利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的方法與流程

本發(fā)明涉及一種電壓合格率監(jiān)測方法，特別是一種利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的方法。

背景技術：
電壓合格率是電能質量的重要指標之一，電壓質量的好壞對電力系統(tǒng)的安全與經濟運行，對保證用戶安全生產和產品質量以及電氣設備的安全與壽命有著重要的影響。受電端電壓合格率反映供電企業(yè)的供電服務質量重要指標，是電力監(jiān)管機構對供電企業(yè)供電質量實施監(jiān)管的主要內容之一。目前，實現供電企業(yè)實現對各電壓等級電網的電壓監(jiān)測主要是通過安裝電壓監(jiān)測儀來實現。電壓監(jiān)測儀是具有對電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)緩慢變化所引起的電壓偏差進行連續(xù)監(jiān)測和統(tǒng)計功能的裝置。根據《供電監(jiān)管辦法》（電監(jiān)會27號令）的有關要求，供電企業(yè)在規(guī)定的位置安裝電壓監(jiān)測儀，并由電力監(jiān)管機構對供電企業(yè)設置電壓監(jiān)測點的情況實施監(jiān)管[2]。目前，供電企業(yè)廣泛應用的電壓監(jiān)測儀一般都帶有通信接口，能實現電壓監(jiān)測數據的遠傳功能，將數據自動定時上報到電壓監(jiān)測系統(tǒng)主站進行統(tǒng)計管理。隨著智能電網標準的提出，智能調度、電力儲能、配電自動化系統(tǒng)等技術的廣泛應用，分布電源、微電網的陸續(xù)接入電網，中、低壓配電網的運行模式已逐步發(fā)生較大改變，線路電壓的分布規(guī)律再符合由近電源端到用戶末端逐漸降低的規(guī)律。導致線路的首端、末端的定義完全失去意義，相應地，首端、末端電壓合格率監(jiān)測方法就完全失去意義。由于各類電壓合格率數據均由供電企業(yè)安裝專用記錄裝置和提供統(tǒng)計數據來實現，其統(tǒng)計結果受主觀影響較大，難以真實、客觀地反映出供電電壓合格率真實性。另外，實現電壓合格率數據的統(tǒng)計均需要投入專用設備、系統(tǒng)和組織專人進行維護，占用了較大的資金和人力資源。因此，結合現有條件，提出一種能提供受電端電壓合格率電能計量裝置和監(jiān)測方法是很有實用意義的。

技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足之處，而提供一種能實現電壓合格率監(jiān)測是可靠、可行的，可以取代專用的電壓監(jiān)測儀來實現電網和受電點電壓合格率的監(jiān)測統(tǒng)計的利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的方法。一種利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的方法，將具有電壓合格率監(jiān)測功能的電能計量裝置安裝在供電企業(yè)與電力用戶的產權分界點之間，所述的具有電壓合格率監(jiān)測功能的電能計量裝置為具有DSP數字信號處理能力及遠程通信的智能計量裝置，通過將電壓合格率所涉及主要參數包括電壓互感器變比、越上限電壓、越下限電壓、失壓電壓參數、采樣統(tǒng)計周期和硬件時鐘時間校對，預先設定并存入電能計量裝置的數據存儲器的參數區(qū)，當計量裝置加電啟動時，電表初始化程序將相關參數和系統(tǒng)時間讀取到電能計量裝置的MCU內存中，而后計量裝置利用其采樣電路將監(jiān)測點輸入的交流電壓模擬信號進行模－數轉換，將輸入的信號轉變?yōu)榻涣麟妷簲底中盘?，輸出到計量裝置DSP進行運算處理，計量裝置DSP對輸入的數字電壓信號進行運算處理，計算出電壓有效值、單位時間電壓平均值，MCU讀取DSP生成的電壓數值，根據其電壓值所在區(qū)間按電壓越上限、合格、越下限、失壓四種類型進行比較和分類計時累加，按統(tǒng)計周期定時進行電壓合格率統(tǒng)計，并將形成的統(tǒng)計數據輸出到數據存儲器進行存儲，MCU還定時將統(tǒng)計數據輸出到本地顯示設備，并定時上傳到主站系統(tǒng)。在一個統(tǒng)計周期內，單戶電壓合格率統(tǒng)計方法如下：（公式1）式中，T為統(tǒng)計周期時長、T1為電壓越上限時長、T2為電壓越下限時長（不包括失壓時長）、T3為失壓時長。當計量裝置內置時鐘完成一個統(tǒng)計周期走時后，MCU就自動啟動電壓合格率計算程序，計算出前一個統(tǒng)計周期的單戶電壓合格率，并將相關數據寫入數據存儲器，將多個統(tǒng)計周期的單戶電壓合格率相關數據長期保存下來監(jiān)測點的電壓有效值每秒至少采樣1次，監(jiān)測點的電壓平均值每分鐘至少統(tǒng)計一次，監(jiān)測點電壓及電壓合格率數據統(tǒng)計周期以日、月、季或年為周期進行分別記錄和存儲，所統(tǒng)計的電壓數據還包括電壓最小值、最大值、平均值、整點值等，統(tǒng)計周期時間由硬件時鐘提供，硬件時鐘定期與主站系統(tǒng)定期自動對時以確保時間準確性。利用電力用戶用電信息采集系統(tǒng)作為電壓合格率統(tǒng)計管理主站，所述的主站系統(tǒng)對主站軟件進行少量升級，增加電壓合格率監(jiān)測統(tǒng)計功能，主站通過用電信息采集數據通信網接收、儲存各監(jiān)測點的電壓合格率統(tǒng)計數據，并自動根據預設的程序按時間、區(qū)域、電壓等級統(tǒng)計口徑讀取監(jiān)測點電壓合格率數據進行電壓合格率統(tǒng)計，其平均電壓合格率按公式（2）進行計算，在一個統(tǒng)計周期內，同一電壓等級、同一供電區(qū)域電力用戶的平均電壓合格率等于多個監(jiān)測點的電壓合格時間之和除以監(jiān)測點運行統(tǒng)計時間之和，即綜上所述的，本發(fā)明相比現有技術如下優(yōu)點：本發(fā)明從電壓合格率監(jiān)測設備、電壓合格率監(jiān)測地點、電壓合格率統(tǒng)計方法、主站建設等方面上提出了利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的方法。其是利用安裝在電網上的電能計量裝置作為電壓合格率監(jiān)測終端，所述的電能計量裝置具有對電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)緩慢變化所引起的電壓偏差進行連續(xù)監(jiān)測和統(tǒng)計功能。具有：（1）裝置改造與實施成本低廉，以基于DSP和具有遠程通信功能的計量裝置為基礎，進行相應軟件開發(fā)，可以完全取代現有的專用電壓監(jiān)測儀、失壓計時儀，既可以作為電能計量裝置使用，也可以作為電壓監(jiān)測儀使用。（2）提高了電壓合格率統(tǒng)計數據的準確性和客觀性，電壓合格率統(tǒng)計數據均受供電監(jiān)管機構、供電企業(yè)和電力用戶三方共同監(jiān)督，最大限度地排除傳統(tǒng)監(jiān)測設備與統(tǒng)計方法的人為干擾因素。（3）兼容《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)》有關技術規(guī)范要求，直接利用其相關通信、主站系統(tǒng)等資源實現電壓合格率數據的遠程自動采集和統(tǒng)計，不需要建立專門的電壓合格率相關采集系統(tǒng)。（4）任意監(jiān)測點的電壓值及電壓曲線均可實時遠程召測，供電企業(yè)能根據監(jiān)測數據更有針對性的開展“低電壓”整治工作，提高供電服務質量。電力負荷管理終端、配變監(jiān)測終端、智能電表等計量裝置的數據采集原理、基本技術架構是一致的，均采用基于DSP計量芯片和具有遠程通信模塊，其差別僅是用途與用戶對象的不同。對上述各類計量裝置進行增加電壓監(jiān)測統(tǒng)計軟件功能，直接利用該類計量裝置實現電壓合格率統(tǒng)計功能已沒有技術障礙，改進后的上述各類計量裝置均可具備電壓監(jiān)測儀的功能。今后，智能電網建設和發(fā)展，分布式電源、微電網電源將陸續(xù)接入電網，這將導致傳統(tǒng)線路首末端設定電壓合格率監(jiān)測點的統(tǒng)計方法失去準確性。針對這種情況，改進電壓監(jiān)測統(tǒng)計設備與統(tǒng)計方法，利用電能計量裝置與用電信息采集系統(tǒng)實現智能電網各類電壓合格率數據的統(tǒng)計，是取得準確電壓合格率數據的有效手段。經過在實際運行環(huán)境的長期應用表明，利用改進后智能電能計量裝置實現電壓合格率監(jiān)測是可靠、可行的，可以取代專用的電壓監(jiān)測儀來實現電網和受電點電壓合格率的監(jiān)測統(tǒng)計。智能電網的發(fā)展，對電壓合格率監(jiān)測裝置和統(tǒng)計方法也提出了新的要求，利用計量裝置來實現電壓合格率監(jiān)測統(tǒng)計，可以適應電網變化的需求，并在更高程度上為供電企業(yè)有效監(jiān)測供電電能質量、提高服務水平提供客觀準確的基礎數據和監(jiān)督手段。附圖說明圖1是本發(fā)明的利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的電壓數據采集處理示意圖。圖2是本發(fā)明的利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的統(tǒng)計功能模塊示意圖。圖3是本發(fā)明的整分鐘平均電壓分區(qū)間計時子程序的框圖。標號說明具體實施方式下面結合實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述。實施例1一種如圖1-3所示的利用電能計量裝置監(jiān)測電壓合格率的方法，由于電壓合格率所涉及主要參數包括電壓互感器變比、越上限電壓、越下限電壓、失壓電壓參數、采樣統(tǒng)計周期和硬件時鐘時間校對，上述參數在所述計量裝置安裝時就應預先設定并存入數據存儲器的參數區(qū)，當計量裝置加電啟動時，電表初始化程序將相關參數和系統(tǒng)時間讀取到MCU的內存中。（1）監(jiān)測點電壓合格率的記錄將改進后的電能計量裝置安裝于監(jiān)測點，如圖1所示，計量裝置的利用采樣電路將監(jiān)測點輸入的交流電壓模擬信號進行模－數轉換，將輸入的信號轉變?yōu)榻涣麟妷簲底中盘枺敵龅紻SP進行運算處理。DSP對輸入的數字電壓信號進行運算處理，計算出電壓有效值、單位時間電壓平均值。MCU讀取DSP生成的電壓數值，根據其電壓值所在區(qū)間按電壓越上限、合格、越下限、失壓四種類型進行比較和分類計時累加，按統(tǒng)計周期定時進行電壓合格率統(tǒng)計，并將形成的統(tǒng)計數據輸出到數據存儲器進行存儲。MCU還定時將統(tǒng)計數據輸出到本地顯示設備，并定時上傳到主站系統(tǒng)。監(jiān)測點的電壓有效值每秒至少采樣1次，監(jiān)測點的電壓平均值每分鐘至少統(tǒng)計一次。監(jiān)測點電壓及電壓合格率數據統(tǒng)計周期以日、月、年(季)為周期進行分別記錄和存儲，所統(tǒng)計的電壓數據還包括電壓最小值、最大值、平均值、整點值等。統(tǒng)計周期時間由硬件時鐘提供，硬件時鐘定期與主站系統(tǒng)定期自動對時以確保時間準確性。在一個統(tǒng)計周期內，單戶電壓合格率統(tǒng)計方法如下：（公式1）式中，T為統(tǒng)計周期時長、T1為電壓越上限時長、T2為電壓越下限時長（不包括失壓時長）、T3為失壓時長。電壓合格率數據由MCU負責統(tǒng)計處理，計量裝置主控程序包含電壓合格率綜計處理功能軟件模塊，該軟件模塊包含整分鐘平均電壓分區(qū)間計時子程序，以及按整點、整日、整月和整年（季）電壓合格率統(tǒng)計子程序。當MCU監(jiān)測到硬件時鐘完成整分鐘走時后，MCU調用運行整分鐘平均電壓分區(qū)間計時子程序，按電壓所屬區(qū)間按進行累加計時，統(tǒng)計出電壓越上限時長T1、電壓越下限時長T2、失壓時長T3，并存儲數據。當MCU監(jiān)測到硬件時鐘完成整點、整日、整月和整年（季）走時后，分別調用運行相應子程序，按公式（1）計算出各類統(tǒng)計周期的電壓合格率，并將計算結果寫入數據存儲器。計量裝置整分鐘平均電壓分區(qū)間計時的處理流程。以DSP每分鐘計算一次電壓平均值為例，當MCU從DSP取得1分鐘電壓平均值后，啟動運行計量裝置整分鐘平均電壓分區(qū)間計時。當子程序啟動后，首先進行計量裝置是否停電后復電的檢查，如果是，則將硬件時鐘的時間寫入計量裝置復電時標寄存器Tpon，并根據計量裝置停電時標Tpoff、復電時標Tpon計算出失壓時長T3；隨后，MCU將DSP計算出的當前平均電壓Uavg與電壓上限參數Uul、電壓下限參數Ull、失壓參數Ulp進行比較，分別進行T1、T2、T3累加計時；最后，子程序調用數據存儲過程，將數據寫入數據存儲器的本地數據庫。停電時標Tpoff、復電時標Tpon的用途是用于記錄計量裝置失壓、掉電后的時長，以統(tǒng)計正確的失壓時長T3。（2）、電壓合格率的顯示與遠程上傳計量裝置的MCU將單戶電壓合格率相關數據，如：電壓越上限時長、電壓合格時長、電壓越下限時長、單戶電壓合格率等數據輸出到本地顯示設備，通過GPRS、電力線載波遠程通信模塊定時將數據上傳到主站系統(tǒng)。圖3是增加了電壓合格率監(jiān)測統(tǒng)計功能的計量裝置外形圖，該裝置以某公司生產的負荷管理終端為原型時行功能改進。是裝置電壓合格率統(tǒng)計相關參數設置與數據查詢菜單。（3）本方案無需建立獨立的電壓合格率監(jiān)測主站，直接在用電信息采集系統(tǒng)主站的硬件設備和通信資源，僅對主站軟件進行少量升級，增加電壓合格率監(jiān)測統(tǒng)計功能。主站通過用電信息采集數據通信網接收、儲存各監(jiān)測點的電壓合格率統(tǒng)計數據，并自動根據預設的程序按時間、區(qū)域、電壓等級等統(tǒng)計口徑讀取監(jiān)測點電壓合格率數據進行電壓合格率統(tǒng)計，其平均電壓合格率按公式（2）進行計算。在一個統(tǒng)計周期內，同一電壓等級、同一供電區(qū)域電力用戶的平均電壓合格率等于多個監(jiān)測點的電壓合格時間之和除以監(jiān)測點運行統(tǒng)計時間之和，即（4）測試與應用情況在完成電力負荷管理終端為原型基礎的計量裝置進行電壓合格率監(jiān)測功能的研發(fā)升級，并在用電信息采集系統(tǒng)主站增加電壓合格率監(jiān)測功能后，將該裝置在一縣供電企業(yè)安裝或設定電壓合格率C類監(jiān)測點38個、D類監(jiān)測點66個。計量裝置電壓采集精度為0.5級，遠程通信模塊采用GPRS通信模塊。根據10kV、0.4kV電力用戶在線路的分布情況，按電壓監(jiān)測點設置要求的有關規(guī)定，直接選擇部分已安裝有該終端10kV專變用戶作為C類電壓監(jiān)測點，并對0.4kV線路末端監(jiān)測點補充安裝部分終端作為線路末端電壓監(jiān)測點。各電壓監(jiān)測點終端與主站的通信方式采用GPRS方式通信。經過5年的實際應用，各電壓監(jiān)測點設備運行情況良好。在保留系統(tǒng)遠程抄表、負荷管理等原有各項功能基礎上，用電信息采集系統(tǒng)主站不但可以對各電壓監(jiān)測點進行電壓合格率統(tǒng)計，而且可以對線路監(jiān)測電壓情況實時監(jiān)測。本實施例未述部分與現有技術相同。