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专利号: 202510736211X
申请人: 沈阳一特电工有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电气工程自动化监控系统,其特征在于,包括:数据收集模块,用于通过电流探头监测电气工程中电气设备每分钟的电流量,通过万用表测量电气设备的电压、负载阻抗,通过智能电表和功率分析仪电表测量得到电气设备的有功功率、视在功率一同上传至数据库,以及用于通过谐波分析仪测量监测电气工程中电气设备的基波幅度以及多个谐波分量的幅度,通过温度传感器以及湿度传感器测量得到电气工程设备内部的温度以及电气设备所处环境中空气的湿度,一同上传至数据库;

数据预处理模块,用于对数据库中的数据信息进行解码预处理,得到参与计算处理模块中计算的参数;

计算处理模块,用于将解码预处理后得到的参数值代入初步功率算法单元中计算得到初步功率以及额定功率并上传至数据库,并将初步功率作为输入参数输入至有效功率算法单元中计算得出有效功率并上传至数据库,再将初步功率以及有效功率作为输入参数输入至最终输出功率算法单元计算得出经过湿度和温度影响后电气设备的最终输出功率P3;

监控报警与监控资源分配模块,用于进行电气工程内电气设备低功率运行时的报警以及监控资源分配。

2.根据权利要求1所述的一种电气工程自动化监控系统,其特征在于:所述监控报警与监控资源分配,具体包括:在数据库内设定0.3倍的额定功率为低能阈值,设定0.6倍的额定功率为警戒阈值;

将电气工程中多个电气设备计算得到的多个不同最终输出功率P3与低能阈值和警戒阈值相比较;

对于最终输出功率P3高于警戒阈值的电气设备,维持十分钟一次的监测频率;

对于最终输出功率P3低于警戒阈值且高于低能阈值的电气设备,加大监测频率,从十分钟一次更改为一分钟一次;

对于最终输出功率P3低于低能阈值的电气设备,触发报警,提醒运维人员,电气设备的能效较低,需要进行维护。

3.根据权利要求2所述的一种电气工程自动化监控系统,其特征在于:所述计算处理模块包括初步功率算法单元、有效功率算法单元以及最终输出功率算法单元。

4.根据权利要求3所述的一种电气工程自动化监控系统,其特征在于:所述初步功率算法单元如下:;

其中:

P1代表初步功率:

V代表电压,单位为伏特;

Z代表负载阻抗,单位为欧姆;

In代表检测时刻的电流量,单位为安培;

Ipm代表上一检测时刻的电流量,单位为安培;

β为影响系数,用于调整电流波动值对初步功率P1计算的影响,取值范围在0.1~5,以在电气工程自动化监控系统中进行自调整;

α代表损耗系数,表示电气系统中损耗的百分比,由电气系统的输入功率先减去输出功率后再除以输入功率得到;

在公式计算中:

这部分表示在理想情况下,电气系统中的功率基于电压V和负载阻抗Z的关系,即在没有其他因素影响时,功率与电压V的平方成正比,与负载阻抗Z成反比,当电气系统中的电压V增高,负载阻抗Z不变时,计算得到的初步功率P1会增大,相反的,当电气系统中的电压V不变,负载阻抗Z增大时,计算得到的初步功率P1会降低;

这部分用检测时刻的电流量In减去上一检测时刻的电流量Ipm后取绝对值,表示电气系统在十分钟内的电流波动值 这部分表示用计算得到的电流波动值乘以影响系数β后进行加1处理,对初步功率P1的计算产生正向影响;

当 这部分计算出的电流波动值趋近于0时, 这一乘积项的数值趋近于1,代表在电气系统中,没有电流波动,不对初步功率P1的计算产生影响;

这部分代表电气系统中由于损耗引起的能量损失比例对初步功率P1的计算产生的反向影响。

5.根据权利要求4所述的一种电气工程自动化监控系统,其特征在于:所述有效功率算法单元如下:;

其中:

P2代表有效功率:

P1代表初步功率;

Pact代表有功功率,即是电气工程系统中用于做有用功,实际有效的功率,通过智能电表和功率分析仪电表测量得到;

Papp代表视在功率,即电气工程系统中电源提供的总功率,通过智能电表测量得到;

Thd代表总谐波失真率,用于衡量电力系统中谐波失真的程度,以评估电气工程系统中电流以及电压波形的畸变情况;

γ为调整系数,用于调整总谐波失真率Thd对有效功率P2计算的影响,取值范围为0~

1,以在电气工程自动化监控系统中进行自调整;

在公式计算中:

这部分表示在有效功率P2计算中,谐波失真的修正因子,总谐波失真率Thd表示电压或电流波形的畸变程度,谐波失真率Thd越大,波形畸变越严重,电气工程系统中输出功率的有效值就越低, 这部分的计算数值越小,即降低计算得到的有效功率P2;

这部分表示将电气工程系统中的有功功率Pact用于除以视在功率Papp后,得到功率因数,反映电力的使用效率,当有功功率Pact增大时, 这部分的数值则增大,从而增大计算得到的有效功率P2,其数值大小直接对有效功率P2的计算起到正向影响, 这部分的数值越接近 1,表示在电气工程系统中大部分传输的电能都能有效转化为有用功,电力系统的效率较高,能量浪费较少。

6.根据权利要求5所述的一种电气工程自动化监控系统,其特征在于:所述总谐波失真率Thd的计算公式如下:;

其中:

Thd代表总谐波失真率;

I1代表是基波幅度,是主频率分量,使用谐波分析仪测量得到;

I2,I3,I4,……,In代表谐波分量的幅度,使用谐波分析仪测量得到;

在公式计算中:

通过将所有谐波分量的平方和开根号后除以基波幅度I1,得到的比值即为总谐波失真率Thd。

7.根据权利要求6所述的一种电气工程自动化监控系统,其特征在于:所述最终输出功率算法单元如下:;

其中:

P3代表最终输出功率;

P2代表有效功率;

Ah代表湿度,即电气设备所处环境中空气的湿度,通过湿度传感器实时测量得到;

At代表温度,即电气工程设备内部的温度,通过温度传感器实时测量得到;

δ代表湿度调整因子,取值范围为0.001~0.01,以在电气工程自动化监控系统中进行自调整;

μ代表温度调整因子,取值范围为0.001~0.01,以在电气工程自动化监控系统中进行自调整;

在公式计算中:

这部分表示湿度Ah对系统输出功率P3的影响因子,湿度Ah与湿度调整因子δ共同作用对系统输出功率P3的计算产生影响,当湿度Ah升高时, 这部分作为公式的分子部分,以降低计算得到的系统输出功率P3;

这部分表示温度At对系统输出功率P3的影响因子,表示温度At对系统输出功率的修正系数,湿度Ah与温度调整因子μ共同作用对系统输出功率P3的计算产生影响,温度At升高时, 这部分作为公式的分母,以降低计算得到的系统输出功率P3,因为高温会导致电气设备的性能降低。

8.根据权利要求1所述的一种电气工程自动化监控系统的监控方法,其特征在于,包括以下步骤:通过数据收集模块中的电流探头监测电气工程中电气设备每分钟的电流量,通过万用表测量电气设备的电压V、负载阻抗Z,再通过智能电表和功率分析仪电表测量得到电气设备的有功功率Pact、视在功率Papp一同上传至数据库;

通过数据收集模块中的谐波分析仪测量监测电气工程中电气设备的基波幅度I1以及多个谐波分量的幅度,并通过温度传感器以及湿度传感器测量得到电气工程设备内部的温度以及电气设备所处环境中空气的湿度,一同上传至数据库;

通过数据处理模块将数据库中的数据信息进行解码预处理,得到参与计算处理模块中计算的参数;

将解码预处理后得到的参数值代入计算处理模块的初步功率算法单元计算得到初步功率P1以及额定功率并上传至数据库;

将计算得出的初步功率P1作为输入参数输入至计算处理模块的有效功率算法单元中计算得出有效功率P2并上传至数据库;

将计算得出的初步功率P1以及有效功率P2作为输入参数输入至计算处理模块的最终输出功率算法单元计算得出经过湿度和温度影响后的电气设备的最终输出功率P3;

通过监控报警与监控资源分配模块进行监控报警与监控资源分配:在数据库内设定0.3倍的额定功率为低能阈值,设定0.6倍的额定功率为警戒阈值;

将电气工程中多个电气设备计算得到的多个不同最终输出功率P3与低能阈值和警戒阈值相比较;

对于最终输出功率P3高于警戒阈值的电气设备,维持十分钟一次的监测频率;

对于最终输出功率P3低于警戒阈值且高于低能阈值的电气设备,加大监测频率,从十分钟一次更改为一分钟一次;

对于最终输出功率P3低于低能阈值的电气设备,触发报警,提醒运维人员,电气设备的能效较低,需要进行维护。