利用电能计量装置监测电压合格率的方法与流程

本发明涉及一种电压合格率监测方法，特别是一种利用电能计量装置监测电压合格率的方法。

背景技术：
电压合格率是电能质量的重要指标之一，电压质量的好坏对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有着重要的影响。受电端电压合格率反映供电企业的供电服务质量重要指标，是电力监管机构对供电企业供电质量实施监管的主要内容之一。目前，实现供电企业实现对各电压等级电网的电压监测主要是通过安装电压监测仪来实现。电压监测仪是具有对电力系统正常运行状态缓慢变化所引起的电压偏差进行连续监测和统计功能的装置。根据《供电监管办法》（电监会27号令）的有关要求，供电企业在规定的位置安装电压监测仪，并由电力监管机构对供电企业设置电压监测点的情况实施监管[2]。目前，供电企业广泛应用的电压监测仪一般都带有通信接口，能实现电压监测数据的远传功能，将数据自动定时上报到电压监测系统主站进行统计管理。随着智能电网标准的提出，智能调度、电力储能、配电自动化系统等技术的广泛应用，分布电源、微电网的陆续接入电网，中、低压配电网的运行模式已逐步发生较大改变，线路电压的分布规律再符合由近电源端到用户末端逐渐降低的规律。导致线路的首端、末端的定义完全失去意义，相应地，首端、末端电压合格率监测方法就完全失去意义。由于各类电压合格率数据均由供电企业安装专用记录装置和提供统计数据来实现，其统计结果受主观影响较大，难以真实、客观地反映出供电电压合格率真实性。另外，实现电压合格率数据的统计均需要投入专用设备、系统和组织专人进行维护，占用了较大的资金和人力资源。因此，结合现有条件，提出一种能提供受电端电压合格率电能计量装置和监测方法是很有实用意义的。

技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能实现电压合格率监测是可靠、可行的，可以取代专用的电压监测仪来实现电网和受电点电压合格率的监测统计的利用电能计量装置监测电压合格率的方法。一种利用电能计量装置监测电压合格率的方法，将具有电压合格率监测功能的电能计量装置安装在供电企业与电力用户的产权分界点之间，所述的具有电压合格率监测功能的电能计量装置为具有DSP数字信号处理能力及远程通信的智能计量装置，通过将电压合格率所涉及主要参数包括电压互感器变比、越上限电压、越下限电压、失压电压参数、采样统计周期和硬件时钟时间校对，预先设定并存入电能计量装置的数据存储器的参数区，当计量装置加电启动时，电表初始化程序将相关参数和系统时间读取到电能计量装置的MCU内存中，而后计量装置利用其采样电路将监测点输入的交流电压模拟信号进行模－数转换，将输入的信号转变为交流电压数字信号，输出到计量装置DSP进行运算处理，计量装置DSP对输入的数字电压信号进行运算处理，计算出电压有效值、单位时间电压平均值，MCU读取DSP生成的电压数值，根据其电压值所在区间按电压越上限、合格、越下限、失压四种类型进行比较和分类计时累加，按统计周期定时进行电压合格率统计，并将形成的统计数据输出到数据存储器进行存储，MCU还定时将统计数据输出到本地显示设备，并定时上传到主站系统。在一个统计周期内，单户电压合格率统计方法如下：（公式1）式中，T为统计周期时长、T1为电压越上限时长、T2为电压越下限时长（不包括失压时长）、T3为失压时长。当计量装置内置时钟完成一个统计周期走时后，MCU就自动启动电压合格率计算程序，计算出前一个统计周期的单户电压合格率，并将相关数据写入数据存储器，将多个统计周期的单户电压合格率相关数据长期保存下来监测点的电压有效值每秒至少采样1次，监测点的电压平均值每分钟至少统计一次，监测点电压及电压合格率数据统计周期以日、月、季或年为周期进行分别记录和存储，所统计的电压数据还包括电压最小值、最大值、平均值、整点值等，统计周期时间由硬件时钟提供，硬件时钟定期与主站系统定期自动对时以确保时间准确性。利用电力用户用电信息采集系统作为电压合格率统计管理主站，所述的主站系统对主站软件进行少量升级，增加电压合格率监测统计功能，主站通过用电信息采集数据通信网接收、储存各监测点的电压合格率统计数据，并自动根据预设的程序按时间、区域、电压等级统计口径读取监测点电压合格率数据进行电压合格率统计，其平均电压合格率按公式（2）进行计算，在一个统计周期内，同一电压等级、同一供电区域电力用户的平均电压合格率等于多个监测点的电压合格时间之和除以监测点运行统计时间之和，即综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：本发明从电压合格率监测设备、电压合格率监测地点、电压合格率统计方法、主站建设等方面上提出了利用电能计量装置监测电压合格率的方法。其是利用安装在电网上的电能计量装置作为电压合格率监测终端，所述的电能计量装置具有对电力系统正常运行状态缓慢变化所引起的电压偏差进行连续监测和统计功能。具有：（1）装置改造与实施成本低廉，以基于DSP和具有远程通信功能的计量装置为基础，进行相应软件开发，可以完全取代现有的专用电压监测仪、失压计时仪，既可以作为电能计量装置使用，也可以作为电压监测仪使用。（2）提高了电压合格率统计数据的准确性和客观性，电压合格率统计数据均受供电监管机构、供电企业和电力用户三方共同监督，最大限度地排除传统监测设备与统计方法的人为干扰因素。（3）兼容《电力用户用电信息采集系统》有关技术规范要求，直接利用其相关通信、主站系统等资源实现电压合格率数据的远程自动采集和统计，不需要建立专门的电压合格率相关采集系统。（4）任意监测点的电压值及电压曲线均可实时远程召测，供电企业能根据监测数据更有针对性的开展“低电压”整治工作，提高供电服务质量。电力负荷管理终端、配变监测终端、智能电表等计量装置的数据采集原理、基本技术架构是一致的，均采用基于DSP计量芯片和具有远程通信模块，其差别仅是用途与用户对象的不同。对上述各类计量装置进行增加电压监测统计软件功能，直接利用该类计量装置实现电压合格率统计功能已没有技术障碍，改进后的上述各类计量装置均可具备电压监测仪的功能。今后，智能电网建设和发展，分布式电源、微电网电源将陆续接入电网，这将导致传统线路首末端设定电压合格率监测点的统计方法失去准确性。针对这种情况，改进电压监测统计设备与统计方法，利用电能计量装置与用电信息采集系统实现智能电网各类电压合格率数据的统计，是取得准确电压合格率数据的有效手段。经过在实际运行环境的长期应用表明，利用改进后智能电能计量装置实现电压合格率监测是可靠、可行的，可以取代专用的电压监测仪来实现电网和受电点电压合格率的监测统计。智能电网的发展，对电压合格率监测装置和统计方法也提出了新的要求，利用计量装置来实现电压合格率监测统计，可以适应电网变化的需求，并在更高程度上为供电企业有效监测供电电能质量、提高服务水平提供客观准确的基础数据和监督手段。附图说明图1是本发明的利用电能计量装置监测电压合格率的电压数据采集处理示意图。图2是本发明的利用电能计量装置监测电压合格率的统计功能模块示意图。图3是本发明的整分钟平均电压分区间计时子程序的框图。标号说明具体实施方式下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。实施例1一种如图1-3所示的利用电能计量装置监测电压合格率的方法，由于电压合格率所涉及主要参数包括电压互感器变比、越上限电压、越下限电压、失压电压参数、采样统计周期和硬件时钟时间校对，上述参数在所述计量装置安装时就应预先设定并存入数据存储器的参数区，当计量装置加电启动时，电表初始化程序将相关参数和系统时间读取到MCU的内存中。（1）监测点电压合格率的记录将改进后的电能计量装置安装于监测点，如图1所示，计量装置的利用采样电路将监测点输入的交流电压模拟信号进行模－数转换，将输入的信号转变为交流电压数字信号，输出到DSP进行运算处理。DSP对输入的数字电压信号进行运算处理，计算出电压有效值、单位时间电压平均值。MCU读取DSP生成的电压数值，根据其电压值所在区间按电压越上限、合格、越下限、失压四种类型进行比较和分类计时累加，按统计周期定时进行电压合格率统计，并将形成的统计数据输出到数据存储器进行存储。MCU还定时将统计数据输出到本地显示设备，并定时上传到主站系统。监测点的电压有效值每秒至少采样1次，监测点的电压平均值每分钟至少统计一次。监测点电压及电压合格率数据统计周期以日、月、年(季)为周期进行分别记录和存储，所统计的电压数据还包括电压最小值、最大值、平均值、整点值等。统计周期时间由硬件时钟提供，硬件时钟定期与主站系统定期自动对时以确保时间准确性。在一个统计周期内，单户电压合格率统计方法如下：（公式1）式中，T为统计周期时长、T1为电压越上限时长、T2为电压越下限时长（不包括失压时长）、T3为失压时长。电压合格率数据由MCU负责统计处理，计量装置主控程序包含电压合格率综计处理功能软件模块，该软件模块包含整分钟平均电压分区间计时子程序，以及按整点、整日、整月和整年（季）电压合格率统计子程序。当MCU监测到硬件时钟完成整分钟走时后，MCU调用运行整分钟平均电压分区间计时子程序，按电压所属区间按进行累加计时，统计出电压越上限时长T1、电压越下限时长T2、失压时长T3，并存储数据。当MCU监测到硬件时钟完成整点、整日、整月和整年（季）走时后，分别调用运行相应子程序，按公式（1）计算出各类统计周期的电压合格率，并将计算结果写入数据存储器。计量装置整分钟平均电压分区间计时的处理流程。以DSP每分钟计算一次电压平均值为例，当MCU从DSP取得1分钟电压平均值后，启动运行计量装置整分钟平均电压分区间计时。当子程序启动后，首先进行计量装置是否停电后复电的检查，如果是，则将硬件时钟的时间写入计量装置复电时标寄存器Tpon，并根据计量装置停电时标Tpoff、复电时标Tpon计算出失压时长T3；随后，MCU将DSP计算出的当前平均电压Uavg与电压上限参数Uul、电压下限参数Ull、失压参数Ulp进行比较，分别进行T1、T2、T3累加计时；最后，子程序调用数据存储过程，将数据写入数据存储器的本地数据库。停电时标Tpoff、复电时标Tpon的用途是用于记录计量装置失压、掉电后的时长，以统计正确的失压时长T3。（2）、电压合格率的显示与远程上传计量装置的MCU将单户电压合格率相关数据，如：电压越上限时长、电压合格时长、电压越下限时长、单户电压合格率等数据输出到本地显示设备，通过GPRS、电力线载波远程通信模块定时将数据上传到主站系统。图3是增加了电压合格率监测统计功能的计量装置外形图，该装置以某公司生产的负荷管理终端为原型时行功能改进。是装置电压合格率统计相关参数设置与数据查询菜单。（3）本方案无需建立独立的电压合格率监测主站，直接在用电信息采集系统主站的硬件设备和通信资源，仅对主站软件进行少量升级，增加电压合格率监测统计功能。主站通过用电信息采集数据通信网接收、储存各监测点的电压合格率统计数据，并自动根据预设的程序按时间、区域、电压等级等统计口径读取监测点电压合格率数据进行电压合格率统计，其平均电压合格率按公式（2）进行计算。在一个统计周期内，同一电压等级、同一供电区域电力用户的平均电压合格率等于多个监测点的电压合格时间之和除以监测点运行统计时间之和，即（4）测试与应用情况在完成电力负荷管理终端为原型基础的计量装置进行电压合格率监测功能的研发升级，并在用电信息采集系统主站增加电压合格率监测功能后，将该装置在一县供电企业安装或设定电压合格率C类监测点38个、D类监测点66个。计量装置电压采集精度为0.5级，远程通信模块采用GPRS通信模块。根据10kV、0.4kV电力用户在线路的分布情况，按电压监测点设置要求的有关规定，直接选择部分已安装有该终端10kV专变用户作为C类电压监测点，并对0.4kV线路末端监测点补充安装部分终端作为线路末端电压监测点。各电压监测点终端与主站的通信方式采用GPRS方式通信。经过5年的实际应用，各电压监测点设备运行情况良好。在保留系统远程抄表、负荷管理等原有各项功能基础上，用电信息采集系统主站不但可以对各电压监测点进行电压合格率统计，而且可以对线路监测电压情况实时监测。本实施例未述部分与现有技术相同。