中，监测终端包括
互感器模块，包括将三相线路的强电压信号转换为弱电压信号的电压 互感器、和将三相线路上的强电流信号转换为弱电流信号的电流互感器；
具有多路并行的模数转换通道的模数转换模块，将互感器模块传递的 弱电压、弱电流的模拟信号转换为数字信号再传递至DSP采样模块；
周波采样率在512点以上的DSP采样模块，与模数转换模块相连接， 对模数转换模块输入的数字信号进行连续采样，采集到的数据信息传输至 CPU压縮存储模块；
CPU压縮存储模块，将DSP采样模块传递的数据直接进行压縮，压縮后的数据进行存储或者通过通信模块向外发送；
通信模块包括本地通信端口 、有线网络接口和/或无线网络接口 ； 电源模块与模数转换模块、DSP采样模块、CPU压縮存储模块、通信模
块相连，包括AC交流电源、DC直流电源、备用电池电源。
作为本实用新型的进一步改进，所述DSP采样模块还内置精度在0. lms 以上的实时时钟，通过通信模块与电力公司时钟源保持校准。
本实用新型电能质量管理装置中，周波采样率在512点以上的DSP采 样模块不会遗漏任何暂态电能质量问题，CPU压縮存储模块对DSP采样模块 传递的数据直接进行压縮，不设置任何阈值、触发值，实现连续记录。所 述DSP采样模块还可以内置实时时钟，确保大区域内多个电能质量管理装 置的时间同步。

图1是本实用新型电能质量监测分析装置的结构示意图； 图2是本实用新型电能质量监测分析装置的部署示意图。
具体实施方式

请参阅图1，本实用新型电能质量监测分析装置包括监测终端和显示 器，所述监测终端通过互感器模块与三相电路相连接，又通过以太网电缆 与显示器相连接；其中，监测终端包括
互感器模块，包括将三相线路的强电压信号转换为弱电压信号的电压 互感器(PT)、和将三相线路上的强电流信号转换为弱电流信号的电流互感 器(CT)。具有6路并行的模数转换通道的模数转换模块，将互感器模块传递的 弱电压、弱电流的模拟信号转换为数字信号再传递至DSP采样模块；所述 模数转换模块的所有模数转换通道同时采样，各通道(如电流通道、电压 通道、温度通道等)之间不需要进行交换计算，从而优化了计算结果；每 一个输入通道都包含正常量程和满量程两个量程。
周波采样率在512点以上的DSP采样模块，与模数转换模块相连接， 对模数转换模块输入的数字信号进行全数据连续采样，采集到的数据信息 传输至CPU压縮存储模块。所述DSP采样模块采用高精度6000V/75A实时 闪变测量，全量程读取，可实现每周波512个数据的连续采样功能，并记 录详细的电压波动、闪变、间谐波等瞬态电能质量信息。
CPU压縮存储模块，将DSP采样模块和输入模块数据进行压縮，采用高 压縮比数据压縮技术，实现了 500: l的压縮率，可连续存储一年以上20ms 电网周波的全部数据。压縮后的数据存储或者通过通信模块向外传递，例 如通过以太网电缆传递给显示器。压縮存储完成后，使用分析软件可无损 还原任一时刻的电力波形的真实曲线、谐波柱状图、以及文字记录。
通信模块包括本地通信端口、有线网络接口和/或无线网络接口；本地 通信端口包括RS232接口、 RS485接口、 RS422接口、 USB接口等；有线网 络接口包括以太网电缆端口；无线网络接口包括GSM、 GPRS、 CDMA、 WCDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA等各种公用无线通信网络端口 。
电源模块与模数转换模块、DSP采样模块、CPU压縮存储模块、通信模 块相连，包括AC交流电源(100-240V， 50Hz)、 DC直流电源(48V±10%)、以及内部电池电源。所述显示器与监测终端相独立，通常采用液晶显示器。监测终端通过以太网电缆连接显示器，该以太网电缆同时实现电能(48V直流)传递和信号传输。显示器与主机分离，方便了相关人员査阅、管理信息，无需打开 箱门接触监测终端即可远程阅读显示器。所述显示器还可以是触摸屏显示 器，工作人员可以通过触摸屏修改相关参数。上述电能质量监测分析装置中还可以包括计算机，通常采用便携式计 算机。当多个电能质量监测分析装置同时部署时，可以附带部署一台或多 台计算机，每台计算机通过有线或无线网络连接一个或多个电能质量监测 分析装置，每个电能质量监测分析装置也通过有线或无线网络连接一台或 多台计算机。所述有线或无线网络包括专有网，也包括公用网，如互联网、TD-SCDMA网络等。计算机中可以内置电能质量监测分析软件，从而随时获 取、显示、管理和分析任意监测终端的电网数据。例如实时监测电网工作 状态、以电子邮件或短消息传送综合的电能质量报告和故障报警、自动或 手动生成客户订制的报表等。上述监测终端中还可以包括输入模块，该模块通过遥测和遥信手段， 对用电信息、开关设备、保护继电器、断路器的状态信息进行监测。该模 块采集到的数据传递至CPU压縮存储模块进行压縮。上述CPU压縮存储模块中，压縮后的数据还可以通过通信模块传递给 任意一 台计算机或电力公司调度中心等。上述DSP采样模块还可以内置高精度(精度在O. lms以上)实时时钟，以通信模块与电力公司时钟源保持校准。当多个电能质量监测分析装置同 时运作监测大区域电网线路时，便可以保证所有电能质量监测分析装置的 时间同步。请参阅图2，这是本实用新型电能质量监测分析装置的部署示意图。在 优选情况下，每个电能质量监测分析装置的CPU压縮存储模块将压縮后的 数据通过通信模块的以太网电缆端口或无线网络端口发送至专门的数据分 析存储中心，管理人员或用户根据不同权限通过有线或无线网络访问该数 据存储中心，从而得到相应线路的电能质量状况。本实用新型电能质量监测分析装置可以综合地监测、记录、分析电能 质量，以确定电力系统故障原因。该实用新型克服了有效信息记录缺失， 暂态信息遗漏等弊端，实现了全数据不间断记录。本实用新型还解决了电 能质量终端监测控制同时、同步性差的问题。当多台电能质量监测分析装 置部署时，可以通过内置的实时时钟确保与电力公司的时间同步，并记录 所有测量点的连续的电力参数，组成全区域的电能质量监控。本实用新型 还特别适合于安装在无人值守的地方，而不需要专门敷设通信线路，仅依 靠现有的公用无线通信网络即可。
权利要求1.一种电能质量监测分析装置，其特征是，包括监测终端和显示器，所述监测终端通过互感器模块与三相电路相连接，又通过数据线与显示器相连接；其中，监测终端包括互感器模块，包括将三相线路的强电压信号转换为弱电压信号的电压互感器、和将三相线路上的强电流信号转换为弱电流信号的电流互感器；具有多路并行的模数转换通道的模数转换模块，将互感器模块传递的弱电压、弱电流的模拟信号转换为数字信号再传递至DSP采样模块；周波采样率在512点以上的DSP采样模块，与模数转换模块相连接，对模数转换模块输入的数字信号进行连续采样，采集到的数据信息传输至CPU压缩存储模块；CPU压缩存储模块，将DSP采样模块传递的数据直接进行压缩，压缩后的数据进行存储或者通过通信模块向外发送；通信模块包括本地通信端口、有线网络接口和/或无线网络接口；电源模块与模数转换模块、DSP采样模块、CPU压缩存储模块、通信模块相连，包括AC交流电源、DC直流电源以及备用电池电源。
2. 根据权利要求1所述的电能质量监测分析装置，其特征是，所述DSP 采样模块还内置精度在O.lms以上的实时时钟，通过通信模块与电力公司 时钟源保持校准。
3. 根据权利要求1所述的电能质量监测分析装置，其特征是，所述通 信模块中，本地通信端口包括RS232接口、 RS485接口、 RS422接口、 USB 接口；有线网络接口包括以太网电缆端口；无线网络接口包括GSM、 CDMA、WCDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA的公用无线通信网络端口 。
4. 根据权利要求1所述的电能质量监测分析装置，其特征是，所述电 源模块中，AC交流电源为100-280V、 50Hz; DC直流电源为48V± 10%。
5. 根据权利要求1所述的电能质量监测分析装置，其特征是，所述监 测终端与显示器之间的数据线同时传输电能和传递信号。
6. 根据权利要求1所述的电能质量监测分析装置，其特征是，所述监 测终端中还包括输入模块，该模块与所述DSP采样模块、CPU压縮存储模块、 通信模块相连接。
7. 根据权利要求1所述的电能质量监测分析装置，其特征是，所述电 能质量监测分析装置还包括计算机，每台计算机通过有线或无线网络连接 一个或多个电能质量监测分析装置，每个电能质量监测分析装置也通过有 线或无线网络连接一台或多台计算机。
专利摘要本实用新型公开了一种电能质量监测分析装置，包括监测终端和显示器，所述监测终端通过互感器模块与三相电路相连接，又通过数据线与显示器相连接；其中，监测终端包括互感器模块、具有多路并行的模数转换通道的模数转换模块、周波采样率在512点以上的DSP采样模块、CPU压缩存储模块、通信模块、电源模块。本实用新型电能质量监测分析装置中，周波采样率在512点以上的DSP采样模块不会遗漏任何暂态电能质量问题，CPU压缩存储模块对DSP采样模块传递的数据直接进行压缩，不设置任何阈值、触发值，实现连续记录。所述DSP采样模块还可以内置实时时钟，确保大区域内多个电能质量监测分析装置的时间同步。
文档编号G01R19/25GK201408237SQ200920073899
公开日2010年2月17日 申请日期2009年5月13日 优先权日2009年5月13日
发明者涛 张, 宁 朱, 朱学俊 申请人:上海科大鲁能集成科技有限公司