电力安全综合监测装置及其分析方法
【专利摘要】本发明提供一种电力安全综合监测装置，其特征在于，包括传感器组、预处理模块、电能质量分析模块、微处理器、存储器以及通信模块，传感器组包括多个传感器并用于采集用电设备的运行参数，预处理模块对前述运行参数进行预处理，电能质量分析模块进行电能质量分析并将电能质量参数，微处理器根据电能质量参数和预处理后的运行参数与电气安全数据的比对结果来分析电网和用电设备的安全状况以及电气火灾隐患，并发送火灾预警信号。本发明的装置独立使用时可以对局部电位的电能质量、电气火灾隐患进行实时在线监控，组网时可作为电力安全监控系统的数据采集装置和数据预处理模块，降低数据传输量和系统的信息处理量。
【专利说明】电力安全综合监测装置及其分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统运行监控领域，具体而言涉及一种电力安全综合监测装置及其分析方法。
【背景技术】
[0002]现有的安全监测仪表功能单一，电力监测仪表侧重于基本电力参数的监控，而电气火灾监测仪表则侧重于烟气、温度的监测，对电能质量问题引起的电气火灾则没有监测作用。目前，尚未有一种有效的监控仪表既可对局部电位的电能质量、电气火灾隐患进行实时在线监控，而且还可作为电力安全监控系统的数据采集装置和数据预处理模块，降低数据传输量和系统的信息处理量。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明旨在提供一种电力安全综合监测装置及其分析方法，独立使用时可以对局部电位的电能质量、电气火灾隐患进行实时在线监控，组网时可作为电力安全监控系统的数据采集装置和数据预处理模块，降低数据传输量和系统
的信息处理量。
[0004]本发明的另一方面还提出一种电力安全综合分析方法。
[0005]为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
一种电力安全综合监测装置，包括传感器组、预处理模块、电能质量分析模块、微处理器、存储器以及通信模块，其中:预处理模块、电能质量分析模块、存储器、以及通信模块分别连接至微处理器；
所述传感器组包括多个用于采集用电设备运行参数的传感器，并分别连接至所述预处理模块的对应接口以建立模拟信号的传输通道；
所述预处理模块，用于对前述运行参数进行预处理；
所述电能质量分析模块，基于预处理后的运行参数进行电能质量分析并将电能质量参数传输至微处理器；
所述通信模块，包括无线通信子模块、现场总线接口模块以及互联网接口模块中的至少一种；
所述存储器，用于存储用电设备安全数据库、用电安全分析数据库和电气安全综合分析模块；所述用电设备安全数据库，用于存储安全生产工艺和电气安全数据，是根据国内外同行业主流生产工艺和行业内主要用电设备用电安全数据经综合分析后编制，并结合用户实际生产运行状况加以调整后制定，其中用电设备超限越限设定值用户可结合本单位实际生产工艺加以调整；所述微处理器在进行电气安全综合分析时直接调用相关数据进行比对分析；所述用电安全分析数据库，用于存储微处理器进行电气安全综合分析后产生的电气安全分析图表，供显示模块和通信模块调用；
所述微处理器，根据电能质量参数和预处理后的运行参数，调用电气安全数据库中的电气安全数据进行比对，运用比对结果来分析电网和用电设备的安全状况以及电气火灾隐患，并基于电气火灾隐患分析结果控制通讯模块发送火灾预警信号。
[0006]进一步，所述传感器组包括电力互感器、温度传感器和烟气传感器，分别连接至所述预处理模块的电力参数接口、温度接口和烟气接口以建立模拟信号的传输通道。
[0007]进一步，所述预处理模块包括鉴相电路、电力参数模数转换电路、温度参数模数转换电路、烟气参数模数转换电路、数据缓存区、接口电路以及子处理器，其中:鉴相电路用于对传感器组采集的三相电压信号、三相电流信号以及对应相的电压电流信号进行鉴相处理，获得三相电压相位差、三相电流相位差、各相电压电流相位差信号；模数转换电路用于对前述三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相位差信号、各相电压电流相位差信号转换为数字信号；温度参数模数转换电路用于将传感器组采集的温度信号转换为数字信号；烟气参数模数转换电路用于将传感器组采集的烟气信号转换为数字信号；子处理器控制前述数字信号通过接口电路传输至数据缓冲区并进行基础数据分析，并将分析结果存入数据缓冲区，基础数据分析包括:根据电压电流相位差信号计算各相功率因数及总功率因数；采用过零计数法计算各相电压电流频率以及频差；根据电压电流信号、电压电流相位差信号计算各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率；根据三相电流信号和零线电流信号采用平衡法计算漏电流；计算各相有功功率当前负荷率；根据有功功率、无功功率采用数值积分方法计算当前有功电量和无功电量。
[0008]进一步，所述电能质量分析模块根据预处理后的运行参数中的电力参数进行相电压分析、线电压分析、相电流分析、电流谐波分析以及电压谐波分析，其中:
相电压分析:计算相电压偏差和三相电压不平衡度；
线电压分析:计算线电压偏差和三相线电压不平衡度；
相电流分析:计算三相电流不平衡度；
电流谐波分析:计算谐波电流奇次总畸变率、偶次总畸变率、各相2-31次谐波电流含有率:
电压谐波分析:计算电压基波有效值、谐波电压总畸变率、奇次谐波总畸变率、偶次谐波总畸变率、各相2-31次谐波含有率；
所述电力参数包括三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相位差信号、各相电压电流相位差信号、各相功率因数及总功率因数、各相电压电流频率以及频差、各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率、漏电流、各相有功功率当前负荷率、当前有功电量和无功电量。
[0009]进一步，所述微处理器调用电气安全分析程序对电能质量参数和预处理后的运行参数与用电设备安全数据库中的对应用电设备的电气安全数据进行比对，分析电网和用电设备的安全状况，以及确定是否存在电气火灾隐患以及电气火灾隐患类型与等级，并将分析结果存入用电安全分析数据库，其中安全分析包括下述分析中的至少一种:
断相分析:根据三相电流信号分析断相发生的时间及持续的时间；
越限分析:将前述电力参数和电能质量参数与用电设备安全数据库中的用电设备的电气安全参数进行比对分析，确定电力参数和电能质量参数越限发生的时间、次数、越上限或下限情况、越限设定值、越限时的实际值，其中越限分析参数包括:相电压、相电压偏差、三相相电压不平衡度、线电压、线电压偏差、三相线电压不平衡度、线电流、三相电流不平衡度、零线电流、漏电电流、各相及总有功功率、各相及总功率因素、频率、温度、谐波电流总畸变率、谐波电流奇次总畸变率、谐波电流偶次总畸变率、谐波电压总畸变率、谐波电压奇次总畸变率、谐波电压偶次总畸变率；
温度、烟气异常分析:分析各个温度传感器检测的温度值是否超过设定值，各个温度传感器检测的温度值之间的差值是否超过设定值；各个烟气传感器检测的烟气值是否超过设定值，各个烟气传感器检测烟气值之间的差值是否超过设定值；
过电压、欠电压分析:分析三相线电压、三相相电压在一段时间内的平均电压值是否超过或低于设定值；
过电流分析:分析三相电流和零线电流在一段时间内的平均电流值是否超过设定值； 超载分析:分析各分相负荷和总负荷在一段时间内的平均负荷值是否超过设定值；
短路分析:分析各相电流是否瞬时异常增大到超过设定值；
漏电分析:分析漏电电流是否超过设定值。
[0010]进一步，所述装置还包括一连接至所述微处理器的显示模块，该显示模块用于以可视化的图形或表格显示用电设备与电网电气安全状况信息和/或火灾隐患报警信息。
[0011]进一步，所述装置还包括一连接至所述微处理器的报警模块，通过声和/或光信号发出火灾隐患报警信号。
[0012]进一步，所述通信模块包括无线通信子模块、现场总线接口模块以及互联网接口模块中的至少一种。
[0013]本发明的另一方面提出一种应用上述电力安全综合监测装置进行电力安全综合分析的方法，包括以下步骤:
传感器组采集用电设备的运行参数并传输至预处理模块，运行参数包括电力参数、烟气参数和温度参数；
对运行参数进行预处理，并将预处理结果传输至微处理器；
电能质量分析模块基于预处理结果进行电能质量分析并将分析结果传输至微处理
器；
微处理器根据预处理结果和电能质量分析结果与用电设备安全数据库中的对应用电设备的电气安全数据的比对结果，分析电网和用电设备的安全状况以及确定电气火灾隐患状况。
[0014]进一步，所述方法还包括步骤:微处理器基于电气火灾隐患状况分析结果控制一通信模块发送火灾隐患预警信号。
[0015]进一步，所述方法还包括步骤:微处理器基于电气火灾隐患状况分析结果控制一报警模块通过声和/或光信号发出火灾隐患报警信号。
[0016]进一步，所述方法还包括步骤:微处理器基于电网和用电设备的安全状况分析结果和/或电气火灾隐患分析结果控制一显示模块以可视化的形式表征出来。
[0017]由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于既可以独立使用也可以组网使用，在独立使用时可对其接入电网的电能质量进行实时监测和监控，并对电力安全状况进行实时分析监控，通过多种方式对电网电气火灾安全隐患进行报警，组网时可作为电力安全监控系统的数据采集装置和数据预处理模块，降低数据传输量和系统的信息处理量；而且本发明的技术方案功能丰富，实时性较强，且显示界面为可视化，可长期稳定运行并在线监测，实现电力用户本地监管和电能管理网络系统集中监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明较优实施例电力安全综合监测装置的模块示意图。
[0019]图2为电力安全分析的流程图。
【具体实施方式】
[0020]为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0021]如图1所示，根据本发明的较优实施例，电力安全综合监测装置包括传感器组、预处理模块4、电能质量分析模块5、微处理器7、存储器6以及通信模块10，预处理模块4、电能质量分析模块5、存储器6以及通信模块10分别连接至微处理器7，其中，传感器组包括电力互感器1、温度传感器2和烟气传感器3，分别连接至预处理模块的电力参数接口、温度接口和烟气接口以建立模拟信号的传输通道，这些传感器用于采集用电设备的运行参数，预处理模块4对前述运行参数进行预处理，电能质量分析模块5基于预处理后的运行参数进行电能质量分析并将电能质量参数传输至微处理器7，微处理器7根据电能质量参数和预处理后的运行参数与电气安全数据的比对结果来分析电网和用电设备的安全状况以及电气火灾隐患，并基于电气火灾隐患分析结果控制通讯模块10发送火灾预警信号。
[0022]本实施例中，预处理模块4包括鉴相电路、电力参数模数转换电路、温度参数模数转换电路、烟气参数模数转换电路、数据缓存区、接口电路以及子处理器，其中:鉴相电路用于对电力互感器I所采集的三相电压信号、三相电流信号以及对应相的电压电流信号进行鉴相处理，获得三相电压相位差、三相电流相位差、各相电压电流相位差信号；模数转换电路用于对前述三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相位差信号、各相电压电流相位差信号转换为数字信号；温度参数模数转换电路用于将温度传感器2采集的温度信号转换为数字信号；烟气参数模数转换电路用于将烟气传感器3采集的烟气信号转换为数字信号；子处理器控制前述数字信号通过接口电路传输至数据缓冲区并进行基础数据分析，并将分析结果存入数据缓冲区，基础数据分析包括:根据电压电流相位差信号计算各相功率因数及总功率因数；采用过零计数法计算各相电压电流频率以及频差；根据电压电流信号、电压电流相位差信号计算各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率；根据三相电流信号和零线电流信号采用平衡法计算漏电流；计算各相有功功率当前负荷率；根据有功功率、无功功率采用数值积分方法计算当前有功电量和无功电量。
[0023]电能质量分析模块5根据预处理后的运行参数中的电力参数进行相电压分析、线电压分析、相电流分析、电流谐波分析以及电压谐波分析，其中:
相电压分析:计算相电压偏差和三相电压不平衡度；
线电压分析:计算线电压偏差和三相线电压不平衡度；
相电流分析:计算三相电流不平衡度；
电流谐波分析:计算谐波电流奇次总畸变率、偶次总畸变率、各相2-31次谐波电流含有率:
电压谐波分析:计算电压基波有效值、谐波电压总畸变率、奇次谐波总畸变率、偶次谐波总畸变率、各相2-31次谐波含有率； 电力参数包括三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相位差信号、各相电压电流相位差信号、各相功率因数及总功率因数、各相电压电流频率以及频差、各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率、漏电流、各相有功功率当前负荷率、当前有功电量和无功电量。
[0024]微处理器7调用电气安全分析模块对电能质量参数和预处理后的运行参数与用电设备安全数据库中的对应用电设备的电气安全数据进行比对，分析电网和用电设备的安全状况，以及确定是否存在电气火灾隐患以及电气火灾隐患类型与等级，并将分析结果存入用电安全分析数据库，其中安全分析包括下述分析中的至少一种:
断相分析:根据三相电流信号分析断相发生的时间及持续的时间；
越限分析:将前述电力参数和电能质量参数与用电设备安全数据库中的用电设备的电气安全参数进行比对分析，确定电力参数和电能质量参数越限发生的时间、次数、越上限或下限情况、越限设定值、越限时的实际值，其中越限分析参数包括:相电压、相电压偏差、三相相电压不平衡度、线电压、线电压偏差、三相线电压不平衡度、线电流、三相电流不平衡度、零线电流、漏电电流、各相及总有功功率、各相及总功率因素、频率、温度、谐波电流总畸变率、谐波电流奇次总畸变率、谐波电流偶次总畸变率、谐波电压总畸变率、谐波电压奇次总畸变率、谐波电压偶次总畸变率；
温度、烟气异常分析:分析各个温度传感器检测的温度值是否超过设定值，各个温度传感器检测的温度值之间的差值是否超过设定值；各个烟气传感器检测的烟气值是否超过设定值，各个烟气传感器检测烟气值之间的差值是否超过设定值；
过电压、欠电压分析:分析三相线电压、三相相电压在一段时间内的平均电压值是否超过或低于设定值；
过电流分析:分析三相电流和零线电流在一段时间内的平均电流值是否超过设定值； 超载分析:分析各分相负荷和总负荷在一段时间内的平均负荷值是否超过设定值；
短路分析:分析各相电流是否瞬时异常增大到超过设定值；
漏电分析:分析漏电电流是否超过设定值。
[0025]优选地，本实施例的电力安全综合监测装置还包括一显示模块8，连接至微处理器7，该显示模块8用于以可视化的图形或表格显示用电设备与电网电气安全状况信息和/或火灾隐患报警信息。
[0026]优选地，电力安全综合监测装置还包括一报警模块9，连接至微处理器7，通过声和/或光信号发出火灾隐患报警信号。
[0027]进一步，电气火灾隐患设定多级告警值，比如，超过一级值为一般告警，超过二级值为严重告警，超过三级值为险情告警。本实施例中，可以是根据险情的具体情况发出不同的声光预警信号。
[0028]通信模块10包括无线通信子模块11、现场总线接口模块12以及互联网接口模块13中的至少一种，如此，当电气火灾隐患发生时，可通过下述方式中的至少一种发出火灾预警:通过无线通信子模块11向管理人员的通信设备发出火灾预警；通过现场总线接口模块
12向上位机发出火灾预警提示；通过互联网接口模块13向相关火灾监控部门发出火灾预
m
目O
[0029]用户可通过网络或现场总线与电力安全综合监测装置连接，通过安全模块的通信子模块10读取用电安全分析数据库中的相关数据。
[0030]在大范围使用电力安全综合监测装置时，电力安全监测服务器可通过互联网与各个电力安全综合监测装置的互联网接口 13连接组成电力安全监测网络，各个电力安全综合监测装置将其检测和处理后的电气安全分析数据通过互联网传输给电力安全监测服务器，由服务器对其接入区域内的电网和用电设备的电气安全状况作总体分析，实现大范围电气火灾隐患的监测和预警。
[0031]由此可见，本实施例的电力安全综合监测装置采用模块化的设计，通过对传感器采集的数据进行分级处理，首先经预处理进行基本电力参数计算，然后对其进行电能质量分析，最后对电网存在的电气安全隐患进行分析，并输出显示，存在安全隐患时采用多种方式进行报警。
[0032]参考图1并结合图2所示的流程图，电力安全综合监测装置工作时执行以下步骤:
1、电力互感器1、温度传感器2和烟气传感器3检测的模拟量信号传输给预处理模块
4 ；
2、预处理模块4对输入的电力参数信号、温度信号、烟气信号进行初步处理；
步骤2所述初步处理，包括以下处理步骤:
2.1)鉴相处理:预处理模块4中的鉴相电路分别对三相电压信号、三相电流信号以及对应相的电压电流信号进行鉴相处理，获得三相电压相位差、三相电流相位差、各相电压电流相位差号；
2.2)模数转换:预处理模块4的电力参数模数转换器将三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相位差信号、各相电压电流相位差信号转换为数字量信号，并通过预处理模块中接口电路传输给预处理模块4的子处理器；预处理模块4的温度参数和烟气参数模数转换器将温度和烟气模拟信号转换为数字信号，并存入预处理模块4的缓冲存储器；
2.3)数据基本分析:预处理模块4的子处理器接收模数转换器传输的数据后，将其存入预处理模块中的缓冲存储器，并进行数据分析；
步骤2.3所述数据分析包括:根据电压电流相位差信号计算各相功率因数及总功率因数；采用过零计数法计算各相电压电流频率以及频差；根据电压电流信号、电压电流相位差信号计算各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率；根据三相电流信号和零线电流信号采用平衡法计算漏电流；计算各相有功功率当前负荷率；根据有功功率、无功功率采用数值积分方法计算当前有功电量和无功电量。
[0033]2.4)数据存储:预处理模块4将计算结果存入预处理模块4中的缓冲存储器；
4、电能质量分析模块5调用电能质量分析程序通过对基本电力参数进行电能质量分
析；
步骤4所述电能质量分析包括以下内容:
4.1)相电压分析:计算相电压偏差和三相电压不平衡度；
4.2)线电压分析:计算线电压偏差和三相线电压不平衡度；
4.3)相电流分析:计算三相电流不平衡度；
4.4)电流谐波分析:计算谐波电流奇次总畸变率、偶次总畸变率、各相2-31次谐波电流含有率:
4.5)电压谐波分析:计算电压基波有效值、谐波电压总畸变率、奇次谐波总畸变率、偶次谐波总畸变率、各相2-31次谐波含有率；
5、预处理模块4将温度参数、烟气参数、电力参数传输给安全模块的微处理器7；
所述电力参数包括:三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相
位差信号、各相电压电流相位差信号、各相功率因数及总功率因数、各相电压电流频率以及频差、各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率、漏电流、各相有功功率当前负荷率、当前有功电量和无功电量。
[0034]6、电能质量分析模块5将电能质量参数传输给微处理器7 ；
所述电能质量参数包括:相电压偏差和三相电压不平衡度、线电压偏差和三相线电压不平衡度、三相电流不平衡度、谐波电流奇次总畸变率、偶次总畸变率、各相2-31次谐波电流含有率、电压基波有效值、谐波电压总畸变率、奇次谐波总畸变率、偶次谐波总畸变率、各相2-31次谐波含有率。
[0035]7、微处理器7调用电气安全分析程序通对电力参数、电能质量参数、温度和烟气参数进行分析，并与用电设备安全数据库中的对应用电设备的电气安全数据进行比对，分析电网和用电设备的安全状况，确定是否存在电气火灾隐患以及电气火灾隐患类型与等级，具体分析处理流程如图2所示；
步骤7所述电气安全状况分析包括:
7.1)断相分析:根据三相电流分析断相发生的时间及持续的时间；
7.2)越限分析:将实际检测的电力参数和电能质量参数与用电设备安全数据库的用电设备安全参数进行比对分析，确定电力参数和电能质量参数越限发生的时间、次数、越上限或下限、越限设定值、越限时的实际值；
步骤7.2所分析的越限参数包括:相电压、相电压偏差、三相相电压不平衡度、线电压、线电压偏差、三相线电压不平衡度、电流、三相电流不平衡度、零线电流、漏电电流、各相及总有功功率、各相及总功率因素、频率、温度、谐波电流总畸变率、谐波电流奇次总畸变率、谐波电流偶次总畸变率、谐波电压总畸变率、谐波电压奇次总畸变率、谐波电压偶次总畸变率。
[0036]7.3)温度、烟气异常分析:分析各个温度传感器检测的温度值是否超过设定值，温度传感器检测的温度值之间的差值是否超过设定值；各个烟气传感器检测的烟气值是否超过设定值、各个烟气传感器检测烟气值之间的差值是否超过设定值。
[0037]7.4)过电压、欠电压分析:分析三相线电压、三相相电压在一段时间(比如5分钟)内的平均电压值，是否超过或低于设定值；
7.5)过电流分析:分析三相电流和零线电流在一段时间(比如5分钟)内的平均电流值，是否超过设定值；
7.6)超载分析:分析各分相负荷和总负荷在一段时间(比如5分钟)内的平均负荷值，是否超过设定值；
7.7)短路分析:分析各相电流是否瞬时异常增大到超过设定值；
7.8)漏电分析:分析漏电电流是否超过设定值。
[0038]8、微处理器7将安全分析结果存入用电安全分析数据库； 9、安全模块对用电安全分析数据进行可视化处理生成可视化图标，并存入图表库；
10、显示子模块8通过图表形式显示用电设备和电网电气安全状况；
11、当存在火灾隐患时，显示子模块8显示报警信息，并通过报警子模块9输出声光报
警信号；
所述电气火灾隐患设定多级告警值，比如，超过一级值为一般告警，超过二级值为严重告警，超过三级值为险情告警。
[0039]12、当火灾隐患严重时，通信子模块10通过无线通信子模块向管理人员的通信设备发出火灾预警；通过现场总线接口向上位机发出火灾预警提示；通过互联网接口 13向相关火灾监控部门发出火灾预警。
[0040]在大范围使用电力安全综合监测装置时，电力安全监测服务器可通过互联网与各个电力安全综合监测装置的互联网接口 13连接组成电力安全监测网络，各个电力安全综合监测装置将其检测和处理后的电气安全分析数据通过互联网传输给电力安全监测服务器，由服务器对其接入区域内的电网和用电设备的电气安全状况作总体分析，实现大范围电气火灾隐患的监测和预警。
[0041 ] 综上所述，本发明的电力安全综合监测装置，独立使用时可对其接入电网的电能质量进行实时在线分析与监控，并对其接入电网的电气安全状况进行分析，作出电气火灾安全预警，用户可通过仪表显示模块观测电网的电力运行状况和了解存在的电气火灾安全隐患，组网时可作为电力安全监控系统的数据采集装置和数据预处理模块，降低数据传输量和系统的信息处理量。
[0042]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种电力安全综合监测装置，其特征在于，包括传感器组、预处理模块、电能质量分析模块、微处理器、存储器以及通信模块，其中:预处理模块、电能质量分析模块、存储器、以及通信模块分别连接至微处理器； 所述传感器组包括多个用于采集用电设备运行参数的传感器，并分别连接至所述预处理模块的对应接口以建立模拟信号的传输通道； 所述预处理模块，用于对前述运行参数进行预处理； 所述电能质量分析模块，基于预处理后的运行参数进行电能质量分析并将电能质量参数传输至微处理器； 所述通信模块，包括无线通信子模块、现场总线接口模块以及互联网接口模块中的至少一种； 所述存储器，用于存储用电设备安全数据库、用电安全分析数据库和电气安全综合分析模块；所述用电设备安全数据库，用于存储安全生产工艺和电气安全数据；所述微处理器在进行电气安全综合分析时直接调用相关数据进行比对分析；所述用电安全分析数据库，用于存储微处理器进行电气安全综合分析后产生的电气安全分析图表，供显示模块和通信模块调用； 所述微处理器，将电能质量参数和预处理后的运行参数和电气安全数据库中的电气安全数据进行比对，运用比对结果来分析电网和用电设备的安全状况以及电气火灾隐患，并基于电气火灾隐患分析结果控制通讯模块发送火灾预警信号。
2.根据权利要求1所述的电力安全综合监测装置，其特征在于，所述预处理模块包括鉴相电路、电力参数模数转换电路、温度参数模数转换电路、烟气参数模数转换电路、数据缓存区、接口电路以及子处理器，其中: 所述鉴相电路用于对传感器组采集的三相电压信号、三相电流信号以及对应相的电压电流信号进行鉴相处理，获得三相电压相位差、三相电流相位差、各相电压电流相位差信号；模数转换电路用于对前述三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相位差信号、各相电压电流相位差信号转换为数字信号； 所述温度参数模数转换电路用于将传感器组采集的温度信号转换为数字信号； 所述烟气参数模数转换电路用于将传感器组采集的烟气信号转换为数字信号； 所述子处理器控制前述数字信号通过接口电路传输至数据缓冲区并进行基础数据分析，并将分析结果存入数据缓冲区，基础数据分析包括:根据电压电流相位差信号计算各相功率因数及总功率因数；采用过零计数法计算各相电压电流频率以及频差；根据电压电流信号、电压电流相位差信号计算各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率；根据三相电流信号和零线电流信号采用平衡法计算漏电流；计算各相有功功率当前负荷率；根据有功功率、无功功率采用数值积分方法计算当前有功电量和无功电量。
3.根据权利要求2所述的电力安全综合监测装置，其特征在于，所述电能质量分析模块根据预处理后的运行参数中的电力参数进行相电压分析、线电压分析、相电流分析、电流谐波分析以及电压谐波分析，其中: 相电压分析:计算相电压偏差和三相电压不平衡度； 线电压分析:计算线电压偏差和三相线电压不平衡度； 相电流分析:计算三相电流不平衡度；电流谐波分析:计算谐波电流奇次总畸变率、偶次总畸变率、各相2-31次谐波电流含有率: 电压谐波分析:计算电压基波有效值、谐波电压总畸变率、奇次谐波总畸变率、偶次谐波总畸变率、各相2-31次谐波含有率； 所述电力参数包括三相电压信号、三相电流信号、三相电压相位差信号、三相电流相位差信号、各相电压电流相位差信号、各相功率因数及总功率因数、各相电压电流频率以及频差、各相有功功率、无功功率以及总有功功率、总无功功率、漏电流、各相有功功率当前负荷率、当前有功电量和无功电量。
4.根据权利要求3所述的电力安全综合监测装置，其特征在于，所述微处理器，还用于调用电气安全分析模块对电能质量参数和预处理后的运行参数与用电设备安全数据库中的对应用电设备的电气安全数据进行比对，分析电网和用电设备的安全状况，以及确定是否存在电气火灾隐患以及电气火灾隐患类型与等级，并将分析结果存入用电安全分析数据库；其中安全分析包括下述分析中的至少一种: 断相分析:根据三相电流信号分析断相发生的时间及持续的时间； 越限分析:将前述电力参数和电能质量参数与用电设备安全数据库中的用电设备的电气安全参数进行比对分析，确定电力参数和电能质量参数越限发生的时间、次数、越上限或下限情况、越限设定值、越限时的实际值，其中越限分析参数包括:相电压、相电压偏差、三相相电压不平衡度、线电压、线电压偏差、三相线电压不平衡度、线电流、三相电流不平衡度、零线电流、漏电电流、各相及总有功功率、各相及总功率因素、频率、温度、谐波电流总畸变率、谐波电流奇次总畸变率、谐波电流偶次总畸变率、谐波电压总畸变率、谐波电压奇次总畸变率、谐波电压偶次总畸变率； 温度、烟气异常分析:分析各个温度`传感器检测的温度值是否超过设定值，各个温度传感器检测的温度值之间的差值是否超过设定值；各个烟气传感器检测的烟气值是否超过设定值，各个烟气传感器检测烟气值之间的差值是否超过设定值； 过电压、欠电压分析:分析三相线电压、三相相电压在一段时间内的平均电压值是否超过或低于设定值； 过电流分析:分析三相电流和零线电流在一段时间内的平均电流值是否超过设定值； 超载分析:分析各分相负荷和总负荷在一段时间内的平均负荷值是否超过设定值； 短路分析:分析各相电流是否瞬时异常增大到超过设定值； 漏电分析:分析漏电电流是否超过设定值。
5.根据权利要求1所述的电力安全综合监测装置，其特征在于，所述装置还包括一连接至所述微处理器的显示模块，该显示模块用于以可视化的图形和表格中的至少一种方式来表征用电设备与电网电气安全状况信息和/或火灾隐患报警信息。
6.根据权利要求1所述的电力安全综合监测装置，其特征在于，所述装置还包括一连接至所述微处理器的报警模块，用于通过声和/或光信号发出火灾隐患报警信号。
7.一种应用权利要求1-6中任意一项所述的电力安全综合监测装置进行电力安全综合分析的方法，其特征在于，包括以下步骤: 传感器组采集用电设备的运行参数并传输至预处理模块，运行参数包括电力参数、烟气参数和温度参数；对运行参数进行预处理，并将预处理结果传输至微处理器； 电能质量分析模块基于预处理结果进行电能质量分析并将分析结果传输至微处理器； 微处理器根据预处理结果和电能质量分析结果与用电设备安全数据库中的对应用电设备的电气安全数据的比对结果，分析电网和用电设备的安全状况以及确定电气火灾隐患状况。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤:微处理器基于电网和用电设备的安全状况分析结果和/或电气火灾隐患分析结果控制一显示模块以可视化的形式表征出来。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤:微处理器基于电气火灾隐患状况分析结果控制一报警模块通过声和/或光信号发出火灾隐患报警信号。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤:微处理器基于电气火灾隐患状况分析结·果控制一通信模块发送火灾隐患预警信号。
【文档编号】G01R31/00GK103439613SQ201310394317
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】秦建荣, 曹萍, 顾永玉 申请人:苏州太谷电力股份有限公司