灵活的广域电网谐波同步监测系统技术方案

本发明专利技术公开了电力系统监测技术领域中的一种灵活的广域电网谐波同步监测系统。包括顺序相连的谐波同步监测终端、通信系统和谐波监测中心平台；谐波同步监测终端用于接收谐波监测中心平台发送的监测任务，并根据监测任务进行电网谐波的同步测量，然后将同步测量结果通过通信系统传输到谐波监测中心平台；通信系统用于传输监测任务和各个谐波同步监测终端的同步测量结果；谐波监测中心平台用于确定各个谐波同步监测终端的安装位置，并经过通信系统向各个谐波同步监测终端发送监测任务；还用于接收各个谐波同步监测终端的同步测量结果，并对接收的同步测量结果进行处理和输出。本发明专利技术克服了测量缺乏实时性的缺陷并提高了测量终端的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统监测
，尤其涉及一种灵活的广域电网谐波同步监测系统。
技术介绍
近年来，配电网中换流器、变频调速、电弧炉、电气化铁路、家用电子设备以及各种电力电子设备不断增加，这些负荷的用电特性(非线性、冲击性和不对称性)使电力系统中的电压和电流波形发生严重的畸变，这就是电力谐波。在公用电网中，谐波使供电和用电设备过热、电能损耗增加，影响它们的正常运行，轻则降低设备的使用寿命和系统的功率因数，重则会导致短路和对谐波敏感的继电保护等设备误动作，甚至烧毁元器件、电机或变压器。因此，对电力系统谐波污染的治理已成为电工科学技术界所必须解决的问题。准确有效地监测电网谐波对查找谐波源进而进行谐波治理意义重大。电力谐波检测一般要得到如下的量单次谐波电压、电流的含有率；谐波电压，电流的总畸变率；有时还需要测量谐波的相位角、谐波功率和谐波阻抗。各国都把电力系统谐波实时分析作为研究重点，并以此作为认识谐波和抑制谐波的基础。从测量仪器方面看，发达国家在研制和使用谐波分析仪方面发展较为迅速，仪器的性能先进，测量功能齐全，适用范围广。日本成功研制了用于现场实时测量打印、实时分析波形和数据的记录和显示功能的3195型数字电能分析仪，电压、电流和功率的精度达到 0. 1级，谐波测量精度模值小于2%。德国生产的N0WA-1型谐波分析仪、莱姆公司研制的 AN2060手持式电力谐波分析仪、瑞典imipower公司研制的unilyZer900F便携式电能质量分析仪等，都具有对电能质量进行监测，记录数据，分析各次谐波含量和畸变率以及功率的流向等功能。与国外相比，我国电力系统谐波分析和测量的研究仍存在较大差距。国内测量仪器可靠性和精度方面尚待提高，主要适用于谐波测量方面，而在波形分析、采用窗口的选择、数据处理以及结果输出方面有一定差距。现在新一代数字式、自动化和智能化谐波监测仪是研制的方向和趋势。特别是近年来，基于DSP、ARM和PC104的嵌入式系统在检测方面广泛应用，尤其是在多参数、多通道的测试中非常具有开发研究意义。DSP具有很高的运算速度和很大存储空间的高速寻址功能，随着其价格的下降，将来在我国会得到更大发展。关于谐波同步监测系统方面，目前一些地区组建了电力系统谐波量测系统 (Harmonic Measurement System, HMS)，可以实现多点测量，但是这些测量点之间并不是同步测量。而且HMS基本上采用的是固定组网模式。传统的谐波监测一般采用便携式仪器进行定期测量，测量数据有一定的局限性， 不能反应区域内电网谐波状况。随着信息网络化发展，国内市级电力公司大部分已实现局域网的构建，可通过固定安装的监测装置进行组网谐波监测，但站点监测装置之间的数据处于非同步采样测量，且目前监测装置大都是固定安装，谐波监测地点不改变。其主要缺陷有如下两点(1)各个谐波测点的测量装置不能同步采样，不能实现对整个电网谐波的同步监测，这对于谐波状态估计，计算网络的谐波潮流，分析谐波的流通情况和放大情况，寻找谐波源并进行谐波治理是不利的；(2)谐波测量装置固定安装于被测电网，在彻底掌握该局部电网的谐波状况后仍继续监测而不能使其应用于谐波状态未知的电网的谐波监测，造成谐波监测设备利用率低。
技术实现思路
针对目前谐波同步监测系统存在的缺陷，本专利技术提出一种灵活的广域电网谐波同步监测系统，用于解决目前谐波同步监测系统测量缺乏实时性以及测量装置利用率低的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是，一种灵活的广域电网谐波同步监测系统，其特征是所述谐波同步监测系统包括顺序相连的谐波同步监测终端、通信系统和谐波监测中心平台；所述谐波同步监测终端用于接收谐波监测中心平台发送的监测任务，并根据监测任务进行电网谐波的同步测量，然后将同步测量结果通过通信系统传输到谐波监测中心平台；通信系统用于传输谐波监测中心平台发送的监测任务，还用于传输各个谐波同步监测终端的同步测量结果；所述谐波监测中心平台用于确定各个谐波同步监测终端的安装位置，并经过通信系统向各个谐波同步监测终端发送监测任务；还用于接收各个谐波同步监测终端的同步测量结果，并对接收的同步测量结果进行处理和输出。所述谐波同步监测终端包括顺序相连的信号拾取模块、前向通道模块、A/D转换模块和数字信号处理模块，还包括与所述A/D转换模块和数字信号处理模块相连的同步采样波形形成模块，还包括与数字信号处理模块相连的通信模块和输入输出模块；所述信号拾取模块用于拾取模拟电压信号和模拟电流信号，并将模拟电压信号和模拟电流信号发送至前向通道模块；所述前向通道模块用于对模拟电压信号和模拟电流信号进行处理，以便于模拟电压信号和模拟电流信号分别转换为数字电压信号和数字电流信号；所述A/D转换模块用于将模拟电压信号和模拟电流信号分别转换为数字电压信号和数字电流信号；还用于接收同步采样波形形成模块输出的与秒脉冲PPS信号同步的采样波形，并根据所述与秒脉冲PPS信号同步的采样波形对数字电压信号和数字电流信号进行采样，并将经过采样的数字电压信号和数字电流信号发送到数字信号处理模块；所述同步采样波形形成模块用于接收秒脉冲PPS信号，并在数字信号处理模块的控制下，产生与秒脉冲PPS信号同步的采样波形，并向A/D转换模块输出所述与秒脉冲PPS 信号同步的采样波形；所述数字信号处理模块用于控制同步采样波形形成模块产生与秒脉冲PPS信号同步的采样波形；还用于接收经过采样的数字电压信号和数字电流信号，并存储所述经过采样的数字电压信号和数字电流信号；还用于接收输入输出模块的输入信息；还用于通过输入输出模块输出所述经过采样的数字电压信号和数字电流信号；还用于通过通信模块将所述经过采样的数字电压信号和数字电流信号通过通信系统发送到谐波监测中心平台；所述通信模块用于在数字信号处理模块的控制下，将经过采样的数字电压信号和数字电流信号发送至通信系统；所述输入输出模块用于向数字信号处理模块提供输入信息；还用于在数字信号处理模块的控制下输出经过采样的数字电压信号和数字电流信号。所述信号拾取模块包括模拟电流信号拾取器和模拟电压信号拾取器。所述前向通道模块包括顺序相连的隔离电路、放大电路、相位调节电路、程控放大电路、有源滤波电路和电位平移电路；所述隔离电路用于实现拾取的模拟电流信号和模拟电压信号与谐波同步监测终端的电路板之间的隔离，避免产生电气干扰；所述放大电路用于放大拾取的模拟电流信号和模拟电压信号；所述相位调节电路用于提高经放大电路放大的模拟电流信号和模拟电压信号的相角精度；所述程控放大电路用于对相位调节后的模拟电流信号和模拟电压信号进行比例放大；所述有源滤波电路用于对程控放大后的模拟电流信号和模拟电压信号进行低通滤波，滤除高频干扰信号；所述电位平移电路用于对有源滤波电路滤波后的模拟电流信号和模拟电压信号进行位移，实现单极性输入。所述同步采样波形形成模块由GPS接收单元和复杂可编程逻辑单元组成；所述 GPS接收单元用于接收GPS信号，并根据接收的GPS信号输出秒脉冲PPS信号；所述复杂可编程逻辑单元在秒脉冲PPS信号和数字信号处理模块控制下，输出与秒脉冲PPS信号同步的采样波形。所述通信模块包括JR45接口、RS-232/485串口和USB接口。所述输入输本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种灵活的广域电网谐波同步监测系统，其特征是所述谐波同步监测系统包括顺序相连的谐波同步监测终端、通信系统和谐波监测中心平台；所述谐波同步监测终端用于接收谐波监测中心平台发送的监测任务，并根据监测任务进行电网谐波的同步测量，然后将同步测量结果通过通信系统传输到谐波监测中心平台；通信系统用于传输谐波监测中心平台发送的监测任务，还用于传输各个谐波同步监测终端的同步测量结果；所述谐波监测中心平台用于确定各个谐波同步监测终端的安装位置，并经过通信系统向各个谐波同步监测终端发送监测任务；还用于接收各个谐波同步监测终端的同步测量结果，并对接收的同步测量结果进行处理和输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志瑞，段晓波，牛胜锁，郝晓光，苏海锋，周文，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，河北省电力研究院，
类型：发明
国别省市：13