[发明专利]单CPU电能质量检测与双向电能计量综合系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能质量检测和双向电能计量的方法和一种电力监控系统，尤其是，涉及一种单CPU的集成电能质量在线检测与双向电能计量的方法和电力综合监控设备。 

背景技术

随着经济的发展，能源短缺与环境污染的尖锐矛盾成为全世界各个国家都面临的问题。在众多的新型能源中，太阳能和风能等具有清洁无污染、安全可靠、制约少、用之不尽取之不竭、可持续利用等优点，从而具有不可比拟的优势。分布式发电(Distributed Generation,DG)是一种新型的高效和灵活的发电方式，DG源的接入不改变原来配电网结构，可以有效改善大电网的供电可靠性，提高现有电力系统的效率和电能质量，减轻系统约束和减少输电成本。光伏、风能等新能源采用分布式发电的利用方式对于光伏风能的大规模推广和应用提供了可实用的模式。然而，光伏、风能等新能源发电具有不同于常规电源的随机性、间歇性和可调度性差的特点，其并网运行对电网的电能质量和安全稳定构成一定的威胁。而且，光伏发电和风力发电使用大量的电力电子器件，采用现代逆变、整流等技术实现光伏、风力电能的并网运行，电力电子器件固有的技术特性使得新能源电能包含丰富的谐波；同时电力电子逆变整流技术的使用降低了光伏风力发电系统的惯性，导致电压波动、频率不稳等电能质量问题。另一方面，分布式发电系统内馈线潮流分布复杂，馈线节点较多，理想状况下，每个网内馈线节点的电能质量都需要在线实时检测。通过分布式系统并网运行其电能计量较传统火力发电场要复杂的多，除了与市电并网的公共节点处需要双向电能计量外，其系统内各个分 布式电源和分布式负载也需要电能计量。综上所述，由于光伏、风力新能源固有的特性和电力电子技术的特性，现代新能源分布式并网发电系统需要检测分布式系统内各个馈线节点的电能质量，并同时对各个馈线节点的电能进行双向计量，分布式在线电能质量检测系统和分布式的电能双向计量系统是现代电力系统的必备检测设备，同时也是新能源大规模推广应用的前提和保障。 

然而，现有的检测方案大多数只能使用数字示波器或便携式电能质量监测仪等仪器进行现场测量。这些仪器检测间隔时间长，一次检测数据采样时间短，只能获取测试期间的片面的电能质量数据，无法实现在线实时的长时间检测。另一方面，双向电能计量只能采用双向电表来监测，不能与电能质量检测融合，使用不方便。 

发明内容

为了克服现有电能检测方案不适应分布式发电系统的缺点，本发明提供一种单CPU电能质量检测与电能双向计量综合系统，满足现代电力供电系统和分布式新能源发电系统中对分布式节点的电能质量在线检测和电能双向计量的需求。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种单CPU电能质量检测与电能计量综合系统，包括CPU主控单元、三相电压输入通道模块、三相电流输入通道模块、信息分析单元、电源模块、数据与命令通道模块、键盘输入模块、液晶显示模块以及驱动软件；其中三相电压输入通道模块、三相电流输入通道模块与信息分析单元相连；信息分析单元通过同步串行总线与CPU主控单元相连；数据与命令通道模块通过同步串行总线与CPU主控单元相连；数据输出通道模块通过异步串行总线输出数据或接收外部命令；键盘输入模块通过I/O口地址总线与主控单元相连；液晶显示模块通过同步串行总线与CPU主控单元相连；电源模块的输入端与三相电压输入通道模块相连，输出端与综合系统电源线相连为综合系统供电，如附图1所示；CPU主控单元采用低 功耗高性能精简指令集(RISC)CPU的单片机；三相电压输入通道模块直接接入三相四线的待测高压信号，量程为0～1000伏特，通过精密采样电阻阵列采集电压信号并输入至信息分析单元，同时以18K的采样速率数字化采集电压信号；三相电流输入通道模块接收霍尔电流传感器输出的电流信号，同时兼容电流互感器输出的电流信号，经过滤波调整后采集电流信号并输入至信息分析单元，同时以18K的采样速率数字化采集电流信号，量程为0～100安培。