1.本发明属于电力监测技术领域，具体涉及一种无线电能质量监测方法及其系统、终端。
背景技术：2.随着社会、经济和科技的进步发展和人们追求高品质生活的意识不断提升，电能质量问题对人类日常生活和国民经济生产的影响愈来愈受到重视。近年来，特高压智能电网的建设和新能源的推广，大量具有冲击性、非线性、不平衡特征的电力电子设备广泛接入，给电力系统电能质量造成了极大污染，严重恶化了电气设备的电磁环境。如何进一步提升供电品质，从而更好的保障国家高端制造业发展，提高居民用电和企业用电满意度，已成为国家电网自身发展急需解决的重要问题。
3.当前电网中非线性设备的分布存在以下特征：在发电侧、用电侧，都存在大量的非线性设备，如发电侧的光伏发电、风力发电，用电侧的高速铁路、电动汽车充电桩、变频器等，对电网电能质量的影响分布面广，干扰特征复杂。同时，这些非线性设备多数并非电力公司资产，受信息安全、资产管理等条件的限制，其配备的电能质量监测设备，缺少数据通道，进入电网现有的电能质量监测系统，成为“信息孤岛”。而电网中电能质量环境复杂，需要将发电侧、电网侧、用户侧的信息汇聚到一处，才能够借助大数据分析等现代技术手段，准确的开展干扰源管理工作，提升电网的电能质量水平，为全社会的产业升级提供能源保障。
4.但是现有的监测装置手段难以满足现阶段高精度、高可靠性和高适用性的要求，需要一个新的技术方案来解决这个问题。
技术实现要素：5.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种无线电能质量监测方法及其系统、终端，该终端可部署在发电侧、用户侧变电站中的高压开关柜、低压开关柜中，也可部署在电网相应环境中，就地获取电工作源，实施电能质量监测，数据传输经过加密提高了安全性，有线/无线传输提高适用性。
6.技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种无线电能质量监测方法，包括如下步骤：
7.s1：采集设备运行时的采样数据；
8.s2：根据采样数据进行电能参数计算，并统计电压有效值的最大值、最小值和平均值，电流有效值的最大值、最小值和平均值；
9.s3：根据采样数据和电能参数数据进行事件判断；
10.s4：保存工作参数和采样数据；
11.s5：对电能参数计算结果和事件判断结果进行加密；
12.s6：将加密数据传送给监控后台。
13.进一步地，所述步骤s1中采样数据包括电压数据和电流数据。
14.进一步地，所述步骤s2中电能参数的计算方法为：
15.a1：计算电压有效值u
rms
、电流有效值i
rms
：
16.a2：计算电压、电流的各次谐波分量。
17.进一步地，所述步骤a2中电压、电流的各次谐波分量的计算方法为：
18.首先，应用傅里叶级数展开法将非正弦的周期性激励电压、电流分解为一系列频率为周期频率的正整数倍的正弦量之和，再根据线性电路的叠加定理，分别计算每一频率的正弦量单独作用下在电路中产生的同频正弦电流分量和电压分量，然后把所得分量按时域形式叠加，就可以得到电路在非正弦周期激励下的稳态电流和电压。
19.进一步地，所述步骤s3中事件包括谐波电压总畸变率超标和谐波电流绝对值超标，谐波电压总畸变率超标的判断标准是监测点的谐波电压总畸变率不超过规定值，谐波电流绝对值超标的判断标准是谐波电流不超过规定值；
20.所述谐波电压总畸变率和谐波电流的计算方法为：
21.电压总谐波畸变率以thdu表示，电流总谐波畸变率以thdi表示，见式(1)：
[0022][0023][0024][0025]
式中：
[0026]
uh——谐波电压含量；
[0027]
u1——基波电压含量；
[0028]
ih——谐波电流含量；
[0029]
i1——基波电流含量；
[0030]
uh、ih为步骤s2中电压、电流有效值的统计值，根据需求可选择平均值或其他合适的统计值，当装置监测到的统计值超过表中规定值时，即为该监测点电能质量发生了该参数的超标事件。
[0031]
进一步地，所述步骤s4中工作参数包括设备参数、通信参数、电能参数和事件判断参数。
[0032]
本发明还提供一种无线电能质量监测系统，该系统包括：
[0033]
采集模块，用于采集设备运行时的采样数据；
[0034]
电能参数模块，用于根据采样数据进行电能参数计算；
[0035]
事件判断模块，用于根据采样数据和电能参数数据进行事件判断；
[0036]
参数配置模块，用于保存工作参数；
[0037]
数据存储模块，用于保存采样数据、电能参数数据和事件判断结果；
[0038]
加密模块，用于对电能参数计算结果和事件判断结果进行加密；
[0039]
通信模块，用于将加密数据传送给监控后台。
[0040]
本发明还提供一种无线电能质量监测终端，该终端包括机箱、设置于机箱上的开
关按钮、i/o接口和供电接口以及位于机箱内的控制电路板；
[0041]
所述控制电路板包括：
[0042]
供电电路，用于外接电源给终端供电；
[0043]
调理电路，用于对采样信号进行低通滤波，采样信号包括被测系统的电流、电压信号；
[0044]
锁相环模块，用于同步终端的频率与被测系统的频率；
[0045]
adc模块，用于将采样信号转变为数字信号；
[0046]
fpga模块，用于利用fft快速傅里叶变换算法将采样信号变换为电能质量数据，并进行事件判断；
[0047]
arm模块，用于数据的交互；
[0048]
存储模块，用于程序和数据的存储；
[0049]
通信模块，用于数据的对外通信；
[0050]
加密模块，用于数据的加密；
[0051]
所述i/o接口与调理电路连接，所述调理电路与锁相环模块连接，所述锁相环模块与adc模块连接，所述adc模块与fpga模块和arm模块连接，所述fpga模块与arm模块连接，所述arm模块与存储模块和通信模块连接，所述通信模块与加密模块连接；
[0052]
所述供电接口和开关按钮均与供电电路相连接，所述供电电路与arm模块连接。
[0053]
进一步地，所述机箱上设置有存储卡插口，所述存储模块包括存储卡和插槽，所述插槽与arm模块连接，并与存储卡插口对齐，所述存储卡与插槽可插拔连接。
[0054]
进一步地，所述通信模块包括蓝牙模块、gps对时模块和4g通信模块。
[0055]
有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：
[0056]
1、本发明中的监测终端可部署在发电侧、用户侧变电站中的高压开关柜、低压开关柜中，也可部署在电网相应环境中，能够就地获取电工作源，实施电能质量监测；监测数据经过加密，上传到安全网关，提高了安全性，在实现数据无线传输的同时配备网线插口，兼容有线网络，提高适用性。
[0057]
2、本发明中的固定装置能够结合被测系统的设备特点对监测终端进行快速有效的固定，从而确保检测终端在长期运行过程中的稳定固定，确保了电能质量监测的高可靠性。
[0058]
3、本发明具备高精度的电能质量监测
附图说明
[0059]
图1为本发明中无线电能质量监测终端的结构左视图；
[0060]
图2为图1所示无线电能质量监测终端的结构右视图；
[0061]
图3为图1所示无线电能质量监测终端的硬件连接示意图；
[0062]
图4为本发明中固定装置在关闭状态下的结构立体图(前侧视角)；
[0063]
图5为图4所示固定装置在关闭状态下的结构立体图(后侧视角)；
[0064]
图6为图4所示固定装置在关闭状态下的结构右视图；
[0065]
图7为图4所示固定装置在打开状态下的结构立体图(前侧视角)；
[0066]
图8为图4所示固定装置在固定监测终端后的结构立体图(前侧视角)；
[0067]
图9为图1所示无线电能质量监测终端的系统框图；
[0068]
图10为基-2dft算法运算流图；
[0069]
图11为fft一次分解运算流程图；
[0070]
图12为fft二次分解运算流程图；
[0071]
图13为fft运算流程；
[0072]
图14为bessel双极点滤波器的电路示意图；
[0073]
图15为ad7606模数转换器的电路示意图；
[0074]
图16为电压比较器的电路示意图；
[0075]
图17为锁相环中心频率与定频电容c1、定频电阻r1和电源电压的关系特性曲线图；
[0076]
图18为低通滤波器电路示意图。
具体实施方式
[0077]
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
[0078]
本发明提供一种无线电能质量监测终端，如图1和图2所示，该终端包括机箱、设置于机箱上的开关按钮1、i/o接口2和供电接口3以及位于机箱内的控制电路板；
[0079]
如图3所示，控制电路板包括：
[0080]
供电电路，用于外接电源给终端供电；
[0081]
调理电路，用于对采样信号进行低通滤波，采样信号包括被测系统的电流、电压信号；被测系统互感器的输出，包含一定的高频分量，在a/d模/数转换过程中会导致频率混叠效应，造成信号失真。通过调理电路对采样信号进行低通滤波，抑制混叠效应；
[0082]
锁相环模块，用于同步终端的频率与被测系统的频率；电力系统的频率会在50hz额定频率附近波动，造成谐波计算误差变大。通过锁相环模块可以实现频率硬件跟踪，达到装置于被测系统频率同步，抑制监测误差；
[0083]
adc模块，用于将采样信号转变为数字信号，为fpga模块进行分析计算提供原始数据；
[0084]
fpga模块，用于利用fft快速傅里叶变换算法将采样信号变换为电能质量数据，并进行事件判断；
[0085]
arm模块，是监测终端的调度中心，基于linux系统二次开发应用软件，实现监测终端的通信、人机交互等功能；
[0086]
存储模块，用于程序和数据的存储；
[0087]
通信模块，用于数据的对外通信；
[0088]
加密模块，用于数据的加密；
[0089]
i/o接口与调理电路连接，调理电路与锁相环模块连接，锁相环模块与adc模块连接，adc模块与fpga模块和arm模块连接，fpga模块与arm模块连接，arm模块与存储模块和通信模块连接，通信模块与加密模块连接；
[0090]
供电接口3和开关按钮1均与供电电路相连接，供电电路与arm模块连接。
[0091]
本实施例中机箱上设置有存储卡插口4，存储模块包括存储卡和插槽，插槽与arm模块连接，并与存储卡插口4对齐，存储卡与插槽可插拔连接。
[0092]
本实施例中通信模块包括蓝牙模块、gps对时模块和4g通信模块。gps对时模块取得gps时钟信号，为装置提供绝对时间基准。机箱上设置有sim卡插口9、4g指示灯8、蓝牙指示灯7和gps指示灯6。
[0093]
本实施例中通信模块还包括网线插口5，网线插口5与arm连接。
[0094]
本实施例中由于需要同时采集两个回路的电压电流数据并分析计算，所以需要功能强大的cpu来处理这些数据，arm模块的芯片型号为i.mx6ultralite，是一个高性能、超高效处理器系列，采用先进的-a7内核，运行速度高达696mhz。i.mx6ultralite应用处理器包括一个集成的电源管理模块，降低了外接电源的复杂性，并简化了上电时序。每个处理器提供多种存储器接口，其中包括16位lpddr2、ddr3、ddr3l、原始和管理的nand闪存、nor闪存、emmc、quad spi和各种其他接口，用于连接外围设备，如wlan、bluetooth
tm
、gps、显示器和摄像头传感器。
[0095]
由于需要高采样率、高精度、同时采样的功能，所以adc模块的芯片型号为ad7606c-18，它是一款18位、8个通道同步采样、模数转换数据采集系统das，具有高达1msps的采样率，8个通道，每个通道均内置模拟输入箝位保护、可编程增益放大器pga、低通滤波器和18位逐次逼近寄存器sar模数转换器adc。
[0096]
由于fft算法需要完成大量的乘积累加和运算，对处理器的运算能力要求很高。fpga模块具有硬件乘法器，同时最短窄脉冲捕捉能力强，适合从事fft运算。含有的逻辑单元数量越高，集成度越高，能实现更为复杂的逻辑功能。所以fpga模块的芯片型号为artix-7，在拥有高性能dsp和逻辑运算能力的同时，实施了低功耗优化，适合无线电能质量监测终端的应用。
[0097]
由于4g通信需要具有较高的数据传输速率并且可以稳定传输。因此通信模块的芯片型号为ec20-cn，是lte cat 4无线通信模块，采用lte 3gpprel.11技术，支持最大下行速率150mbps和最大上行速率50mbps，能在lte-fdd、lte-tdd、dc-hspa+、wcdma、edge及gprs等多种网络制式中进行数据通信；同时在封装上兼容移远通信umts/hspa+uc200t模块以及多网络制式lte standard ec20 r2.0/ec20r2.1/ec21/ec25/eg25-g/eg21-g/ec200t模块，实现了3g网络与4g网络之间的无缝切换。
[0098]
基于上述无线电能质量监测终端，本发明还提供一种无线电能质量监测系统，如图9所示，该系统包括：
[0099]
采集模块，用于采集设备运行时的采样数据，采样数据包括电压数据和电流数据；
[0100]
电能参数模块，用于根据采样数据进行电能参数计算；
[0101]
事件判断模块，用于根据采样数据和电能参数数据进行事件判断；
[0102]
参数配置模块，用于保存工作参数；
[0103]
数据存储模块，用于保存采样数据、电能参数数据和事件判断结果；
[0104]
加密模块，用于对电能参数计算结果和事件判断结果进行加密；
[0105]
通信模块，用于将加密数据传送给监控后台。
[0106]
基于上述无线电能质量监测系统，本发明提供一种无线电能质量监测方法，包括如下步骤：
[0107]
1)通过采集模块采集设备运行时的采样数据，采样数据包括电压数据和电流数据。该模块每20ms通过驱动获取1周波的数据，并将采样数据分发给电能参数模块以及事件判断模块；
[0108]
2)电能参数模块根据采样数据进行电能参数计算，自身的线程对每10周波采样数据进行有效值的计算，并且每3分钟统计电压有效值的最大值、最小值和平均值，电流有效值的最大值、最小值和平均值；
[0109]
电能参数的计算方法为：
[0110]
a1：计算电压有效值u
rms
、电流有效值i
rms
：
[0111]
根据其物理意义，本实施例中在数字化监测装置中需要进行离散化处理，计算公式如下：
[0112][0113][0114]
a2：计算电压、电流的各次谐波分量：
[0115]
本实施例中研究非正弦周期激励下电路的稳态响应。首先，应用傅里叶级数展开法将非正弦的周期性激励电压、电流分解为一系列频率为周期频率的正整数倍的正弦量之和，再根据线性电路的叠加定理，分别计算每一频率的正弦量单独作用下在电路中产生的同频正弦电流分量和电压分量，然后把所得分量按时域形式叠加，就可以得到电路在非正弦周期激励下的稳态电流和电压，即谐波分析法。
[0116]
非正弦周期电流、电压可以用周期函数表示：
[0117]
f(t)＝f(t+nt)
[0118]
式中t为周期函数f(t)的周期，n为自然数0，1，2，...。
[0119]
如果f(t)满足狄里赫利条件，它就能展开成一个收敛的傅里叶级数，即
[0120][0121]
上式中的余弦、正弦系数由下公式求得
[0122][0123]
[0124]
上述公式中k＝0,1,2,...。
[0125]
谐波监测装置中只能处理数字信号，这就需要装置将连续的非正弦周期信号通过adc模数转换的方式，获得一组离散的、数字的采样值x(n)，这组采样值以允许误差水平包含原始信号的全部特征，即信号的离散化。对于离散化的信号进行傅里叶级数展开，需采用离散傅里叶变换(dft，discrete fourier transform)。
[0126]
快速傅里叶变换(fft,fast fourier transform)，是利用计算机计算离散傅里叶变换的高效、快速计算方法的统称，简称fft。采用这种算法能大大减少所需要的乘法次数，特别是被变换的抽样点数n越多，fft算法计算量的节省就越显著。
[0127]
以下对dft算法和fft算法作出详细说明：
[0128]
dft算法
[0129]
设x(n)是长度为n的有限长序列，dft变换结果为：
[0130][0131]
式中称为指数因子。
[0132]
x(n),和x(k)都是复数，每计算一次x(k)，需要n-1次复数加法和n次复数乘法，一个周期有n个采样点，完整的一次dft计算需要n(n-1)次的复数加法和n2次的复数乘法，当采样频率很高时，计算量巨大。
[0133]
fft算法
[0134]
fft算法的基本思路是减少计算点数。具体方法有基-2fft算法和基-4fft算法，以及混合基算法。
[0135]
方法选取的基本原则是n的数值情况，如果
[0136]
n＝2m[0137]
m为自然数，则选择基-2fft算法；如果
[0138]
n＝4m[0139]
m为自然数，则选择基-4fft算法；否则，选择混合基算法。基-2fft算法原理如下：
[0140]
设有线长度的采样序列
[0141]
n＝2m[0142]
将其前后采样点对半分成两个子序列，相应的dft表达式如下
[0143][0144]
将k分成奇数组、偶数组，有
[0145][0146][0147]
令
[0148][0149]
将x1(n),x2(n)分别带入(2-2)和(2-3)式，得：
[0150][0151]
式(2-6)表明，x(k)按奇偶分组后，其偶数组是x1(n)的n/2点dft，奇数组是x2(n)的n/2点dft。其中x1(n)，x2(n)和x(n)之间的关系可以通过下图10所示的蝶形运算表示，由于n＝2m，n/2仍然是偶数，可以继续上述方法分解，直至2点dft。
[0152]
图11～图13分别是n＝8的dft逐步分解的运算流图。
[0153]
统计的对象是某个或一些监测点的电压、电流有效值(含电压、电流各次谐波有效
值)，统计周期可以是日、周、月。最小时刻是3秒测量值，将该测量值按照1分钟、3分钟或者其他适合用途的分钟值进行平均，将各平均值参与统计，获得统计周期内的最大值、最小值、平均值。统计的目的是获得监测点电能质量的量化指标，对比国家和行业标准判定优劣。
[0154]
3)事件判断模块根据采样数据和电能参数数据进行事件判断处理，如发生电能质量事件，则通过其内部的记录模块进行波形记录：
[0155]
事件主要指谐波电压总畸变率超标，谐波电流绝对值超标。
[0156]
谐波电压标准：
[0157]
监测点的谐波电压总畸变率应不超过下表规定值：
[0158][0159]
谐波电流大小应不超过下表规定值：
[0160][0161]
上述规定值均引自相关国家标准。
[0162]
本实施例中谐波电压总畸变率计算公式：
[0163]
电压总谐波畸变率以thdu表示，电流总谐波畸变率以thdi表示，具体见下式：
[0164][0165]
[0166][0167]
式中：
[0168]
uh——谐波电压含量；
[0169]
u1——基波电压含量；
[0170]
ih——谐波电流含量；
[0171]
i1——基波电流含量。
[0172]
uh、ih为前述电压、电流有效值的统计值，根据需求可选择平均值或其他合适的统计值。当装置监测到的统计值超过表中规定值时，即为该监测点电能质量发生了该参数的超标事件。
[0173]
4)参数配置模块采用xml文件格式，保存工作参数，工作参数包括设备参数、通信参数、电能参数和事件判断参数，如ip地址、监测点短路容量、ct/pt变比等；
[0174]
5)数据存储模块保存采样数据；
[0175]
6)加密模块对电能参数计算结果和事件判断结果进行加密；
[0176]
7)通信模块将加密数据传送给监控后台。
[0177]
本发明中，测量参数如下表所示：
[0178][0179][0180]
基于上述方案，为了将上述无线电能质量监测终端更好的固定在被测系统中，本实施例还提供一种固定装置，如图4至8所示，其包括第一夹持件10和第二夹持件11，第一夹持件10具有第一主板体10.1和垂直设置在第一主板体10.1上下边沿的两个第一侧板体
10.6，第二夹持件11具有第二主板体11.1和垂直设置在第二主板体11.1上下边沿的两个第二侧板体11.6。其中一个第一侧板体10.6与同侧的第二侧板体11.6通过销轴12枢接，另一个第一侧板体10.6设置有第一连接板10.2，另一个第二侧板体11.6设置有第二连接板11.2；第一连接板10.2与第二连接板11.2设置有销孔并通过挂锁连接；第一主板体10.1和/或第一侧板体10.6的左右两侧均设置有第一限位部10.5，第二主板体11.1和/或第二侧板体11.6的左右两侧均设置有第二限位部11.5。在本实施例中，第一侧板体10.6设置有第一限位部10.5，第二侧板体11.6设置有第二限位部11.5。第一主板体10.1的外侧面设置有纵向过线结构10.4和横向过线结构10.3。
[0181]
第一主板体10.1和第二主板体11.1的作用是对监测终端的机箱顶面和底面进行限位，第一侧板体10.6和第二侧板体11.6的作用是对机箱前面和后面进行限位。第一限位部10.5和第二限位部11.5的作用是对机箱左面和右面进行限位。
[0182]
使用时，将挂锁打开，然后将第一夹持件10和第二夹持件11打开，然后将监测终端放入其中一个夹持件内，并确保监测终端的左右两侧分别被限位部定位，然后将第一夹持件10和第二夹持件11合上，并用挂锁锁死，此时监测终端完全被固定装置固定。然后利用捆绑绳穿过纵向过线结构10.4和横线过线结构10.3后绑在被测系统的设备上，实现固定，固定后的状态具体如图8所示。这种方式取代了传统的螺栓和粘贴固定，避免了对设备开孔的麻烦以及粘贴牢固度差的缺陷。
[0183]
如图5所示，纵向过线结构10.4和横向过线结构10.3均左右对称设置有两组，每组数量至少两个。
[0184]
为了便于监测终端散热，第二主板体11.1上设置有若干散热孔11.3。该散热孔11.3与机箱顶面或底面的散热孔对应从而形成散热通道。
[0185]
基于上述方案，为了验证本发明的无线电能质量监测终端的实际效果，作出如下实验，具体如下：
[0186]
一、合理设置抗混叠滤波器，降低采样误差。监测终端采样来自电压、电流互感器输出的信号，其中存在高频干扰信号，在采样过程中可能对2500hz(50次谐波)信号造成频谱污染，需要设置抗混叠滤波器。如图14所示，本方案中选用bessel双极点滤波器，截止频率3000hz，有效抑制频谱污染，提高了监测精度。
[0187]
滤波器的传递函数
[0188][0189]
可知滤波器的频率响应为
[0190][0191]
选取r1＝10kω，c＝0.01μf，r＝4.17kω，rf＝2.6kω，滤波器截止频率为3000hz。
[0192]
设置钳位限幅电路d1\d2，保护滤波器始终工作在安全电压范围内。
[0193]
装置采样率不小于10240点/秒，确保2500hz以内信号不会因频谱污染导致失真。
[0194]
二、如图15所示，选用ad7606模数转换器，18位、8通道同步采样，降低数字化误差，提高了检测精度。
[0195]
三、采用高精度锁相环跟踪输入电压信号，提高频率跟踪精度，降低频谱泄露。本实验中选用数字锁相环，输出用来触发adc模数转换。
[0196]
原始采样信号为正弦波，需要先将原始信号转化为方波信号，适应边沿触发锁相环的输入要求。如图16所示，本实施例采用意法半导体lm358搭建电压比较器，实现正弦波-方波转换。
[0197]
本实施例中选用的全数字锁相环的型号为cd4046b，使用其边沿触发比较器。需要确定其倍频系数、中心频率和锁相频率范围。倍频256倍，中心频率12.8khz。
[0198]
综合考虑装置采样率、adc模数转换数据宽度、锁相环运行稳定性，选择倍频512倍。锁相环输入频率为50hz，中心频率25.6khz。
[0199]
图17为锁相环中心频率与定频电容c1、定频电阻r1和电源电压的关系特性曲线。选择电源电压dc5v，r1取10kω，由图中特性，选择c1＝1nf，实测管脚9-vco电压为2.5v时，对应锁相环中心频率在26khz附近，满足设计要求。
[0200]
如图18所示，实际电路中c3＝1nf，c1与r2、rp1构成低通滤波器，将鉴相器输出脉冲滤波为直流电压。sq_out来自方波变换电路。comp_in和vco_out送cd4040，构成分频器。
[0201]
电阻r1、电容c1决定锁相环的频率捕获范围，见下公式。如果需要设定频率从某个值而不是零作为起点，可通过r2设定频率起点。当管脚12悬空，即r2＝∞时，频率捕获范围从零开始。
[0202][0203]
c0为寄生电容，约为32pf，计算可得fmax为96khz。
[0204]
传统监测装置谐波相角检测误差较大，并且随谐波频率的升高而加大，对于超过25次的高次谐波，很多情况下误差超过30
°
。采用本发明监测终端的设计方案，谐波相角检测精度大大提高，可以控制在5
°
以内，对实际工程应用有很大的意义。
[0205]
本实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，在处理器执行所述计算机程序时可实现以上所描述的方法。所述计算机可读介质可以被认为是有形的且非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器电路(例如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩膜只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如cd、dvd或蓝光光盘)等。计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
[0206]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0207]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0208]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0209]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
技术特征：1.一种无线电能质量监测方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：采集设备运行时的采样数据；s2：根据采样数据进行电能参数计算，并统计电压有效值的最大值、最小值和平均值，电流有效值的最大值、最小值和平均值；s3：根据采样数据和电能参数数据进行事件判断；s4：保存工作参数和采样数据；s5：对电能参数计算结果和事件判断结果进行加密；s6：将加密数据传送给监控后台。2.根据权利要求1所述的一种无线电能质量监测方法，其特征在于，所述步骤s1中采样数据包括电压数据和电流数据。3.根据权利要求1所述的一种无线电能质量监测方法，其特征在于，所述步骤s2中电能参数的计算方法为：a1：计算电压有效值u
rms
、电流有效值i
rms
：a2：计算电压、电流的各次谐波分量。4.根据权利要求3所述的一种无线电能质量监测方法，其特征在于，所述步骤a2中电压、电流的各次谐波分量的计算方法为：首先，应用傅里叶级数展开法将非正弦的周期性激励电压、电流分解为一系列频率为周期频率的正整数倍的正弦量之和，再根据线性电路的叠加定理，分别计算每一频率的正弦量单独作用下在电路中产生的同频正弦电流分量和电压分量，然后把所得分量按时域形式叠加，就可以得到电路在非正弦周期激励下的稳态电流和电压。5.根据权利要求1所述的一种无线电能质量监测方法，其特征在于，所述步骤s3中事件包括谐波电压总畸变率超标和谐波电流绝对值超标，谐波电压总畸变率超标的判断标准是监测点的谐波电压总畸变率不超过规定值，谐波电流绝对值超标的判断标准是谐波电流不超过规定值；所述谐波电压总畸变率和谐波电流的计算方法为：电压总谐波畸变率以thd
u
表示，电流总谐波畸变率以thd
i
表示，见式(1)：表示，见式(1)：表示，见式(1)：式中：u
h
——谐波电压含量；u1——基波电压含量；i
h
——谐波电流含量；i1——基波电流含量；u
h
、i
h
为步骤s2中电压、电流有效值的统计值。
6.根据权利要求1所述的一种无线电能质量监测方法，其特征在于，所述步骤s4中工作参数包括设备参数、通信参数、电能参数和事件判断参数。7.一种无线电能质量监测系统，其特征在于，该系统包括：采集模块，用于采集设备运行时的采样数据；电能参数模块，用于根据采样数据进行电能参数计算；事件判断模块，用于根据采样数据和电能参数数据进行事件判断；参数配置模块，用于保存工作参数；数据存储模块，用于保存采样数据、电能参数数据和事件判断结果；加密模块，用于对电能参数计算结果和事件判断结果进行加密；通信模块，用于将加密数据传送给监控后台。8.一种无线电能质量监测终端，其特征在于，该终端包括机箱、设置于机箱上的开关按钮、i/o接口和供电接口以及位于机箱内的控制电路板；所述控制电路板包括：供电电路，用于外接电源给终端供电；调理电路，用于对采样信号进行低通滤波，采样信号包括被测系统的电流、电压信号；锁相环模块，用于同步终端的频率与被测系统的频率；adc模块，用于将采样信号转变为数字信号；fpga模块，用于利用fft快速傅里叶变换算法将采样信号变换为电能质量数据，并进行事件判断；arm模块，用于数据的交互；存储模块，用于程序和数据的存储；通信模块，用于数据的对外通信；加密模块，用于数据的加密；所述i/o接口与调理电路连接，所述调理电路与锁相环模块连接，所述锁相环模块与adc模块连接，所述adc模块与fpga模块和arm模块连接，所述fpga模块与arm模块连接，所述arm模块与存储模块和通信模块连接，所述通信模块与加密模块连接；所述供电接口和开关按钮均与供电电路相连接，所述供电电路与arm模块连接。9.根据权利要求8所述的一种无线电能质量监测终端，其特征在于，所述机箱上设置有存储卡插口，所述存储模块包括存储卡和插槽，所述插槽与arm模块连接，并与存储卡插口对齐，所述存储卡与插槽可插拔连接。10.根据权利要求8所述的一种无线电能质量监测终端，其特征在于，所述通信模块包括蓝牙模块、gps对时模块和4g通信模块。
技术总结本发明公开了一种无线电能质量监测方法及其系统、终端，该方法包括如下步骤：采集设备运行时的采样数据；根据采样数据进行电能参数计算，并统计电压有效值的最大值、最小值和平均值，电流有效值的最大值、最小值和平均值；根据采样数据和电能参数数据进行事件判断；保存工作参数和采样数据；对电能参数计算结果和事件判断结果进行加密；将加密数据传送给监控后台。本发明可部署在发电侧、用户侧变电站中的高压开关柜、低压开关柜中，也可部署在电网相应环境中，就地获取电工作源，实施电能质量监测，数据传输经过加密提高了安全性，有线/无线传输提高适用性。传输提高适用性。传输提高适用性。
技术研发人员：费骏韬 史明明 袁宇波 缪惠宇 周建华 黄地 陈兵 罗珊珊 唐伟佳
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 国网江苏省电力有限公司
技术研发日：2022.05.07
技术公布日：2022/11/1
