[发明专利]高精度多模式低压负荷功率特性记录仪及其工作方法

说明书

技术领域

本发明属电网测量技术领域，具体而言是一种集中GPS精确授时、高频率采样、高精度测量、三模式汇总发送的高精度多模式低压负荷功率特性记录仪及其工作方法。

背景技术

目前，伴随智能电网规划和相关标准的相继推出及一些试点项目的陆续完成，中国智能电网市场将迎来井喷式发展，国家电网正在大规模的进行新一轮的农网升级改造，其中的一个重要环节就是测量仪表的更新。并且整个电网行业正在积极推进阶梯电价和分时电价的施行，测量型同步功率仪表在今后将进入一个发展创新提高的全新阶段。

目前市场上已有的功率测量装置有以下特点：

(1)大多为即时功率显示，用来检验用电设备的功率大小，所测数据不能网络传输，不便于系统利用；

(2)个别的功率测量装置可以实现单一数据网络传输，将数据发送至终端显示，但是因为没有精确的同步授时模块，不能实现多地测量的数据同步，无法将不同地点的仪表所测数据集中系统整合到一起，进而无法分析功率负荷特征。

(3)常规功率测量装置均是针对系统稳态情况进行设计，也即只考虑电压、频率偏离额定值不大，且变化缓慢的情况下，此时对数据采样要求较低。而在电压、频率快速变化时，则不能精确的获知功率特性：频率的快速变化对测频方法要求较高，达到PMU的要求水平；对采样频率要求较高，要在1kHz之上。因此常规功率测量装置大都为稳态功率记录仪。

(4)电力系统调度中心用来监视负荷的EMS以及电计量管理系统中应用的电能表(非功率表)，主要实现电厂上网、下网和夸省、区电能量交易关口、过网电能量关口、直供用户关口等联络线关口点电能量的计量，分时段存储、采集和处理，数据的传输具有即时而非实时性。也就是说，由于这种系统的安装复杂、成本较高、主要设置在电网少数关键节点等特点的局限性，只能将较大区域内的负荷功率分布显示在电力中心调度部门，无法将低压用户侧社区乃至家庭用电的功率分布特性集中有效的汇总，以便更为高效的管理低压侧用电分布，更无法做到将某一类用电设备在不同环境地点中的功率特性实时同步的汇总到接收终端。

而且目前电网已用的数据传输包括专线信道和电话网，乃至正在快速发展的公用/企业数据通信网络，没有融入现在先进的3G(第三代无线通信技术)无线通信技术。

目前国内还没有能够实现精确同步授时、数据采集后采用三模式传输联网汇总的低压侧家庭式功率记录跟踪仪。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供了一种结构简单、成本低，安装灵活不局限于各计量关口，能够实现联网同步精确授时、高精度测量、并且三模式发送的高精度多模式低压负荷功率特性记录仪及其工作方法，它可以实现负荷功率特性的高精度实时同步检测，特别是适合于在电压、频率变化比较大的暂态过程高精度记录低压负荷特性，可以掌握负荷电压-功率特性、频率-功率特性，以及功率时变特性，可全面掌握低压负荷曲线特性，对智能电网发展具有重要意义。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度多模式低压负荷功率特性记录仪，它包括：

微处理器单元，微处理器单元通过信号调理、模数转换处理单元从低压侧电网采集电网模拟信号，并计算分析出电网低压侧相量信号的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数，利用双模式授时单元采集GPS或北斗导航信号得到时间信息，与计算出的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数整合，得到时序的电网向量，并通过三模式数据发送单元将数据发送到服务器终端；微处理器单元还通过电源单元从低压侧电网获得电源电压，并且与液晶显示单元和控制单元相连。

所述微处理器单元为基于ARM的中央计算模块。

所述信号调理、模数转换处理单元包括负载电流互感器模块和电网电压互感器模块，它们分别与各自的滤波模块连接，滤波模块为RC滤波电路，将谐波滤去，转换成采样的信号，两滤波模块与模数转换处理计算模块连接。

所述模数转换处理单元为芯片CS5460A，其驱动电压+5V，采样频率设为2KHZ，即每0.5ms对模拟信号进行一次采样，进行一次AD转换；数字信号输出形式为24位的二进制补码，转换完成时向微处理器单元发出中断请求，微处理器单元响应中断读出AD转换的电压瞬时值数据；它与微处理器单元间采用标准SPI通信方式进行通信，通信占用四个通信线。

所述控制单元为键盘。

双模式授时单元有两套授时系统：GPS系统和北斗导航系统，普通状态下选择GPS系统对装置进行授时，并自动检测GPS信号质量，当其信号不可用时自动切换到北斗导航系统；