本實(shí)用新型主要涉及電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確切地說(shuō)，是基于面向分布式電能質(zhì)量分析儀而提出了一種可實(shí)現(xiàn)霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電力技術(shù)的迅猛發(fā)展，有著不同負(fù)載特性的電器大規(guī)模的進(jìn)入我們的生活，與之相伴的是，一些非線(xiàn)性負(fù)載例如逆變器、整流器和各種開(kāi)關(guān)電源得到廣泛的應(yīng)用，由此產(chǎn)生的諧波對(duì)供電電網(wǎng)的危害也日趨嚴(yán)重。類(lèi)似電力電子器件開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)向電網(wǎng)注入了大量的諧波，使電網(wǎng)中的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)正弦電流和電壓波形嚴(yán)重失真。由于存在著各種對(duì)電能質(zhì)量相對(duì)敏感的設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)設(shè)備及空調(diào)、冰箱、電視等家用電器設(shè)備的大量使用，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。由諧波引發(fā)的各類(lèi)電力故障和事故頻發(fā)，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)生活還是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)都產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響。諧波問(wèn)題包括諧波分析、諧波檢測(cè)和諧波抑制等方面，有效抑制諧波已經(jīng)成為保證電網(wǎng)安全、高質(zhì)量運(yùn)行的必要措施之一。

為了保證生產(chǎn)生活用電的安全和正常進(jìn)行，電能質(zhì)量的檢測(cè)和分析必不可少。電能質(zhì)量通常包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量，包括導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容體現(xiàn)在頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變或三相不平衡、暫時(shí)或瞬態(tài)過(guò)電壓、波形畸變、諧波、電壓暫降、中斷、暫升及供電連續(xù)性等。這些電能質(zhì)量問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致：繼電保護(hù)裝置被誤觸發(fā)而危及供電安全的運(yùn)行、各種電氣設(shè)備產(chǎn)生附加損耗和發(fā)熱而導(dǎo)致設(shè)備損壞或燒毀、增加損耗導(dǎo)致設(shè)備不經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行從而造成額外的電費(fèi)支出和電表計(jì)量工具的不精準(zhǔn)、降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量并破壞信號(hào)的正常傳遞、可能引起的諧振導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償柜無(wú)法正常運(yùn)作、降低設(shè)備的使用壽命、導(dǎo)致計(jì)算機(jī)或檢測(cè)控制設(shè)備無(wú)法正常工作甚至死機(jī)。為了提高電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量，保障電氣設(shè)施的正常運(yùn)行，需要對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，尤其是電網(wǎng)上的危害較大的高次諧波，所以高性能的電流檢測(cè)對(duì)掌控電能質(zhì)量和維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定非常重要。

電能質(zhì)量分析儀是對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的常見(jiàn)儀器儀表，檢測(cè)電網(wǎng)電流信息的電流互感器實(shí)時(shí)的將偵測(cè)到的電流信息傳遞給電能質(zhì)量分析儀，使用電能質(zhì)量分析儀能夠提供電力運(yùn)行中的諧波分析及功率品質(zhì)分析，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)，同時(shí)配備電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析軟件，還可以對(duì)上傳至計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析運(yùn)算或顯示或保存等操作。例如常見(jiàn)的斷路器動(dòng)作，變壓器過(guò)熱，電機(jī)燒毀或電燈閃動(dòng)等，這些電能質(zhì)量問(wèn)題都可以被電能質(zhì)量分析儀偵測(cè)到，因此電能質(zhì)量分析儀是用于常規(guī)電力維護(hù)和預(yù)防事故發(fā)生的最理想的工具。

考慮到整個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)量眾多的電能質(zhì)量分析儀呈分布式布局，而且每一個(gè)電能質(zhì)量分析儀單獨(dú)的個(gè)體都會(huì)記錄和保存各自的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，顯而易見(jiàn)，無(wú)論是實(shí)時(shí)檢測(cè)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)還是保存的歷史記錄數(shù)據(jù)，都是規(guī)模龐大的海量數(shù)據(jù)。雖然為了減少底層數(shù)據(jù)采集終端的負(fù)擔(dān)，一般可以將電能質(zhì)量分析儀檢測(cè)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到云端服務(wù)器，再根據(jù)云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析，但是將云計(jì)算應(yīng)用到電能質(zhì)量的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)也會(huì)產(chǎn)生很多棘手的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題：由于電能質(zhì)量分析儀分布廣數(shù)量多，電網(wǎng)上需要檢測(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多，如果同時(shí)將這些數(shù)據(jù)上傳到云端可能會(huì)造成數(shù)據(jù)在網(wǎng)路上的擁堵，而不能及時(shí)有效地將數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器，很有可能會(huì)導(dǎo)致延遲報(bào)警而耽擱異常事件的及時(shí)處理時(shí)機(jī)。而且云計(jì)算自身的實(shí)現(xiàn)前提是需要先行將數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器，否則無(wú)法完成數(shù)據(jù)的處理運(yùn)算和分析，這進(jìn)一步導(dǎo)致了上述問(wèn)題的嚴(yán)重程度。

為了解決這些問(wèn)題，本實(shí)用新型利用現(xiàn)有的分布廣的電能質(zhì)量分析儀和云端，提出了一種基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的通信可靠而且成本低，抗干擾能力強(qiáng)，尤其是電網(wǎng)的在線(xiàn)即時(shí)檢測(cè)信息和歷史記錄信息能夠方便快捷的進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，能夠及時(shí)有效地將數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器而不會(huì)造成數(shù)據(jù)在網(wǎng)路上的擁堵現(xiàn)象。而且類(lèi)似手機(jī)這樣的移動(dòng)終端設(shè)備也可以在不需要下載海量數(shù)據(jù)的前提下對(duì)電能質(zhì)量分析儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本實(shí)用新型披露的一種基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，具有分布式的多個(gè)電能質(zhì)量分析儀及分布式的多個(gè)電流傳感器，還包括云端服務(wù)器，所述電流傳感器將從電網(wǎng)上檢測(cè)的電流信息傳輸給所述電能質(zhì)量分析儀，每個(gè)所述電能質(zhì)量分析儀都將從電流信息中擷取的數(shù)據(jù)信息中的一部分(而不是全部)以即時(shí)通訊的方式上傳給該云端服務(wù)器，每個(gè)所述電能質(zhì)量分析儀還將該數(shù)據(jù)信息以本地保存的方式存儲(chǔ)到其帶有的存儲(chǔ)器中。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該電流信息由所述電能質(zhì)量分析儀在本地執(zhí)行運(yùn)算處理后，再將表示運(yùn)算處理結(jié)果的并用于評(píng)估電能質(zhì)量的該數(shù)據(jù)信息中的一部分上傳給該云端服務(wù)器。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，移動(dòng)終端配制成利用互聯(lián)網(wǎng)的形式訪(fǎng)問(wèn)云端服務(wù)器，從而實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息中被上傳的那一部分。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，移動(dòng)終端配制成以對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的形式訪(fǎng)問(wèn)云端服務(wù)器所述電能質(zhì)量分析儀保存在其存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)信息。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)信息至少包括電網(wǎng)電流信息中的工頻、諧波、瞬態(tài)電流、電弧信號(hào)中的一種或全部。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)信息至少包括電網(wǎng)電流信息中的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、相角、功率因數(shù)、頻率中的一種或全部。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)信息至少包括公用電網(wǎng)供到用戶(hù)端的交流電能質(zhì)量參數(shù)中的一種或多種，交流電能質(zhì)量參數(shù)至少包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相電壓允許不平衡度和電網(wǎng)諧波。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息周期性(這個(gè)周期可以是若干天或若干星期或若干年等)的進(jìn)行刪除和更新，避免SD卡空間不足。

上述的基于霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述電流傳感器包括霍爾電流傳感器、羅氏空心線(xiàn)圈傳感器。

附圖說(shuō)明

閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明并參照以下附圖之后，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見(jiàn)：

圖1是霧計(jì)算的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，在本實(shí)用新型披露的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，具有分布式的多個(gè)電能質(zhì)量分析儀100-1、100-2……100-N及分布式的多個(gè)電流傳感器101-1、101-2……101-N，譬如在某個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，電流傳感器101-N從電網(wǎng)上監(jiān)測(cè)電流信息，一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目至少應(yīng)當(dāng)包括工頻信息與諧波信息、瞬態(tài)電流信息、電弧信息等，例如一個(gè)電能質(zhì)量分析儀100-N對(duì)應(yīng)的接收一個(gè)電流傳感器101-N從電網(wǎng)上監(jiān)測(cè)電流信息，所接收的這些信息可以是模擬量也可以是二進(jìn)制的數(shù)字量。電能質(zhì)量分析儀100-N需要對(duì)接收的電流信息進(jìn)行運(yùn)算處理，例如執(zhí)行采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、分析計(jì)算等各種運(yùn)算處理。

電流信息由電能質(zhì)量分析儀101-1、101-2……101-N在本地執(zhí)行運(yùn)算處理，但這種運(yùn)算不是交由云端服務(wù)器200處理，由于電能質(zhì)量分析儀101-1、101-2……101-N不是集中式計(jì)算，所以不要求電能質(zhì)量分析儀有很強(qiáng)的計(jì)算能力，它們只要含有運(yùn)算能力相對(duì)較弱但價(jià)格適中的計(jì)算單元就能滿(mǎn)足要求。將數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用程序集中在網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備中，而不是將它們幾乎全部保存在云端服務(wù)器和在云端進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)的處理更依賴(lài)本地電能質(zhì)量分析儀設(shè)備，而非云端服務(wù)器200。它有幾個(gè)明顯特征：低延時(shí)和位置感知，更為廣泛的地理分布，支持更多的邊緣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。這些特征使得電網(wǎng)的電能質(zhì)量整體部署更加方便，滿(mǎn)足更多的電網(wǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的接入。

參見(jiàn)圖1，電能質(zhì)量分析儀還需要將表示運(yùn)算處理結(jié)果的數(shù)據(jù)信息中的一小部分上傳給該云端服務(wù)器200，這里選擇上傳小部分?jǐn)?shù)據(jù)而不是全部數(shù)據(jù)，是考慮到全部的數(shù)據(jù)量非常龐大，全部上傳會(huì)造成數(shù)據(jù)在網(wǎng)路上的擁堵，而且這一小部分輕量級(jí)的數(shù)據(jù)是我們?cè)u(píng)判電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)的依據(jù)，較佳的以即時(shí)通訊(當(dāng)前帶有即時(shí)通訊軟件的通訊模塊或設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，它要求數(shù)據(jù)可控制的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，現(xiàn)有的各種實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議均可以被被本申請(qǐng)采用)的方式上傳到云端服務(wù)器200，這種上傳可以利用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，以便我們能夠在云端及時(shí)迅速的了解或下載電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)。

電能質(zhì)量分析儀對(duì)電流進(jìn)行運(yùn)算處理得到的數(shù)據(jù)信息用于評(píng)估電能質(zhì)量，譬如用于評(píng)估電網(wǎng)中發(fā)生波形畸變、諧波含量、電壓波動(dòng)與閃變和三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題。常規(guī)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、相角、功率因數(shù)、頻率等多種電參量都被會(huì)被監(jiān)測(cè)出來(lái)。還可以測(cè)量分析公用電網(wǎng)供到用戶(hù)端的交流電能質(zhì)量：頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)、閃變、三相電壓允許不平衡度和電網(wǎng)諧波。并監(jiān)測(cè)負(fù)荷波動(dòng)：測(cè)量分析各種用電設(shè)備在不同運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)公用電網(wǎng)電能質(zhì)量造成的波動(dòng)。電能質(zhì)量分析儀可以定時(shí)記錄和存儲(chǔ)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率或頻率、相位等電力參數(shù)的變化趨勢(shì)，它的存儲(chǔ)器(例如SD卡)作為存儲(chǔ)設(shè)備。

參見(jiàn)圖1，移動(dòng)終端300例如手機(jī)或pad等智能設(shè)備配制成以互聯(lián)網(wǎng)(如web)的形式訪(fǎng)問(wèn)云端服務(wù)器200，從而移動(dòng)終端300可以實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息中以即時(shí)通訊的方式被上傳的那一小部分，所以在移動(dòng)終端300就可以迅速的了解電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)。但是電能質(zhì)量分析儀將更多的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，這個(gè)保存的數(shù)據(jù)可能是幾天、幾個(gè)月甚至一整個(gè)年度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而這個(gè)數(shù)據(jù)量是十分龐大的，所以保存在本地。

參見(jiàn)圖1，移動(dòng)終端300被配制成以對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(P2P)的形式訪(fǎng)問(wèn)電能質(zhì)量分析儀保存在其存儲(chǔ)器(SD卡)中的數(shù)據(jù)信息，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(Peer to Peer)技術(shù)是計(jì)算機(jī)或類(lèi)似的計(jì)算設(shè)備之間通過(guò)直接交換數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源和服務(wù)的共享方案，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的每個(gè)結(jié)點(diǎn)既可以中檔服務(wù)器，為其他結(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，同時(shí)也享用其他結(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)，弱化了服務(wù)器的作用甚至取消的服務(wù)器的概念。

在本申請(qǐng)中，電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往還需要從移動(dòng)終端直觀(guān)反映出來(lái)，然而將如此龐大的數(shù)據(jù)從云端導(dǎo)入、導(dǎo)出實(shí)際上比想象的要復(fù)雜和困難得多。由于接入設(shè)備(尤其是移動(dòng)設(shè)備)越來(lái)越多，在傳輸數(shù)據(jù)、獲取信息時(shí)，帶寬就顯得捉襟見(jiàn)肘。隨著物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，越來(lái)越依賴(lài)云計(jì)算，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越來(lái)越多，設(shè)備越來(lái)越智能，移動(dòng)應(yīng)用成為人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上處理事務(wù)的主要方式，數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)不斷增加，不僅會(huì)占用大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，還會(huì)加重?cái)?shù)據(jù)中心的負(fù)擔(dān)，數(shù)據(jù)傳輸和信息獲取的情況將越來(lái)越糟。因此搭配分布式的霧計(jì)算，通過(guò)智能路由器等設(shè)備和技術(shù)手段，在不同設(shè)備之間組成數(shù)據(jù)傳輸帶，可以有效減少網(wǎng)絡(luò)流量，數(shù)據(jù)中心的計(jì)算負(fù)荷也相應(yīng)減輕。霧計(jì)算可以作為介于網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算之間的計(jì)算處理，以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的負(fù)面效果，取而代之的運(yùn)用本地的電能質(zhì)量分析儀對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以提升其使用價(jià)值。

以上，通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了具體實(shí)施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，上述實(shí)用新型提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，但這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本實(shí)用新型的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本實(shí)用新型的意圖和范圍內(nèi)。