电能质量数据PQDIF格式及其实现
011、基于PQDIF标准的电网污染数据采集与分析关键技术研究--可研报告
可行性研究报告项目名称：基于PQDIF标准的电网污染数据采集与分析关键技术研究申请单位：起止时间：项目负责人：通信地址：邮政编码：联系电话：手机：填报日期：一、目的和意义电力作为一种清洁的能源，是现代社会赖以生存的支柱，电网的清洁及电能质量的优劣关系到发电、供电、用户各方的权益，因此，电能质量一直是电力企业十分关注并且刻意完善的指标。
过去，电能质量通常指的是供电的可靠性，幅值、频率与规定值的偏差。
近十多年来，电力系统中用电负荷结构发生了重大变化，电力电子装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展，使电网面临遭受谐波、闪变、不对称污染的局面，与此同时，众多基于计算机、微处理器、电力电子装置控制的设备，对电能质量非常敏感，受电能质量影响所造成的经济和社会损失问题日益突出，因而对电能质量提出更高的要求。
对产生电网污染的干扰源进行数据监测分析，研究防治对策，对保证电网安全经济运行，维护正常用电秩序有重要意义。
大容量非线性负荷接入电网，严重污染电能质量的同时对电网的安全稳定运行造成威胁。
大量的电弧炉、轧钢机、粉碎机以及整流设备等干扰性负荷运行；其冲击性、不对称性，对电网安全和电能质量的影响不容忽视。
同时，电网中有大量极其重要和电能质量敏感的电力用户，如国有大型煤矿、大型电子设备生产商等关系国计民生的大型工程，都对电网的供电水平提出了严格的质量要求。
鉴于此，“十二五”期间，将在电网电能质量、节能检测方面，开展大功率电器设备能效检测技术，电能质量耐受和电能质量发射水平等双向检测技术的研究和应用工作，在保障电网安全稳定运行的前提下，提高电网的供电质量，实现节能减排。
综上所述，要有效地治理电网电能污染的相关问题，首先需完成对于电网污染数据的获取采集工作，以快速发现问题并采取相应的解决方案。
因需对各不同性质、不同地点负荷进行非线性负荷评估，而不同记录数据（包括不同站点数据、不同数据记录间隔等）经分析处理所得到的结果差别很大。
常见电力电气的名词解释
电力电气的基本定义及解释谐波和谐波分量的解释：谐波就是一组（很多个）频率成整数倍的正弦波。
要明白谐波就要明白基波，基波是一组谐波中作为频率基准的正弦波，其频率f，则其他频率是f整倍数的所有正弦波就是一组谐波，如2f，3f单独的一个频率下，例如3f的正弦波，其所占的能量比例，称作谐波分量自然界中的任何波动都可以用一组谐波来表示，详细证明见傅里叶定律；正序和负序：交流发电机发出的三相电是在空间上互差120度的旋转矢量，你把其中的一相定为A相，把滞后它120度的那相定为B相，把滞后B相120度的那相定为C相。
这就是正序电压。
反之你将任意一相定为A相，将超前它120度的那相定为B相，将超前B相120度的那相定为C 相。
这就是负序电压。
简单点说正序电压任意调换两相就变成负序了。
电动机把电源线任意调换两个头就可以反转了，就是因为正序变负序了。
从而改变了电动机旋转磁场的方向。
在三相电源中，各相电压经过同一值（最大值或最小值）的先后次序称为三相电源的相序。
如果各相电压的次序为A-B-C（或B-C-A、C-A-B），则这样的相序为正序或顺序。
如果各相电压经过同一值的先后次序为A-C-B（或C-B-A、B-A-C），则这种相序称为负序或逆序。
在三相四线制供电系统中，电压或电流出现不对称现象时，可以把不对称分量分解为正序、负序和零序分量。
无论是正序、负序、零序分量，都是根据A、B、C三相的相位顺序来确定的。
三相不平衡电压是指三相线路由于所带的负荷不平衡、或者使用的三相电气设备中由于内部故障而导致三相电压出现不一致的变化的情况，称之为三相不平衡电压。
电力系统稳态：电力系统正常的，三相对称的运行状态，其运行参量持续在某一平均值附近变化，由于变化很小，可以认定为常数。
电力系统暂态：从一种稳定状态都另一种稳定状态的过渡过程，过渡过程其运行参量会发生较大的变化。
暂态过程有两种，一种是电力系统中转动元件，如发电机和电动机，其暂态过程由于机械转矩或电磁转矩之间不平衡引起的，通常称为机电暂态；另一种是电压器、输电线等原件中，并不牵涉角位移‘角速度等，其暂态过程称为电磁暂态原边就是输入电压那一侧，副边就是变压器输出电压那一侧谐波畸变率：是指谐波电压总畸变率和谐波电流总畸变率。
PQDIF在电能质量监测系统中的应用
PQD IF 在电能质量监测系统中的应用刘小舟,丁华强(南京苏河电子科技有限责任公司,江苏南京210098)摘 要:介绍了IEEE .1159规定的通用电能质量数据转换格式PQD IF ,详述了PQD IF 数据的组成与结构;以此为基础,着重给出了PQD IF 数据在基于网络结构的电能质量监测系统中的设计思路和方法;同时介绍了PQD IF 软件包(SD K )的功能和应用。
关键词:PQD IF ;电能质量;SD K中图分类号:T P 319 文献标识码:B 文章编号:100329171(2007)0420033203Appl ica tion of PQ D IF i n Power Qua l ity M on itor i ng SystemL iu X iao 2zhou ,D ing H ua 2qiang(N anjing Suhe E lectronic T echno logy Co .L td .,N anjing 210098,Ch ina )Abstract :T he pow er quality data interchange fo rm at (PQD IF )specified in IEEE .1159,especially the constituti on and structure of PQD IF data is p resented in detail .T he design concep t and design p rinci p le of PQD IF data on w eb 2based pow er quality monito ring system is h igh ligh ted .M eanw h ile ,the functi on and app licati on of PQD IF softw are SD K (Softw are D evelopm ent K it )is introduced .Key words :PQD IF ;pow er quality ;SD K0 引言随着大量电子类高科技产品的应用以及人们生活水平的日益提高,对于电网的电能质量提出了越来越高的要求;而另一方面,大量应用电力电子技术的工业设备和家用电器致使电网的电能质量逐渐恶化。
电能质量在线监测装置技术规范(QGDW-10-J393-2009)[1]
![电能质量在线监测装置技术规范(QGDW-10-J393-2009)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/996ae67702768e9951e7386e.png)
本标准引用了下列标准的有关条文，当这些标准修订后，使用本标准者应引用下列标准最新版本的 有关条文。
GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A： 低温（idt IEC 0068-2-1:19 90）
GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温 GB/T 2423.3 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Cab：恒定湿热试验 GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db 交变湿热（12h＋12h 循环） GB/T 2423.5 电工电子产品环境试验 第 2 部分: 试验方法 试验 Ea 和导则: 冲击 GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第 2 部分: 试验方法 试验 Fc: 振动(正弦) GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码) (IEC 60529-2001,IDT ) GB/T 12325 电能质量 供电电压允许偏差 GB/T 12326 电能质量 电压允许波动和闪变 GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波 GB/T 15479 工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法 GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡 GB/T 15945 电能质量 电力系统频率偏差 GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.4 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验 GB/T 17626.7 电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导 则
基于IEC标准的电能质量数据交换格式——PQDIF
基于IEC标准的电能质量数据交换格式——PQDIF吴俊【摘要】本文依据IEEE-1159.3的内容给出了对于电能质量数据交换格式--PQDIF(Power Quality Data Interchange Format)的理解,同时给出了该数据格式中一些需要注意的方面.在理解该数据格式的基础上,介绍了依据IEC标准去实现这一电能质量数据交换格式,同时给出了在实现这一数据格式的过程中,如何把握PQDIF数据格式中重要的部分.最后,在结论中比较了PQDIF和其他数据格式之间的优缺点.【期刊名称】《科技创新导报》【年(卷),期】2010(000)028【总页数】3页(P117-119)【关键词】IEC标准;电能质量;数据交换格式;PQDIF【作者】吴俊【作者单位】河海大学能源与电气学院,江苏南京,211100【正文语种】中文【中图分类】TM932近年来,随着电力行业的快速发展,电能质量监测终端及其后台软件的发展取得了长足的进步。
同时生产厂商在产品生产时的非标准化,从根本上导致了监测数据的非通用性,终端后台产生的数据在格式(数值精度,处理方法等)上的不一致性直接导致了数据的无法共享。
历经数年的时间,IEEE-1159.3关于电能质量数据交换格式——Power Quality Data Interchange Format(PQDIF)的标准[1]产生了,从根本上解决了数据处理的不规范性,以一种相对简单规范的方式去分析描述电网的运行状况,为电力行业的数据共享奠定了基础。
一个PQDIF文件是由一系列的记录组成的,记录包括记录头和记录体两个部分,从逻辑上来说文件可以由三种记录类型组成:数据源记录、监视器设置记录、观测数据记录。
记录头:每个记录都有一个自己的记录头,在这个记录头中包含签名,记录类型,记录头大小,记录体大小四部分。
这是组成记录的关键部分,也是文件压缩问题解决的难点所在。
记录体:每个记录体有三种类型的基本单元构成,它们是Scalar类型,Vector类型,Collection类型,整个记录体是由一系列的基本单元构成的。
电能质量经济性评估数据收集方法
电能质量经济性评估数据收集方法1范围本部分规范了用于电力用户和公用配电网电能质量经济性评估的数据收集的范围、内容和收集方法。
本部分适用于电力用户和公用配电网电能质量经济性评估中的数据收集。
2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
2.1电能质量power quality; quality of power system电力系统指定点处的电特性，关系到供用电设备正常工作（或运行）的电压、电流的各种指标偏离基准技术参数的程度。
注：基准技术参数一般是指理想供电状态下的指标值，这些参数可能涉及供电与负荷之间的兼容性。
[GB/T 32507，定义2.1.1]2.2连续型continuous variation type指连续出现的电能质量扰动现象。
其重要特征表现为电压或电流的方均根值、频率、相位差等在时间轴上的任一时刻总是在发生着小的变化。
其测量评估往往采用概率统计方法来处理。
[GB/T 32507，定义3.4]2.3事件型event type指突然发生的电能质量扰动现象。
其重要特征表现为电压或电流短时间严重偏离其额定值或理想波形。
例如电压暂降、瞬时过电压等。
在对其监测评估时，通常采用其特征量来表示。
[GB/T 32507，定义3.5]2.4电压暂降voltage dip (sag)电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至0.1p.u.~0.9p.u.，并在短暂持续10ms~1min后恢复正常的现象。
注：IEC标准中规定降低到的范围为0.01p.u.~0.9p.u.。
[GB/T 30137，定义3.1]2.5短时中断 short interruption电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至0.1p.u.以下，并在短暂持续10ms~1min后恢复正常的现象。
[GB/T 30137，定义 3.2]2.6谐波（分量）harmonic (component)对非正弦周期量进行傅里叶级数分解，得到的频率为基波频率整数倍的正弦分量2.7电压波动voltage fluctuation基波电压方均根值（有效值）一系列的变动或连续的改变。
电能质量数据PQDIF格式及其实现
电能质量数据PQDIF格式及其实现郭继红（华北电力大学，河北省保定市 071003）THE REALIZATION OF PQDIF FORMAT OF POWER QUALITY DATAGUO Ji-hong(North China Electric Power University, Baoding 071003,Hebei Province, China) Abstract: This paper presents Power Quality Data Interchange Format(PQDIF) that is a universal power quality data interchange format and is established by IEEE 1159.It enables a lot of data own the better compatibility, which can realize the share of data among all kinds of monitors. And the paper introduces Software Development Kit (SDK) of PQDIF that can create, interchange and show PQDIF file easily. In the end, the paper gives an example that shows the process of creation of PQDIF file and displays the result detailedly.Key word: Power Quality; data interchange; PQDIF SDK摘要：本文主要介绍电能质量数据转换格式PQDIF，它是IEEE 1159新规定地一种通用的电能质量数据转换格式。
电能质量数据PQDIF格式及其LABVIEW实现
［ ｓ ａｔ Ｔ ｉ ｐｐｒｎｒｄ ｃｓ ｏ ｒ ａｔ ｔ ｎｅｃａ ｇ ｏｍａ— Ｑ Ｆ， ｉｈｅ ａｌｓ ｔ Ａｂｔ ｃ］ ｈｓ ａｅ ｔ ｕｅ ｗｅ ｌｙＤａａＩｔｒｈｎ ｅＦ ｒ ｔ ＤＩ ｗｈｃ ｎ ｂｅ ｌ ｒ ｉ ｏ Ｐ Ｑｕ ｉ Ｐ ａｏ
ｏ ａ ａ ｏ ｈ ｅ ｔ ｒ ｃ ｍｐ ｔｏ ｌ ｙ Ａｎ ａ ｅ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｏ ａ ａ ａ ｎ ｌ ｋ ｎ ｓｏ ｏ ｉ ｒ ． ｆｄ ｔ ｗｎ ｔ ｅ ｂ ｔｅ ｏ ａ ｉ ｉ ｔ ． ｄ ｉ ｃ ｎ ｒ ａ ｉ ｈ ｈ ｒ ｆ ｔ ｍｏ ｇ ａ ｌ ｉ ｄ ｆ ￣ ｉ ｔ ｚ ｄ ｍ ｎｔ ｓ ｏ 建立 Βιβλιοθήκη 素 。 ２ １ 物 理 层 ．
１ Ｐ Ｉ ＱＤ Ｆ主 要特 点
Ｐ ｗｅ Ｑｕ ｌ ｙ ｏ ｒ ａｉ Ｄａａ ｎ ｅｃ ａ ｇ Ｆｏ ｍａ— ｔ ｔ Ｉ ｔｒ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔ
Ｐ ＤＩ （ Ｑ Ｆ 以下 简称 Ｐ ＤＩ ） Ｑ Ｆ 本身具 有 以下 优 点 ： 良 ① 好 的通用 性 。Ｐ Ｉ ＱＤ Ｆ使 多数 据具有 良好 兼 容性 ， 便 于 实现不 同监测 系统 间数 据共 享 。它的设 计格 式是
Ｉ ｈ ｎ ｔ ｅｐ ｐ ｒｇｖ ｓｔ ｅｅ ａ ｌ ｈ ｔｓ ｏ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｃｅ ｔ ｎ ｏ ＱＤＩ ｉ ｈ ｏ ｇ ｎ ｔ ｅｅ ｄ，ｈ ａ ｅ ｉｅ ｈ ｘ ｍｐ ｅｔ ａ ｈ ｗｓｔ ｅｐ ｏ ｅ ｓｏ ｒ ａｉ ｆＰ ｏ Ｆ ｆ ｅｔ ｒ ｕ ｈＬＡＢ— ｌ
果。
［ 关键词 ］ 电 能质量 ；Ｐ Ｉ ＱＤ Ｆ；Ｌ ＶＩ Ｗ ＡＢ Ｅ
［ 图分 类 号 ］ＴＭ７ ９ 中 ６ ［ 献标识码］Ａ 文 ［ 章 编 号 ］ １ ０—９ ６ ２ ０ ）４０ ２ —３ 文 ０ ６３ ８ （０ ６ ０ —０ ２０
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电能质量数据PQDIF格式及其实现郭继红（华北电力大学，河北省保定市 071003）THE REALIZATION OF PQDIF FORMAT OF POWER QUALITY DATAGUO Ji-hong(North China Electric Power University, Baoding 071003,Hebei Province, China) Abstract: This paper presents Power Quality Data Interchange Format(PQDIF) that is a universal power quality data interchange format and is established by IEEE 1159.It enables a lot of data own the better compatibility, which can realize the share of data among all kinds of monitors. And the paper introduces Software Development Kit (SDK) of PQDIF that can create, interchange and show PQDIF file easily. In the end, the paper gives an example that shows the process of creation of PQDIF file and displays the result detailedly.Key word: Power Quality; data interchange; PQDIF SDK摘要：本文主要介绍电能质量数据转换格式PQDIF，它是IEEE 1159新规定地一种通用的电能质量数据转换格式。
PQDIF使多数据具有良好的兼容性，便于实现不同监测系统间数据的共享。
并且介绍PQDIF软件包(SDK, Software Development Kit)的功能和应用，它能转换、生成并且显示PQDIF文件。
最后举例详细说明PQDIF文件的生成过程和显示结果。
关键词：电能质量; 数据转换；PQDIF SDK引言目前，电能质量监测系统多种多样，它们可通过许多途径来得到相关信息，例如质量测试仪，仿真程序，故障录波等，但每个系统都有它自己的交流和控制方法，还有分析软件，这些和其他系统是不兼容的。
当我们想共享其他系统的数据时，除了会遇到测量数据交换难的问题外，在交换和比较计算机的仿真结果时同样会遇到数据不兼容的问题，因为仿真工具使用一系列适合他们自身程序的形式和规范。
考虑到现今的电力工程师们的需要，从不同监测设备和仿真系统把数据传输给各种数据库和分析程序。
因此IEEE 1159规定一种标准数据交换格式PQDIF。
1 PQDIF电能质量数据转换格式PQDIF是一种特殊的文件格式,它用一系列逻辑相关的记录链接而成。
在每个记录中有一系列元素，它定义了记录的内容。
PQDIF文件分两层：物理层和逻辑层。
物理层描述文件的物理结构使用标识识别文件的特定元素，它并不关心实际被储存的内容，逻辑层使用物理层定义的结构，利用特定标识在文件中建立元素，描述逻辑关系。
a)PQDIF物理层PQDIF文件的物理层分整个文件的结构和记录的内部结构两部分描述。
·整个文件的结构文件由一系列的记录链组成。
每个记录由纪录头和记录体组成。
每个记录都有一个标准的纪录头，它用唯一的标识符——GUID(Golbally Unique Identifier)标记，纪录头中还包括含有指定记录的标记（信息包、数据源等）、大小和与下一个记录的绝对链接。
如表1所示。
表1记录头·标识：PQDIF 信息·标识：记录类型{4a111440-e49f-11cf-9900-505144494600} 标识信息包（tagContainer）·纪录头的大小·记录体的大小64byte 512byte记录体·以一个集合开始（Collection）·集合元素通过它在记录中的位置来标识，它与纪录头中标识是相对应的。
集合Collection·数量 12元素 0·标识：文件名·类型：向量数组（Vector）或者是等级值（Scalar）·物理类型·内容记录体由一个元素集组成。
有三种类型的元素：集合（Collection）、等级值（Scalar）和向量数组（Vector）。
★ 集合：本质上是由标识和与其他元素的相对链接组成的数组。
因为一个集合可以链接到另外一个集合，所以可以简单地建立一个分级结构。
★ 等级值：是一个特定物理类型（如INT4,REAL8等）的简单值。
★ 向量数组：是一个特定物理类型的可变大小的数组。
b) PQDIF的逻辑层基本的结构由“记录”的逻辑分层组成——即由一个信息包（Container）连着一个或一个多个数据源、监控器设置记录、观察数据记录组成。
如图1所示。
图1 逻辑记录结构c)实例下面举例说明电能质量数据记录所需的通用PQDIF格式。
因所涉及的记录太多，只举例说明数据源记录（tagRecDataSource）集合的PQDIF结构。
如表2所示。
-Collection -- tag: tagRecDataSource (level 0)+-Scalar -- tag: tagDataSourceTypeID (type: GUID)| value: {e6b51730-f747-11cf-9d890080} - ID_DS_TYPE_MEASURE+-Scalar -- tag: tagVendorID (type: GUID)| value: {e6b5170a-f747-11cf-9d890080} - ID_VENDOR_ELECTROTEK+-Scalar -- tag: tagEquipmentID (type: GUID)| value: {e6b51722-f747-11cf-9d890080} - ID_EQUIP_ETK_PQDIFEDITOR +-Vector -- tag: tagSerialNumberDS (type: CHAR1) [ 4 ]| value: '1.0'+-Vector -- tag: tagVersionDS (type: CHAR1) [ 4 ]| value: '1.0'……| +-Collection -- tag: tagOneChannelDefn (level 2)| | +-Vector -- tag: tagChannelName (type: CHAR1) [ 12 ]| | | value: 'Waveform IT'| | +-Scalar -- tag: tagPhaseID (type: UNS_INTEGER4)| | | value: 9| | +-Scalar -- tag: tagQuantityTypeID (type: GUID)| | | value: {67f6af80-f753-11cf-9d890080} - ID_QT_WA VEFORM| | +-Collection -- tag: tagSeriesDefns (level 3)| | | +-Collection -- tag: tagOneSeriesDefn (level 4)| | | | +-Scalar -- tag: tagQuantityUnitsID (type: UNS_INTEGER4)| | | | | value: 2| | | | +-Scalar -- tag: tagValueTypeID (type: GUID)| | | | | value: {c690e862-f755-11cf-9d890080} - ID_SERIES_V ALUE_TYPE_TIME | | | | +-Scalar -- tag: tagStorageMethodID (type: UNS_INTEGER4) | | | | | value: 1| | | | +---- Problems were found in the above collection| | | | | *** The following required tags were not found: tagQuantityCharacteristicID | | | | +-(End of collection)表 2从表2可以很清楚的看出PQDIF物理层和逻辑层的结构。
我们可以清楚的看出数据源记录集合下面分为通道定义集合（tagChannelDefn）和数列定义集合(tagSeriesDefn),每个集合下面又包含许多个等级值（scalar）的记录。
2 PQDIF的开发软件包（SDK）PQDIF软件包包含了三个软件。
一个是Text to PQDIF Converter,它可以把扩展名为*.csv(comma-separated value),*.dat和*.txt文件转换成PQDIF文件。
界面如图2所示。
图2第二个就是PQDIF File format Converter。
它的作用是把ETK/BMI PASS文件转换成PQDIF文件。
界面如图3所示。
图 3还有一个就是PQDIF Utility Application。
它可以显示一个PQDIF文件，目的是测试PQDIF的应用效应。
3 SDK的应用实例1)把电能质量数据从数据库文件格式通过power builder直接转换成文本格式。
数据表格如图4所示。
图41）首先通过Text to PQDIF Converter 把一个文本文件转换成PQDIF文件。
文本文件如图5。
图 5把记录写成表3中的文本格式就可以直接转换了。
2） 转换后用PQDIF Utility Application打开。
如图6所示。
从图中我们可以很清楚的看到记录的层次、类型和内容。
它不仅可以展示记录的结构，还可以展示记录的性质和文件的性质，象记录体的大小、文件的位置和压缩程度等等，在Visualization一项中还可以用波形来显示数据，使我们能一目了然。
图 64 结语在测量工具、数据管理和分析软件中，PQDIF为电能质量数据交换提供了一种中性的、弹性的交换平台，它使工程师更加方便的应用不同类型监测系统的数据。