港口電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的指標(biāo)分級(jí)顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其涉及港口電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的指標(biāo)分級(jí) 顯示方法。 技術(shù)背景
[0002] 隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，港口電網(wǎng)中廣泛使用大功率交-直-交變頻驅(qū)動(dòng)起重設(shè)備 以及大容量PWM變流岸電電源，產(chǎn)生2k±l次(k為正整數(shù)）諧波以及與功率器件開關(guān)頻率相 關(guān)的高次諧波及間諧波，并向電網(wǎng)注入負(fù)序電流。同時(shí)，起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中頻繁的起升、下 降等功率沖擊現(xiàn)象，產(chǎn)生電壓暫態(tài)變化干擾。為此，建立一套嚴(yán)密有效的港口電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析電網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)的諧波狀況，對(duì)保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要的意義。
[0003] 常規(guī)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般以曲線、波形、表格等形式提供電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，而 大多數(shù)港口電氣人員對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)的分析能力相當(dāng)有限，難以快速正確地判斷當(dāng)前電能 質(zhì)量對(duì)港口電氣設(shè)備與信息設(shè)備以及電網(wǎng)的運(yùn)行是否產(chǎn)生不良影響。
[0004] 本發(fā)明在保留電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原有功能的基礎(chǔ)上，增加了指標(biāo)分級(jí)顯示模塊， 將電能質(zhì)量單項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)按其劣化程度以綠-黃-紅三種顏色分級(jí)顯示。電氣人員可 以根據(jù)直觀形象的指標(biāo)顏色，了解電能質(zhì)量的狀況以及對(duì)港口設(shè)備與電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，也 為深入分析電能質(zhì)量問(wèn)題的根源提供方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)狀與相關(guān)技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明應(yīng)用電能質(zhì)量評(píng)估技術(shù)，提出在常 規(guī)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)增加電能質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)顯示模塊。該模塊通過(guò)對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)的挖掘，應(yīng)用合理的評(píng)定策略，將電能質(zhì)量的單項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)按其劣化的嚴(yán)重程度 分別以綠-黃-紅三種顏色分級(jí)顯示。指標(biāo)顯示色標(biāo)綠色表示正常，不會(huì)產(chǎn)生不良后果;黃色 表示警告，指標(biāo)開始劣化，可以繼續(xù)運(yùn)行，但需要檢查劣化原因；紅色表示越限，指標(biāo)嚴(yán)重劣 化，需要停機(jī)檢修，排除導(dǎo)致指標(biāo)劣化的故障。
[0006] 電氣人員利用聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)終以Web形式或智能手機(jī)APP形式，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電能 質(zhì)量分級(jí)顯示模塊，準(zhǔn)確了解港口電網(wǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電能質(zhì)量狀況，以及對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生的 影響，為港口設(shè)備與電網(wǎng)安全運(yùn)行提供保障。
[0007] 本發(fā)明港口電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的指標(biāo)分級(jí)顯示方法的具體技術(shù)方案如下：
[0008] 港口電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)中心三部分組成。監(jiān)測(cè) 終端分布式地安裝在港口電網(wǎng)重大負(fù)載的區(qū)域節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)，完成對(duì)電網(wǎng)電流電壓數(shù)據(jù)采集、 處理、計(jì)算與分析，然后經(jīng)串口傳送給數(shù)據(jù)傳送單元(DTUhDTU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行TCP/IP協(xié)議處 理，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)測(cè)中心的服務(wù)器。監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器利用固 定的IP地址與端口號(hào)接入Internet，一方面與監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸； 另一方面通過(guò)Internet網(wǎng)和無(wú)線通信網(wǎng)發(fā)布電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)或智能手 機(jī)監(jiān)測(cè)與查詢港口電網(wǎng)各區(qū)域節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量狀況。
[0009] 電能質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)顯示方法的實(shí)現(xiàn)流程包括指標(biāo)確定、標(biāo)準(zhǔn)選擇、分級(jí)評(píng)定、和分 級(jí)顯示四個(gè)步驟。1)指標(biāo)選定
[0010] 衡量電能質(zhì)量的各類指標(biāo)分為兩大類:暫態(tài)或離散型事件和穩(wěn)態(tài)或連續(xù)型擾動(dòng)。 本發(fā)明根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和港口電網(wǎng)實(shí)際情況，暫態(tài)指標(biāo)選定為斷電、電壓暫降和電壓暫升，穩(wěn) 態(tài)指標(biāo)選定為電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動(dòng)和電壓閃變。
[0011] 2)標(biāo)準(zhǔn)選擇
[0012] 電能質(zhì)量暫態(tài)指標(biāo)涉及斷電、電壓暫降和電壓暫升，可能對(duì)港口的信息設(shè)備如計(jì) 算機(jī)等產(chǎn)生影響，本發(fā)明選擇美國(guó)CBEMA-ITIC標(biāo)準(zhǔn)，它是目前評(píng)估暫態(tài)電能質(zhì)量事件影響 的一個(gè)重要依據(jù)。CBEMA-ITIC曲線劃分為三個(gè)電壓范圍，分別為容忍區(qū)、設(shè)備無(wú)損壞區(qū)和禁 止區(qū)（設(shè)備損壞區(qū)）。容忍區(qū)域內(nèi)，設(shè)備一般運(yùn)行性能均能正常發(fā)揮;設(shè)備無(wú)損壞區(qū)內(nèi)，包括 電壓下跌及中斷（容忍曲線的下部），設(shè)備的正常功能將不能保證發(fā)揮，但不致于對(duì)設(shè)備自 身構(gòu)成損壞;禁止區(qū)（設(shè)備損壞區(qū)）內(nèi)，包括任何電壓浪涌或上升事件(容忍曲線上部），信息 設(shè)備將被損壞。
[0013] 針對(duì)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，本發(fā)明選擇我國(guó)的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括GB/T 12325-2008(供電電 壓偏差）、GB/T 12326-2008(電壓波動(dòng)和閃變）、GB/T 14549-1993(公用電網(wǎng)諧波）、GB/T 15543-2008(三相電壓不平衡）、GB/T 15945-2008(電力系統(tǒng)頻率偏差）、GB/T 18481-2001 (暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓）。
[00M] 3)分級(jí)評(píng)定
[0015] 電能質(zhì)量分級(jí)評(píng)定是基于電能質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)中在監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)合所選 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，評(píng)定出單項(xiàng)暫態(tài)指標(biāo)等級(jí)、單項(xiàng)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)與綜合指標(biāo)等級(jí)，正確反映監(jiān)測(cè)周期 內(nèi)電網(wǎng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)的電能質(zhì)量水平。在本發(fā)明中，監(jiān)測(cè)周期分為日、周、月和年4檔。
[0016] (1)暫態(tài)指標(biāo)評(píng)定
[0017] 如果指標(biāo)的電壓幅值和持續(xù)時(shí)間位于CBEMA-ITIC曲線容忍區(qū)域內(nèi)，則該指標(biāo)歸為 "無(wú)影響"，否則歸為"可能有影響"。然后，統(tǒng)計(jì)暫態(tài)指標(biāo)在給定監(jiān)測(cè)周期時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的"可 能有影響"的事件數(shù)量，折算其24小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)頻度：
[0019] 式中，ntcltal l為第i個(gè)暫態(tài)指標(biāo)在監(jiān)測(cè)周期時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的"可能有影響"的事件總 數(shù);Fc為時(shí)間因子，監(jiān)測(cè)周期時(shí)間為日時(shí)，F(xiàn) c=l，為周時(shí)Fc = 7,其余類推。
[0020] 依據(jù)"可能有影響"的事件出現(xiàn)頻度，評(píng)定第i個(gè)暫態(tài)指標(biāo)的等級(jí)：
[0022]式中，N24y_i和N24r_i分別為第i個(gè)暫態(tài)指標(biāo)的黃色等級(jí)和紅色等級(jí)的頻度閾值。 [0023] (2)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)評(píng)定方法
[0024]按照選擇的標(biāo)準(zhǔn)，確定各穩(wěn)態(tài)指標(biāo)黃與紅等級(jí)的幅度閾值，以及黃與紅等級(jí)的時(shí) 間比例閾值^。與^^。統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)第i個(gè)指標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)越限黃、紅等級(jí)的幅度閾值 (Aly_^A lr」）的時(shí)間Ty」與Tr」。由于紅色等級(jí)的幅度閾值(Alr」)大于黃色等級(jí)的幅度閾值 (Aly_i)，越限Alr_i必越限Aly_i，因此Ty_i大于等于Tr_i。
[0025]根據(jù)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)黃、紅等級(jí)的越限時(shí)間，計(jì)算監(jiān)測(cè)周期內(nèi)黃、紅等級(jí)的越限時(shí)間比 例：
[0027] 式中，ty」與分別為黃、紅等級(jí)的越限時(shí)間比例，T為監(jiān)測(cè)周期時(shí)間。
[0028] 根據(jù)越限時(shí)間比例，評(píng)定第i個(gè)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的等級(jí)：
[0030] (3)綜合指標(biāo)評(píng)定方法
[0031] 本發(fā)明綜合指標(biāo)評(píng)定方法基于木桶短板效應(yīng)原理，單項(xiàng)指標(biāo)中最差等級(jí)即為綜合 指標(biāo)的顏色等級(jí)。
[0032] 4)分級(jí)顯示
[0033] 提供監(jiān)測(cè)周期時(shí)間分別為:一日、一周、一月和一年共4檔的電能質(zhì)量綜合指標(biāo)等 級(jí)顯示。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1電能質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)顯示 [0035]圖2電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) [0036]圖3電能質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)顯示流程
[0037] 圖4 CBEMA-ITIC曲線
【具體實(shí)施方式】
[0038] 具有指標(biāo)分級(jí)顯示功能的港口電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān) 測(cè)中心三部分組成，如圖2所示。監(jiān)測(cè)終端分布式地安裝在港口電網(wǎng)重大負(fù)載的區(qū)域節(jié)點(diǎn)現(xiàn) 場(chǎng)，完成對(duì)電網(wǎng)電流電壓數(shù)據(jù)采集、處理、計(jì)算與分析，然后經(jīng)串口傳送給數(shù)據(jù)傳送單元 (DTUhDTU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行TCP/IP協(xié)議處理，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)測(cè)中 心的服務(wù)器。監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器利用固定的IP地址與端口號(hào)接入Internet，一方面與監(jiān)測(cè)終 端進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸;另一方面通過(guò)Internet網(wǎng)和無(wú)線通信網(wǎng)發(fā)布電能質(zhì) 量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)監(jiān)測(cè)與查詢港口電網(wǎng)各區(qū)域節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量狀況。
[0039] 電能質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)顯示方法的實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示，包括電能質(zhì)量指標(biāo)選定、電能 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)選擇、電能質(zhì)量分級(jí)評(píng)定、電能質(zhì)量分級(jí)顯示。
[0040] 1)指標(biāo)選定
[0041] 衡量電能質(zhì)量的各類指標(biāo)分為兩大類:暫態(tài)或離散型事件和穩(wěn)態(tài)或連續(xù)型擾動(dòng)。 本發(fā)明根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和港口電網(wǎng)實(shí)際情況，暫態(tài)指標(biāo)選定為斷電、電壓暫降和電壓暫升，穩(wěn) 態(tài)指標(biāo)選定為電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動(dòng)和電壓閃變。
[0042] 2)標(biāo)準(zhǔn)選擇
[0043] 電能質(zhì)量暫態(tài)指標(biāo)涉及斷電、電壓暫降和電壓暫升，可能對(duì)港口的信息設(shè)備如計(jì) 算機(jī)等產(chǎn)生影響，本發(fā)明選擇美國(guó)CBEMA-ITIC標(biāo)準(zhǔn)，它是目前評(píng)估暫態(tài)電能質(zhì)量事件影響 的一個(gè)重要依據(jù)，其曲線如圖4所示。CBEMA-ITIC曲線劃分為三個(gè)電壓范圍，分別為容忍區(qū)、 設(shè)備無(wú)損壞區(qū)和禁止區(qū)（設(shè)備損壞區(qū)）。容忍區(qū)域內(nèi)，設(shè)備一般運(yùn)行性能均能正常發(fā)揮;設(shè)備 無(wú)損壞區(qū)內(nèi)，包括電壓下跌及中斷(容忍曲線的下部），設(shè)備的正常功能將不能保證發(fā)揮，但 不致于對(duì)設(shè)備自身構(gòu)成損壞;禁止區(qū)（設(shè)備損壞區(qū)）內(nèi)，包括任何