一种配电网电力测量方法及系统与流程

1.本发明涉及电力设备的技术领域，具体而言，涉及一种配电网电力测量方法及系统。


背景技术：

2.目前10kv配电线路仅在变电站具备监测系统，可完成各类电气量的测量，但由于设备部署、成本等原因，尚无法实现全线路各个关键节点的测量。
3.现有的测量方法中，在需要对配电网中各个台区的测量，一般采用逐个测量的方法，在测量时需要消耗较多的时间成本，且获取的多个电流电压均需要一一核对计算，数据较多的情况下，核对计算过程较为繁杂。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种配电网电力测量方法及系统，其目的在于减少测量电力时的计算复杂度。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.第一方面
7.提供一种配电网电力测量方法，所述方法应用于配电网中，所述配电网包括变电站和多个台区，所述方法包括：
8.在所述变电站的出线处进行电压测量，得到配电网的电压；
9.在所述多个台区处的电压互感器的一次侧进行电流测量，得到配电网中各个台区处的电流；
10.对所述电压和电流进行相量计算，获取电力数据；
11.获取进行所述电压测量和电流测量时标准时钟的时标信息；
12.基于所述电力数据和时标信息，进行源荷特性分析。
13.可选地，所述方法还包括：
14.在多个所述台区中电压互感器的一次侧获取电流和电压。
15.第二方面
16.提供一种配电网电力测量系统，所述系统包括测量模块、传输模块和源荷特性分析模块，所述测量模块用于测量所述配电网上各个位置的电压和电流大小并输出测量信号，所述传输模块用于将所述测量信号输入到所述源荷特性分析模块，所述源荷特性分析模块用于分析所述测量信号，以输出源荷特性分析结果。
17.可选地，所述测量模块包括模拟电路单元和数字电路单元，其中，所述模拟电路单元用于测量电网中的电流和电压并输出电流信号和电压信号，所述数字电路单元用于处理所述电流信号和电压信号以输出测量信号，所述模拟电路单元和所述数字电路单元之间通过数字隔离器连接。
18.可选地，所述模拟电路单元包括电压测量传感器、电流测量传感器、第一保护电
路、第二保护电路和ad转换器，所述电压测量传感器的信号输出端与所述第一保护电路的信号输入端连接，所述第一保护电路的信号输出端与所述ad转换器的第一信号输入端连接，所述电流测量传感器的信号输出端与所述第二保护电路的信号输入端连接，所述第二保护电路的信号输出端与所述ad转换器的第二信号输入端连接，所述ad转换器的信号输出端与所述数字隔离器的信号输出端连接以将所述电流信号和所述电压信号输入到数字电路单元。
19.可选地，所述数字电路单元包括mcu、北斗/gps模块、网口芯片、无线传输芯片和rj45接口，其中，所述mcu的信号输入端与所述数字隔离器的信号输出端连接，所述mcu用于接收所述电压信号和所述电流信号并对其进行相量计算，输出测量信号；所述北斗/gps模块用于为所述mcu提供精确时钟；所述mcu通过所述无线传输芯片无线传输所述测量信号；所述网口芯片与所述rj45接口之间通过以太网连接，所述mcu芯片通过所述网口芯片所述测量信号到所述rj45接口。
20.可选地，所述电压测量传感器采用钳式非接触电压传感器；所述电流测量传感器采用钳式非接触电流传感器。
21.可选地，所述系统还包括电源模块，所述电源模块包括电源、第一整流滤波器、第二整流滤波器、第三整流滤波器、第四整流滤波器、dc-dc稳压器、第一ldo稳压器、第二ldo稳压器和第三ldo稳压器；其中，所述电源为所述第一整流滤波器、第二整流滤波器、第三整流滤波器和第四整流滤波器供电；所述第一整流滤波器的电源输出端与所述dc-dc稳压器的电源输入端连接，所述dc-dc稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第一电源输出端，用于为所述数字电路单元供电；所述第二整流滤波器的电源输出端与第一ldo稳压器的电源输入端连接，所述第一ldo稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第二电源输出端，用于为所述模拟电路单元供电；所述第三整流滤波器的电源输出端与第二ldo稳压器的电源输入端连接，所述第二ldo稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第三电源输出端，用于为所述电压测量传感器供电；所述第四整流滤波器的电源输出端与第三ldo稳压器的电源输入端连接，所述第三ldo稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第四电源输出端，用于为所述电流测量传感器供电。
22.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
23.1、在对配电网中多个台区的电力进行测量时，在变电站的出线处获取配电网的电压，并在各个台区的电压互感器一次侧处获取配电网各个台区处的电流，测量时无需对设备进行拆卸，也无需设备停运，获取电流的过程更加方便快捷，不会影响正常供电；且在测量时，通过获取时标信息，在进行源荷特性分析时，能通过时标信息对电流和电压的相位进行校准，获取的数据更加准确，仅通过电流和电压计算源荷特性，达到了降低计算复杂性的效果；
24.2、在采用电力测量系统对配电网电力进行测量时，在对配电网上各个位置处的电流和电压测量完毕后，通过测量信号能够将测量结果输出，而源荷特性模块能够直接对测量信号进行分析，再输出源荷特性分析结果，获得分析结果的过程简单快捷。
附图说明
25.图1为本发明其中一个实施例提供的方法的步骤流程图；
26.图2为本发明其中一个实施例提供的系统的模块示意图；
27.图3为本发明其中一个实施例提供的系统的结构示意图；
28.图4为本发明其中一个实施例提供的电源模块的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.实施例1
31.本实施例提供一种配电网电力测量方法，所述方法应用于配电网中，所述配电网包括变电站和多个台区，参照图1，所述方法包括：
32.s101，在所述变电站的出线处进行电压测量，得到配电网的电压；
33.由于配网线路传输距离较短，所以一条出线处全线路的电压可认为相同，由于配网台区处无电压互感器，故可直接在变电站的出线处完成电压测量。
34.s102，在所述多个台区处的电压互感器的一次侧进行电流测量，得到配电网中各个台区处的电流；
35.对于10kv台区单独的测点，若想完成其电流的测量，则在10kv台区的电压互感器一次侧进行测量，在本实施例中，电压互感器采用小型电压互感器，其体积同绝缘子大小一致，可分相安装。
36.在多个所述台区中电压互感器的一次侧获取电流和电压。
37.而对于0.4kv台网的测量场景，电压、电流直接测量电压互感器的一次侧信号；通过在电压互感器的一次侧进行测量获取电流电压，可以实现针对每个台区的用户负荷进行更精细的监测和辨识，并且不需要进行停电或带电作业，获取数据的过程更加方便快捷。
38.s103，对所述电压和电流进行相量计算，获取电力数据；
39.在测量的过程中，通过一个采集器同时完成电压、电流的测量和相量信息分析。
40.s104，获取进行所述电压测量和电流测量时标准时钟的时标信息；
41.s105，基于所述电力数据和时标信息，进行源荷特性分析。
42.采用本实施例的方案，在对配电网中多个台区的电力进行测量时，在变电站的出线处获取配电网的电压，并在各个台区的电压互感器一次侧处获取配电网各个台区处的电流，测量时无需对设备进行拆卸，也无需设备停运，获取电流的过程更加方便快捷，不会影响正常供电；且在测量时，通过获取时标信息，在进行源荷特性分析时，能通过时标信息对电流和电压的相位进行校准，获取的数据更加准确，仅通过电流和电压计算源荷特性，达到了降低计算复杂性的效果。
43.实施例2
44.本实施例提供一种配电网电力测量系统，参照图2，所述系统包括测量模块、传输模块、源荷特性分析模块和电源模块，所述测量模块用于测量所述配电网上各个位置的电压和电流大小并输出测量信号，所述传输模块用于将所述测量信号输入到所述源荷特性分析模块，所述源荷特性分析模块用于分析所述测量信号，以输出源荷特性分析结果；所述电
源模块用于为所述测量模块、传输模块和源荷特性分析模块中的电子元器件供电。
45.参照图3，所述测量模块包括模拟电路单元和数字电路单元，所述模拟电路单元用于测量电网中的电流和电压并输出电流信号和电压信号，所述数字电路单元用于处理所述电流信号和电压信号以输出测量信号，所述模拟电路单元和所述数字电路单元之间通过数字隔离器连接。
46.在设计时，模拟电路单元和数字电路单元焊接在同一块pcb板上，且模拟电路单元和数字电路单元之间通过数字隔离器连接；通过在测量模块上采用模拟电路单元和数字电路单元的分离设计，且采用电源模块为其各个部分单独供电，能够保障信号处理的准确性。
47.在测量模块中，所述模拟电路单元包括电压测量传感器、电流测量传感器、第一保护电路、第二保护电路和ad转换器，所述电压测量传感器的信号输出端与所述第一保护电路的信号输入端连接，所述第一保护电路的信号输出端与所述ad转换器的第一信号输入端连接，所述电流测量传感器的信号输出端与所述第二保护电路的信号输入端连接，所述第二保护电路的信号输出端与所述ad转换器的第二信号输入端连接，所述ad转换器的信号输出端与所述数字隔离器的信号输出端连接以将所述电流信号和所述电压信号输入到数字电路单元。
48.在本实施例中，ad转换器的采用型号为ad7606型；而所述电压测量传感器采用钳式非接触电压传感器；所述电流测量传感器采用钳式非接触电流传感器。钳形传感器采用开口圆环设计，可在不解线/破线的方式下直接对导线进行测量。
49.其中，在采用电压测量传感器测量电压时，当导线中流过电压时，电压将通过钳形电压传感器内部内置电极(金属板)，而测量线和电极之间存在电位差，会流过微小电流。通过检测该微小电流，并产生使该电流为0的电压，可以进行不受到测量对象的外径或包裹层影响的正确测量，做到在无接触的情况下测量电压。
50.电流测量传感器电流测量依据磁阻原理进行，在电力系统的导线上，由于电流的存在，在导线的周围将会产生磁场，此时将磁电阻传感器件放置在距离导线一定距离的地方，通过电阻的大小感知磁场的大小，再推算出电流大小。所以在进行电流测量时，采用的钳式非接触电流传感器能够不与导线直接进行接触。
51.通过设置模拟电路单元，在测量导线上的电流和电压时，通过测量和获取的电流信号和电压信号进入到第一保护电路和第二保护电路中后，能够再进入到ad转换器中，从模拟信号转换为数字信号，以供数字电路单元进行处理。且通过设置第一保护电路和第二保护电路，能够在一定程度上保护模拟电路单元不会被因测量产生的电流信号或电压信号破坏，增强了模拟电路单元的抗风险能力。
52.所述数字电路单元包括mcu、北斗/gps模块、网口芯片、无线传输芯片和rj45接口，其中，所述mcu的信号输入端与所述数字隔离器的信号输出端连接，所述mcu用于接收所述电压信号和所述电流信号并对其进行相量计算，输出测量信号；所述北斗/gps模块用于为所述mcu提供精确时钟；所述mcu通过所述无线传输芯片无线传输所述测量信号；所述网口芯片与所述rj45接口之间通过以太网连接，所述mcu芯片通过所述网口芯片所述测量信号到所述rj45接口。
53.数字电路单元在本实施例中主要是用于处理电流信号和电压信号，完成对电流信号和电压信号的分析处理并传输到源荷特性分析模块中，供源荷特性分析模块进行源荷特
性分析。在本实施例中，数字电路单元的mcu芯片选用型号为tms320f28377d的芯片、网口芯片选用w5300的芯片、北斗/gps模块可选用agtm336h北斗定位模组，也可选用其它的gps芯片。
54.在本实施例中，采用裸包的数据协议，通信按照每20ms发送一包数据，通过有线网络rj45接口发送，采用tcp/ip协议。在发送数据时，pcb板为客户端，而源荷特性分析模块为服务器端，通过监听3000端口(默认为3000端口，可配置)实现与pcb板的通讯。源荷特性分析模块建立监听后pcb板将主动连接上位机，连接成功后主动往源荷特性分析模块发送数据。
55.如图4所示，电源模块包括电源、第一整流滤波器、第二整流滤波器、第三整流滤波器、第四整流滤波器、dc-dc稳压器、第一ldo稳压器、第二ldo稳压器和第三ldo稳压器；其中，所述电源为所述第一整流滤波器、第二整流滤波器、第三整流滤波器和第四整流滤波器供电；所述第一整流滤波器的电源输出端与所述dc-dc稳压器的电源输入端连接，所述dc-dc稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第一电源输出端，用于为所述数字电路单元供电；所述第二整流滤波器的电源输出端与第一ldo稳压器的电源输入端连接，所述第一ldo稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第二电源输出端，用于为所述模拟电路单元供电；所述第三整流滤波器的电源输出端与第二ldo稳压器的电源输入端连接，所述第二ldo稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第三电源输出端，用于为所述电压测量传感器供电；所述第四整流滤波器的电源输出端与第三ldo稳压器的电源输入端连接，所述第三ldo稳压器的电源输出端作为所述电源模块的第四电源输出端，用于为所述电流测量传感器供电。
56.通过设置电源模块，能够为pcb板上的各种电子元器件提供稳定的电源，从而保护数字电路单元和模拟电路单元。
57.通过采用本实施例中的方案，在采用电力测量系统对配电网电力进行测量时，在对配电网上各个位置处的电流和电压测量完毕后，通过测量信号能够将测量结果输出，而源荷特性模块能够直接对测量信号进行分析，再输出源荷特性分析结果，获得分析结果的过程简单快捷。
58.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。