CN111505377A - 一种电压闪变实时监测与预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压闪变实时监测与预警系统及方法，涉及电力检测技术，其中的一种电压闪变实时监测与预警系统，包括：信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块、显示模块、数据共享模块、闪变预测模块、预警模块及预警信息发布模块；所述信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块依次顺序连接；所述闪变分析模块分别与显示模块、数据共享模块连接；所述数据共享模块与闪变预测模块、预警模块、预警信息发布模块依次顺序连接。本发明的系统及方法，实现了监测、预测、预警一体化；能确定闪变出现的时间，并根据监测数据进行模型预测，以便于对电压闪变及时出做预警处理。

Description

一种电压闪变实时监测与预警系统及方法

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，具体涉及一种电压闪变实时监测与预警系统及方法。

背景技术

目前，随着经济水平的快速发展，电力负荷也日益增长。电网中分布式电源的大量接入以及各种非线性、冲击性和波动性负荷的投入,加剧了电网中的电压波动，电网中的电压闪变频繁出现，影响电力系统的安全运行，给工业生产和社会生活造成严重影响。

目前IEC标准下的闪变检测需要经过一系列的平方检测滤波、带通和加权滤波、平方器低通滤波和统计等流程，在实际数字闪变仪的设计中十分复杂，同时各滤波器的非理想幅频特性引起的误差会对测量结果产生很大的影响。为了在保证电压闪变测量的准确性同时简化检测步骤与模型，需要对闪变测量方法进行改进。

因此对电压闪变进行检测与监测是确保提供良好电能质量的前提，与此同时，对其进行预测，提前对可能发生闪变的线路发出预警机制能够有效减缓电能事故的发生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电压闪变实时监测与预警系统及方法，实现了监测、预测、预警一体化，并能够快速检测出电压闪变程度，并进行一个预判，确保了电能质量，减缓了电能事故的发生。

根据本发明的一个方面，提供了一种电压闪变实时监测与预警系统，

包括：

信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块、显示模块、数据共享模块、闪变预测模块、预警模块及预警信息发布模块；

所述信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块依次顺序连接；

所述闪变分析模块分别与显示模块、数据共享模块连接；

所述数据共享模块与闪变预测模块、预警模块、预警信息发布模块依次顺序连接；

所述电压闪变监测与预测系统通过采集到的信号，将IEC标准闪变检测系统流程进行改进，分析得到电压闪变值，并进行数据的显示与传输共享；根据监测的数据建立预测模型，进行闪变预测，并对电压闪变指标超出的线路发出预警。

进一步地，所述信号调理模块主要包括非电量的转换、信号的变换、

放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离电路，将非电量和非标准的电信号转化成标准的电信号；信号调理模块设置于传感器和A/D采样模块之间。

更进一步地，所述A/D采样模块采用16位AD7705转换芯片进行A/D

转换；所述闪变分析模块采用DSP TMS320C5000进行数据的计算分析。

更进一步地，所述闪变预测模块用于数据的处理、预测模型的建立及预测结果的输出，闪变预测模块采用灰色模型、线性模型和随机时间序列模型自适应加权和优选组合得到预测结果。

更进一步地，所述预警模块用于数据完整度的判断、电压闪变指标阈

值、判断预警等级和预警的结果输出。

根据本发明的又一个方面，提供了一种电压闪变实时监测与预警方法，

包括以下步骤：

S1，电压闪变分析测量方法；

S2，电压闪变预测方法。

进一步地，所述步骤S1包括：

S11，采用PT/CT变换、电阻取样和电容滤波变换完成对电压与电流信号的采样；

S12，经过A/D转换模块进行A/D转换，输入电压闪变分析处理模块；

S13，对处理后的数据进行动态显示；

S14，将采集的电压信号进行FFT变换，判断闪变信号是否出现，并保存实时数据得到峰值和谷值；

S15，将一个或半个周期里采样的电压值

，由下式计算出对应的电压均方根值：

式中：

:每次的采样点数；

:采样信号；

:电压均方根值数列；

S16，对序列

进行FFT变换，得到其离散频谱数列

：

；

S17，对电压波动值的频率点其进行拟合；

S18，计算某一电压序列

的瞬时闪变视感度，将其经过傅里叶分解后得到各次谐波对应的瞬时闪变视感度

的值进行求和:

；

S19，计算出电压信号瞬时闪变值

。

更进一步地，所述步骤S2包括：

S21，根据闪变的历史数据建立模型；

S22，模型的参数辨识，以最大似然准则作为粒子群优化算法的适应度函数，建立参数估计的计算模型；

S23，基于预测数据的预警机制。

本发明的优点：

本发明的一种电压闪变实时监测与预警系统及方法，实现了监测、预测、预警一体化。对于闪变的检测流程进行了改进，简化了流程,提高了精确性，并且能确定闪变出现的时间，同时对数据实行共享与动态显示，并根据监测数据进行模型预测，以便于对电压闪变及时出做预警处理。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的一种电压闪变实时监测与预警系统结构框图；

图2是本发明实施例的一种电压闪变实时监测与预警系统的预测模块原理框图；

图3是本发明实施例的一种电压闪变实时监测与预警系统的预警模块原理框图；

图4是本发明实施例的一种电压闪变实时监测与预警方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参考图1，如图1所示，一种电压闪变实时监测与预警系统，包括：

信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块、显示模块、数据共享模块、闪变预测模块、预警模块及预警信息发布模块；

所述信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块依次顺序连接；

所述闪变分析模块分别与显示模块、数据共享模块连接；

所述数据共享模块与闪变预测模块、预警模块、预警信息发布模块依次顺序连接；

所述电压闪变监测与预测系统通过采集到的信号，将IEC标准闪变检测系统流程进行改进，分析得到电压闪变值，并进行数据的显示与传输共享；根据监测的数据建立预测模型，进行闪变预测，并对电压闪变指标超出的线路发出预警。

本发明的一种电压闪变实时监测与预警系统及方法，实现了监测、预测、预警一体化。对于闪变的检测流程进行了改进，简化了流程,提高了精确性，并且能确定闪变出现的时间，同时对数据实行共享与动态显示，并根据监测数据进行模型预测，以便于对电压闪变及时出做预警处理。

所述信号调理模块主要包括非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、

线性化、共模抑制及隔离电路，将非电量和非标准的电信号转化成标准的电信号；信号调理模块设置于传感器和A/D采样模块之间。

所述A/D采样模块采用16位AD7705转换芯片进行A/D转换；所述闪

变分析模块采用DSP TMS320C5000进行数据的计算分析。

参考图2，如图2所示，，所述闪变预测模块用于数据的处理、预测模型的建立及预测结果的输出，闪变预测模块采用灰色模型、线性模型和随机时间序列模型自适应加权和优选组合得到预测结果。

参考图3，如图3所示，所述预警模块用于数据完整度的判断、电压闪

变指标阈值、判断预警等级和预警的结果输出。

实施例2

参考图4，如图4所示，一种电压闪变实时监测与预警方法，包括以下

步骤：

S1，电压闪变分析测量方法；

S2，电压闪变预测方法。

所述步骤S1包括：

S11，采用PT/CT（电压/电流互感器）变换、电阻取样和电容滤波变换完成对电压与电流信号的采样；

S12，经过A/D转换模块进行A/D转换，输入电压闪变分析处理模块；

S13，对处理后的数据进行动态显示；

S14，将采集的电压信号进行FFT变换，判断闪变信号是否出现，并保存实时数据得到峰值和谷值；

S15，将一个或半个周期里采样的电压值

，由下式计算出对应的电压均方根值：

式中：

:每次的采样点数；

:采样信号；

:电压均方根值数列；

S16，对序列

进行FFT变换，得到其离散频谱数列

：

；

本发明采用FFT分解，该法要求采样点数N为2的某次幂，

的频谱分辨率随采样点数的不同而不同，当采样点数取2048次时，即频谱分辨率为0.0244时，瞬时闪变视感度

的计算值基本接近于理论值；

S17，根据电压波动的定义

可知，

为

频率下的电压波动值，其值为正弦电压方均根值曲线幅值的2倍；则该频率下的瞬时闪变视感度

通过下列公式计算：

对于冲击性负荷引起的电压波动与闪变问题，它们的闪变频率不一定在IEC标准给出的离散频率点上，因此需要对电压波动值的频率点其进行拟合；

S18，一信号均方根值的平方等于该信号的各次谐波均方根值的平方和，计算某一电压序列

的瞬时闪变视感度，将其经过傅里叶分解后得到各次谐波对应的瞬时闪变视感度

的值进行求和：

以上就是

的离散化步骤，得到

；

S19，计算出电压信号瞬时闪变值

。

所述步骤S2包括：

S21，根据闪变的历史数据建立模型；预测模型的精度取决于模型选取的合理性，由于线性回归模型、随机时间序列模型和灰色模型都是单一模型，很难预测多因素影响的电压闪变问题，为提高预测精度形成优选组合预测模型，来预测未来电压闪变状况；

S22，模型的参数辨识，为了避免粒子算法在后期陷入局部最优解，但又得确保在寻优前期能够较大范围地进行搜索，提出了一种改进的参数估计算法，即协同粒子群优化（CPSO）算法，该方法将种群分为两个，分别用来进行全局搜索和局部寻优，以最大似然准则作为粒子群优化算法的适应度函数，建立参数估计的计算模型；

S23，基于预测数据的预警机制。预测数据具有超前性，构建预测数据的预警机制，可以在电压闪变发生之前发布预警信息，使监控人员提前做好预防措施，确保了电能质量，降低了事故发生的频率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电压闪变实时监测与预警系统，其特征在于，包括：

信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块、显示模块、数据共享模块、闪变预测模块、预警模块及预警信息发布模块；

所述信号采集模块、电压电流信号调理模块、A/D采样模块、闪变分析模块依次顺序连接；

所述闪变分析模块分别与显示模块、数据共享模块连接；

所述数据共享模块与闪变预测模块、预警模块、预警信息发布模块依次顺序连接；

所述电压闪变监测与预测系统通过采集到的信号，将IEC标准闪变检测系统流程进行改进，分析得到电压闪变值，并进行数据的显示与传输共享；根据监测的数据建立预测模型，进行闪变预测，并对电压闪变指标超出的线路发出预警。

2.根据权利要求1所述的电压闪变实时监测与预警系统，其特征

在于，所述信号调理模块主要包括非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离电路，将非电量和非标准的电信号转化成标准的电信号；信号调理模块设置于传感器和A/D采样模块之间。

3.根据权利要求1所述的电压闪变实时监测与预警系统，其特征

在于，所述A/D采样模块采用16位AD7705转换芯片进行A/D转换；所述闪变分析模块采用DSP TMS320C5000进行数据的计算分析。

4.根据权利要求1所述的电压闪变实时监测与预警系统，其特征

在于，所述闪变预测模块用于数据的处理、预测模型的建立及预测结果的输出，闪变预测模块采用灰色模型、线性模型和随机时间序列模型自适应加权和优选组合得到预测结果。

5.根据权利要求1所述的电压闪变实时监测与预警系统，其特征

在于，所述预警模块用于数据完整度的判断、电压闪变指标阈值、判断预警等级和预警的结果输出。

6.一种电压闪变实时监测与预警方法，其特征在于，包括以下步

骤：

S1，电压闪变分析测量方法；

S2，电压闪变预测方法。

7.根据权利要求6所述的电压闪变实时监测与预警系统，其特征

在于，所述步骤S1包括：

S11，采用PT/CT变换、电阻取样和电容滤波变换完成对电压与电流信号的采样；

S12，经过A/D转换模块进行A/D转换，输入电压闪变分析处理模块；

S13，对处理后的数据进行动态显示；

S14，将采集的电压信号进行FFT变换，判断闪变信号是否出现，并保存实时数据得到峰值和谷值；

S15，将一个或半个周期里采样的电压值

，由下式计算出对应的电压均方根值：

式中：

:每次的采样点数；

:采样信号；

:电压均方根值数列；

S16，对序列

进行FFT变换，得到其离散频谱数列

：

；

S17，对电压波动值的频率点其进行拟合；

S18，计算某一电压序列的瞬时闪变视感度，将其经过傅里叶分解后得到各次谐波对应的瞬时闪变视感度

的值进行求和：

；

S19，计算出电压信号瞬时闪变值

。

8.根据权利要求6所述的电压闪变实时监测与预警系统，其特征

在于，所述步骤S2包括：

S21，根据闪变的历史数据建立模型；

S22，模型的参数辨识，以最大似然准则作为粒子群优化算法的适应度函数，建立参数估计的计算模型；

S23，基于预测数据的预警机制。

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