CN103116095A - 一种全自动电能质量监测设备检测系统 - Google Patents

Abstract

一种全自动电能质量监测设备检测系统：包括上位机检测系统和标准源，所述的上位机检测系统包括数据采集模块、数据存储模块和检测控制模块，受检监测设备与标准源通过测试信号线连接、与上位机检测系统通过以太网连接，标准源通过GPIB总线与上位机检测系统连接构成闭环控制系统。检测时只需要进行简单接线和配置，即可实现对电能质量监测设备的全自动检测。本发明缩短检测时间，提高检测效率，避免人为因素引入误差，对不同地区检测规范、不同标准源和受检监测设备的支持充分考虑了扩展兼容性，基于检测方案模板和UAPI技术，新型标准源和受检监测设备可以实现快速接入。

Description

一种全自动电能质量监测设备检测系统

技术领域

本发明涉及一种电力设备全自动检测装置，特别是涉及一种全自动电能质量监测设备检测系统。

背景技术

随着高端电能质量监测设备越来越多的应用于电网，以及电网电能质量管理机制逐步成熟，电网各级技术管理部门对电能质量监测设备进行检测的工作量也越来越大。电能质量监测设备的检测一般分为三种：对新型号设备的型式试验和入网检测、对新项目所采购设备的首检、设备投入后的定期检测。目前部分地区电网要求对电能质量监测设备执行“首检每台必检”政策，而且仍主要以手动检测或半自动检测，手动统计误差和编辑检测报告为主要检测方式。这种检测方法工作量大，耗时长，并且无可避免地会出现人为失误、工作效率低下的状况。针对这种情况，有必要考虑研究全自动电能质量监测设备检测系统，可以实现检测过程中对电能质量标准源和受检监测设备的全自动控制、自动计算误差等操作，大幅度减少检测过程中的人工参与；全自动检测系统还需要考虑到目前电能质量监测设备仍以厂家私有规约为主的现状，以及各地区检测规范与检测内容不一致、电能质量监测设备功能与规约不一致、电能质量标准源不一致等现状，需实现对上述差异的兼容性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种全自动电能质量监测设备检测系统，可实现对电能质量监测设备的全自动检测，使得检测过程中无需或减少人工参与，大幅度提高工作效率，减少人为误差。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种全自动电能质量监测设备检测系统，其特征是：包括上位机检测系统和标准源，所述的上位机检测系统包括数据采集模块、数据存储模块和检测控制模块，受检监测设备与标准源通过测试信号线连接、与上位机检测系统通过以太网连接，标准源通过GPIB（General purpose interface bus）总线与上位机检测系统连接，构成闭环控制系统。

所述的数据采集模块通过UAPI（统一应用程序接口）技术提供对不同厂家、不同规约受检监测设备的支持，用于从受检监测设备采集电能质量指标数据，所支持的规约包括IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC61850-8-1、Modbus、以及目前市场主流电能质量厂家的私有规约，并提供新增规约的扩展支持；

所述的数据存储模块结合SQL Server数据库存储方式，将数据采集模块采集上来的受检监测设备电能质量指标数据作为实时数据存入数据库中，方便检索和查询；数据库同时存储电能质量指标数据的测量结果和误差计算结果，便于报表结果的输出；数据存储模块具有计算机本地缓存，不仅提高了实时数据写入效率，而且防止数据丢失，保证了数据安全性；

所述的检测控制模块是检测系统的核心，支持离散的ICD文件、PQDIF文件的模型和语法一致性检测以及受检监测设备的电能质量指标的准确度检测；检测控制模块内置IEC61850-10、IEEE1159.3D9标准，以及不同地区的电能质量规范；在检测控制模块中导入受检监测设备的离散ICD文件、PQDIF文件，采用比对算法与内置标准进行比较，实现对受检监测设备的IEC61850和PQDIF功能的模型一致性和语法一致性检测；

所述的检测控制模块支持受检监测设备的测量电能质量指标的准确度检测，检测控制模块控制标准源发出电能质量指标检测信号（电能质量指标检测信号包括基波电压、基波电流、频率、电压偏差、频率偏差、电压不平衡、电流不平衡、闪变、谐波、间谐波、电压/电流间相位角、谐波相角），数据采集模块将从受检监测设备读取的数据存入数据库，检测控制模块自动计算误差并将结果存入数据库。待电能质量指标逐个检测完毕后，自动输出检测结果报表。

所述的标准源是Fluke公司生产的Fluke6100A功率源，该系统采用1台Fluke6100A作为主机，2台Fluke6100A作为辅机来模拟电力系统三相回路。

所述的GPIB总线即通用接口总线，遵守IEE488协议。

在上述基础上，本发明还可以做进一步的完善改进：

所述的检测控制模块通过标准源支持库提供对不同电能质量标准源的自动控制（需标准源支持），用于自动调节标准源的电能质量指标输出；检测控制模块采用GPIB-USB控制卡实现与Fluke6100A标准源的数据通信；标准源内置的GPIB驱动支持的仪器命令为SCPI，采用GPIB通信实现检测控制模块程控输出电能质量指标；同时检测控制模块通过CM Engine（OMICRON接口程序库）实现对OMICRON公司的标准源CMC256plus的控制；并支持添加其它程控实现对新型标准源的控制。

所述的检测控制模块根据GB/T等电能质量国标实现电能质量指标误差的自动计算，并提供对Word模板文件支持，能将标准源的输出值、受检监测设备的测量值、自动计算出的误差等数据自动输出到Word文档，自动形成检测报告。

所述检测控制模块通过检测方案执行检测任务。将单个检测内容组合在一个总体的检测方案中。根据不同的地区规范要求，检测控制模块通过不同的检测内容的选择，组合成符合地区规范的检测方案，实现满足不同地区检测内容的规范要求。可以选择合适的默认检测方案，也可以根据实际需要新建检测方案或调整原有检测方案。全自动电能质量监测设备检测系统执行选中的检测方案，可以自动逐一完成检测方案里的所有检测内容。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)对电能质量监测设备的检测工作只需要进行简单的接线和配置，即可实现对电能质量监测设备的全自动检测，包括对标准源的自动控制输出、受检监测设备测量值的自动采集、准确度自动计算、检测报告自动输出等。较传统的手动、半自动检测方法相比，本发明不仅缩短检测时间，提高检测效率，而且避免人为因素引入误差。

2)对不同地区检测规范、不同标准源和受检监测设备的支持充分考虑了扩展兼容性，基于检测方案模板和UAPI技术，新型标准源和受检监测设备可以实现快速接入。

附图说明

图1为本系统的系统结构框图；

图2为采用本发明进行准确度检测流程示意图；

图3为采用本发明操作流程图。

图中：1-上位机检测系统，101-数据采集模块，102-数据存储模块，103-检测控制模块，2-标准源，3-受检监测设备。

具体实施方式

下面结合图1和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1，本发明的全自动电能质量监测设备检测系统实施例，主要由上位机检测系统1、标准源2和受检监测设备3组成，上位机检测系统1包括数据采集模块101、数据存储模块102和检测控制模块103；受检监测设备与标准源通过测试信号线连接，受检监测设备通过以太网与上位机连接，标准源通过GPIB总线与上位机连接，构成闭环控制系统。标准源采用Fluke公司生产的Fluke6100A功率源，该系统采用1台Fluke6100A作为主机，2台Fluke6100A作为辅机来模拟电力系统三相回路。

上位机检测系统的数据采集模块通过UAPI（统一应用程序接口）技术提供对不同厂家、不同规约受检监测设备的支持，用于从受检监测设备采集电能质量指标数据，所支持的规约包括IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC61850-8-1、Modbus、以及目前市场主流电能质量厂家的私有规约等，并提供新增规约的扩展支持。

数据存储模块结合SQL Server数据库存储方式，将数据采集模块采集上来的受检监测设备电能质量指标数据存入数据库中。作为实时数据存储在独立的数据库表中，方便查询和检索。数据库同时存储电能质量指标数据的误差计算结果，便于报表结果的输出。数据存储模块具有计算机本地缓存，不仅提高了实时数据写入效率，而且防止数据丢失，保证了数据安全性。

检测控制模块是检测系统的核心，支持离散的ICD文件、PQDIF文件的模型一致性和语法一致性检测以及受检监测设备的电能质量指标的准确度检测。检测控制模块内置IEC61850-10、IEEE1159.3D9标准，以及不同地区的电能质量规范。在检测控制模块中导入受检监测设备的离散ICD文件、PQDIF文件，采用比对算法与内置标准进行比较，实现对受检监测设备的IEC61850和PQDIF功能的模型一致性和语法一致性检测。

如图1所示的标准源采用Fluke公司生产的Fluke6100A。检测控制模块通过GPIB-USB控制卡实现与Fluke6100A标准源数据通信。标准源内置的GPIB驱动支持的仪器命令为SCPI，采用GPIB通信实现检测控制模块程控输出检测信号。根据《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》（DL/T478-2001）和《电能质量检测设备通用要求》（GB/T19862-2005）的相关规定，电能质量监测设备准确度检测的内容包括：基波电压、基波电流、频率、电压偏差、频率偏差、电压不平衡、电流不平衡、闪变、谐波、间谐波、电压/电流间相位角、谐波相角。检测系统按照标准规定，控制Fluke6100A电能质量指标输出，并通过数据采集模块读取受检监测设备的测量值存入数据缓存模块，检测控制模块计算误差并与标准比较，判断是否合格，最终将检测结果存入数据库。检测控制模块再从数据库调用检测结果进行报表输出和打印，检测报表采用Word模板，包括标准源输出值、受检监测设备测量值、误差、检测时间、检测基本信息、受检监测设备基本信息等内容。待电能质量指标逐个检测完毕后，自动输出检测结果报表。

下面以具体的检测内容对本发明作进一步说明。由于准确度检测内容众多，这里仅以电压偏差检测及闪变检测作说明。

根据《电能质量检测设备通用要求》（GB/T19862-2005）的相关规定，对标称信号电压为

的设备，输入三相交流标称信号电压，即相对地电压

频率为50Hz，电压测量误差应在±0.5％范围内；改变信号电压为初试设定电压的1.2倍、0.8倍重复测试；对标称信号电压为220V的设备，重复上述试验。

检测控制模块按上述要求使用SCPI程控命令控制Fluke6100A输出电压偏差信号（标准值），并通过数据采集模块从受检监测设备中读取测量值同时存入数据库，通过计算测量值与标准值之差并除以标准值得出误差结果，将最终的结果存入数据库。检测控制模块将误差计算结果与误差允许范围进行比较，判断是否合格，并将判断结果存入数据库。

根据《电能质量检测设备通用要求》（GB/T19862-2005）（IEC6100-4-152003，表5有相关规定）规定，进行闪变检测时，电压宜选取230V（50Hz），采用方波调制，误差允许范围为±5%，短时闪变值为1，调制频率和调制深度设置见表1。

表1闪变监测点设置

检测系统的专用检测软件使用SCPI程控命令按照上述要求控制Fluke6100A输出，使其向被检测的电能质量监测设备发出闪变信号（标准值），每组信号持续10分钟并带有一定延时。受检监测设备检测到闪变后，上位机系统的数据采集模块利用驱动读取被检受检监测设备的闪变值，并将读取的信号存入数据库。检测控制模块计算测量值与标准值之差并除以标准值得出误差结果，存入数据库。检测控制模块将误差计算结果与误差允许范围进行比较，判断是否合格，并将判断结果存入数据库。

其他电能质量指标的检测过程与上述两项内容相似。如图2所示的检测流程，根据标准要求，检测控制模块控制Fluke6100A输出，逐项进行检测，检测控制模块同时将测量结果，误差计算结果，是否合格等结果均存入数据库，方便调用输出报表。检测控制模块提供对Word模板文件支持，能将标准源的输出值、受检监测设备的测量值、自动计算出的误差等数据自动输出到Word文档，自动形成检测报告。

本发明的具体实施方式的操作流程见图3。具体步骤如下：

1） 接线

试验人员参照设备接线图进行接线。

2） 通信参数配置

在检测控制模块中配置通信参数，例如串口号，接线类型等。

3） 制定检测方案

在检测控制模块根据检测内容（一致性检测和准确度检测）组合成检测方案，并导入离散的ICD文件及PQDIF文件。同时也可选择已存在的检测方案或修改已存在的检测方案。

4） 执行测试

执行选择的检测方案，检测系统按照检测方案的内容逐项执行检测任务。

5） 结果输出

检测方案里的所有检测内容全部检测完毕后，输出检测结果报表。同时也可修改报表的基本信息，如试验人员、设备信息等。

Claims (4)

1.一种全自动电能质量监测设备检测系统，其特征是：包括上位机检测系统(1)和标准源(2)，所述的上位机检测系统(1)包括数据采集模块(101)、数据存储模块(102)和检测控制模块(103)，受检监测设备(3)与标准源通过测试信号线连接、与上位机检测系统通过以太网连接，标准源通过GPIB总线与上位机检测系统连接，构成闭环控制系统；

所述的数据采集模块(101)通过UAPI技术提供对不同厂家、不同规约受检监测设备的支持，用于从受检监测设备采集电能质量指标数据，所支持的规约包括IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC61850-8-1、Modbus、以及目前市场主流电能质量厂家的私有规约，并提供新增规约的扩展支持；

所述的数据存储模块(102)结合SQL Server数据库存储方式，将数据采集模块采集上来的受检监测设备电能质量指标数据作为实时数据存入数据库中；数据库同时存储电能质量指标数据的测量结果和误差计算结果；数据存储模块具有计算机本地缓存；

所述的检测控制模块(103)支持离散的ICD文件、PQDIF文件的模型和语法一致性检测以及受检监测设备的电能质量指标的准确度检测；检测控制模块内置IEC61850-10、IEEE1159.3D9标准，以及不同地区的电能质量规范；在检测控制模块中导入受检监测设备的离散ICD文件、PQDIF文件，采用比对算法与内置标准进行比较，实现对受检监测设备的IEC61850和PQDIF功能的模型一致性和语法一致性检测；

所述的检测控制模块(103)支持受检监测设备的测量电能质量指标的准确度检测，检测控制模块控制标准源发出电能质量指标检测信号，数据采集模块将从受检监测设备读取的数据存入数据库，检测控制模块自动计算误差并将结果存入数据库；待电能质量指标逐个检测完毕后，自动输出检测结果报表；

所述的检测控制模块(103)还通过标准源支持库提供对不同电能质量标准源的自动控制，用于自动调节标准源的电能质量指标输出；检测控制模块采用GPIB-USB控制卡实现与Fluke6100A标准源的数据通信。

2.根据权利要求1所述的全自动电能质量监测设备检测系统，其特征是：所述的检测控制模块(103)还根据GB/T电能质量国标实现电能质量指标误差的自动计算，提供对Word模板文件支持，将标准源的输出值、受检监测设备的测量值、自动计算出的误差数据自动输出到Word文档，自动形成检测报告。

3.根据权利要求2所述的全自动电能质量监测设备检测系统，其特征是：所述检测控制模块(103)还通过检测方案执行检测任务；将单个检测内容组合在一个总体的检测方案中，根据不同的地区规范要求，检测控制模块通过不同的检测内容的选择，组合成符合地区规范的检测方案，实现满足不同地区检测内容的规范要求；选择合适的默认检测方案，或根据实际需要新建检测方案或调整原有检测方案。

4.根据权利要求1至3所述的任意一项全自动电能质量监测设备检测系统，其特征是：

所述的标准源(2)是Fluke公司生产的Fluke6100A功率源，该系统采用1台Fluke6100A作为主机，2台Fluke6100A作为辅机来模拟电力系统三相回路；

所述的GPIB总线即通用接口总线，遵守IEE488协议。

Images