电能质量监测装置和配网电能质量系统
技术领域
本实用新型属于配电网系统技术领域，尤其涉及一种电能质量监测装置和配网电能质量系统。
背景技术
配电网系统变得越发复杂，评估与分析配电网系统电能质量并实现相关指标的改善与治理，提高配电网稳定性和可靠性显得更迫切和重要。光伏、风电等分布式电源(distributed generation，DG)的大力发展与利用使得配电网潮流出现了双向流动导致了供电电压、三相不平度等问题，DG系统使用了大量的电力电子设备增加谐波污染。而配用电网存在大量的敏感性负荷，其对电压暂降等暂态过程非常敏感，较为严重时给用户造成较大损失。
但配电网环境复杂，分布广泛，为适应其应用需求，现有的配电网电能质量装置从减少体积、提高安装便利性等方面设计装置，但未考虑数万台配电网电能质量装置维护，工况难以监测，导致运维困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电能质量监测装置，旨在解决传统的配电网系统存在工况难以监测，导致运维困难的问题。
本实用新型实施例的第一方面提了一种电能质量监测装置，该电能质量监测装置包括运算处理模块、电参数采集模块、电源模块、通信模块和至少一个图像采集模块；
所述图像采集模块、所述电参数采集模块和所述通信模块分别与所述运算处理模块电连接，所述电参数采集模块还与配电网系统的配电线路连接，所述电源模块分别与所述运算处理模块、图像采集模块和所述通信模块电连接；
所述图像采集模块，用于按照预设时间间隔拍摄配电网系统的周围环境图像，并输出图像采集信号至所述运算处理模块；
所述电参数采集模块，用于采集配电网系统的配电线路的电参数，并输出电参数采集信号至所述运算处理模块；
所述运算处理模块，用于将获取到的各采集信号实时通过所述通信模块发送至总控服务器。
在一个实施例中，所述图像采集模块包括摄像头。
在一个实施例中，所述电参数采集模块包括电流互感器和电压电压互感器，所述电流互感器与所述配电网系统的配电线路电连接，所述电压互感器与所述配电网系统的配电线路电连接；
所述电流互感器，用于采集所述配电网系统的配电线路的运行电流并输出电流采集信号至所述运算处理模块；
所述电压互感器，用于采集所述配电网系统的配电线路的运行电压并输出电压采集信号至所述运算处理模块。
在一个实施例中，所述电源模块包括电源转换电路、开关切换电路和蓄电池；
所述电源转换电路的电源输入端与所述配电网系统的配电线路连接，所述电源转换电路的电源输出端和所述开关切换电路的第一输入端连接，所述开关切换电路的第二输入端与所述蓄电池的电源端连接，所述开关切换电路的受控端与所述运算处理模块的控制端连接，所述开关切换电路的电源输出端为所述电源模块的电源输出端；
所述电源转换电路，用于将所述配电网系统的配电线路的交流电进行电源转换，并输出工作电源至所述开关切换电路；
所述运算处理模块，还用于在所述电流采样信号和所述电压采样信号均在预设电参数阈值内时，控制所述开关切换电路的第一输入端和输出端连通；以及
在所述电流采样信号和所述电压采样信号其中一采样信号在预设电参数阈值外时，控制所述开关切换电路的第二输入端和输出端连通。
在一个实施例中，所述通信模块包括4G通讯模块、RS232通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的至少一种。
在一个实施例中，所述电能质量监测装置还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块与所述运算处理模块电连接；
所述温湿度检测模块，用于检测配电网系统的温湿度参数，并输出温湿度检测信号至所述运算处理模块。
在一个实施例中，所述电能质量监测装置还包括内部温度检测模块，所述内部温度检测模块与所述运算处理模块电连接；
所述内部温度检测模块，用于检测电能质量监测装置内部的运行温度，并输出温度检测信号至所述运算处理模块。
在一个实施例中，所述电能质量监测装置还显示屏模块，所述显示屏模块与所述运算处理模块电连接；
所述运算处理模块，还用于将各采集信号和检测信号通过所述显示屏模块进行图像显示。
在一个实施例中，所述电能质量监测装置还包括告警模块，所述告警模块与所述运算处理模块电连接；
所述运算处理模块，还用于在各采集信号和检测信号大于预设值时触发所述告警模块发出告警。
在一个实施例中，所述电能质量监测装置还包括存储模块，所述存储模块与所述运算处理模块电连接；
所述存储模块，用于保存各采集信号和检测信号的对应的数据信息。
本实用新型实施例的第二方面提了一种配网电能质量系统，配网电能质量系统包括总控服务器和如上所述的电能质量监测装置。
本实用新型通过采用运算处理模块、电参数采集模块、电源模块、通信模块和至少一个图像采集模块组成电能质量监测装置，其中，图像采集模块按照预设时间间隔拍摄配电网系统的周围环境图像，电参数采集模块采集配电网系统的配电线路的电参数，运算处理模块将获取到的各采集信号实时通过通信模块发送至总控服务器，运维人员可通过总控服务器获知配电网系统的周围环境以及配电网系统的配电线路的运行状态，从而实现配电网工况的实时监测，解决了运维困难的问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的电能装置监测装置的第一种结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的电参数采集模块的一种结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的电源模块的一种结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的电能装置监测装置的第二种结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本实用新型实施例的第一方面提了一种电能质量监测装置。
如图1所示，该电能质量监测装置包括运算处理模块10、电参数采集模块20、电源模块30、通信模块40和至少一个图像采集模块50；
图像采集模块50、电参数采集模块20和通信模块40分别与运算处理模块10电连接，电参数采集模块20还与配电网系统的配电线路连接，电源模块30分别与运算处理模块10、图像采集模块50和通信模块40电连接；
图像采集模块50，用于按照预设时间间隔拍摄配电网系统的周围环境图像，并输出图像采集信号至运算处理模块10；
电参数采集模块20，用于采集配电网系统的配电线路的电参数，并输出电参数采集信号至运算处理模块10；
运算处理模块10，用于将获取到的各采集信号实时通过通信模块40发送至总控服务器。
本实施例中，配电网系统可为室外配电站、室内配电室等，电能质量监测装置还包括壳体，运算处理模块10、电参数采集模块20以及电源模块30可设置在壳体内，图像采集模块50设置在壳体上，根据配电网系统的类型，电能质量监测装置可对应安装在室内和室外，安装方式可通过螺丝锁付、卡扣等方式安装在墙壁、固定架等结构上。
电源模块30用于为电能质量监测装置中的各模块提供工作电源，电源模块30可为独立蓄电池31，或者包括蓄电池31与电源转换电路32的双路供电线路，具体结构课根据需求进行设计。
为了提高环境监测的效果，避免产生视觉盲区，图像采集模块50的数量以及拍摄角度可根据需求进行安装，通过设置图像采集模块50可对配电网系统进行环境监测，提高配电网系统的监测力度，例如对电量表、变压器等部件进行监测，以防其被盗窃，图像采集模块50根据预设时间间隔进行图像拍摄，例如间隔1分钟，间隔时间可根据监测需求进行对应设计，在进行了图像拍摄后，图像采集模块50将获取到的图片信息发送至运算处理模块10进行数据分析，图像采集模块50可为相机或者摄像头等，在一个实施例中，为了减少设计成本，图像采集模块50为摄像头。
电参数采集模块20可用于获取配电网系统的配电线路的电参数，例如电压、电流，并将采集到的电参数采集信号输出至运算处理模块10，电参数采集模块20可为集成式采集装置，或者分别独立的采集模块，例如电流采集模块和电压采集模块，具体结构可根据需求进行选择，在进行电参数采集时，配电线路穿过电能质量监测装置并与电参数采集模块20电性连接，在一个实施例中，如图2所示，电参数采集模块20包括电流互感器21和电压电压互感器22，电流互感器21与配电网系统的配电线路电连接，电压互感器22与配电网系统的配电线路电连接，电流互感器21，用于采集配电网系统的配电线路的运行电流并输出电流采集信号至运算处理模块10；电压互感器22，用于采集配电网系统的配电线路的运行电压并输出电压采集信号至运算处理模块10，当配电网系统为三线四线制供电时，电流互感器21和电压互感器22均设置有三个，分别采集对应线路的电流和电压。
运算处理模块10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，运算处理模块10将获取到的各采集信号发送至总控服务器，例如监控室，以实时反馈配电网系统的运行环境以及运行参数，以提高配电网的检测力度，提高运维效率，运算处理模块10与总控服务器之间的通信模块40可采用无线通讯方式或者有线通讯方式，在一个实施例中，通信模块40包括4G通讯模块、RS232通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的至少一种。
本实用新型通过采用运算处理模块10、电参数采集模块20、电源模块30、通信模块40和至少一个图像采集模块50组成电能质量监测装置，其中，图像采集模块50按照预设时间间隔拍摄配电网系统的周围环境图像，电参数采集模块20采集配电网系统的配电线路的电参数，运算处理模块10将获取到的各采集信号实时通过通信模块40发送至总控服务器，运维人员可通过总控服务器获知配电网系统的周围环境以及配电网系统的配电线路的运行状态，从而实现配电网工况的实时监测，解决了运维困难的问题。
在一个实施例中，如图3所示，为了提高电能质量监测装置的工作效率，电源模块30包括电源转换电路32、开关切换电路33和蓄电池31；
电源转换电路32的电源输入端与配电网系统的配电线路连接，电源转换电路32的电源输出端和开关切换电路33的第一输入端连接，开关切换电路33的第二输入端与蓄电池31的电源端连接，开关切换电路33的受控端与运算处理模块10的控制端连接，开关切换电路33的电源输出端为电源模块30的电源输出端；
电源转换电路32，用于将配电网系统的配电线路的交流电进行电源转换，并输出工作电源至开关切换电路33；
运算处理模块10，还用于在电流采样信号和电压采样信号均在预设电参数阈值内时，控制开关切换电路33的第一输入端和输出端连通；以及
在电流采样信号和电压采样信号其中一采样信号在预设电参数阈值外时，控制开关切换电路33的第二输入端和输出端连通。
本实施例中，运算处理模块10根据电参数采集模块20采集的电流信号和电压信号确定当前配电网系统是否正常工作，当配电网系统的电流采样信号和电压采样信号都在预设电参数阈值内时，说明当前配电网系统正常工作，此时运算处理模块10控制开关切换电路33动作，并连通开关切换电路33，从而实现由电源转换电路32提供工作电源，可保证电能质量监测装置持续工作，当电流采样信号和电压采样信号其中一采样信号在预设电参数阈值外时，说明当前配电网系统出现故障，例如过流、过压、欠压、短路、断路等故障，此时，运算处理模块10一方面将故障信息发送至总控服务器，同时发出控制信号至开关切换电路33，以使开关切换电路33切换至蓄电池31，进而由蓄电池31提供工作电源，从而提高电能质量监测装置的可靠性，避免在配电网系统出现故障时电能质量监测装置无法工作的问题，以及提高蓄电池31的使用时长和寿命。
其中，蓄电池31可根据电能质量监测装置中的供电电压等级对应选择，电源转换电路32至少包括整流滤波电路和电压转换电路，整流滤波电路可包括全桥整流滤波电路或者半桥整流滤波电路，具体结构可根据需求进行选择，电压转换电路可为降压电路以及稳压电路的组合，或者为开关电源电路，具体电路结构可根据需求进行选择。
以及开关切换电路33可包括两个开关器件，并与电源转换电路32和蓄电池31分别连接，例如设置两个电子开关管，电子开关管的受控端与运算处理模块10连接，其中一电子开关管的输入端连接电源转换电路32，另一电子开关管的输入端连接蓄电池31，两个开关管的输出端共接为电源模块30的电源输出端。
开关切换电路33还可为多输入单输出的多工器开关，因此，开关切换电路33的结构可不做限制，可根据需求进行选择。
如图4所示，在一个实施例中，电能质量监测装置还包括温湿度检测模块60，温湿度检测模块60与运算处理模块10电连接；
温湿度检测模块60，用于检测配电网系统的温湿度参数，并输出温湿度检测信号至运算处理模块10，温湿度检测模块60可每隔预设时间间隔，例如五分钟产生一组温湿度数据，通过运算处理模块10判断是否越限并将越限信息提供给总控服务器，在一个实施例中，温湿度检测模块60为温湿度传感器。
请继续参阅图4，为了提高电能质量监测装置的可靠性，在一个实施例中，电能质量监测装置还包括内部温度检测模块70，内部温度检测模块70与运算处理模块10电连接；
内部温度检测模块70，用于检测电能质量监测装置内部的运行温度，并输出温度检测信号至运算处理模块10，由于所有的运算工作以及数据处理工作均由运算处理模块10完成，因此，在运行中存在运算处理模块10温度过高的风险，同时，其他模块在发生故障，例如短路烧损时也会存在温度过高的风险，通过内部温度检测模块70实时检测运算处理模块10以及各模块的内部环境温度，可在电能质量监测装置内部发生温度过高时发出告警或者提示，从而提高电能质量监测装置的可靠性，在一个实施例中，内部温度检测模块70为温度传感器，温度传感器可设置一个或者多个，并对应铁设在对应模块上或者电能质量监测装置的内壁上。
请继续参阅图4，可以理解的是，运维人员在运维时还需要到现场进行运维工作，因此，为了提高运维效率，在一个实施例中，电能质量监测装置还显示屏模块80，显示屏模块80与运算处理模块10电连接；
运算处理模块10，还用于将各采集信号和检测信号通过显示屏模块80进行图像显示，运维人员通过显示屏模块80可获取当前配电网系统的各个参数，例如温湿度、内部温度、运行参数等，显示屏模块80设置在电能质量监测装置的壳体上，并且设置有选择按钮，以对各参数进行选择查看。
请继续参阅图4，在一个实施例中，电能质量监测装置还包括告警模块90，告警模块90与运算处理模块10电连接；
运算处理模块10，还用于在各采集信号和检测信号大于预设值时触发告警模块90发出告警，本实施例中，运算处理模块10在进行数据处理后将运行参数、采集信号以及告警信息发送至总控服务器，同时还将告警信息进行现场告警，告警方式可为亮灯指示或者蜂鸣器指示，具体方式不限。
请继续参阅图4，在一个实施例中，电能质量监测装置还包括存储模块11，存储模块11与运算处理模块10电连接，存储模块11，用于保存各采集信号和检测信号的对应的数据信息。
本实施例中，为了提高数据信息的可靠性，运算处理模块10在将获取到的信息发送至总控服务器之后还将各数据信息进行本地数据存储，实现备份和本地读取的功能。
存储模块11可以是电能质量监测装置内部的硬盘或内存。存储模块11也可以是电能质量监测装置的外部存储设备，例如电能质量监测装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
本实用新型实施例的第二方面提了一种配网电能质量系统，该配网电能质量系统包括总控服务器和电能质量监测装置，电能质量监测装置具体结构参照上述实施例，由于配网电能质量系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
其中，电能质量监测装置通过通信模块40、光纤路由器与总控服务器进行通讯连接并进行数据信息的传输。
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
