电能质量在线监测系统方案设计分析

电能质量在线监测系统方案设计分析
发表时间：2019-03-13T14:35:13.890Z 来源：《河南电力》2018年18期作者：王旭马柠韩芳冰李源舟赵健男
[导读] 本文主要就电能质量在线监测系统方案设计方面的内展开了论述，以供参阅。

（大连供电公司辽宁省大连市 116001）
摘要：随着社会的发展，电能质量问题越来越受到社会的关注，其取决于发电、输电、供电和用电方，关系到各方的利益，电能质量在线监测的网络化是一种必然趋势。

本文主要就电能质量在线监测系统方案设计方面的内展开了论述，以供参阅。

关键词：电能质量；在线监测系统；方案设计
引言
随着社会的快速发展，电能的使用面临着一种新的问题：一方面是电能需求量在不断增加；另一方面是社会对电能质量的要求也越来越高，要求在电能使用中实现质和量的统一。

电能质量的问题，取决于发电、输电、供电和用电方，要保证电力系统电网的电能质量，必须由电力部门和接入电网的广大电力用户来共同维护，因此为了切实维护电力部门和用户的合法利益，保证电网的安全运行，净化电气环境，必须加强对电力系统电网电能质量的监测和管理。

1力系统电能质量问题的产生的主要原因
电力系统元件存在的非线性问题包括同步发电机运行中感应电动势不理想；变压器励磁回路非线性特性；直流输电等。

还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。

在工业和生活用电负载中，非线性负载是电力系统谐波问题的主要来源。

各种自然灾害、误操作、电网故障时、发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。

2基于虚拟仪器技术的电能质量在线监测系统
2.1方案目的
由于用电科普知识不能有效普及，新增大量用户并未充分考虑电能质量的相关问题；加之配网中补偿电容器的设计大多未考虑谐波问题，更有许多用户不投或过投补偿装置，使谐波处于难以控制的状态，是造成配网中谐波滋长的主要原因，若不加以控制，这种趋势将处于增无减的状态，最终出现难以预料的实际问题。

因此，建立长期有效的电网电能质量在线监测点、并辅以机动灵活的临时监测点相互配合，用于监测、分析某供电公司电能质量问题，并根据分析结果加以治理，意义重大。

2.2某供电公司电能质量在线监测布点选择
某供电公司主干线路为220kV供电，因此布点选择在各个220kV枢纽变电站中，接入所有等级母线电压，主变低压侧开关电流，及110kV重点用户及联络线路电流。

以实时监测该变电站的电能质量情况，通过对变电站的电能质量监测，能判断与该站相接的其他110kV、35kV变电站是否可能存在电能质量超标情况。

并通过临时时监测点的建立现场测试各重点用户电能质量情况。

2.3某供电公司电能质量在线监测总体设计实施方案
（1）电能质量监测仪工作原理。

本项目的设计的电能质量监测仪，电压和电流信号经过传感器、高精度放大电路、抗混叠滤波器、A ／D模数转换电路转换成数字信号，GPS的分脉冲信号和触发录波的开关量经光电隔离后送DSP进行分析及相关数据处理（开关量触发录波和精确对时），然后将测试结果通过PCI总线送工控机。

工控机可将这些结果显示、存储、远传。

（2）电能质量在线监测系统工作原理。

由多台电能质量监测仪（下位机），通讯网络和电能质量分析系统（上位机）构成电能质量动态监测系统，上位机通过通讯网络对下位机进行参数设置、进行远程录波，从下位机获取电能质量测量数据并导入数据库。

通过数据库查询，得到所需的测试报表，实时报表，统计报表，趋势图，波形图，频谱图等等，并可显示，打印，保存。

上位机还能通过局域网与多用户进行数据共享。

（3）某供电公司电能质量在线监测系统实现技术关键点。

本项目的测量的间隔时间等于3S，即相邻两次测量之间没有缝隙。

其采用的是TI公司的6000系列DSP，主频高，内建八个数据处理单元，可并行数据处理。

其硬件结构和软件指令集，适合用来作频谱分析。

并有高速PCI接口，方便与工控机进行大量的数据传输，为电能质量谐波无缝监测提供了物质保障。

由于采用了高速DSP，因此采用非整数点的频谱分析方法，提高了谐波的分析精度；根据国标，严格采用闪变量值判定的基准方法计算闪变和变动；采用对称分量法计算零序分量、正序分量、负序分量和三相不平衡度，频率的测量精度主要取决于采样频率，与算法的合理性也有直接的关系。

本项目A／D采样率为12．8kHz／通道，即：每周波采样256点，加上合理的算法，使得频率误差≤0．002Hz，远优于国标的0．01Hz。

2.4电能质量管理软件
监测中心的电能质量管理软件是在Linux操作系统下，采用面向对象的语言编写，全中文操作，人机界面友好，软件实现了如下功能：（l）可对系统内所有监测终端参数进行远程设定。

（2）对监测终端进行网络化管理，管理员可以按照不同用户、不同电压等级、甚至行业等不同分类方式分别管理，这样在同一个界面下就可以设置大量的终端，同时这种管理方式，也方便日后终端的扩展，适应系统配置的变更。

（3）可对电能质量的各项指标进行统计、处理、显示和存储，并可对记录的各种事件和波形再现。

（4）对监测的数据具有数据库管理功能，从而实现了长期数据的存储与处理、分析大规模数据、对不同类别的数据进行分区管理、快捷的数据查询等。

（5）可自动生成所需的图形和报表，其中包括：电能质量总览图、参数记录曲线图、电压谐波频谱图、电流谐波频谱图和电能质量综合统计报表等。

2.5方案评价
对于某供电公司建立电能质量监测网，利用监测数据分析用户对电力系统电能质量产生的污染及危害程度，采取针对性的措施实现电网及用户的电能质量监测和综合治理，改善现有供电系统的供电质量、降低电能损耗、保证电网的安全、可靠、经济运行起到积极作用。

通过论述发现，今后研究电能质量问题的首要任务，是建立高效标准的电能质量监测系统，要继续增加监测点，建立网络化、信息化和标准化的电能质量监测系统，保障电网安全运行和为电力用户提供安全可靠和优质服务。

结束语
总而言之，电能质量在线监测技术，是一种可以更科学、更全面监测、分析和研究电能质量的方法。

最大的功能特征是就是，电能质量监测装置长时间不间断对监测点进行收集、记录和存储电力系统各种稳态、暂态信息，能实时、精确地测量电能质量，可以为分析电能
质量提供数据、以及决策情报。

要分析电能质量问题产生的原因，则需要进一步建立电能质量监测网络，实现同一供电系统、不同地点的电能质量监测。

总之，电能质量监测系统的建立和应用，对于电力系统有着及其重大的意义。

参考文献：
[1]唐永斌.电能质量在线监测系统的必要性与方案设计[J].居舍.2017（09）
[2]郭成，赵泽平，杨昊睿，王昕.用户侧电能质量在线监测系统应用研究[J].大功率变流技术.2016（06）
[3]刘晓明，曹玉峰.电能质量在线监测系统方案设计分析[J].科技创新导报.2013（03）.。