一種電力用電分析與預警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于電力用電質量監(jiān)測技術領域，具體涉及一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，包括第一處理器、第二處理器、電力調度中心服務器、通信處理模塊、電力采集單元、電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器、負荷控制輸出模塊、LCD顯示器、Flash存儲器和SDRAM存儲器，所述電力采集單元依次通過電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器與第一處理器連接，所述第一處理器的信號輸出端與第二處理器的信號輸入端連接，所述第二處理器分別與LCD顯示器、通信處理模塊、負荷控制輸出模塊連接，所述通信處理模塊還與電力調度中心服務器連接，所述第一處理器和第二處理器都與Flash存儲器和SDRAM存儲器連接。本實用新型對用電市場進行科學、準確、及時地分析和預測。
【專利說明】
一種電力用電分析與預警系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于電力用電質量監(jiān)測技術領域，具體涉及一種電力用電分析與預警系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]長期以來，在輸電系統(tǒng)的應用中，存在大量變頻器、整流器、電弧爐等非線性負荷、沖擊性負荷不斷地引入電力系統(tǒng)，大量諧波電流被注入輸電系統(tǒng)中，造成電力系統(tǒng)中諧波含量急劇上升和電壓波形嚴重“畸變”，致使電能質量下降。降低了電網(wǎng)可靠性，增加了電網(wǎng)損失，降低了電氣設備的效率和利用率，電能質量的好壞直接關系國民經(jīng)濟的總體效益，故對電網(wǎng)中的用電量進行監(jiān)測與分析從而提高和改善電能質量以及關注社會電力消費對于規(guī)劃電力行業(yè)的發(fā)展具有至關重要的意義。
[0003]由于受到各種相關因素的制約，電網(wǎng)公司對于電力市場的分析和預測往往從在售電方面多以各售電類別的總量展開分析和預測，而負荷方面則多以調度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析和預測。而隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展進步，市場變化越來越復雜，這種僅對用電量進行數(shù)量上的分析預測模式已逐漸不能跟上市場發(fā)展變化的腳步，成為制約電力市場預測水平提高的難題和瓶頸之。隨著計算機信息技術的不斷發(fā)展，各類業(yè)務系統(tǒng)(營銷管理信息系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)、調度EMS系統(tǒng))中積累了大量的數(shù)據(jù)資源，系統(tǒng)可采集并存儲大量客戶電量信息，包括客戶屬性、客戶負荷特征、電量特征等，無法得到有效應用，造成了數(shù)據(jù)資源的浪費。而電力市場分析預測重點在用電量的預測，沒有從整體上把握電力市場的景氣程度，分析電力市場的循化特點、波動情況，在此基礎上預測電力市場的發(fā)展趨勢。為確保電力用戶用電信息系統(tǒng)所采集到數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，要求系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)、識別出現(xiàn)場的計量設備異常、并方便查詢出各類異常以進行處理、統(tǒng)計各地對計量設備異常的處理情況。因此，研究用電量的構成和特點，跟蹤分析用電量的變化情況并對用電量變化自動進行定期監(jiān)測，輔助電網(wǎng)公司把握對用電量的循環(huán)特點，提高預測水平，準確把握用戶用電量，為用戶用電量綜合考慮其對電網(wǎng)的影響提供決策依據(jù)。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的為解決現(xiàn)有技術的上述問題，提供了一種實時跟蹤電力用戶的用電和波動情況的分析與預警系統(tǒng)，為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0005]一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，其特征在于:包括第一處理器、第二處理器、電力調度中心服務器、通信處理模塊、電力采集單元、電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器、負荷控制輸出模塊、LCD顯示器、Flash存儲器和SDRAM存儲器，所述電力采集單元依次通過電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器與第一處理器連接，所述第一處理器的信號輸出端與第二處理器的信號輸入端連接，所述第二處理器分別與LCD顯示器、通信處理模塊、負荷控制輸出模塊連接，所述通信處理模塊還與電力調度中心服務器連接，所述第一處理器和第二處理器都通過地址線和數(shù)據(jù)線與Flash存儲器和SDRAM存儲器連接。
[0006]優(yōu)選地，所述第二處理器通過RS485數(shù)據(jù)總線與通信處理模塊連接，所述通信處理模塊為藍牙通信模塊、GPRS通信模塊、GSM通信模塊、WIFI通信模塊或以太網(wǎng)通信模塊。
[0007]優(yōu)選地，所述負荷控制輸出模塊為繼電器模塊，在本實用新型中，負荷控制輸出模塊通過光耦隔離電路與外部終端進行連接，通過第二處理器對外部終端設備的供電電源進行有效控制，達到負荷補充的目的。
[0008]有選地，所述電力采集單元為電壓傳感器和電流傳感器，也可以使用電壓互感器和電流互感器進彳丁米集。
[0009]作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述第一處理器為FPGA處理芯片，具體型號采用T2C35-V4芯片，所述第二處理器為DSP-TMS320F28335處理器芯片。
[0010]作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述分析與預測系統(tǒng)還包括GPS模塊，所述GPS模塊與第二處理器連接。通過GPS模塊監(jiān)測電網(wǎng)中用戶用電終端的當前位置，形成電網(wǎng)中電量變化的軌跡，隨時查詢用電變化歷史活動軌跡和監(jiān)測電網(wǎng)路線的負荷狀態(tài)。
[0011]綜上所述，本實用新型由于采用了以上技術方案，本實用新型具有以下有益效果:
[0012](I)本實用新型可以改進當前電力用電分析的局限，提升了用戶用電量的分析預測水平，剖析電力用電市場的循環(huán)特點和波動特點，以及外在因素影響評估分析。輔助電網(wǎng)公司對電力市場現(xiàn)狀進行深層次的、科學的評估，實現(xiàn)電力用電市場進行科學、準確、深入、及時地分析和預測。
[0013](2)本實用新型能實時跟蹤分析用電量的變化情況并對用電量變化自動進行定期監(jiān)測，能準確把握用戶用電量，為用戶用電量綜合考慮其對電網(wǎng)的影響提供決策依據(jù)。
[0014](3)本實用新型由兩塊數(shù)據(jù)處理器組成，它們采用共享總線(數(shù)據(jù)總線和地址總線)方式并行工作。由于FPGA的體系結構和編程的靈活性，使得系統(tǒng)具有很強的擴展性和移植性，為將來系統(tǒng)功能的改進和完善提供便利，同時，DSP數(shù)字信號處理器具有強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度。兩個數(shù)據(jù)處理器完成了系統(tǒng)總線上的數(shù)據(jù)讀取或寫入以及運行控制系統(tǒng)上的各個功能模塊，完成各項功能要求。利用其內部豐富的邏輯資源，提高系統(tǒng)的集成度和可靠性。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施實例或現(xiàn)有技術描述中所需要的附圖做簡單地介紹，顯然，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實例，對于本領域普通技術人員來說，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本實新型一種電力用電分析與預警系統(tǒng)的原理圖。
[0017]圖2是本實新型一種電力用電分析與預警系統(tǒng)的分析處理流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合本實用新型實例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0019]結合圖1，一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，包括第一處理器、第二處理器、電力調度中心服務器、通信處理模塊、電力采集單元、電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器、負荷控制輸出模塊、LCD顯示器、Flash存儲器和SDRAM存儲器，所述電力采集單元依次通過電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器與第一處理器連接，所述第一處理器的信號輸出端與第二處理器的信號輸入端連接，所述第二處理器分別與LCD顯示器、通信處理模塊、負荷控制輸出模塊連接，所述通信處理模塊還與電力調度中心服務器連接，所述第一處理器和第二處理器都通過地址線和數(shù)據(jù)線與Flash存儲器和SDRAM存儲器連接。所述第一處理器為FPGA處理芯片，所述第二處理器為DSP-TMS320F28335處理器芯片。所述第二處理器通過RS485數(shù)據(jù)總線與通信處理模塊連接，所述通信處理模塊為藍牙通信模塊、GPRS通信模塊、GSM通信模塊、WIFI通信模塊或以太網(wǎng)通信模塊。在本實用新型中的分析與預測系統(tǒng)還包括GPS模塊，所述GPS模塊與第二處理器連接，通過GPS模塊監(jiān)測電網(wǎng)中用戶用電終端的當前位置，形成電網(wǎng)中電量變化的軌跡，隨時查詢用電變化歷史活動軌跡和監(jiān)測電網(wǎng)路線的負荷狀態(tài)。保證了快速準確地找到用戶的用電負荷變化所在位置。
[0020]作為本實用新型的最佳實施，所述電力采集單元為電壓傳感器和電流傳感器，電壓傳感器、電壓傳感器作為感應負荷特性數(shù)據(jù)變化的感應轉換器件，電壓傳感器、電壓傳感器采集用戶用電時的電壓和電流負荷等參數(shù)的變化信號，分別將負荷變化信號數(shù)據(jù)通過各自的電平轉換電路轉化為O?5V的差分輸入信號，送入低通濾波放大器進行放大調理并輸出無失真的交流電壓小信號，以作為A/D轉換器的輸入電壓信號，電壓電流信號經(jīng)電平轉換電路和合A/D轉換器進行處理并轉換成數(shù)字信號送入第一處理器進行分析、計算處理，所述第一處理器分析處理的數(shù)據(jù)參數(shù)包括，如圖2所示:
[0021](I)基本電量參數(shù):表示頻率、電壓電流幅值相角、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)和位移功率因數(shù)；
[0022](2)諧波電壓電流:電壓電流瞬時值、2?63次諧波的電壓含有率、電流有效值、電壓電流相角、有功功率、無功功率和視在功率以及2?63次間諧波的電壓有效值和電流有效值;通過測量諧波電壓電流參數(shù)以供系統(tǒng)查詢，并定時對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行檢測和分析；
[0023](3)頻率及電壓偏差:表示頻率偏差和電壓偏差；
[0024](4)不平衡及序分量:表不電壓的正序分量、負序分量和零序分量，電流的正序分量、負序分量和零序分量，以及電壓的負序不平衡度和零序不平衡度、電流負序不平衡度和零序不平衡度；
[0025](5)電壓波動及閃變:表示電壓變動頻度、電壓波動、電壓短時閃變、電壓長時閃變、失電檢測和失電功率錄波；
[0026](6)變電站保護設備輸出的電量數(shù)據(jù):變壓器設備參數(shù):輸電線路參數(shù)，電力電容參數(shù)、異步電機和其他用電設備參數(shù)。
[0027]所述第一處理器進行計算和分析處理得到電網(wǎng)的負荷曲線、電壓、電流、頻率、功率、直流分量、諧波檢測、電壓波動及閃變等數(shù)據(jù)，以及變電站保護設備輸出的電量數(shù)據(jù)都存儲于外部的Flash存儲器或SDRAM存儲器中，以供系統(tǒng)查詢和分析，第二處理器讀取根據(jù)第一處理器分析和計算處理的結果。如圖2所示，所述第二處理器按設定的監(jiān)測時間周期，對各個負荷的各次諧波進行諧波畸變率進行用電量綜合計算，并對負荷變化的事件進行分析，然后將諧波畸變率分析的結果送入外部的Flash存儲器進行本地存儲，同時將分析的結果實時送入LCD顯示器進行顯示。在本實用新型中，第二處理器按設定的監(jiān)測時間周期包括:3秒鐘實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、3分鐘實時統(tǒng)計值和不同間隔統(tǒng)計值;其中，不同間隔統(tǒng)計值包括日統(tǒng)計間隔值、周統(tǒng)計間隔、月統(tǒng)計間隔值、季統(tǒng)計間隔值和年統(tǒng)計間隔值，日統(tǒng)計間隔值包括日統(tǒng)計間隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，周統(tǒng)計間隔值包括周統(tǒng)計間隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，月統(tǒng)計間隔值包括月統(tǒng)計間隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，季統(tǒng)計間隔值包括季統(tǒng)計間隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值，年統(tǒng)計間隔值包括年統(tǒng)計間隔的最大值、最小值、平均值和CP95概率值。因此利用第二處理器對電網(wǎng)電壓電流的各次諧波或瞬時值進行檢測和FFT分析計算，從而得到電網(wǎng)各種諧波參數(shù)和運行狀態(tài)參數(shù)，并將檢測和分析計算的結果存儲入SDRAM存儲器中，并施行故障狀態(tài)的報警與保護操作，在LCD顯示器進行預警顯示或電力調度中心服務器中完成電網(wǎng)負荷監(jiān)控功能。
[0028]作為本實用新型的最佳實施例，所述負荷控制輸出模塊為繼電器模塊，在本實用新型中，負荷控制輸出模塊通過光耦隔離電路與外部終端進行連接，通過第二處理器對外部終端設備的供電電源進行有效控制，通過FPGA計量出的電網(wǎng)中的用電負荷，根據(jù)預先設置的參數(shù)發(fā)送給DSP分析計算用電量的情況，然后通過負荷控制輸出模塊進行切換不同的控制狀態(tài)，并在LCED顯示器上顯示各項參數(shù)，以完成負荷補償或監(jiān)控的目的。
[0029]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本使用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，其特征在于:包括第一處理器、第二處理器、電力調度中心服務器、通信處理模塊、電力采集單元、電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器、負荷控制輸出模塊、IXD顯示器、Flash存儲器和SDRAM存儲器，所述電力采集單元依次通過電平轉換電路、低通濾波放大器、A/D轉換器與第一處理器連接，所述第一處理器的信號輸出端與第二處理器的信號輸入端連接，所述第二處理器分別與LCD顯示器、通信處理模塊、負荷控制輸出模塊連接，所述通信處理模塊還與電力調度中心服務器連接，所述第一處理器和第二處理器都通過地址線和數(shù)據(jù)線與Flash存儲器和SDRAM存儲器連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，其特征在于:所述第二處理器通過RS485數(shù)據(jù)總線與通信處理模塊連接，所述通信處理模塊為藍牙通信模塊、GPRS/GSM通信模塊、ZigBee通信模塊、WIFI通信模塊或以太網(wǎng)通信模塊。3.根據(jù)權利要求1所述的一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，其特征在于:所述負荷控制輸出模塊為繼電器模塊。4.根據(jù)權利要求1所述的一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，其特征在于:所述電力采集單元為電壓傳感器和電流傳感器。5.根據(jù)權利要求1所述的一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，其特征在于:所述第一處理器為FPGA處理芯片，所述第二處理器為DSP-TMS320F28335處理器芯片。6.根據(jù)權利要求1所述的一種電力用電分析與預警系統(tǒng)，其特征在于:還包括GPS模塊，所述GPS模塊與第二處理器連接。
【文檔編號】G01R31/00GK205581231SQ201620220714
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】秦麗娟, 韓帥, 曾博, 林溪橋, 嚴旭
【申請人】廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院