一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括：一個主站和至少一個子站；所述子站，用于采集監(jiān)測點電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行諧波計算，將計算出的諧波數(shù)據(jù)傳送至所述主站；所述主站，用于負責(zé)諧波數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，執(zhí)行諧波越限告警。本發(fā)明實施例的風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)包括一個主站和至少一個子站，子站完成數(shù)據(jù)采集、諧波計算和諧波數(shù)據(jù)上傳，主站完成諧波數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，執(zhí)行諧波越限告警，通過這種方式可將風(fēng)電場中的各子站監(jiān)測站點連成整體,實現(xiàn)了諧波在線監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)化，達到實現(xiàn)全天候，全方位監(jiān)視風(fēng)電場的諧波情況，有利于系統(tǒng)化分析諧波的形成及故障機理。
【專利說明】 一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化、新能源接入與控制領(lǐng)域，具體涉及一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)電在國內(nèi)的快速發(fā)展，我國風(fēng)電年新增裝機容量及總裝機容量已躍居世界前列。由于風(fēng)電并網(wǎng)大量采用電力電子器件，在運行中會引入大量諧波，對系統(tǒng)電能質(zhì)量造成影響，嚴重情況下導(dǎo)致風(fēng)電場無法運行甚至設(shè)備損壞。因此，有必要加強對風(fēng)電場的諧波檢測。
[0003]我國風(fēng)電場普遍裝機容量較大，覆蓋地域較廣，實際運行中，風(fēng)電場內(nèi)部各個地方的諧波狀況也存在較大差異，電能質(zhì)量需要綜合監(jiān)測風(fēng)電場各個部分的諧波狀況，包括主變高壓側(cè)、35kV饋線、風(fēng)電機組、無功補償裝置，測點較多，且分散；同時分散式風(fēng)電的開發(fā)造成諧波污染源頭靠近風(fēng)電場，易受外界影響。諧波分布及諧振分散，往往存在局部的諧振(串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振)，但是對設(shè)備的安全穩(wěn)定運行影響非常大，會造成設(shè)備的過壓、過流損壞，需要全局的監(jiān)測。
[0004]現(xiàn)有的諧波測試裝置的測試主要集中在風(fēng)電場并網(wǎng)點處，一般使用專門測試諧波用的諧波分析儀和頻譜分析儀，屬于針對性的測試，即發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場并網(wǎng)點的諧波值超標，出現(xiàn)問題，再用諧波測試裝置進行測試，但諧波的情況與電網(wǎng)的運行方式有很大關(guān)系，有可能是在特定情況下會出現(xiàn)諧波超標，而在真正去測量時，很難復(fù)現(xiàn)這種工況。當風(fēng)電場規(guī)模較大時，風(fēng)電場內(nèi)部的風(fēng)機，集電線路，無功補償裝置等設(shè)備之前可能形成諧振而放大諧波，造成某些設(shè)備損壞，但風(fēng)電場并網(wǎng)點的諧波并不會超標。因此傳統(tǒng)的諧波監(jiān)測手段無法全天候，全方位監(jiān)視風(fēng)電場的諧波情況，不利于系統(tǒng)化分析諧波的形成及故障機理，迫切需要一種在線的網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例提供一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)和方法，以實現(xiàn)全天候，全方位監(jiān)視風(fēng)電場的諧波情況，有利于系統(tǒng)化分析諧波的形成及故障機理。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:一個主站和至少一個子站；
[0007]所述子站，用于采集監(jiān)測點電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行諧波計算，將計算出的諧波數(shù)據(jù)傳送至所述主站；
[0008]所述主站，用于負責(zé)諧波數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，執(zhí)行諧波越限告警。
[0009]較佳地，所述主站包括:電源；通訊設(shè)備，用于負責(zé)與諧波監(jiān)測系統(tǒng)的子站進行通訊；數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和存儲設(shè)備，用于將子站采集的諧波數(shù)據(jù)按測量位置、時間、類型進行存儲，根據(jù)用戶指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計和查詢功能，進行諧波越限告警，生成越限報告；以及人機交互接口，用于實現(xiàn)人機接口。
[0010]較佳地，所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和存儲設(shè)備可包括:大容量存儲單元和處理器。
[0011]較佳地，所述子站可以包括:電源；數(shù)據(jù)采集器，用于實時采集監(jiān)測點的三相電壓數(shù)據(jù)、三相電流數(shù)據(jù)并進行儲存；數(shù)據(jù)處理器，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集器采集的三相電流數(shù)據(jù)、三相電壓數(shù)據(jù)進行諧波計算；以及通訊設(shè)備，用于負責(zé)與主站通訊，進行諧波數(shù)據(jù)上傳。
[0012]較佳地，所述數(shù)據(jù)處理器，可用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集器采集的三相電流數(shù)據(jù)、三相電壓數(shù)據(jù)采用傅里葉變換算法進行諧波計算。
[0013]較佳地，所述數(shù)據(jù)采集器可包括:電壓互感器，用于對采集到的監(jiān)測點的三相電壓信號進行放大；電流互感器，用于對采集到的監(jiān)測點的三相電流信號進行放大；前置濾波器，用于對放大后的三相電壓信號、三相電流信號中超出頻率范圍的信號進行濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對濾波后的三相電壓信號、三相電流信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到三相電壓數(shù)據(jù)、三相電流數(shù)據(jù)；緩沖存儲器，用于緩存三相電壓數(shù)據(jù)、三相電流數(shù)據(jù)。
[0014]較佳地，當采用多個子站時，所述多個子站的位置是在主變高壓側(cè)、35kV饋線、風(fēng)電機組、無功補償裝置所處的位置。
[0015]較佳地，當采用多個子站時，所述主站和所述至少一個子站都布置在監(jiān)控室內(nèi)。
[0016]較佳地，所述主站和所述至少一個子站之間采用控制器局域網(wǎng)CAN總線進行通τΗ ο
[0017]較佳地，所述人機交互接口，具體用于實時顯示分析結(jié)果，并根據(jù)用戶需求展示多種數(shù)據(jù)分析結(jié)果，包括監(jiān)控圖、柱形圖、曲線、報警指示和報表；其中:所述監(jiān)控圖用于實時顯示各監(jiān)測點諧波情況；所述柱形圖用于對比任一個監(jiān)測點的各次諧波含量、總畸變率；所述曲線圖用于以曲線方式展示一個或多個監(jiān)測點的諧波數(shù)據(jù)在一段時間內(nèi)的變化趨勢；所述報表是將原始數(shù)據(jù)或二次處理數(shù)據(jù)以合適的格式導(dǎo)出后而生成的報表；所述報警指示是用于表征諧波數(shù)據(jù)越限情況的監(jiān)測結(jié)果，包含諧波越限記錄。
[0018]另一方面，本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測方法，所述方法包括:
[0019]至少一個子站采集監(jiān)測點電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行諧波計算，將計算出的諧波數(shù)據(jù)傳送至主站；
[0020]所述主站進行諧波數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，并執(zhí)行諧波越限告警。
[0021]上述技術(shù)方案具有如下有益效果:
[0022]本發(fā)明實施例的風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)包括一個主站和至少一個子站，子站完成數(shù)據(jù)采集、諧波計算和諧波數(shù)據(jù)上傳，主站完成諧波數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，執(zhí)行諧波越限告警，通過這種方式可將風(fēng)電場中的各子站監(jiān)測站點連成整體，實現(xiàn)了諧波在線監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)化，達到實現(xiàn)全天候，全方位監(jiān)視風(fēng)電場的諧波情況，有利于系統(tǒng)化分析諧波的形成及故障機理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實施例的諧波監(jiān)測系統(tǒng)主站構(gòu)成示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實施例的諧波監(jiān)測系統(tǒng)子站構(gòu)成示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明實施例的子站數(shù)據(jù)采集器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實施例的諧波監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，上傳與存儲流程圖；
[0029]圖6是本發(fā)明實施例的CAN通訊軟件邏輯示意圖；
[0030]圖7a是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)典型布置圖(分布式);
[0031]圖7b是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)典型布置圖(集中式)。

【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]本發(fā)明實施例的風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)通過將風(fēng)電場中的各監(jiān)測站點連成整體，實現(xiàn)了諧波在線監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)化，監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測主變高壓側(cè)、35kV饋線、風(fēng)電機組、無功補償裝置等運行人員所關(guān)心的各種設(shè)備，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將諧波監(jiān)測結(jié)果發(fā)送至監(jiān)測主站，監(jiān)測主站將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫并進行本地展示，也可根據(jù)需要將數(shù)據(jù)向上級報送。該系統(tǒng)可以提供給風(fēng)電場運行人員和調(diào)度人員大量實時、精確的諧波質(zhì)量數(shù)據(jù)信息，為電力部門的安全生產(chǎn)提供了保證。
[0034]1.1諧波監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成
[0035]圖1是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本實施例的風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)由主站和子站構(gòu)成，可以根據(jù)需要同時監(jiān)測主變高壓側(cè)、35kV饋線、風(fēng)電機組、無功補償裝置等不同設(shè)備的諧波情況，實現(xiàn)多點諧波數(shù)據(jù)的采集、存儲、結(jié)果顯示和越限告警等功能，便于后期對風(fēng)電場內(nèi)部不同位置的諧波情況進行分析和比較。
[0036]子站負責(zé)監(jiān)測點電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)的采集，并就地進行諧波計算，將計算出的諧波數(shù)據(jù)(包含諧波值)傳送至主站。主站負責(zé)諧波數(shù)據(jù)的存儲，數(shù)據(jù)分析，查詢，結(jié)果打印，諧波越限告警等功能。
[0037]1.2諧波監(jiān)測系統(tǒng)主站硬件構(gòu)成
[0038]圖2是本發(fā)明實施例的諧波監(jiān)測系統(tǒng)主站構(gòu)成示意圖。如圖2所示，主站負責(zé)匯總子站的諧波測量值，進行數(shù)據(jù)存儲和統(tǒng)計分析等高級應(yīng)用。主站包括電源模塊，通訊模塊，數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和存儲模塊，人機交互模塊等硬件結(jié)構(gòu)。
[0039]通訊模塊負責(zé)與諧波監(jiān)測系統(tǒng)子站進行通訊，通過設(shè)置合理的通訊規(guī)約，實現(xiàn)配置指令的下發(fā)，諧波測量值的傳輸?shù)裙δ?，并設(shè)計容錯機制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
[0040]數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和存儲模塊是諧波檢測系統(tǒng)主站的主要功能模塊，包括大容量存儲單元及處理器，負責(zé)將子站采集的諧波值按測量位置，時間，類型進行存儲，數(shù)據(jù)存儲時間至少應(yīng)為I年?？梢愿鶕?jù)用戶指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計和查詢功能，能根據(jù)要求實現(xiàn)諧波越限告警，生成越限報告。
[0041]人機交互模塊(人機交互界面)實現(xiàn)人機接口，包括顯示器，鼠標鍵盤等交互設(shè)備，用戶可以調(diào)閱查詢歷史某一時段的的諧波值，觀察某一測量位置諧波數(shù)值的大小，還可將某一時段不同位置的諧波值進行比較，觀察對比不同測量位置的諧波值。通過調(diào)閱風(fēng)電場SCADA系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)，還可以實現(xiàn)風(fēng)電場諧波與風(fēng)電場運行方式、風(fēng)電場出力等運行數(shù)據(jù)的聯(lián)合對比，便于更加全面得分析和查找諧波的形成和故障機理。
[0042]1.3諧波監(jiān)測系統(tǒng)子站硬件構(gòu)成
[0043]圖3是本發(fā)明實施例的諧波監(jiān)測系統(tǒng)子站構(gòu)成示意圖。如圖3所示，子站應(yīng)具備采集、計算和遠程通訊功能，主要包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通訊模塊，根據(jù)需要可以有多個，分別布置在主變高壓側(cè)、35kV饋線、風(fēng)電機組、無功補償裝置等位置。
[0044]圖4是本發(fā)明實施例的子站數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)具備實時采集三相電壓、三相電流的能力，數(shù)據(jù)采集所用的電壓、電流變換器及AD模塊的準確度和頻率響應(yīng)范圍應(yīng)滿足諧波測量的要求，三相電壓、三相電流通道采樣頻率不低于5kHz，分辨率不低于12bit，并能儲存測試過程中的所有數(shù)據(jù)。采集到的電壓、電流信號經(jīng)過預(yù)處理，主要是針對超出頻率范圍的信號進行濾波，互感器輸出電壓進行放大，使其符合AD采樣的電壓范圍，采集到的電壓、電流數(shù)據(jù)經(jīng)緩存后送入數(shù)據(jù)處理模塊進行計算。
[0045]數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集的電流、電壓計算諧波。通常采用傅里葉變換(DFT)的算法進行諧波分析，計算各次諧波電壓，間諧波電壓，電壓總諧波畸變率，諧波電流，電流總諧波畸變率等數(shù)據(jù)。計算完成的諧波值在子站臨時存儲，經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的時間間隔傳送至主站或在主站進行數(shù)據(jù)召喚時上傳至主站。
[0046]通訊模塊負責(zé)與主站通訊，通過設(shè)置合理的通訊規(guī)約，實現(xiàn)主站指令的接收，測量值的上傳等功能，并設(shè)計容錯機制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。正常情況下按預(yù)設(shè)的時間間隔自動進行諧波數(shù)據(jù)的上傳，無需人工干預(yù)，需要時可以接受主站指令實時進行數(shù)據(jù)采集處理和上傳。
[0047]1.4諧波監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計
[0048]圖5是本發(fā)明實施例的諧波監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，上傳與存儲流程圖。如圖5所示，主站系統(tǒng)軟件包括通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)庫軟件及人機交互界面。通訊協(xié)議負責(zé)與多個子站系統(tǒng)建立網(wǎng)絡(luò)連接，進行數(shù)據(jù)交互，接受各子站的數(shù)據(jù)上傳，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?。?shù)據(jù)庫軟件將獲取的子站數(shù)據(jù)按格式存儲到大容量硬盤，數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行進一步的分析處理。人機交互軟件應(yīng)具有良好的交互界面，簡介易用，可以實時顯示分析結(jié)果，并能根據(jù)用戶需求展示各種數(shù)據(jù)分析結(jié)果，包括監(jiān)控圖、柱形圖、曲線、報警和報表等各種軟件模塊。監(jiān)控圖可以實時顯示各測量點諧波情況，柱形圖用于對比某個測量點的各次諧波含量、總畸變率等參數(shù)，曲線圖用于以曲線方式展示一個或多個測量點諧波數(shù)據(jù)在某段時間內(nèi)的變化趨勢。報表模塊能根據(jù)需要將原始數(shù)據(jù)或二次處理數(shù)據(jù)以合適的格式導(dǎo)出后生成報表并打印，如統(tǒng)計線路的諧波畸變率最大值、最小值及其發(fā)生時間，對時段諧波情況進行統(tǒng)計分析、合格率計算等等，報警模塊負責(zé)監(jiān)視諧波數(shù)據(jù)越限情況生成并保存的各種諧波越限記錄并提供打印服務(wù)。此外，現(xiàn)場運行人員還可通過該交互界面配置系統(tǒng)的運行參數(shù)。
[0049]子站系統(tǒng)軟件包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理功能。能完成被測信號的采樣、保持、AD轉(zhuǎn)換，通過采集到的電壓、電流數(shù)據(jù)按照GB/T17626.7標準計算出諧波和間諧波，經(jīng)通訊網(wǎng)絡(luò)將計算結(jié)果上傳至主站服務(wù)器。子站系統(tǒng)軟件應(yīng)包括數(shù)據(jù)采樣程序，諧波分析程序和通訊服務(wù)程序三部分。數(shù)據(jù)采樣程序通過高速單片機或DSP的A/D中斷服務(wù)程序進行，對電流和電壓6個通道的信號進行高速采樣，將采樣數(shù)據(jù)保存至采樣緩沖區(qū)中。諧波分析子程序?qū)⒔邮站彌_區(qū)中的采樣數(shù)據(jù)拷貝到處理緩沖區(qū)進行分析，這樣在諧波分析程序?qū)Σ蓸訑?shù)據(jù)進行諧波分析的時候，A/D中斷服務(wù)程序可以繼續(xù)對輸入信號進行采樣。等到諧波分析程序處理完上一周期的采樣數(shù)據(jù)后，再將下一周期的數(shù)據(jù)拷貝到處理緩沖區(qū)進行分析。諧波分析程序采用快速傅里葉變換FFT計算基波到50次諧波的幅值和相角，進而計算出各次諧波含有率，總諧波畸變率等參數(shù)，并將計算結(jié)果寫入緩存。通訊服務(wù)程序可在固定的時間啟動，也可響應(yīng)主站的數(shù)據(jù)召喚，與主站通訊，將緩存內(nèi)的計算結(jié)果通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給主站，傳送無誤后清除本地的緩存數(shù)據(jù)。
[0050]1.5主站與子站間通訊
[0051]目前通訊方式多種多樣，有基于有線方式的RS232, 485通訊方式，CAN總線通訊方式，以太網(wǎng)通訊方式等，還有目前發(fā)展較快的無線局域網(wǎng)通訊方式。基于風(fēng)電場現(xiàn)場環(huán)境和該系統(tǒng)的實際情況，選取CAN總線作為主站和子站的通訊方式。
[0052]圖6是本發(fā)明實施例的CAN通訊軟件邏輯示意圖。如圖6所示，控制器局域網(wǎng)CAN(ControIIer Area Network)屬于現(xiàn)場總線的范疇,是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線采用差分信號傳輸，有很強的錯誤檢測能力，通信距離遠，當信號傳輸距離達到1km時，CAN仍可提供高達50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。由于其高性能、高可靠性以及獨特的設(shè)計而越來越受到人們的重視，被廣泛應(yīng)用于汽車業(yè)、航空業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領(lǐng)域。
[0053]主站與子站通過CAN總線連接，通過設(shè)計合理的數(shù)據(jù)交換方式，保證通訊的實時，完整和暢通。CAN通訊包括物理接口層、數(shù)據(jù)鏈路層，應(yīng)用接口層及數(shù)據(jù)應(yīng)用層。其中物理接口層與數(shù)據(jù)鏈路層通過硬件實現(xiàn)，應(yīng)用接口層和應(yīng)用層需要通過軟件實現(xiàn)。
[0054]【具體實施方式】:
[0055]2.1諧波監(jiān)測系統(tǒng)配置方案
[0056]圖7a是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)典型布置圖(分布式)；圖7b是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)典型布置圖(集中式)如圖7a與圖7b所示，諧波監(jiān)測裝置配置可分為集中式和分布式兩種，對現(xiàn)場已將所有電壓、電流信號引入監(jiān)控室的情況，可以采用集中式布置方式，即將子站和主站都布置在監(jiān)控室內(nèi)，這種方式布線簡單，設(shè)備集中，便于管理。對現(xiàn)場某些監(jiān)測點的電壓電流信號未引入監(jiān)控室的情況，則采用分布式布置方式，即在信號未引入監(jiān)控室的監(jiān)測點就地布置監(jiān)測子站，其它子站及主站仍布置在監(jiān)控室。
[0057]利用CAN總線將風(fēng)電場不同位置的子站與主站連接，主站和子站的硬件設(shè)備均具備通過CAN收發(fā)數(shù)據(jù)的功能。子站每隔固定時間向主站發(fā)送諧波數(shù)據(jù)，主站也可隨時召喚各子站的數(shù)據(jù)。
[0058]2.2諧波監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用分析
[0059]該系統(tǒng)布置在風(fēng)電場，可以使風(fēng)電場運行人員實時了解風(fēng)電場內(nèi)主要設(shè)備的諧波情況及風(fēng)電場運行注入電網(wǎng)的諧波大小，防止諧波問題造成的設(shè)備損壞及電網(wǎng)電能質(zhì)量不合格。
[0060]未來，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大和對電能質(zhì)量的日益重視，電力部門將在更大范圍內(nèi)建設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測中心，該系統(tǒng)可以作為一個節(jié)點通過現(xiàn)有的電力生產(chǎn)專網(wǎng)(MIS系統(tǒng)或SCADA系統(tǒng))或因特網(wǎng)接入電力部門的調(diào)度中心或監(jiān)控中心，將數(shù)據(jù)上傳至上級電能質(zhì)量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。
[0061]本發(fā)明實施例上述技術(shù)方案的優(yōu)點在于:
[0062](I)系統(tǒng)對風(fēng)電場不同區(qū)域的諧波進行監(jiān)測，避免了常規(guī)監(jiān)測裝置監(jiān)測位置單一，更能反映風(fēng)電場內(nèi)部不同區(qū)域的諧波狀況，便于分析和查找諧波源。
[0063](2)系統(tǒng)利用CAN總線通訊，具有高性能和高可靠性，適用于風(fēng)電場惡劣的環(huán)境。
[0064](3)系統(tǒng)可根據(jù)風(fēng)場規(guī)模、接線方式等情況配置不同數(shù)量的監(jiān)測子站，具備靈活的擴展性。
[0065]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種說明性邏輯塊(illustrative logical block),單元,和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件,或兩者的結(jié)合進行實現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability),上述的各種說明性部件(illustrative components),單元和步驟已經(jīng)通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個系統(tǒng)的設(shè)計要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本發(fā)明實施例保護的范圍。
[0066]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:一個主站和至少一個子站； 所述子站，用于采集監(jiān)測點電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行諧波計算，將計算出的諧波數(shù)據(jù)傳送至所述主站； 所述主站，用于負責(zé)諧波數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，執(zhí)行諧波越限告警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主站包括: 電源； 通訊設(shè)備，用于負責(zé)與諧波監(jiān)測系統(tǒng)的子站進行通訊； 數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和存儲設(shè)備，用于將子站采集的諧波數(shù)據(jù)按測量位置、時間、類型進行存儲，根據(jù)用戶指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計和查詢功能，進行諧波越限告警，生成越限報告；人機交互接口，用于實現(xiàn)人機接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和存儲設(shè)備包括:大容量存儲器和處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述子站包括: 電源； 數(shù)據(jù)采集器，用于實時采集監(jiān)測點的三相電壓數(shù)據(jù)、三相電流數(shù)據(jù)并進行儲存； 數(shù)據(jù)處理器，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集器采集的三相電流數(shù)據(jù)、三相電壓數(shù)據(jù)進行諧波計算; 通訊設(shè)備，用于負責(zé)與主站通訊，進行諧波數(shù)據(jù)上傳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集器采集的三相電流數(shù)據(jù)、三相電壓數(shù)據(jù)采用傅里葉變換算法進行諧波計算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器包括: 電壓互感器，用于對采集到的監(jiān)測點的三相電壓信號進行放大； 電流互感器，用于對采集到的監(jiān)測點的三相電流信號進行放大； 前置濾波器，用于對放大后的三相電壓信號、三相電流信號中超出頻率范圍的信號進行濾波； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對濾波后的三相電壓信號、三相電流信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到三相電壓數(shù)據(jù)、三相電流數(shù)據(jù)； 緩沖存儲器，用于緩存三相電壓數(shù)據(jù)、三相電流數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當采用多個子站時，所述多個子站的位置是在主變高壓側(cè)、35kV饋線、風(fēng)電機組、無功補償裝置所處的位置；或者， 當采用多個子站時，所述主站和所述至少一個子站都布置在監(jiān)控室內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主站和所述至少一個子站之間采用控制器局域網(wǎng)CAN總線進行通訊。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述人機交互接口，具體用于 實時顯示分析結(jié)果，并根據(jù)用戶需求展示多種數(shù)據(jù)分析結(jié)果，包括監(jiān)控圖、柱形圖、曲線、報警指示和報表；其中: 所述監(jiān)控圖用于實時顯示各監(jiān)測點諧波情況； 所述柱形圖用于對比任一個監(jiān)測點的各次諧波含量、總畸變率； 所述曲線圖用于以曲線方式展示一個或多個監(jiān)測點的諧波數(shù)據(jù)在一段時間內(nèi)的變化趨勢； 所述報表是將原始數(shù)據(jù)或二次處理數(shù)據(jù)以合適的格式導(dǎo)出后而生成的報表； 所述報警指示是用于表征諧波數(shù)據(jù)越限情況的監(jiān)測結(jié)果，包含諧波越限記錄。
10.一種網(wǎng)絡(luò)化風(fēng)電場諧波監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括: 至少一個子站采集監(jiān)測點電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行諧波計算，將計算出的諧波數(shù)據(jù)傳送至主站； 所述主站進行諧波數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，并執(zhí)行諧波越限告警。
【文檔編號】G01R23/165GK104375005SQ201410647090
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】高峰, 張爽, 陳晨, 張軍, 黃永寧, 張金平, 宋墩文 申請人:國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院, 中國電力科學(xué)研究院