本发明专利技术涉及分布式电源节点实时监测与分析系统装置，主要包括数据实时采集与智能分析的下位机、当前与历史数据可查询的上位机以及无线数据传输等功能模块。其中，下位机包含用于电源节点参数采集的传感器装置、用于对传感信号进行放大的信号调理装置、用于经信号调理装置放大后的数据进行处理分析的嵌入式装置。对附加Hamming窗的快速傅立叶计算方法进行改进，自适应调整数据长度，解决传统FFT算法多路数据信号分析与处理速度之间的矛盾，在确保精度的基础上降低硬件资源消耗，提高信号处理的效率。不仅实现下位机操作的简易性与便携性，结合相应的无线通讯网络实现上位机对多电源节点参数监测的综合管理。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及分布式电源节点实时监测与分析系统装置，主要包括数据实时采集与智能分析的下位机、当前与历史数据可查询的上位机以及无线数据传输等功能模块。其中，下位机包含用于电源节点参数采集的传感器装置、用于对传感信号进行放大的信号调理装置、用于经信号调理装置放大后的数据进行处理分析的嵌入式装置。对附加Hamming窗的快速傅立叶计算方法进行改进，自适应调整数据长度，解决传统FFT算法多路数据信号分析与处理速度之间的矛盾，在确保精度的基础上降低硬件资源消耗，提高信号处理的效率。不仅实现下位机操作的简易性与便携性，结合相应的无线通讯网络实现上位机对多电源节点参数监测的综合管理。【专利说明】
本专利技术设计了一种分布式电源节点参数实时监测与智能分析方法，特别是开发并实现了。
技术介绍
由于化石能源特别是煤炭的大规模开发利用对生态环境造成严重影响，各国积极推进清洁能源发电。在我国，到“十二.五”末，非化石能源消费占一次能源消费比重将达到11.4 %，非化石能源发电装机比重达到30 %，在可再生能源资源丰富和具备多元化利用条件的地区，利用集中开发与分布式发电相结合，推动清洁能源多元化格局发展，对保护生态环境、应对气候变化、确保国家能源安全，实现可持续发展具有重要的意义。清洁能源分布式发电以微电网形式接入低压配电网，可充分利用能源结构多样性与便利性，以减少电力生产对环境的负面影响。微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控系统、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以独立运行。一方面，充分利用可再生能源发电对于中国调整能源结构、保护环境、开发西部、解决农村用能及边远地区用电、进行生态建设等均具有重要意义；另一方面，中国可再生能源的发展潜力十分巨大。然而微电网中各分布式电源节点构成差异较大且具有间歇性。例如光伏发电、风力发电、潮汐发电等易受季节气候的影响，微电网电源频繁切入和退出大电网，故障发生的可能性与系统的稳定必定会受到影响，而人们对电力供应的稳定性要求越来越高，保证电能质量的要求也更加突出。因此,如何对微电网中各分布式电源节点参数进行实时监测，并对其运行状况进行智能分析与评估，为后续的优化调度与继电保护决策提供信息具有重要的研究意义。为了适应越来越大规模的清洁能源发电应用和分布式电源的接入，方便电网管理工作人员对接入电网的用电设备与各节点电源的健康状况进行评估，各种便携式的电能监测分析仪随之产生，发展也越来越成熟。其中，Fluke公司是世界电子测试工具生产、分销和服务的领导者，它的高质量产品得到了广泛使用，其生产的Fluke 435 II三相电能分析仪是一款优秀的电能质量分析仪。Fluke 435 II分析仪可以单相三相交替使用，最大电压测量有效值(交流+直流)为1000V，最大电流测量有效值(交流+直流)为6000A，可以测量有效值、频率、相位、功率因数、功率，也可以测量电压暂将、电压骤升、三相不平衡率、电压闪变等数值。测量功能齐全、精度高、安全性强。其自带有SD卡用于保存现场测量的数据，供工作人员统计分析。此设备也可连接到PC机，与PC机保持实时通讯，实时数据也可保存至PC机上。其还配备有分析软件，方便工作人员分析数据。图像化操作界面，集成示波器、曲线图、报表等多种个性化的图形显示功能。而法国CA公司生产的CA8335能质量分析仪也是一款优秀的电能质量分析仪。最大测量线电压(交流+直流)960V，最大测量电流(交流+直流)6500A ；4路电压及4路电流输入；可同时捕捉及记录所有的电量参数，暂态波形和告警；配超大容量2GSD存储卡，可同时连续记录所有的电量参数达I个月；CA8335菜单含21种语言包括简/繁体中文，操作简便而精确；实时显示电压电流波形；可测谐波至50次，可进行闪变计算；备份和储存截屏(图像和数据)；趋势图可输出到PC，PC软件支持数据恢复读取、可实时与仪器保持通讯。后来，国内市场上还出现许多自主研发的产品，如国电华泰DT3561便携式三相电能质量分析仪、华电高盛的HVB-Q手持式电能质量分析仪等。这些产品实现了现场测量的便携化、简单化大，但是上述产品与上位机的通讯基本上是一对一，无法对便携设备数据进行统一管理的操作平台，更无法将各分布式电源节点进行统一监测并完成相关数据的智能分析。综上所述，实现分布式电源节点参数的综合监测，不仅需要充分考虑监测终端测试设备的简易性、便携性，还需要考虑分布式节点数据的实时传输与统一协调管理。然而，现有技术的功能大部分集成在便携式设备上，节点数目的增加不仅使得设备投资增大，而且没有远动功能，不能实现在线测量的功能转换和设备运行管理。分布式电源节点参数实时监测与分析的参数较多、多路FFT (快速傅里叶变换)计算量较大，随着数据的精度和采样频率的提高，设备的数据计算量呈几何倍数地上升。传统FFT算法无法解决多路数据信号分析误差与处理速度之间的矛盾。为了获得高精度的实时数据，需要使用成本较高的硬件进行支持。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于为分布式电源节点参数实时监测与分析提供更为有效的方法与系统装置，在充分考虑建设成本与硬件开销的情况下，快速获得更为准确、数据量更大的实时监控数据，解决了传统FFT算法在多路数据信号分析误差与处理速度之间的矛盾，提高了系统装置监测的实时性。并且实现多电源节点参数监测的无线通讯组网，大大减少了布线上所带来的困难，便于装调测试，具有灵活的适应性与扩展性。本专利技术通过以下技术方案实现上述目的:针对现有分布式电源节点参数检测、分析系统的缺点，设计分布式电源节点实时监测与分析系统装置，该系统装置包括一台或多台以上用于收集数据的下位机和与下位机进行通讯连接并收集汇总下位机数据的上位机。所述的下位机包含用于对电源节点进行实时检测的传感器装置，用于对传感器装置所获得的数据信号进行放大的信号调理装置，用于对经调理放大的信号进行计算与智能分析的数字信号处理装置，以及用于将下位机与上位机之间建立通信连接的无线数据传输装置。下位机的传感器装置对电网的一个或多个节点进行数据信号采样，获得实时的电网节点数据信号。通过电压、电流互感器获取的传感信号较为微弱，不适合进行处理，所以将其通过信号调理装置进行信号放大。放大信号经A/D采样后在数字信号处理与智能分析装置进行计算，获得合成波形和分析所需要的电压、电流、相位、频率、幅值和相位数据，并将检测结果通过无线网络传输给上位机。各电源节点的幅值、相位以及谐波分量均通过对附加Hamming窗的快速傅立叶变换改进算法获得,所述的Hamming窗函数为【权利要求】1.分布式电源节点实时监测与分析方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤: S010:可设定采样频率、监测的电源节点数； S020:通过电压、电流传感器可连续地对一个或多个电源节点的电参数进行监测，获得微弱的传感信号； S030:将微弱的传感信号进行隔离放大调理，形成适用于数字信号处理器A/D采样端直接输入的放大信号； S040:将放大信号进行A/D采样转换后的数字信号进行处理与分析，进而获得各电源节点参数的实时情况，所述的实时情况至少包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
分布式电源节点实时监测与分析方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：S010:可设定采样频率、监测的电源节点数；S020:通过电压、电流传感器可连续地对一个或多个电源节点的电参数进行监测，获得微弱的传感信号；S030:将微弱的传感信号进行隔离放大调理，形成适用于数字信号处理器A/D采样端直接输入的放大信号；S040：将放大信号进行A/D采样转换后的数字信号进行处理与分析，进而获得各电源节点参数的实时情况，所述的实时情况至少包括电压、电流、幅值、相位、频率功率因素、三相不平衡率、电压闪变以及谐波分量；各电源节点的幅值、相位以及谐波分量均通过对附加Hamming窗的快速傅立叶变换改进算法获得，所述的Hamming窗函数为(1)其中，为采样点数，代表采样的第个点；对采样序列进行加窗处理后得到(2)对进行FFT得(3)Hamming窗对应的FFT插值公式为(4)(5)式中，而，和分别对应各次谐波的幅值和相位。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢泉，胡立坤，卢子广，吕智林，陈秋华，桂国胜，
申请(专利权)人：南宁市三华太阳能科技有限公司，广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
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