电能质量监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种电能质量监测方法和装置。该电能质量监测方法包括：获取至少一个周波的电压或电流采样值；基于所获取的电压或电流采样值，计算出当前周期的电压或电流均方根值；缓存每个半个周波前的电压或电流均方根值，仅记录超出预定容限范围的电压或电流均方根值，还记录超出预定容限范围的电压或电流均方根值的之前半个周波前的电压或电流均方根值。由此，电能质量监测设备的数据记录量得以大幅降低。

【技术实现步骤摘要】
电能质量监测方法和装置
本专利技术总体涉及电能质量监测方法和装置，尤其涉及一种能够降低数据存储容量的电能监测方法和装置。
技术介绍
电能质量是指通过电网(例如公共电网)供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差120°。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称，负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想的状态并不存在。由此，产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。从不同角度观察，电能质量含义例如可以包括：(1)电压质量：其以实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电能质量问题，也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。(2)电流质量：其反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，是电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。这个定义有助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。为了分析得到电压质量或电流质量，一般需要对供电网中的电压和电流进行采样，同时将监测到的电压和电流数据保存下来，以供电能质量分析。为了确保电能质量分析的可靠性和准确性，电能质量监测中一个重要的环节就是以固定的时间周期持续记录监测到的电压或电流值。例如，记录每个周期的电压或电流采样数据，或者每1分钟、每个小时的电压或电流采样数据。假设以625微秒对50Hz的电力线的单相进行采样，则每个周期得到32个采样点。若记录连续10秒的数据，则需记录16K个采样点数据，也就是例如16K*4字节＝64K字节的数据。如此，如果记录一天24小时的数据，则数据量将达到552M字节。这就需要电能质量监测设备具有相当的存储容量，但这一点对于大多数电能质量监测设备而言是很难达到的。同时，如果记录每个采样点的数据，一旦因例如电压暂停或电压(电流)的涨落而导致记录数据超出预定的记录范围，则所记录的数据将自此失效，或者得到不准确的记录数据。为了解决这一问题，现有的一种方式是进一步缩小数据记录间隔以得到更多或更为准确的数据。但是，这种方案给电能质量监测设备的存储容量提出了更高的要求。另一种方案是在出现超出范围的无效数据时记录这一事件并在数据记录中标记无效数据。但是，这种方法的缺点是因无效数据的存在连续的采样数据将会出现中断，并不利于电能质量的分析。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种电能质量监测方法，其能够记录连续的反应电流或电压变化的数据，以供电能质量分析。根据本专利技术一个实施例，本专利技术提出的用于电能质量监测的方法，初始化一个用于存储半个周波前数据的缓存以及一个用于存储在先记录数据点的缓存；获取至少一个周期的电压或电流采样值，基于所获取的电压或电流采样值，计算出当前周期的电压或电流均方根值；判断所述当前周期的电压或电流均方根值与所述在先记录数据点之差是否超出一个预定的第一容限；如果未超出，则以所述当前周期的电压或电流均方根值及其相关时间标记更新所述半个周波前数据，并继续执行获取后续周期的电压或电流采样值的步骤；如果超出，则在所述在半个周波前数据为有效值的情况下，将所述在半个周波前数据作为一个数据点记录下来，以及如果超出，则还将所述当前周期的电压或电流均方根值及其相关时间标记作为一个数据点记录下来，同时以所述当前周期的电压或电流均方根值更新所述在先记录数据点。优选地，所述初始化步骤包括：清空用于存储所述半个周波前数据的缓存。而且，所述半个周波前数据为有效值的情况还包括：如果所述半个周波前数据不为空，则表明所述半个周波前数据为有效值；以及将所述半个周波前数据作为一个数据点记录下来的步骤还包括；在记录下所述半个周波前数据之后，清空所述用于存储半个周波前数据的缓存。更为优选地，所述半个周波前数据为有效值的情况还包括：如果所述半个周波前数据不为空，则进而判断所述当前周期的电压或电流均方根值与所述半个周波前数据之差是否超出一个第二容限(Tc)；如果超出，则表明所述半个周波前数据为有效值。在本专利技术另一个实施例中，更为优选地，所述预定的第一容限为至少第一子容限和第二子容限中之一，且所述第一子容限大于所述第二子容限，以及记录所述电压或电流均方根值的步骤还包括：判断当前计算出的电压或电流均方根值与额定的电压或电流值之差是否超出一个预定的容限阈值；如果当前计算出的电压或电流均方根值与额定的电压或电流值之差未超出所述预定容限阈值，则所述预定的第一容限为第一子容限，否则所述预定第一容限为第二子容限，其中所述预定的容限阈值大于所述第一子容限和第二子容限中任一。优选地，所述预定的容限阈值为额定的电压或电流均方值的8％～12％。更为优选地，所述第一容限是第二容限的两倍。尤为优选地，所述预定容限为额定的电压或电流均方值1％～6％。根据本专利技术另一个实施例，本专利技术还提出了一种用于电能质量监测的装置，包括：初始化模块，用于初始化一个半个周波前数据以及一个在先记录数据点；采样模块，用于获取至少一个周波的电压或电流采样值；计算模块，基于所获取的电压或电流采样值，计算出当前周期的电压或电流均方根值；判断模块，判断所述当前周期的电压或电流均方根值与所述在先记录数据点之差是否超出一个预定的第一容限；第一更新模块，如果判断模块的判断结果为未超出第一容限，则以所述当前周期的电压或电流均方根值及其相关时间标记更新所述半个周波前数据；第一记录模块，如果判断模块的判断结果为超出第一容限，则在所述半个周波前数据为有效值的情况下，将所述半个周波前数据作为一个数据点记录下来，以及第二记录模块，如果判断模块的判断结果为超出第一容限，则还将所述当前周期的电压或电流均方根值及其相关时间标记作为一个数据点记录下来；第二更新模块，在所述第二记录模块记录完成后，以所述当前周期的电压或电流均方根值更新所述在先记录数据点。参考以下结合附图对本专利技术各实施例的详细描述，本专利技术的上述方面和优点将会更加清晰明了。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中，图1示出了电压均方根的计算方式的示意图；图2示出了每半个周波(瞬时半周波)电压均方根的计算方式的示意图；图3是利用电能质量监测方法得到的记录数据的示意图；图4示出了根据本专利技术一个实施例的电能质量监测方法的流程图；图5示出了根据图4的电能质量监测方法得到的电能质量监测数据曲线；图6示出了根据本专利技术又一个实施例的电能质量监测方法的流程图；图7是采用本专利技术提出的电能质量监测方法得到的记录数据的示意图；图8是根据本专利技术一个实施例的电能质量监测装置的结构框图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。图1示意性地示出供电线路中单相的电压波形，以及电压均方根值(Urms)的计算方法。在图1中，纵坐标为采样到的电压值，图中用x(i)表示；横坐标为时间轴，单位为秒(S)。如图1所示，电压的均方根值Urms(即图1中的y(t))为电压采样值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电能质量监测的方法，包括：初始化一个用于存储半个周波前数据（Pre‑1/2Urms）的缓存以及一个用于存储在先记录数据点（Recorded_Point）的缓存；获取至少一个周期的电压或电流采样值，基于所获取的电压或电流采样值，计算出当前周期的电压或电流均方根值（Cur_Urms）；判断所述当前周期的电压或电流均方根值（Cur_Urms）与所述在先记录数据点（Recorded_Point）之差是否超出一个预定的第一容限（TL）；如果未超出，则以所述当前周期的电压或电流均方根值（Cur_Urms）及其相关时间标记更新所述半个周波前数据（Pre‑1/2Urms），并继续执行获取后续周期的电压或电流采样值的步骤；如果超出，则在所述在半个周波前数据（Pre‑1/2Urms）为有效值的情况下，将所述在半个周波前数据（Pre‑1/2Urms）作为一个数据点记录下来，以及如果超出，则还将所述当前周期的电压或电流均方根值（Cur_Urms）及其相关时间标记作为一个数据点记录下来，同时以所述当前周期的电压或电流均方根值（Cur_Urms）更新所述在先记录数据点（Recorded_Point）。

【技术特征摘要】
1.一种用于电能质量监测的方法，包括：初始化一个用于存储半个周波前数据(Pre-1/2Urms)的缓存以及一个用于存储在先记录数据点(Recorded_Point)的缓存；获取至少一个周期的电压或电流采样值，基于所获取的电压或电流采样值，计算出当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)；判断所述当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)与所述在先记录数据点(Recorded_Point)之差是否超出一个预定的第一容限(TL)；如果未超出，则以所述当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)及其相关时间标记更新所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)，并继续执行获取后续周期的电压或电流采样值的步骤；如果超出，则在所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)为有效值的情况下，将所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)作为一个数据点记录下来，以及如果超出，则还将所述当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)及其相关时间标记作为一个数据点记录下来，同时以所述当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)更新所述在先记录数据点(Recorded_Point)。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述初始化步骤包括：清空用于存储所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)的缓存；而且，所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)为有效值的情况还包括：如果所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)不为空，则表明所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)为有效值；以及将所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)作为一个数据点记录下来的步骤还包括；在记录下所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)之后，清空所述用于存储半个周波前数据(Pre-1/2Urms)的缓存。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)为有效值的情况还包括：如果所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)不为空，则进而判断所述当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)与所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)之差是否超出一个第二容限(Tc)；如果超出，则表明所述半个周波前数据(Pre-1/2Urms)为有效值。4.如权利要求1-3中任意一个所述的方法，其中，所述预定的第一容限(TL)为至少第一子容限(T1)和第二子容限(T2)中之一，且所述第一子容限(T1)大于所述第二子容限(T2)，以及判断所述当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)与所述在先记录数据点(Recorded_Point)之差是否超出一个预定的第一容限(TL)还包括：判断当前周期的电压或电流均方根值(Cur_Urms)与一个额定的电压或电流均方值(Unom)之差是否超出一个预定的容限阈值(Th)；如果未超出所述预定的容限阈值(Th)，则所述预定的第一容限(TL)为第一子容限(T1)，否则所述预定的第一容限(TL)为第二容限(T2)，其中所述预定的容限阈值(Th)大于所述第一子容限(T1)和第二子容限(...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲刚，
申请(专利权)人：西门子电力自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32