一种配网侧电能质量监测装置

技术领域

本发明涉及的监测装置，特别是涉及应用于测量电变量领域的一种配网侧电能质量监测装置。

背景技术

配网侧电能是指电力系统中从主变压器向用户供电的过程中，通过配电变压器对电能进行调节和传送的过程。在电力配网方面，国家电网公司致力于提高电网的供电质量与可靠性，推动智能配网侧建设，提高能源利用效率，减少能耗和损失。

为保证对电力配网质量的保证，电网公司会设置电力维护平台和电能质量监测平台，用于对电网的维护和监测。电能质量监测装置主要监测包括电压、电流、频率、谐波、波动、闪变、功率等电能质量数据，测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响。

电能质量监测装置在安装使用时，由于其安装位置的配网侧配电变压器的性能不同，以及配网侧负载的变化和不平衡的因素影响，都会直接影响电能质量监测装置的监测精度，但是现有的配网侧电能质量监测装置不能够有效对这些数据进行补偿和校准，进而降低了其对电能质量评估的精度，降低了其的可靠性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是如何进一步提高配网侧电能质量监测装置监测精度。

为解决上述问题，本发明提供了一种配网侧电能质量监测装置，包括搭载在监测装置本体内的电能质量处理单元，电能质量处理单元的输入端连接有配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元、初始参数采集单元、负载量采集单元、配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元；

配电变压器数据补偿单元的输入端分别与配电变压器数据采集单元和初始参数采集单元信号连接，负载数据补偿单元的输入端分别与负载数据采集单元和负载量采集单元信号连接；

电能质量处理单元的输出端连接有评估数据输出单元和警报单元；

配网侧数据采集单元的输入端与配网侧电能输出端信号连接，负载数据采集单元的输入端与负载耗电统计端信号连接，配电变压器数据采集单元的输入端与设置在配网侧的配电变压器信号连接，初始参数采集单元的输入端与配网侧维护平台信号连接，负载量采集单元的输入端与设置在配网侧的负载连接端信号连接；

评估数据输出单元的输出端分别与设置在监测装置本体前端的显示器和配网侧维护平台信号连接，警报单元的输出端与设置在监测装置本体上的警报器和配网侧维护平台信号连接。

在上述配网侧电能质量监测装置中，通过配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元分析和处理，能够有效促进监测装置本体对监测到的配网侧数据进行数据补偿和校准。

作为本申请的进一步改进，电能质量处理单元包括有质量分析处理模块和异常通道验证模块，质量分析处理模块的输出端连接有双通道启用模块，双通道启用模块的输出端与异常通道验证模块信号连接；

质量分析处理模块的输入端分别与配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元、初始参数采集单元、负载量采集单元、配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元信号连接；

异常通道验证模块的输入端分别与配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元、配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元信号连接；

质量分析处理模块和异常通道验证模块的输出端均与评估数据输出单元和警报单元信号连接。

作为本申请的再进一步改进，评估数据输出单元包括有分别与质量分析处理模块和异常通道验证模块的输出端信号连接的评估数据接收模块，评估数据接收模块的输出端连接有双通道数据判定模块，双通道数据判定模块的输出端连接有迭代数据输出模块，迭代数据输出模块的输出端分别与设置在监测装置本体前端的显示器和配网侧维护平台信号连接。

作为本申请的更进一步改进，双通道数据判定模块的输出端还连接有全数据存储日志模块和数据标记模块，数据标记模块的输出端与全数据存储日志模块信号连接，全数据存储日志模块的输出端与设置在配网侧服务器内的存储器信号连接。

作为本申请的又一种改进，电能质量处理单元的输出端还连接有采样频率调控单元，采样频率调控单元的输出端分别与配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元信号连接。

作为本申请的补充，电能质量处理单元的输出端还连接有数据存储学习单元，数据存储学习单元的输出端连接有云端数据库，云端数据库的输出端与电能质量处理单元信号连接。

作为本申请的补充，电能质量处理单元的输入端还连接有负载趋势预测单元，负载趋势预测单元的输入端分别与负载数据采集单元和负载量采集单元信号连接，负载趋势预测单元的输出端还与负载数据补偿单元信号连接。

作为本申请的补充，电能质量处理单元的输入端还连接有配网侧环境采集单元，配网侧环境采集单元的输入端连接有环境监测器，配网侧环境采集单元的输出端还分别与配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元信号连接。

综上，通过配电变压器数据采集单元、初始参数采集单元、负载数据采集单元和负载量采集单元的设置，能够辅助监测装置本体对配电变压器和负载的各项数据进行采集，然后通过配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元分析和处理，能够有效促进监测装置本体对监测到的配网侧数据进行数据补偿和校准，在提高监测装置本体监测精度的同时，还能够有效提高其评估结果的精准度和可靠性，有效提高监测装置本体的自适应性能，促进监测装置本体在不同配网侧的应用，扩大监测装置本体的应用范围。

附图说明

图1为本申请第1种和第2种实施方式的监测装置本体内各单元配合框图；

图2为本申请第1种和第2种实施方式的监测装置本体在配网侧内应用拓扑图；

图3为本申请第1种和第2种实施方式的监测装置本体内各单元配合逻辑图；

图4为本申请第1种和第2种实施方式的监测装置本体采集的监测数据正常时评估逻辑图；

图5为本申请第1种和第2种实施方式的监测装置本体采集的监测数据异常时评估逻辑图。

图中标号说明：

1监测装置本体、2配网侧服务器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的2种实施方式作详细说明。

第1种实施方式：

图1-图5示出包括搭载在监测装置本体1内的电能质量处理单元，电能质量处理单元的输入端连接有配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元、初始参数采集单元、负载量采集单元、配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元；

配电变压器数据补偿单元的输入端分别与配电变压器数据采集单元和初始参数采集单元信号连接，负载数据补偿单元的输入端分别与负载数据采集单元和负载量采集单元信号连接；

电能质量处理单元的输出端连接有评估数据输出单元和警报单元；

配网侧数据采集单元的输入端与配网侧电能输出端信号连接，负载数据采集单元的输入端与负载耗电统计端信号连接，配电变压器数据采集单元的输入端与设置在配网侧的配电变压器信号连接，初始参数采集单元的输入端与配网侧维护平台信号连接，负载量采集单元的输入端与设置在配网侧的负载连接端信号连接；

评估数据输出单元的输出端分别与设置在监测装置本体1前端的显示器和配网侧维护平台信号连接，警报单元的输出端与设置在监测装置本体1上的警报器和配网侧维护平台信号连接，通过配电变压器数据采集单元、初始参数采集单元、负载数据采集单元和负载量采集单元的设置，能够辅助监测装置本体1对配电变压器和负载的各项数据进行采集，然后通过配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元分析和处理，能够有效促进监测装置本体1对监测到的配网侧数据进行数据补偿和校准，在提高监测装置本体1监测精度的同时，还能够有效提高其评估结果的精准度和可靠性，有效提高监测装置本体1的自适应性能，促进监测装置本体1在不同配网侧的应用，扩大监测装置本体1的应用范围。

图1-图5示出电能质量处理单元的输出端还连接有采样频率调控单元，采样频率调控单元的输出端分别与配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元信号连接，通过采样频率调控单元的设置，能够对监测装置本体1监测到异常数据对监测装置本体1的采样频率进行调控，通过增加采样数据样本的方式，降低监测装置本体1的监测误差，辅助监测装置本体1判断异常原因，提高其的评估精度，并且通过采样频率调控单元的设置还能够有效促进监测装置本体1对采集数据的处理速率，合理适应监测装置本体1的运行负担，提高监测装置本体1的智能性。

图1-图5示出电能质量处理单元的输出端还连接有数据存储学习单元，数据存储学习单元的输出端连接有云端数据库，云端数据库的输出端与电能质量处理单元信号连接，通过数据存储学习单元和云端数据库的设置，能够有效增加监测装置本体1数据分析和补偿处理的参照样本，使其具有自主学习和不断更新的作用，提高了监测装置本体1对电能质量评估的可靠性和精准度，辅助配网侧维护平台对电网的维护精度。

图1-图5示出电能质量处理单元的输入端还连接有负载趋势预测单元，负载趋势预测单元的输入端分别与负载数据采集单元和负载量采集单元信号连接，负载趋势预测单元的输出端还与负载数据补偿单元信号连接，负载趋势预测单元的设置能够有效辅助监测装置本体1实现对负载应用时段的分析和处理，有效提高监测装置本体1在监测过程中的应变性，并且还能够有效增加负载数据补偿单元的数据处理精度，提高数据补偿和校准的精度。

图1-图5示出电能质量处理单元的输入端还连接有配网侧环境采集单元，配网侧环境采集单元的输入端连接有环境监测器，包括温度监测器、湿度监测器等环境监测器，配网侧环境采集单元的输出端还分别与配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元信号连接，通过配网侧环境采集单元的设置进一步增加配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元数据分析的依据，降低由于环境变化造成的数据误差，进一步提高监测装置本体1的监测精度。

图1-图5示出在监测装置本体1使用的过程时，首先通过配网侧维护平台向初始参数采集单元输入监测装置本体1安装处配电变压的原始参数，其中原始参数包括但不限于配网侧负载数据、额定负载数据、配电变压器额定数据、配电变压器稳定性数据以及维护数据等相关原始参数，然后初始参数采集单元将数据输出端至电能质量处理单元，电能质量处理单元对该数据进行存储待用；配电变压器数据采集单元对配电变压器的实时数据进行采集，包括但不限于其的电压、电流、温度等数据，然后配电变压器数据采集单元将实时数据分别传输至配电变压器数据补偿单元和电能质量处理单元；

配网侧环境采集单元通过环境监测器对监测装置本体1所处的环境数据进行采集，包括但不限于温度、湿度等数据，配网侧环境采集单元将环境数据分别传输至配电变压器数据补偿单元、负载数据补偿单元和电能质量处理单元；

此时，配电变压器数据补偿单元根据接收到的配电变压器的数据和环境数据对此时配电变压器产生的误差影响进行分析和计算，并将分析和计算后的误差补偿数据传输至电能质量处理单元；

负载数据采集单元通过配网侧的负载耗电统计端采集负载用电量数据，然后将数据分别传输至负载数据补偿单元、负载趋势预测单元和电能质量处理单元；负载量采集单元通过配网侧的负载连接端采集监测装置本体1监测端的电路负载数据量和负载功率，然后将采集到的负载数据分别传输至负载数据补偿单元、负载趋势预测单元和电能质量处理单元，负载趋势预测单元根据各时段负载用电量的变化数据对负载用电趋势进行分析和预测，并将趋势数据分别传输至负载数据补偿单元和电能质量处理单元，负载数据补偿单元根据其接收到的负载相关数据对负载产生的影响误差进行分析和计算，然后将分析和计算出的误差补偿数据传输至电能质量处理单元；

配网侧数据采集单元对配网侧电能输出端的电能数据进行监测，包括但不限于电压波形、电流波形、频率偏差、谐波含量、电压闪变、瞬态过电压等数据，配网侧数据采集单元将监测采集到的数据传输至电能质量处理单元，电能质量处理单元根据监测到的电能数据、环境数据、误差补偿数据对配网侧电能质量进行分析、校准和评估，并且对配网侧电能质量是否正常进行判断，然后将评估数据传输至评估数据输出单元，评估数据输出单元分别将数据显示在监测装置本体1的显示器上，显示器可只显示配网侧电能正常与否的数据显示，以及传输至配网侧维护平台内，同时电能质量处理单元将监测到的数据和评估数据传输至数据存储学习单元，使得数据存储学习单元将这些数据传输至云端数据库，便于后续形成监测装置本体1的参考数据库，便于后续监测装置本体1的智能化发展和应用；

在判断配网侧电能质量为正常时，通过评估数据输出单元和数据存储学习单元对数据进行处理后，则监测装置本体1保持持续的监测作用；

在判断配网侧电能质量为异常时，电能质量处理单元还会向警报单元发出异常信号，使得警报单元控制监测装置本体1上的警报器启动，并向配网侧维护平台传输异常信号，并且评估数据输出单元将异常数据分别传输至监测装置本体1的显示器上和配网侧维护平台内，然后电能质量处理单元向采样频率调控单元发出多采样验证的指令，使得采样频率调控单元分别对配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元的采样频率进行调整，增加这一阶段的采样数据，然后对电能质量处理单元对后续监测到的数据进行重新的分析、校准和评估，对异常数据进行验证；

若验证为异常时，将数据再次传输至评估数据输出单元，向配网侧维护平台传输异常数据和持续性的警报，促使配网侧维护平台和相关维护人员对异常进行处理；若验证为异常消失或者异常误判后，则将后续数据传输至评估数据输出单元，向配网侧维护平台传输迭代后续评估结果的数据，同时取消警报信号的传输；

在异常数据处理完成后，电能质量处理单元向采样频率调控单元发出完成指令，使得采样频率调控单元控制配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元的采样频率恢复原设定值，同时电能质量处理单元将其处理异常的数据传输至数据存储学习单元，使得数据存储学习单元对此次数据进行处理和分类，并传输至云端数据库存储，在后续电能质量处理单元遇到相类的监测数据状况时，能够根据云端数据库内的参考数据对其进行判断，进而有效增加了后续监测装置本体1对配网侧电能质量评估的效率和准确率。

第2种实施方式：

图1-图5示出电能质量处理单元包括有质量分析处理模块和异常通道验证模块，质量分析处理模块的输出端连接有双通道启用模块，双通道启用模块的输出端与异常通道验证模块信号连接；

质量分析处理模块的输入端分别与配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元、初始参数采集单元、负载量采集单元、配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元信号连接；

异常通道验证模块的输入端分别与配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元、配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元信号连接；

质量分析处理模块和异常通道验证模块的输出端均与评估数据输出单元和警报单元信号连接，通过质量分析处理模块和异常通道验证模块能够构成双通道式的数据处理通路，在数据异常需要多采样验证时，利用独立验证通道的异常通道验证模块对数据可靠性进行判断和验证，有效实现在不影响异常响应和数据传输的同时，还能够通过独立的异常验证作用，对响应的措施进行调整，并且还能够降低质量分析处理模块的运算难度，降低监测装置本体1对数据处理的负担，提高监测装置本体1数据监测和电能质量评估的稳定性。

图1-图5示出评估数据输出单元包括有分别与质量分析处理模块和异常通道验证模块的输出端信号连接的评估数据接收模块，评估数据接收模块的输出端连接有双通道数据判定模块，双通道数据判定模块的输出端连接有迭代数据输出模块，迭代数据输出模块的输出端分别与设置在监测装置本体1前端的显示器和配网侧维护平台信号连接，评估数据接收模块、双通道数据判定模块和迭代数据输出模块的设置，有效实现在启用异常通道验证模块时，评估数据输出单元对双通道数据的处理和数据结果的迭代数据作用，有效保证数据输出的稳定性，有效保证评估结果的准确性，促进配网侧维护平台能够针对有效评估数据的采集，提高维护精准度，促进配网侧维护平台的响应效率。

图1-图5示出双通道数据判定模块的输出端还连接有全数据存储日志模块和数据标记模块，数据标记模块的输出端与全数据存储日志模块信号连接，全数据存储日志模块的输出端与设置在配网侧服务器2内的存储器信号连接，通过全数据存储日志模块和数据标记模块的设置，能够有效对监测装置本体1验证数据的全过程数据进行存储和标记，便于后续相关技术人员的查询和下载，便于后续对配网侧数据的调控和保障的有效性，还能够辅助监测装置本体1的应用数据的存储，促进后续监测装置本体1的发展和改进。

图1-图5示出在监测装置本体1使用的过程中，质量分析处理模块对配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元、初始参数采集单元、负载量采集单元、配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元采集和监测的数据进行分析、校准和评估；

在质量分析处理模块判断配网侧电能质量为正常时，则直接将评估数据输出单元内的评估数据接收模块，评估数据接收模块将其接收到的单评估数据传输至双通道数据判断模块，双通道数据判断模块在判断其为单数据时，判断此时为评估结果正常的数据，则将数据分别传输至迭代数据输出模块和全数据存储日志模块，使得迭代数据输出模块将评估结果数据在监测装置本体1的显示器上显示，并传输至配网侧维护平台，全数据存储日志模块将质量分析处理模块评估检测的数据和结果生成日志存储至配网侧服务器2的存储器内，便于后续相关技术人员的下载和读取，且全数据存储日志模块存储的数据具有一定的时效性，在设定时效内对旧数据进行删除，有效保证存储器内的数据有效性，降低存储器负担，若需要数据追溯，可通过云端数据库对相关数据进行查询；

在质量分析处理模块判断配网侧电能质量为异常时，质量分析处理模块将异常数据传输至双通道启用模块，使得双通道启用模块接通异常通道验证模块，并将异常数据同步至异常通道验证模块，此时质量分析处理模块控制采样频率调控单元对配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元的采样频率进行调整，然后配网侧数据采集单元、负载数据采集单元、配电变压器数据采集单元调整频率后的数据以及配电变压器数据补偿单元和负载数据补偿单元调整频率后的误差补偿数据均直接传输至异常通道验证模块，使得异常通道验证模块对这些数据进行处理、分析、校准和评估，然后将验证后评估数据传输至评估数据接收模块，同时，质量分析处理模块将其的评估数据也传输至评估数据接收模块；

评估数据接收模块在接收到质量分析处理模块传输的电能质量评估结果以及异常通道验证模块的验证后评估数据的双评估结果数据后，将其传输至双通道数据判定模块，双通道数据判定模块对两次的评估数据进行对比；

在对比数据无差异或者差异在设定范围内时，则判定此时的配网侧电能为异常状态，然后将数据传输至迭代数据输出模块，迭代数据输出模块不产生迭代动作，直接将质量分析处理模块的验证结果输出，向配网侧维护平台传输异常数据和持续性的警报，促使配网侧维护平台和相关维护人员对异常进行处理；

在对比数据有差异且差异超出设定范围时，则判断此时配网侧电能为正常，然后将数据传输至迭代数据输出模块，迭代数据输出模块产生迭代动作，将验证后的评估数据迭代质量分析处理模块的验证结果输出，向配网侧维护平台传输迭代后续评估结果的数据，同时取消警报信号的传输；

双通道数据判定模块在接收到双数据后，将双数据的评估结果和相关监测数据同时输出至全数据存储日志模块，并且将具有异常的数据段输出至数据标记模块，使得数据标记模块对位于全数据存储日志模块内的同样数据段进行标记，然后全数据存储日志模块将标记后的数据输出至配网侧服务器2的存储器内存储，便于后续相关维护人员和技术人员的下载和应用，有利于监测装置本体1的持续改进和发展。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。