專利名稱：：電能質(zhì)量指示裝置及電力監(jiān)控設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別涉及電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量指示技術(shù)。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)在，隨著越來越多的非線性設備在電力系統(tǒng)中使用，導致在電力系統(tǒng)中經(jīng)常產(chǎn)生電能質(zhì)量惡化的問題。另一方面，終端用戶的設備對來自公用電網(wǎng)和臨近用戶非線性設備造成的電能質(zhì)量干擾變得越來越敏感。因此，電能質(zhì)量近年來變?yōu)殡娏Σ块T和電力用戶考慮的一個重要因素，特別是對電能質(zhì)量敏感的用戶，例如半導體工業(yè)和其他高科技工業(yè)。在用戶方面，各種電力測量和監(jiān)控設備及系統(tǒng)逐漸凈皮應用到配電系統(tǒng)中，以監(jiān)控電能質(zhì)量參數(shù)或者分析各種電能質(zhì)量問題，例如電壓、電流、諧;皮、CBEMA(ComputerandtheBusinessEquipmentManufacturersAssociation,計算機與商業(yè)設備制造者協(xié)會)曲線、閃變、暫降、浪涌、不平衡度等。電力監(jiān)控裝置(PMD:PowerMonitoringDevice)是其中應用最廣泛的，功能也最齊全的設備。然而，表示電能質(zhì)量的參數(shù)是很復雜的，各種電力測量和監(jiān)控設備提供信息的方式也是非常專業(yè)和具體的，因此，即便對于電氣工程師和電氣技工，讀取一堆與電能質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)都是相當困難和繁瑣的。對于那些不具備足夠電力背景知識的管理人員或普通工作人員來說，理解這些電能質(zhì)量數(shù)據(jù)更是非常困難的。此外，電能質(zhì)量的報告也很復雜。目前，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在很多種電能質(zhì)量綜合評估方法，在這里僅以一種典型的方法為例進行說明，即，與模糊理論相結(jié)合的層次分析法(AHP:AnalyticalHierarchyProcess)。在這種方法中，首先對各種電能質(zhì)量參數(shù)進行采集并進行計算，例如電壓、電流、諧波、暫降、浪涌、頻率偏離、閃變等；其次，對每一個電能質(zhì)量參數(shù)基于模糊邏輯方法進行分析，為其分別提供一個定量的等級評分，并根據(jù)實際情況制定相應的權(quán)重；最后，運用加權(quán)平均方法歸一化該評分，得到一個最終的定量值，也就是綜合電能質(zhì)量的評估結(jié)果。該評估方法的具體內(nèi)容可參見文獻趙霞，趙成勇，賈秀芳."基于可變權(quán)重的電能質(zhì)量模糊綜合評價"，電網(wǎng)技術(shù)，2005,29(6):11-6。然而，迄今為止在本領(lǐng)域中還沒有這樣一種設備，它能運用現(xiàn)有各種電能質(zhì)量綜合評估方法對大量繁瑣的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進行評估，并提供給用戶筒單明了的結(jié)果，使用戶擺脫煩雜的數(shù)據(jù)而直觀地進行電能質(zhì)量評估。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供如上所述的這樣一種設備，以解決上述理解電能質(zhì)量數(shù)據(jù)困難的問題。在電力測量和監(jiān)控設備中，以PMD為例，本發(fā)明提供了一種電能質(zhì)量指示裝置，該電能質(zhì)量指示裝置基于一電能質(zhì)量綜合評估系統(tǒng)，能夠?qū)㈦娔苜|(zhì)量評估結(jié)果以使用者易于接受和理解的方式顯示出來，幫助非專業(yè)人員更加直接地了解電能質(zhì)量狀況。本發(fā)明提供了一種電能質(zhì)量指示裝置，所述電能質(zhì)量指示裝置包括控制單元，所述控制單元用于獲取電能質(zhì)量參數(shù)，應用電能質(zhì)量綜合評估方法對所述電能質(zhì)量參數(shù)進行評估，將評估結(jié)果分級，并將分級結(jié)果輸出；以及指示單元，所述指示單元用于接收來自所述控制單元輸出的分級結(jié)果，并將所述分級結(jié)果以可感知的形式輸出。根據(jù)本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置還可以包括電能質(zhì)量指示存儲裝置，用于接收從控制單元輸出的分級結(jié)果，并將這些分級結(jié)果存儲作為歷史記錄。本發(fā)明還提供了一種電力監(jiān)控設備，包括如上所述的電能質(zhì)量指示裝置。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)更加人性化，更加易于理解。電能質(zhì)量不再是一大堆難以理解的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置使得電能監(jiān)控設備能夠以人性化和簡單的方式、易于為非專業(yè)人員接受的方式顯示電能質(zhì)量。同時，更方便于電氣工程師向經(jīng)理"fe告電能質(zhì)量狀況。(2)實時監(jiān)測以及更快速的查詢歷史記錄。對于不良狀態(tài)的診斷，可以實時地進行監(jiān)測并及時發(fā)現(xiàn)；顯示屏上按月的電能質(zhì)量指示還有助于歷史性地快速審視電能質(zhì)量以及對電能質(zhì)量進行趨勢分析。(3)更方便于數(shù)據(jù)存儲。使電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的長期存儲成為可能。與傳統(tǒng)的方法相比，電能質(zhì)量分級結(jié)果占用的存儲空間較少，有可能存儲幾年的歷史信息。圖l是本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置的示意圖2是本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置的工作流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明以LED作為指示單元的電能質(zhì)量指示裝置的電路原理圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置的顯示面板外觀。具體實施例方式本發(fā)明提供了一種電能質(zhì)量指示裝置以及一種包括該電能質(zhì)量指示裝置的電力監(jiān)控設備。本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置獲取并計算電能質(zhì)量參數(shù)，應用現(xiàn)有的電能質(zhì)量綜合評估方法對這些參數(shù)進行評估，并對評估結(jié)果進行分級，然后將分級后的結(jié)果通過可視化的形式或語音形式呈現(xiàn)給用戶?？蛇x地，本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置還可以對分級結(jié)果進行存儲，以便于日后進4亍統(tǒng)計和分才斤。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置的示意圖。本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置包括控制單元和指示單元。控制單元用于對輸入的電能數(shù)據(jù)，例如電壓、電流等進行計算，得到一系列電能質(zhì)量參數(shù)，并應用現(xiàn)有的電能質(zhì)量綜合評估方法對這些參數(shù)進行評估，然后對評估的結(jié)果進行分級。所述電壓、電流等電能數(shù)據(jù)例如可以由所述控制單元通過電網(wǎng)中的傳感器來獲得。電能質(zhì)量綜合評估方法例如可以采用上述提到的與模糊理論結(jié)合的層次分析法，或者也可以采用本領(lǐng)域已有的其它綜合評估方法。控制單元實現(xiàn)參數(shù)計算、評估等功能可以通過輸入外部指令進行控制的方式，也可以采用其它現(xiàn)有的方式，如軟件、硬件或固件控制等方式?？刂茊卧迷诘皆u估結(jié)果后，將對所述評估結(jié)果分級。例如，控制單元可以將預先設定的一個或一個以上的閾值與所述評估結(jié)果相比較，從而將所述的評估結(jié)果分為相應的兩個或多個級別?；蛘呖刂茊卧部梢愿鶕?jù)實際應用中的不同需求，動態(tài)設定至少一個閾值，并將所述閾值與所述評估結(jié)果相比較，從而將所述評估結(jié)果分為相應的兩個或多個級別。分級后的結(jié)果通過控制單元的輸出端口輸出到指示單元。指示單元中用于將這些分級結(jié)果以可視化的直觀方式呈現(xiàn)出來。例如，可以將不同的電能質(zhì)量級別以不同的顏色呈現(xiàn)在顯示屏上，或者可以用發(fā)出不同顏色的發(fā)光二極管來表示不同級別的電能質(zhì)量。此外，也可以用數(shù)字、文字、符號或形狀等任何直觀的方式來顯示不同的電能質(zhì)量級別。除了可視化的顯示形式，還可以采用例如語音播報等其它可感知的形式。根據(jù)本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置可選地還包括存儲單元，用于存儲每日、每周或每月的電能質(zhì)量分級結(jié)果，以便于日后進行查詢和進一步分析。如果存儲裝置的存儲容量足夠大，可以存儲甚至幾年的電能質(zhì)量指示。下面，結(jié)合圖2說明本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置的工作流程。在步驟51,由電能質(zhì)量指示裝置中的控制單元獲取電網(wǎng)的電壓、電流數(shù)據(jù)，在步驟52,所述控制單元通過計算所述電能數(shù)據(jù)來得到電能質(zhì)量參數(shù)，例如諧波、暫降、浪涌、頻率偏移、閃變等；在步驟S3，所述控制單元對步驟S2獲得的電能質(zhì)量參數(shù)進行綜合性評估；在步驟S4，所述控制單元將步驟S3中的評估結(jié)果以定量的電能質(zhì)量評估等級來表示，此電能質(zhì)量估評等級至少分為二個等級，這里以三個等級舉例；在步驟S5，指示單元將步驟S4得到的電能質(zhì)量等級可視化地顯示出來，例如，等級良好顯示為綠色，等級一般顯示為橙色，等級差顯示為紅色，在表1示出了這種指示實例；在步驟S6,—存儲器對步驟S4所獲得的電能質(zhì)量等級數(shù)據(jù)進行存儲，該存儲器可以是一個較大容量的存儲器，用于存儲較長時間的數(shù)據(jù)；在步驟S7,當用戶需要讀取歷史電能質(zhì)量評估等級數(shù)據(jù)時，所述控制單元將控制所述存儲器使其將其所存儲的電能質(zhì)量等級輸出到所述顯示單元，使得所述的顯示單元能夠?qū)v史的電能質(zhì)量狀況進行顯示，這里以按月存儲和顯示舉例。注意，這里步驟S7是可選擇的。表l電能質(zhì)量等級指示實例<table>complextableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖3以LED作為指示單元的電能質(zhì)量指示裝置為例進行說明。這里對電能質(zhì)量的評估結(jié)果被分為三個等級呈現(xiàn)出來。如圖3所示，將一個雙通道的發(fā)光二極管LED的1、3端分別通過兩個電阻330連接到控制單元的通用輸入輸出GPIO端口，而2、4端分別連接到正5V的Vcc電源端和接地GND端。單個的GPIO端口可以通過雙通道的發(fā)光二極管LED生成三種顏色。產(chǎn)生的顏色取決于控制端口是高電平、低電平還是以lKHz頻率高低電平切換的狀態(tài)。在圖3中，當GPIO輸出0V時，綠光LED導通，紅光LED截止，電能質(zhì)量指示裝置顯示綠色；當GPIO輸出5V時，紅光LED導通，綠光LED截止，電能質(zhì)量指示裝置顯示紅色；當GPIO輸出lKHz頻率的高低電平切換狀態(tài)時，綠光LED和紅光LED交替工作，電能質(zhì)量指示裝置顯示橙色。這樣，通過不同顏色的LED顯示，直觀地將不同級別的電能質(zhì)量呈現(xiàn)給用戶。通過LED顯示電能質(zhì)量級別的方式只是一種示例，本發(fā)明也可選用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的其它顯示方式，例如在液晶屏上顯示。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置的顯示面板外觀。在圖4所示的電能質(zhì)量指示裝置中，在顯示面板的左側(cè)設置了一個LED來指示電能質(zhì)量評估結(jié)果，該LED可以分別顯示綠色、紅色或橙色來表示不同的電能質(zhì)量級別?？商娲模陲@示面板上可以分別設置紅光LED、黃光LED和綠光LED來指示電能質(zhì)量評估結(jié)果。實現(xiàn)這個方法更容易些，但需要占用3個GPI0端口。顯然，LED的顏色是任選的。圖4還示出了顯示電能質(zhì)量等級歷史記錄的功能。此時，顯示面板的中央?yún)^(qū)域中集中設置了另外7個LED,這7個LED被用于顯示連續(xù)七天中的歷史電能質(zhì)量分級結(jié)果。圖4中示意性地示出了七天的電能質(zhì)量分級結(jié)果。此外，還可通過顯示面板下方的按鍵進行顯示的控制和切換操作，例如，通過按"確定，，鍵選中某一日期的分級結(jié)果進行查詢，通過按上、下、左、右四個方向鍵進行日期的切換，以及通過按"退出"鍵退出歷史記錄查詢。采用根據(jù)本發(fā)明的將電能質(zhì)量等級進行存儲的功能，有助于歷史性地快速審視電能質(zhì)量和進行趨勢分析。根據(jù)本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置可應用于多種電力測量監(jiān)控設備中，如應用在電力領(lǐng)域中常用的電力監(jiān)控裝置中以直觀并方便地監(jiān)控電能質(zhì)量。電能質(zhì)量的分級結(jié)果可以傳送到監(jiān)控系統(tǒng)中的計算機上，并在計算機顯示器或外部液晶大屏幕LCD上顯示等。上文通過具體的實施例描述了本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理。上述實施例僅僅是示例的作用，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述電能質(zhì)量指示裝置包括控制單元，用于獲取電能質(zhì)量參數(shù)，應用電能質(zhì)量綜合評估方法對所述電能質(zhì)量參數(shù)進行評估，將評估結(jié)果分級，并將分級結(jié)果輸出；以及指示單元，用于接收來自所述控制單元輸出的分級結(jié)果，并將所述分級結(jié)果以可感知的形式輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述電能質(zhì)量參數(shù)包括諧波、暫降、浪涌、頻率偏移和閃變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述電能質(zhì)量綜合評估方法是與模糊理論相結(jié)合的層次分析法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述控制單元根據(jù)預設的或動態(tài)設定的閣值將所述電能質(zhì)量評估結(jié)果分為至少兩個級別。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述指示單元是單色LED或多色LED。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述指示單元是液晶顯示屏。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述可感知的形式是可視化形式或語音播報形式。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于所述可視化形式是文字、數(shù)字、符號、顏色或形狀。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的電能質(zhì)量指示裝置，其特征在于還包括電能質(zhì)量指示存儲裝置，其用于接收從控制單元輸出的分級結(jié)果，并將這些分級結(jié)果存儲作為歷史記錄。10.—種電力監(jiān)控設備，包括如權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量指示裝置。全文摘要本發(fā)明提供了一種電能質(zhì)量指示裝置以及一種包括該電能質(zhì)量指示裝置的電力監(jiān)控設備。本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置包括控制單元和指示單元，控制單元用于獲取電能質(zhì)量參數(shù)，應用現(xiàn)有的電能質(zhì)量綜合評估方法對這些參數(shù)進行評估，并對評估結(jié)果進行分級，指示單元用于將分級后的結(jié)果通過可視化的形式或語音形式呈現(xiàn)給用戶。可選地，本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置還包括一存儲裝置，用于對分級結(jié)果進行存儲，以便于日后進行統(tǒng)計和分析。采用本發(fā)明的電能質(zhì)量指示裝置將使電能質(zhì)量數(shù)據(jù)更易于理解，幫助非專業(yè)人員更加直接地了解電能質(zhì)量。文檔編號G01R31/00GK101344550SQ20071012911公開日2009年1月14日申請日期2007年7月11日優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日發(fā)明者俞毅剛,越卓,李劍鐸,湯光強,胡飛凰,挺謝申請人:西門子公司