末端电压合格率监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电能质量检测领域，具体涉及一种对末端电压进行合格率监测的装 置。
【背景技术】
[0002] 随着人们生活水平的日益提高和电力市场环境的日趋开放，电网低压末端的电能 质量问题越来越受到人们的关注。电压是电能质量的一项重要衡量指标，电压质量的好坏， 将直接影响到客户设备的安全及产品质量的优劣。电压质量的优劣直接反映了电网管理 部门技术水平的高低，反映了电网结构的好坏，因此提高供电电压质量既是用户期望，同时 也是创建一流供电企业必须达到的主要技术指标之一，是企业管理工作的一项重要基础工 作，也是一项综合性工作。
[0003] GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》中，对电压合格率定义表述为：实际运 行电压偏差在限值范围内累计运行时间与对应的总运行统计时间的百分比。电压质量的监 测和分析是改善和治理电压质量的前提条件，只有及时、准确地监测到电网末端若干监测 点的电压质量指标数据，并对其进行分析评估，才能提出合理、有效、准确的治理措施，为此 急需一种电网末端电压合格率监测装置。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种能够对电网末端的电压合格率进行实时有效监测的装 置。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] -种末端电压合格率监测装置，包括对末端电压进行周期采样以获得模拟信号的 信号调理电路、将所述的模拟信号转换为包含电压采样值的数字信号的电压测量单元、计 算所述的末端电压的合格率的主控单元、与所述的主控单元相连接并输出计算结果的通信 单元、与所述的主控单元相连接并存储计算统计结果的数据存储单元；
[0007] 所述的主控单元中计算所述的末端电压的合格率的方法为：首先剔除采集到的无 效电压采样值；按照设定的统计单元时长获得每个所述的统计单元时长的电压平均值作为 其实际运行电压；再根据各个所述的统计单元时长及其实际运行电压计算电压合格率。
[0008] 根据各个所述的统计单元时长及其实际运行电压计算电压合格率的方法为：分别 计算获得所述的末端电压超电压上限的时间和超电压下限的时间，再计算得出所述的末端 电压的超限率，进而根据所述的超限率计算出合格率。
[0009] 当所述的实际运行电压超过额定电压的1.07倍时为超电压上限，则该所述的实 际运行电压对应的统计单元时长计入所述的超上限的时间中；
[0010] 当所述的实际运行电压低于额定电压的〇. 9倍时为超下限，则该所述的实际运行 电压对应的统计单元时长计入所述的超下限的时间中。
[0011] 所述的超限率的计算方法为：
[0012]
[0013] 所述的合格率的计算方法为：
[0014] 合格率=1-超限率。
[0015] 所述的信号调理电路包括电压互感器、电压变换电路、滤波电路和电压过零比较 电路。
[0016] 所述的电压测量单元包括A/D转换器。
[0017] 所述的主控单元包括ARM处理器及其外围电路。
[0018] 所述的通信单元包括电力线载波调制解调芯片。
[0019] 所述的数据存储单元包括FLASH存储器。
[0020] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够及时、 准确地地对电网末端电压的合格率进行监测，对其进行分析评估，从而能提出合理、有效、 准确的治理措施。
【附图说明】
[0021] 附图1为本发明的末端电压合格率监测装置的原理框图。
[0022] 附图2为本发明的末端电压合格率监测装置的工作流程图。
[0023] 以上附图中：1、信号调理电路；2、电压测量单元；3、主控单元；4、通信单元；5、数 据存储单元。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。
[0025] 实施例一：一种末端电压合格率监测装置，包括信号调理电路1、电压测量单元2、 主控单元3、通信单元4和数据存储单元5。
[0026] 信号调理电路1用于对末端电压进行周期采样以获得模拟信号，其包括依次相连 接的精度等级为〇. 1级的电压互感器、电压变换电路、滤波电路和电压过零比较电路。由电 压互感器采集到的如变压器二次侧的电压信号经过变换、滤波等处理后输出。
[0027] 电压测量单元2与信号调理电路1相连接，其用于将模拟信号转换为包含电压采 样值的数字信号，其采用工业级高精度14位A/D转换器来实现。
[0028] 主控单元3与电压测量单元2相连接，其用于根据各个末端电压的采样值的数字 信号来计算末端电压的合格率，其包括32位工业级ARM处理器及其外围电路。
[0029] 通信单元4与主控单元3相连接并输出计算结果，其包括电力线载波调制解调芯 片，通过低压电力线载波实现与台区集中器进行数据传输。
[0030] 数据存储单元5也与主控单元3相连接，并用来存储计算统计结果，这里采用 FLASH存储器。
[0031] 所述末端电压合格率监测装置能够通过低压电力线载波接入到远程自动抄表系 统，实现电压合格率统计数据的上传。其具体工作流程方法为：
[0032] 1、初始化：上电后，首先对硬件系统进行初始化，主要包括电力线载波芯片、ARM 处理器、A/D转换器、FLASH存储器等的初始化。
[0033] 2、数据采集：在第1步完成后，在由电压互感器接入本装置的测量通道上启动电 压采样定时器，A/D转换器输出电压采样值的数字信号。
[0034] 3、电压合格率计算：在第2步完成得到每个电压采样值后，主控单元3中执行电压 合格率计算程序。该过程如下：
[0035] a.异常剔除：剔除采集到的无效电压采样值，定义电压值在Un(l±22% )范围外 即为无效电压采样值，其中，Un为额定电压。剔除无效电压采样值后的有效电压值作为预 处理值贮存；
[0036] b.统计单元计算：按照设定的统计单元时长获得每个统计单元时长的电压平均 值作为其实际运行电压。例如，以Imin作为一个统计单元时长，取Imin内电压预处理值的 平均值，作为被监测点即时的实际运行电SU lniin;
[0037] c.电压合格率计算：根据各个统计单元时长及其实际运行电压计算电压合格率， 具体为：分别计算获得末端电压超电压上限的时间和超电压下限的时间，再计算得出末端 电压的超限率，进而根据超限率计算出合格率。定义当实际运行电压超过额定电压的1.07 倍时，即U lnun>Un (1+7% )时为超电压上限，则该实际运行电压Ulniin对应的Imin统计单元时 长计入超上限的时间中；当实际运行电压U lniin低于额定电压的0. 9倍，即U lnun〈Un (1-10% ) 时为超下限，则该实际运行电压Ulniin对应的Imin统计单元时长计入超下限的时间中。
[0038] 利用公式：
[0039]
[0040] 计算得到末端电压的超限率；再根据公式
[0041] 合格率=1-超限率
[0042] 计算出末端电压的合格率。
[0043] 4、数据传输和存储：该装置作为一个测量点配置在远程自动抄表系统的台区集中 器内，通过低压电力线载波实现电压合格率数据传输。该数据同时存储至数据存储单元5 中。
[0044] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种末端电压合格率监测装置，其特征在于：其包括对末端电压进行周期采样以获 得模拟信号的信号调理电路、将所述的模拟信号转换为包含电压采样值的数字信号的电压 测量单元、计算所述的末端电压的合格率的主控单元、与所述的主控单元相连接并输出计 算结果的通信单元、与所述的主控单元相连接并存储计算统计结果的数据存储单元； 所述的主控单元中计算所述的末端电压的合格率的方法为：首先剔除采集到的无效电 压采样值；按照设定的统计单元时长获得每个所述的统计单元时长的电压平均值作为其实 际运行电压；再根据各个所述的统计单元时长及其实际运行电压计算电压合格率。2. 根据权利要求1所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：根据各个所述的统 计单元时长及其实际运行电压计算电压合格率的方法为：分别计算获得所述的末端电压超 电压上限的时间和超电压下限的时间，再计算得出所述的末端电压的超限率，进而根据所 述的超限率计算出合格率。3. 根据权利要求2所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：当所述的实际运行 电压超过额定电压的1.07倍时为超电压上限，则该所述的实际运行电压对应的统计单元 时长计入所述的超上限的时间中； 当所述的实际运行电压低于额定电压的〇. 9倍时为超下限，则该所述的实际运行电压 对应的统计单元时长计入所述的超下限的时间中。4. 根据权利要求2所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：所述的超限率的计 算方法％ ·5. 根据权利要求2所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：所述的合格率的计 算方法为： 合格率=1-超限率。6. 根据权利要求1所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：所述的信号调理电 路包括电压互感器、电压变换电路、滤波电路和电压过零比较电路。7. 根据权利要求1所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：所述的电压测量单 元包括A/D转换器。8. 根据权利要求1所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：所述的主控单元包 括ARM处理器及其外围电路。9. 根据权利要求1所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：所述的通信单元包 括电力线载波调制解调芯片。10. 根据权利要求1所述的末端电压合格率监测装置，其特征在于：所述的数据存储单 元包括FLASH存储器。
【专利摘要】本发明涉及一种具有电压合格率监测功能的载波抄表模块，包括电压测量单元、主控单元、载波通信单元、存储单元、电表通信接口、实时时钟单元和电源模块。电压测量单元用于采样得到包含有电压采样值的数字信号；主控单元根据数字信号计算末端电压的合格率并进行统计；载波通信单元在主控单元的控制下接收并相应台区集中器的命令而实现远程抄表；存储单元用于存储主控单元的计算统计结果；电表通信接口用于实现电能表的数据采集；实时时钟单元为主控单元提供时钟信号。本发明将末端电压合格率监测和载波抄表技术相结合，提供一种多功能的载波抄表模块，从而能够及时、准确地地对电网末端电压的合格率进行监测以及进行载波抄表。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN105067876
【申请号】CN201510493291
【发明人】江卫中, 李新家, 王红星, 李冰
【申请人】江苏省电力公司苏州供电公司, 江苏方天电力技术有限公司, 国家电网公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月12日