一种新型电压暂降分层溯源监测、分析系统的制作方法

1.本发明涉及一种新型电压暂降分层溯源监测、分析系统，属于电能质量技术领域。


背景技术：

2.电压暂降是引起客户投诉最多的电能质量问题，据统计因电压暂降引起的投诉占所有电能质量问题投诉的80%，原因在于发生电压暂降时，易造成用户设备失效或停机、严重时可能导致生产中断。电压暂降现象在电网系统普遍存在，先进制造技术对优质电力的极度依赖，使得用户更加关注和重视电压暂降问题，如何针对用户需求开展电压暂降监测、暂降源定位从而支撑电压暂降治理，是当前电力部门和用户迫切需要解决的问题。近年来，电网公司越来越重视电压暂降问题，开展建设了电压暂降监测系统，但受限于通信系统架构，系统存在覆盖终端用户数量不足，传输网络通讯数据量大，用户控制处理响应延时慢等问题。


技术实现要素：

3.技术问题：为了解决电压暂降定位溯源系统时延较高以及承载性不足的问题。本发明提出了一种新型电压暂降分层溯源监测、分析系统。
4.本发明的技术方案如下：一种新型电压暂降分层溯源监测、分析系统，由感知层、传输层和平台层组成，感知层和平台层通过传输层进行数据的传输；所述的感知层由电压暂降监测终端和通信路由器组成，电压暂降监测终端和通信路由器之间通过以太网进行信号连接；所述的应用层包括ieee1588时钟源、电压暂降溯源处理装置和交换机；其中交换机分别与ieee1588时钟源、电压暂降溯源处理装置信号连接；感知层承担电压暂降监测任务，传输层网络传输电压暂降数据和授时报文，平台层则能够完成暂降数据集中采集、存储、分析和授时功能；整个电压暂降定位溯源系统由各电压暂降监测终端收集数据，再通过传输层传输到电压暂降溯源处理装置，通过ieee1588时钟源对数据授时同步，最后由电压暂降溯源处理装置对数据进行处理分析，得到暂降时间、暂降类型和暂降位置的结果。
5.本发明电压暂降定位溯源系统采用分层处理的处理方式，在接近电压暂降采样终端部署相应的处理方式；对收集到的电压暂降数据进行初步甄别、分析以及处理，并且可以根据相关的数据的关联性，减少数据上传传输量。
6.规定电压暂降溯源处理装置与电压暂降监测终端间进行数据传输的帧格式、数据编码以及传输规则；定义应用层数据确认机制，用以保证电压暂降溯源处理装置与电压暂降监测终端间数据的完整性。
7.所述的数据包括实时数据和非实时数据；对于非实时数据，电压暂降监测终端应要求电压暂降监测终端进行数据确认；非实时数据包括事件、波形文件及记录数据。
8.所述的感知层数量为多个。
9.所述的传输层为可为多种传输网络；传输网络为无线网络或有线网络；无线网络为5g/4g/3g网络，有线网络为光纤/以太网。
10.电压暂降溯源处理装置基于多种网络协议（例如mqtt、104或modbus）通信协议通讯，所述的电压暂降溯源处理装置为市售产品。
11.电压暂降监测终端具有电压暂降/中断记录、波形的瞬态捕捉、事件记录、谐波分析、波形采样、闪变监测、电压不平衡度测量、测量控制的功能；电压暂降监测终端每周波采样1024点；所述的电压暂降监测终端为市售产品。
12.所述的事件记录分为3个阶段，事件记录包括事件触发前、事件持续时间及事件结束后三个时段的录波。
13.一种新型电压暂降分层溯源监测、分析系统的工作方法为：首先将多个电压暂降监测终端分别安装在配电网中各节点，实时采集节点电压、电流数据；然后将电压暂降监测终端上采集得到的数据进行初步分析，得到电压频率、有功和无功功率、谐波畸变率、电压不平衡度等数据，同时也会分析是否发生电压暂降；在电压暂降监测终端未检测到电压暂降情况下，电压暂降监测终端通过传输层每三分钟一次将该时间点采集和分析得到的数据分析传输到应用层；若电压暂降监测终端检测到电压暂降事件出现，则会对电压暂降事件进行录波，存储暂降期间的数据，然后在固定的数据传输时间点将暂降期间的数据连同该时间点的数据一同通过传输层到应用层；在平台层由ieee1588时钟源对从各电压暂降监测终端接收到的数据进行授时，同步采集到的数据；最后由电压暂降溯源处理装置对数据进行分析，若包含电压暂降的情况，则进一步进行暂降成因分析和定位分析，得出暂降事件类型和暂降源定位结果。
14.本发明具有如下有益效果：（1）通信时延低，系统连接的终端容量也大大增加，提高了系统的承载性。
15.（2）同时利用近用户侧实时处理方法，可以降低电压暂降监测的实时性与数据通道带宽，实时为控制提供有益参考。
16.（3）增加系统故障容错性，通过故障恢复后不同数据的续传机制，减少了电压暂降过程中的数据丢失。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图。
18.图2为本发明的工作流程示意图。
19.图3为本发明的电压暂降监测终端记录的事件记录组成示意图。
具体实施方式
20.以下结合图1-3和实施例对本发明作详细说明。
21.一种新型电压暂降分层溯源监测、分析系统，由感知层、传输层和平台层组成，感
知层和平台层通过传输层进行数据的传输；所述的感知层由电压暂降监测终端和通信路由器组成，电压暂降监测终端和通信路由器之间通过以太网进行信号连接；所述的应用层包括ieee1588时钟源、电压暂降溯源处理装置和交换机；其中交换机分别与ieee1588时钟源、电压暂降溯源处理装置信号连接；感知层承担电压暂降监测任务，传输层基于网络传输电压暂降数据和授时报文，平台层则能够完成暂降数据集中采集、存储、分析和授时功能；整个电压暂降定位溯源系统由各电压暂降监测终端收集数据，再通过传输层传输到电压暂降溯源处理装置，通过ieee1588时钟源对数据授时同步，最后由电压暂降溯源处理装置对数据进行处理分析，得到暂降时间、暂降类型和暂降位置的结果。
22.电压暂降定位溯源系统采用分层处理的处理方式，在接近电压暂降采样终端部署相应的处理方式；对收集到的电压暂降数据进行初步甄别、分析以及处理，并且可以根据相关的数据的关联性，减少数据上传传输量。
23.规定电压暂降溯源处理装置与电压暂降监测终端间进行数据传输的帧格式、数据编码以及传输规则；定义应用层数据确认机制，用以保证电压暂降溯源处理装置与电压暂降监测终端间数据的完整性。
24.所述的数据包括实时数据和非实时数据；对于非实时数据，电压暂降监测终端应要求电压暂降监测终端进行数据确认；非实时数据包括事件、波形文件及记录数据。
25.所述的感知层数量为多个。
26.所述的传输层为多种传输通道。
27.电压暂降溯源处理装置基于mqtt通信协议通讯，所述的电压暂降溯源处理装置为市售产品。
28.电压暂降监测终端集电压暂降/中断记录、波形的瞬态捕捉、事件记录、谐波分析、波形采样、闪变监测、电压不平衡度测量、测量控制等多功能为一。装置每周波采样1024点，高测量精度，全电量测量，具有超大容量数据存储和记录，记录数据可保存半年以上。
29.波形记录可分为3个阶段，记录包括事件触发前、事件持续时间及事件结束后三个时段的录波。
30.在具体传输物理方式上本实例利用5g无线通信技术实现了小基站、毫米波、多输入输出天线技术等技术方案，在网络传输速度、时延性、连接数量、电池使用寿命方面具备优势。
31.一种新型电压暂降分层溯源监测、分析系统的工作方法为：首先将多个电压暂降监测终端分别安装在配电网中各节点，实时采集节点电压、电流数据；然后将电压暂降监测终端上采集得到的数据进行初步分析，得到电压频率、有功和无功功率、谐波畸变率、电压不平衡度等数据，同时也会分析是否发生电压暂降；在电压暂降监测终端未检测到电压暂降情况下，电压暂降监测终端通过传输层每三分钟一次将该时间点采集和分析得到的数据分析传输到应用层；若电压暂降监测终端检测到电压暂降事件出现，则会对电压暂降事件进行录波，存储暂降期间的数据，然后在固定的数据传输时间点将暂降期间的数据连同该时间点的数
据一同通过传输层到应用层；在平台层由ieee1588时钟源对从各电压暂降监测终端接收到的数据进行授时，同步采集到的数据；最后由电压暂降溯源处理装置对数据进行分析，若包含电压暂降的情况，则进一步进行暂降成因分析和定位分析，得出暂降事件类型和暂降源定位结果。
32.在中间汇集传输汇集边缘层，为保证电压暂降溯源系统与电压暂降监测终端间数据完整性，具体方法如下：（1）电压暂降监测终端上送数据时，为每条数据分配一个全局唯一的数据id；（2）电压暂降溯源系统收到数据后，应对成功入库的每条数据进行确认（一个上送请求回复一个ack响应）；（3）电压暂降监测终端收到ack响应后，应将该数据标记为“已成功送达”，后续不再主动上送；（4）电压暂降溯源系统对于因“意外”收到的重复数据，依据数据id进行剔除处理；在故障恢复后，不同数据的续传机制具体约定如下：（1）事件，如产生新的事件，优先上送新的事件。在无新事件产生时，进行旧事件的续传；果事件第一次发送，分配新的数据id；如果事件已发送过，使用旧的数据id进行续传。
33.（2）文件数据，重新上传波形的全部文件（cfg、dat、hdr），不能单独上送某几个子文件。上传波形时，数据id必须保持不变，使用原来已分配的数据id进行上传。
34.（3）记录数据，如产生新的记录数据，优先上送新的数据。在无新数据产生时，进行旧记录数据上传；如记录第一次发送，分配新的数据id；如果记录已发送过，使用旧的数据id进行续传。
35.应用层设备包括交换机、电压暂降溯源系统、电压暂降溯源服务器、ieee1588时钟源。ieee1588时钟源为电压暂降溯源服务器、电压暂降监测设备授时。其中电压暂降定位溯源软件借鉴国内外先进理念，采用最新的计算机、数据库、网络通信、仪表测量等技术，提供电压暂升、电压暂降、电压短时中断等典型暂态指标和现象的实时监测和全面分析。