專利名稱：變電站電能質(zhì)量綜合診斷與分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電網(wǎng)變電站電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)測、評估診斷以及治理方案的
輔助設(shè)計與性能比對分析系統(tǒng)，特別涉及一種變電站電能質(zhì)量綜合診斷與分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段變電站常用的電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)，大多采用電能質(zhì)量在線監(jiān)測設(shè)備 進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，通過網(wǎng)絡(luò)接口將數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)方工作站上進(jìn)行數(shù)據(jù)和波形瀏覽，以了 解每個測量點的電能質(zhì)量情況。雖然這些監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能很通用，但對電力部門電 能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)管人員而言，現(xiàn)階段的這些系統(tǒng)還未能實現(xiàn)將全站電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的展現(xiàn)、診 斷、評估以及治理方案的輔助設(shè)計與性能比對分析等功能統(tǒng)一協(xié)調(diào)，還不能很好的輔助技 術(shù)人員對變電站的電能質(zhì)量情況進(jìn)行綜合評估和深入分析，制定合適的電能質(zhì)量綜合治理 方案，也不能對治理方案的技術(shù)性能和經(jīng)濟指標(biāo)進(jìn)行比對與分析，與電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督與 管理的深層次應(yīng)用需求還存在較大的差距。 另一方面，利用微機實時技術(shù)對變電站主變?nèi)齻?cè)、主要出線、無功補償電容器等的 電能質(zhì)量參量進(jìn)行集中采集，應(yīng)用多層數(shù)據(jù)庫技術(shù)對變電站的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速大容 量存儲和查詢，依托計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將全站電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的展現(xiàn)、診斷、評估、治理方案 輔助設(shè)計與性能比對分析等功能統(tǒng)一協(xié)調(diào)，建立功能強大的電能質(zhì)量綜合診斷與分析系 統(tǒng)，必將成為變電站電能質(zhì)量高效監(jiān)管的發(fā)展趨勢。同時，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效實現(xiàn)區(qū)域電 網(wǎng)中多個變電站電能質(zhì)量綜合診斷與分析系統(tǒng)互聯(lián)，以及實現(xiàn)與其它電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)交 互數(shù)據(jù)，滿足其它用戶或生產(chǎn)信息系統(tǒng)對變電站電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用與集成請求，不僅可 以大幅度地提高電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)管工作的水平，還有利于后續(xù)采取有效措施來解決電能質(zhì) 量問題，進(jìn)一步促進(jìn)電力系統(tǒng)和用戶設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種將電能質(zhì)量的在線監(jiān)測、評估診斷、治 理方案輔助設(shè)計與性能分析等功能有機融合的變電站電能質(zhì)量綜合診斷與分析系統(tǒng)。 為實現(xiàn)上述的目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是構(gòu)建了一個包含軟、硬件和 網(wǎng)絡(luò)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，采用包括電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置、分層分布式網(wǎng)絡(luò)、上位機數(shù)據(jù) 與應(yīng)用中心的三層結(jié)構(gòu)。電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置由現(xiàn)場多個測量單元構(gòu)成，負(fù)責(zé)電能 質(zhì)量數(shù)據(jù)的采樣和電能質(zhì)量指標(biāo)的初始計算，并響應(yīng)上位機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對電能質(zhì)量數(shù)據(jù) 的召喚請求。當(dāng)被監(jiān)測點發(fā)生電能質(zhì)量事件時，電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置也能及時將事 件信息以事件告警的形式進(jìn)行上傳。交換機和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成分層分布式網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上位 機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心和電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置的實時信息交互，成為聯(lián)系上下兩層之間 的數(shù)據(jù)通路。上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心主要包括兩臺互為熱備的服務(wù)器、工程師計算機、門戶 服務(wù)計算機、以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理軟件和應(yīng)用軟件，通過分層分布式網(wǎng)絡(luò)與電能質(zhì)量參數(shù) 在線測量裝置連接，匯總?cè)冸娬镜碾娔苜|(zhì)量實時數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行展現(xiàn)、存儲、診斷和分析等綜合處理。 本實用新型的有益效果整體上來說，本實用新型將現(xiàn)代的微機技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò) 的測量與控制技術(shù)、多層數(shù)據(jù)庫技術(shù)、面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)緊密結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)化的通用硬 件平臺和層次化的結(jié)構(gòu)軟件平臺，為電網(wǎng)變電站電能質(zhì)量的信息展現(xiàn)、綜合評估診斷、治理 方案輔助設(shè)計與性能分析等應(yīng)用搭建了一個基于分層分布式網(wǎng)絡(luò)的"實用化、簡易化、智 能化"系統(tǒng)，實現(xiàn)了廣范圍、深層次的變電站電能質(zhì)量信息集成應(yīng)用，不僅可以大幅度地提 高電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)管工作的水平，還有利于后續(xù)采取有效措施來解決變電站的電能質(zhì)量問 題，進(jìn)一步促進(jìn)電力系統(tǒng)和用戶設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。具體來說，(l)本實用新型采用了專 門的設(shè)備驅(qū)動管理模塊和優(yōu)化的數(shù)據(jù)采集策略，可以將多種類型的電能質(zhì)量參數(shù)在線測量 裝置集中接入處理，杜絕信息孤島，實現(xiàn)對變電站電能質(zhì)量情況的統(tǒng)一監(jiān)控與分析，既可以 考察單個負(fù)荷污染源各項電能質(zhì)量指標(biāo)之間的相互關(guān)聯(lián)性，也可以實現(xiàn)對多個污染源電能 質(zhì)量評價指標(biāo)的嚴(yán)密整合和全面管控；(2)本實用新型既綜合考慮了整個區(qū)域電網(wǎng)的構(gòu)架 及其負(fù)荷特征，也具體考慮到了變電站的運行情況與設(shè)備參數(shù)、以及所連接的各個電能質(zhì) 量污染源的負(fù)荷特性及其運行工況，從而實現(xiàn)了對整個變電站宏觀以及特定連接點的電能 質(zhì)量情況進(jìn)行綜合評估與診斷，提高診斷結(jié)論的可靠性和全面性；(3)本實用新型不僅能 進(jìn)行電能質(zhì)量采集數(shù)據(jù)的展現(xiàn)和越限報警，還實現(xiàn)了將全變電站電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的展現(xiàn)、報 警、評估診斷、治理方案輔助設(shè)計與性能比對分析等功能統(tǒng)一協(xié)調(diào)，輔助技術(shù)人員設(shè)計電能 質(zhì)量治理方案，對比分析治理方案的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟性能，符合變電站電能質(zhì)量高效監(jiān)管 的發(fā)展趨勢；(4)本實用新型在規(guī)劃時就考慮到了系統(tǒng)的開放性和安全性，能在安全允許 范圍內(nèi)有效實現(xiàn)本實用新型相互之間以及與其它電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互功能，從而 在全局范圍內(nèi)實現(xiàn)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的共享和信息交互，產(chǎn)生更大的管理效益。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖2是本實用新型的功能層次分布圖。 圖3是本實用新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進(jìn)一步的說明。 本實用新型總體架構(gòu)如圖1所示，采用了包括電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置、分層
分布式網(wǎng)絡(luò)、上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心的三層結(jié)構(gòu)。 電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置由現(xiàn)場多個測量單元構(gòu)成，負(fù)責(zé)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的采樣 和電能質(zhì)量指標(biāo)的初始計算，響應(yīng)上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心對電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的召喚請求，并 可以實現(xiàn)全面有效的自診斷功能，當(dāng)被監(jiān)測點發(fā)生電能質(zhì)量事件時，能及時將事件信息以 事件告警的形式上傳。各個測量單元均具有獨立的運行和存儲能力，即使在上位機故障或 失效的情況下，各測量單元仍可以獨立運行并執(zhí)行預(yù)定的功能，而且不同廠家的在線測量 裝置也可以掛在同一個網(wǎng)絡(luò)中，避免形成信息孤島。 中心交換機和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成一個了負(fù)載均衡、路由高效的分層分布式網(wǎng)絡(luò)， 中心交換機具有極高的抗干擾能力和工作可靠性，并具有自診斷和自恢復(fù)能力，實現(xiàn)上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心和電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置的實時信息交互，滿足信息快速可靠傳輸 的需要。 上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心主要包括兩臺服務(wù)器、工程師計算機、門戶服務(wù)計算機、以 及相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理軟件和應(yīng)用軟件。兩臺服務(wù)器互為熱備用，通過網(wǎng)絡(luò)輪循訪問各個電能 質(zhì)量參數(shù)測量單元以獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，匯總?cè)冸娬镜碾娔苜|(zhì)量實時數(shù)據(jù)信息；工程師計算 機采用高可靠性的工作站，通過網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)，完成各種監(jiān)視、診斷分析、輔助設(shè) 計等功能。外部用戶可以通過Internet/Intranet訪問本系統(tǒng)相關(guān)信息資源，查看各種參 數(shù)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表等信息。 本實用新型的功能層次分布如圖2所示，通過采用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計方式，本 實用新型主要包含五個功能子系統(tǒng)電能質(zhì)量參數(shù)測量子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理 子系統(tǒng)、應(yīng)用支撐子系統(tǒng)和對外服務(wù)子系統(tǒng)。這個五個功能子系統(tǒng)對應(yīng)邏輯結(jié)構(gòu)上的五個 層次，分別是接入層、傳輸處理層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和對外服務(wù)層。每個功能層次上分別部 署相應(yīng)的軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，完成規(guī)劃的功能。 在功能上，本實用新型首先通過對變電站主變?nèi)齻?cè)、各條主要出線以及無功補償 電容器的電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)了對整個變電站宏觀和特定公共連接點的電能質(zhì)量 情況進(jìn)行綜合評估與診斷；另一方面，對于診斷得出的變電站電能質(zhì)量污染情況，通過引入 電能質(zhì)量綜合治理的專家知識庫和工程經(jīng)驗，結(jié)合變電站不同運行方式和負(fù)荷狀況下的電 能質(zhì)量參數(shù)信息，可以輔助技術(shù)人員設(shè)計出相應(yīng)的電能質(zhì)量治理方案，并通過對治理方案 中的各項技術(shù)指標(biāo)、總經(jīng)濟指標(biāo)、分項性能價格參數(shù)進(jìn)行計算和比較分析，輔助電能質(zhì)量技 術(shù)監(jiān)督與管理人員獲得優(yōu)化的治理策略，有效提升電網(wǎng)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督與管理工作的水 平，促進(jìn)電網(wǎng)和用戶安全生產(chǎn)與節(jié)能降耗目標(biāo)的實現(xiàn)。 本實用新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，采用分層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，分別為接入層、匯 聚層和對外服務(wù)層。在每個電能質(zhì)量參數(shù)測量點都安裝有網(wǎng)絡(luò)接入口，在接入層和匯聚層 之間還安裝有中心交換機。接入層和匯聚層采用10/100M自適應(yīng)交換網(wǎng)絡(luò)作為骨干網(wǎng)絡(luò)。 考慮到目前不是所有的變電站均具備對外光纖網(wǎng)絡(luò)條件，對外服務(wù)層既可以采用以太網(wǎng)， 也可采用PSTN、無線(GPRS/CDMA)等其它方式對外聯(lián)系。 本實用新型的應(yīng)用支撐平臺層次結(jié)構(gòu)分成六個部分接入層、傳輸處理層、數(shù)據(jù) 層、應(yīng)用層、對外服務(wù)層以及信息安全管理體系。應(yīng)用支撐平臺以硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)為依托， 提供完善可靠的人機交互功能，涵蓋多策略的高效數(shù)據(jù)采集、動態(tài)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊、快速數(shù) 據(jù)處理與多層高速存儲、方便快捷的人機接口、形式多樣的信息展示、嚴(yán)謹(jǐn)可靠的診斷與分 析功能、復(fù)雜統(tǒng)計報表、基于智能化的查詢、完善的安全管理和后臺服務(wù)、全面的Internet/ Intranet數(shù)據(jù)交換等多種功能模塊，按照邏輯功能的不同完成相應(yīng)的任務(wù)。其中，接入層 完成包括變電站主變?nèi)齻?cè)、主要出線、無功補償電容器在內(nèi)的電能質(zhì)量參數(shù)的采集、運算與 單元存儲功能；傳輸處理層進(jìn)行各種信息的解析，完成參數(shù)的檢測與狀態(tài)獲取，實現(xiàn)多通道 數(shù)據(jù)發(fā)布等后臺服務(wù)；存儲層利用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫三層數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)系 統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的高速大容量存儲與實時訪問，功能數(shù)據(jù)庫和參數(shù)數(shù)據(jù)庫存放系統(tǒng)運行過程中 的功能參數(shù)和運行參數(shù)；應(yīng)用層提供多種形式的展示界面、全面詳細(xì)的電能質(zhì)量情況診斷、 電能質(zhì)量治理方案輔助設(shè)計與比較分析、技術(shù)統(tǒng)計及報表打印等功能；對外服務(wù)層提供與 Internet/Intranet的信息交互服務(wù)；信息安全管理體系提供多方式、多層次、多渠道的安全措施，從數(shù)據(jù)傳輸與存儲、用戶管理、功能應(yīng)用等方面對整個系統(tǒng)中的信息流進(jìn)行管理， 確保系統(tǒng)安全可靠運行。
權(quán)利要求一種變電站電能質(zhì)量綜合診斷與分析系統(tǒng)，采用包括電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置、分層分布式網(wǎng)絡(luò)、上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心的三層結(jié)構(gòu)，其特征在于該電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置包括主變高壓側(cè)電能質(zhì)量參數(shù)測量單元、主變中壓側(cè)電能質(zhì)量參數(shù)測量單元、主變低壓側(cè)電能質(zhì)量參數(shù)測量單元、出線電能質(zhì)量參數(shù)測量單元、無功補償電容器電能質(zhì)量參數(shù)測量單元；該分層分布式網(wǎng)絡(luò)包括中心交換機、網(wǎng)絡(luò)接入口、網(wǎng)絡(luò)連接線；該上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心主要包括兩臺服務(wù)器、工程師計算機、門戶服務(wù)計算機。
2. 如權(quán)利要求1所述的變電站電能質(zhì)量綜合診斷與分析系統(tǒng)，其特征在于，所述分層 分布式網(wǎng)絡(luò)連接電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置的各參數(shù)測量單元，以及上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中 心的各服務(wù)器與計算機。
專利摘要本實用新型公開了一種變電站電能質(zhì)量綜合診斷與分析系統(tǒng)，采用包括電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置、分層分布式網(wǎng)絡(luò)、上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心的三層結(jié)構(gòu)。電能質(zhì)量參數(shù)在線測量裝置包括多個電能質(zhì)量參數(shù)測量單元；分層分布式網(wǎng)絡(luò)主要包括中心交換機、網(wǎng)絡(luò)接入口、網(wǎng)絡(luò)連接線；上位機數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心主要包括兩臺服務(wù)器、工程師計算機、門戶服務(wù)計算機及相應(yīng)的軟件。分層分布式網(wǎng)絡(luò)連接各電能質(zhì)量參數(shù)測量單元以及各服務(wù)器和計算機。該系統(tǒng)的優(yōu)點是，將變電站電能質(zhì)量的在線監(jiān)測、評估診斷、治理方案設(shè)計與性能分析等多種功能有效融合，可以大幅度提高電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)管工作的水平，還有利于后續(xù)采取有效措施來治理變電站電能質(zhì)量問題。
文檔編號G01R31/00GK201489061SQ20092014057
公開日2010年5月26日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者劉路, 吳玉燕, 周柯, 寧文輝, 岳軍, 楚紅波, 覃奇, 謝偉山, 韋和學(xué), 黃秀瓊 申請人:廣西電力試驗研究院有限公司