一种电力系统监测系统的制作方法

1.本发明涉及智能电网技术领域，尤其是一种电力系统监测系统。


背景技术：

2.目前的测控装置，功能单一，不支持同步相量采集，无法满足新一代变电站对站内二次系统及设备提出的整合优化的全新要求。
3.综上所述，相关技术中存在的问题亟需得到解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种电力系统监测系统。
6.为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：
7.一种电力系统监测系统，包括：
8.数据采集模块，所述数据采集模块用于对电网进行数据采集；
9.测控模块，所述测控模块用于对所述数据采集模块采集到的原始数据进行数据处理，得到交流模拟量数据、直流模拟量数据、档位信号数据和开关量数据；
10.同步相量测量模块，所述同步相量测量模块用于对所述数据采集模块采集到的原始数据进行数据处理，得到相量数据，
11.控制模块，所述控制模块用于控制所述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块的工作状态，以及用于与所述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块进行通信。
12.进一步地，所述相量数据包括相量、序分量、频率和频率变化率。
13.进一步地，所述系统还包括：
14.通信模块，所述通信模块用于对所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据进行数据标注，并将所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据上传至上位机。
15.进一步地，所述系统还包括：
16.告警模块，所述告警模块用于与所述控制模块进行通信，并根据所述控制模块发送的告警信号进行告警。
17.进一步地，所述系统还包括：
18.任务管理模块，所述任务管理模块与所述同步相量测量模块进行通信，用于与监测所述同步相量测量模块的资源使用情况，并根据所述资源使用情况进行负载均衡。
19.进一步地，所述系统还包括：
20.输入输出模块，所述输入输出模块与所述控制模块进行通信，用于接收并显示所述控制模块发送的所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据，以及用于下发控制指令，所述控制模块根据所述控制指令对所
述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块的工作状态进行控制。
21.进一步地，所述系统还包括：
22.运行状态监测模块，用于监测所述系统的内部电压、内部温度、数据接收功率和数据发送功率。
23.进一步地，所述系统还包括：
24.低频振荡监控模块，用于监测电力系统是否发生低频振荡，当所述电力系统发生低频振荡时，向所述控制模块发送第一告警信号。
25.进一步地，所述系统还包括：
26.次同步振荡监控模块，用于监测电力系统是否发生次同步振荡，当所述电力系统发生次同步振荡时，向所述控制模块发送第二告警信号。
27.进一步地，所述系统还包括：
28.连续录波模块，用于记录所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据。
29.本发明公开了一种电力系统监测系统，具备如下有益效果：
30.本实施例通过集成测控模块和同步相量测量模块，并且在控制模块的控制下能够同时支持间隔测控和同步相量测量功能,大大降低了硬件成本，不但满足调度实现远程遥信、遥控等功能，同时也满足实时业务中同步相量数据的采集上送，从而简化了变电站的配置。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种电力系统监测系统的结构示意图。
具体实施方式
33.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
34.在本发明实施例的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数，“至少一个”是指一个或者多个，“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
35.需要说明的是，本发明实施例中设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明实施例中的具体含义。例如，术语“连接”可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相
连，也可以通过中间媒介间接相连。
36.在本发明实施例的描述中，参考术语“一个实施例/实施方式”、“另一实施例/实施方式”或“某些实施例/实施方式”、“在上述实施例/实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少两个实施例或实施方式中。在本公开中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的示实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式中以合适的方式结合。
37.需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
38.国网自主可控新一代变电站针对站内二次系统及设备提出了整合优化的全新要求，其中pmu在设备形态上发生了很大变化。pmu功能需整合到变电站监控系统的多功能测控装置中，多功能测控装置同时支持间隔测控和同步相量测量功能，pmu业务作为部署在多功能测控装置的一个软件模块，并且支持sv数字化采样。然而现有的测控装置仅支持间隔测控，并不具备同步相量测量功能，因此满足不了新一代变电站对二次设备的整合优化要求。
39.为此，本技术提出了一种电力系统监测系统，包括：
40.数据采集模块，所述数据采集模块用于对电网进行数据采集；
41.测控模块，所述测控模块用于对所述数据采集模块采集到的原始数据进行数据处理，得到交流模拟量数据、直流模拟量数据、档位信号数据和开关量数据；
42.同步相量测量模块，所述同步相量测量模块用于对所述数据采集模块采集到的原始数据进行数据处理，得到相量数据，
43.控制模块，所述控制模块用于控制所述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块的工作状态，以及用于与所述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块进行通信。
44.通过集成测控模块和同步相量测量模块，并且在控制模块的控制下能够同时支持间隔测控和同步相量测量功能,大大降低了硬件成本，不但满足调度实现远程遥信、遥控等功能，同时也满足实时业务中同步相量数据的采集上送，从而简化了变电站的配置。
45.参照图1，一种电力系统监测系统，包括：
46.数据采集模块，所述数据采集模块用于对电网进行数据采集；
47.测控模块，所述测控模块用于对所述数据采集模块采集到的原始数据进行数据处理，得到交流模拟量数据、直流模拟量数据、档位信号数据和开关量数据；
48.同步相量测量模块，所述同步相量测量模块用于对所述数据采集模块采集到的原始数据进行数据处理，得到相量数据，
49.控制模块，所述控制模块用于控制所述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块的工作状态，以及用于与所述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块进行通信。
50.具体地，本实施例的测控模块可以测量一个间隔的电流、相电压、线电压、有功、无功、功率因数和频率等量，以上模拟量信息通过iec61850-9-2标准的数字信号方式接入。通过gosv板直接采集电压：ua、ub、uc、3u0、ux，电流：ia、ib、ic、3i0。通过cpu板计算电压电流：
uab、ubc、uca、3u0、3i0，功率及因数：p、q、cos，频率：f。最后通过装置界面可显示交流模拟量的一次有效值和二次有效值。可以理解的是，直流模拟量的采集可通过gosv板方式接入48路直流量信号。而通过档位信号的采集可以通过goose模拟量方式接入档位信号，再通过遥信位置计算档位，档位合成方式有bcd码、一对一和十进制方式。对于开关量的采集，可以通过开入板支持256路单点goose开关量采集、16路双点goose开关量采集和20路硬接点遥信采集功能。
51.本实施例的同步相量测量模块通过gosv板采集的相量数据电压ua、ub、uc，电流：ia、ib、ic。按4000hz采样率，建立1s的数据缓冲区，设置采样点号0～3999。接着，根据采集到的数据进行计算。对于相量计算，数据时标5ms对齐后按sampletag包号调用相量计算函数，计算出所有相量，时间标签按sampletag 1-10放入对应的缓冲区。对于序分量计算，通过三相关系计算出序分量，按sampletag 1-10放入对应的缓冲区。对于频率计算，根据正序相量的相角与前一次计算的相角，计算频率，按sampletag 1-10放入对应的缓冲区。对于频率变化率的计算，按sampletag 1-10-4标注时间标签，通过1s内功角的变化拟合频率变化率。
52.本实施例通过集成测控模块和同步相量测量模块，并且在控制模块的控制下能够同时支持间隔测控和同步相量测量功能,大大降低了硬件成本，不但满足调度实现远程遥信、遥控等功能，同时也满足实时业务中同步相量数据的采集上送，从而简化了变电站的配置。
53.进一步作为可选的实施方式，所述相量数据包括相量、序分量、频率和频率变化率。
54.具体地，同步相量测量模块能够根据数据采集模块采集到的原始数据进行处理，从而计算得到电力系统中的相量、序分量、频率和频率变化率。
55.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
56.通信模块，所述通信模块用于对所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据进行数据标注，并将所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据上传至上位机。
57.具体地，本实施例可以通过通信模块将上述计算得到的相量数据包括三相基波电压相量、三相基波电流相量、电压电流的基波正序相量、频率、频率变化率、功率，打上时标后(soc和秒等分)上送网关机。可选地，与网关机通信的底层传输协议采用tcp协议，应用层协议符合gb/t 26865.2。按时间顺序逐次、均匀、实时传送相量数据，传送的相量数据中应包含整秒时刻的数据。数据的实时传送速率可以整定，至少具有25次/秒、50次/秒、100次/秒的可选速率。实时传送的动态数据的输出时延，即实时传送的动态数据时标与数据输出时刻之时间差。上传速率为25次/秒的pmu时延不应大600ms；上传速率为50次/秒、100次/秒时，pmu的时延不应大于300ms。
58.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
59.告警模块，所述告警模块用于与所述控制模块进行通信，并根据所述控制模块发送的告警信号进行告警。
60.具体地，当控制模块接收到告警信号，控制模块会将该告警信号发送至告警模块中进行报警。示例性地，同步相量测量模块将测量得到的频率发送至控制模块中，控制模块
将测得的频率与预设阈值进行比较，当频率超过了预设阈值，则生成对应的告警信号，并发送至告警模块中进行告警。告警模块可以由指示灯、蜂鸣器和通讯装置组成，通过指示灯和蜂鸣器的配合实现告警信号的反馈，同时还可以通过通讯装置对相关人员的智能终端发送对应的告警信息。
61.可选地，当电力系统发生以下事件时，控制模块会接收到相应的告警信号：(1)频率越限；(2)频率变化率越限；(3)幅值越上限，包括正序电压、正序电流、负序电压、负序电流、零序电压、零序电流、相电压、相电流越上限；(4)幅值越下限，包括正序电压、相电压越下限；(5)系统发生低频振荡；(6)系统发生次同步振荡。
62.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
63.任务管理模块，所述任务管理模块与所述同步相量测量模块进行通信，用于与监测所述同步相量测量模块的资源使用情况，并根据所述资源使用情况进行负载均衡。
64.具体地，考虑到操作系统任务调度涉及实时性、负载均衡等问题，为保证同步相量测量块资源配置，任务管理模块根据监测系统的资源需求和传输资源需求以及监控系统中的空闲资源将服务分为多个服务块通过将空闲传输资源划分为多个资源块，并监视监控系统中的空闲资源和空闲传输资源，可以实现监控系统的空闲资源和空闲传输资源的组合。
65.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
66.输入输出模块，所述输入输出模块与所述控制模块进行通信，用于接收并显示所述控制模块发送的所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据，以及用于下发控制指令，所述控制模块根据所述控制指令对所述数据采集模块、所述测控模块和所述同步相量测量模块的工作状态进行控制。
67.具体地，本实施例可以采用高度为4u的标准19英寸机箱。由cpu板、电源板、开入板、gosv板/交流板等其他板卡组成。装置采用背插式结构，内部强弱电分开。在装置的前面板上安装有一块480*272点阵大液晶显示屏(它以16
×
16点阵汉字和16
×
8点阵字符显示装置调试和运行的详细信息)、9键小键盘及6个指示灯。
68.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
69.运行状态监测模块，用于监测所述系统的内部电压、内部温度、数据接收功率和数据发送功率。
70.具体地，运行状态监测模块可以监视gosv板卡4组光口的数据接收功率和数据发送功率，同时可以监视装置内部电压、内部温度。
71.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
72.低频振荡监控模块，用于监测电力系统是否发生低频振荡，当所述电力系统发生低频振荡时，向所述控制模块发送第一告警信号。
73.具体地，当电力系统发生低频振荡时，装置在数据帧的状态字中设置触发标志，发出相应告警事件。
74.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
75.次同步振荡监控模块，用于监测电力系统是否发生次同步振荡，当所述电力系统发生次同步振荡时，向所述控制模块发送第二告警信号。
76.具体地，当电力系统发生次同步振荡时，装置应在数据帧的状态字中设置触发标志和原因，发出相应事件告警。
77.进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括：
78.连续录波模块，用于记录所述交流模拟量数据、所述直流模拟量数据、所述档位信号数据、所述开关量数据和所述相量数据。
79.具体地，本实施例可以将上述提及的测量得到的相量数据包括三相基波电压相量、三相基波电流相量、电压电流的基波正序相量、频率、频率变化率、功率，打上时标后(soc和秒等分)，每分钟形成一个文件存储，记录的采样率为1000点/秒，连续录波的存储的时长为3天循环覆盖，文件格式满足gb/t22386的要求。
80.进一步作为可选的实施方式，所述系统还设有：
81.时钟同步模块，用于采用irig-b码校时，pmu时钟同步模块通过共享内存或注册回调接口等方式获取系统时钟时间、b码对时状态、闰秒标志、时间质量等信息。对于计算世纪时钟soc，首先计算程序维护一个soc1，秒等分由99到0，soc1；接着，在秒中间判别，如果soc1连续5次不等于soc，则soc1＝soc。
82.对于计算秒等分，首先当前采样最新的对齐包号sampletag，以5ms为间隔，0-199，所有调用接口函数都是这个包号；然后，除频率变化率、sso外的时标，因滤波器延时，比当前的时标滞后50ms，对应数据包号为sampletag 1-10；接着，频率变化率、sso比2)中的时标再滞后一个周波(20ms)，对应数据包号为sampletag 1-10-4。对于数据打时标，首先除频率变化率、sso外的数据按2中的时标打时标戳t1，然后频率变化率、sso打时标戳t2，其中，因t2滞后t1，因此实际发送的时标按最大延时t2发出。
83.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。