电能质量监测终端自动测试系统的技术和应用
非侵入式能效监测终端技术说明
非侵入式能效监测终端技术说明一、重点技术介绍（一）应用范围能耗监测是开展节能工作的基础，加强能耗监测尤其是电力能耗的监测工作对提高我国能源利用效率、实现能源的可持续发展、建设节约型社会和缓解能源压力等具有重要的意义。
传统的能耗监测是采用分项能耗计量的方法，即对供电电路进行分项计量改造，在每类甚至每个设备上按照要求安装带有通信功能的电能表，实现能耗的数据采集与监测分析。
非侵入式能效监测是能效监测的一种新技术，其基本思想是无需进入负荷内部，仅通过对电力负荷入口处的电压、电流及功率信息进行测量、分析，便可得到负荷内部不同用电设备实时的功率消耗比例，从而实现负荷分解。
非侵入式能效监测为电力公司和用电企业提供了一种用最少的侵入实现对负荷内部用电设备功率消耗的低成本监测方法，是智能用电系统的基础新技术，可用于共建筑（如高校、医院、政府等）、商业大楼、工业企业、居民小区等领域能效监测与管理。
（二）技术原理非侵入式能效监测终端通过分析其量测点处的电压、电流等电气量，实现对用户总负荷的分解，估计出单个用电设备的使用状态、能耗等用能信息。
负荷分解包括数据量测、数据处理、事件探测、特征提取、负荷识别5大步骤，在此基础上还有针对电网和用户的各种高级应用。
负荷印记是非侵入式能效监测的重要概念，定义为一个用电设备在运行中所体现的独特的能反映用电状态的信息，如有功的波形等。
负荷印记包含了负荷的运行特征，而这些特征由用电设备的工作条件决定，据此可将负荷印记分为稳态、暂态、运行模式三类，其中稳态与暂态两类负荷印记取决于设备内部的元器件特征；运行模式类负荷印记则由设备的运行控制策略决定。
负荷印记的各种特征具有重现性，故基于负荷印记特征可识别负荷类型及其使用状况，此即非侵入式能效监测的实现原理。
美国麻省理工最早进行了非侵入式能耗监测技术研究，研究和实验表明，非侵入式能耗监测可具有良好的负荷分析准确率。
数据来源：REDD: A Public Data Set for Energy Disaggregation Research（三）技术方案设计方法传统的侵入式负荷监测需要为每个被监测负荷安装数据采集和传感器等硬件，然后将监测的各个设备的数据传输至数据处理中心，其硬件复杂而软件简单，安装和维护的费用高，同时在安装过程中可能需要进入负荷内部，这将影响用户的正常生活带来不便，甚至影响系统运行。
DF6501-PQA(机架)电能质量监测终端用户手册
用户手册
9.5 矢量图 ......................................................................................................................................... 15 9.6 系统事件 ..................................................................................................................................... 15 9.7 数据统计 ..................................................................................................................................... 16 9.8 系统管理 ..................................................................................................................................... 17 9.8.1 数据管理 ............................................................................................................................ 18 9.8.2 稳态事件设置 .................................................................................................................... 18 9.8.3 暂态事件设置 .................................................................................................................... 19 9.8.4 通讯参数设置 .................................................................................................................... 19 9.8.5 遥信遥控 ............................................................................................................................ 20 9.8.6 线路参数设置 .................................................................................................................... 20 9.8.7 存储设置 ............................................................................................................................ 21 9.8.8 系统设置 ............................................................................................................................ 21 10 嵌入式 WEB 操作 .......................................................................................................................... 22 10.1 实时数据 ............................................................................................................................. 22 10.2 统计数据 ............................................................................................................................. 23 10.3 事件查询 ............................................................................................................................. 23 10.4 全局参数 ............................................................................................................................. 24 10.5 线路参数 .................................................................................................................................. 25 11、注意事项 ................................................................................................................................... 27 12、运输和存储 ............................................................................................................................... 27
面向新能源侧的电能质量监测终端通信协议设计
面向新能源侧的电能质量监测终端通信协议设计祗会强，李瑞，张敏（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）第1期（总第244期）2024年2月山西电力SHANXIELECTRICPOWERNo.1（Ser.244）Feb.2024摘要：随着新能源并网的推进，新能源侧电能质量监测终端数据传输至电能质量监测主站较为困难。
为此，基于智慧物联体系，设计了面向新能源侧电能质量监测终端通信协议。
首先给出了基于智慧物联体系的新能源侧电能质量数据传输技术框架，进而基于MQTT 协议框架详细定义了新能源侧电能质量监测终端数据封装方式，最后通过试点应用验证了所提通信协议的可行性。
关键词：新能源；电能质量；智慧物联；MQTT ；通信协议中图分类号：TN915.02文献标志码：A文章编号：1671-0320（2024）01-0041-050引言《“十四五”能源领域科技创新规划》中明确提出推动适应大规模可再生能源和分布式电源友好并网、源网荷双向互动、智能高效的先进电网建设。
然而，以风电、光伏为代表的新能源出力具有波动性和间歇性等特征，为实现高比例新能源高效、灵活、安全并网，电网中势必大量使用电力电子设备[1-3]。
届时，电力系统将呈现高比例新能源、高比例电力电子化的“双高”特点，导致电网电能质量问题机理更为复杂，需要多源、海量的数据去支撑新型电力系统中的电能质量问题分析[4-6]。
当前，各省已建成一定规模的电能质量监测系统，但监测对象以传统主网为主。
与主网相比，新能源地域上分布广阔，点多面广，难以复用主网电能质量通信模式，导致数据采集困难。
智慧物联体系作为电力物联网建设基础和核心，它的建设为新能源侧的电能质量数据监测、采集、共享等提供了可能[7-8]。
电力物联体系中要求信息模型扁平化、弹性扩展，模型服务化，模型数据属性精简化[9]。
现有的电能质量主要采用IEC-61850规约进行数据传输，IEC-61850规约要求承载全站数据通信长期稳定，且缺失怎样应对网络设备的可能故障，然而新能源侧、配网侧终端受传输速率、无线带宽等因素限制，若采用IEC-61850标准进行建模，将导致模型信息冗余，影响信息传输实时性[10-11]，因此IEC-61850规约难以与智慧物联体系融合。
国网电能高质量在线监测系统运维技术要求规范书
国网供电公司电能质量在线监测系统运维项目技术规书(A262-300009275-00006)目录1.前言 (1)2.总体要求 (1)2.1.项目建设容 (1)2.2.项目运维容 (2)2.3.项目技术要求 (2)3.建设要求 (2)3.1.总体目标 (2)3.2.围 (3)3.2.1单位围 (3)3.2.2数据围 (3)3.3.建设原则 (4)3.3.1规化原则 (4)3.3.2实用性和先进性原则 (4)3.3.3安全性原则 (4)4.技术、性能和安全要求 (4)4.1.技术要求 (4)4.1.1可用性要求 (4)4.1.2可靠性要求 (5)4.1.3性能及扩展要求 (5)4.1.4备份要求 (5)4.2安全要求 (5)4.3要求 (6)4.4灾备要求 (6)5.业务要求 (6)5.1数据采集管理 (6)5.2电能质量评价 (6)5.3电能质量分析 (8)5.4质量监督管理 (9)6.项目管理要求 (9)6.1项目进度计划 (9)6.2项目运维地点 (10)6.3合同变更要求 (10)6.4法律纠纷 (10)6.5培训的目的及要求 (10)6.6培训方式 (10)6.7培训容 (10)7.维护与服务要求 (11)7.1.系统维护 (11)7.2.服务响应 (11)附件：工作清单 (13)1.前言电能质量在线监测系统的建设工作按照公司SG-ERP的总体要求，以“三集五大”为基础，以“深化全面质量监督管理”为指导，加强对系统建设工作的统一领导，打破系统壁垒，有效集成信息资源，开展系统标准化设计与建设，进一步加强基础管理，完善基础监测手段，试点先行，有序推进，开展对电能质量的在线监测与分析，为电能质量的持续改进和提升创造先决条件。
电能质量在线监测系统从2012年开始研发试点，截至到2013年底全国7家试点单位实施完毕。
国网省电力公司电能质量在线监测系统于2013年6月17日成功上线试运行，并于2013年底正式交付用户使用。
电能质量监测系统技术规范
广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统二期项目设备及系统技术条件广东电网公司电力科学研究院2010年05月目录1总览 (3)2监测装置技术规范 (4)3前置服务技术要求 (9)4系统通信 (12)5电能质量监测终端结构、机械及防雷抗干扰要求 (13)6硬件配置和要求综述 (14)7安装和配置 (14)8培训 (14)9技术监督与验收 (15)10技术保障 (15)广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统二期项目设备及系统技术条件1 总览1。
1 概述本项目是广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统的扩建工程，对全省范围内指定的变电站电容器组的参数进行在线实时监测，当指定的监测参数超出设定条件时，系统能及时启动报警、接点动作输出功能及录波等功能。
电容器组谐波监测系统按结构可分为二层：第一层是分布在各变电站的监测装置，具有实时监测及快速越限报警功能；第二层是装于前置服务器的监测系统后台,用于实现对各监测装置的远程管理、实时显示监测数据、越限事件报警及录波、收集各监测装置的数据并存入前置数据库、提供历史数据查询.目前广东省电力谐波监测站已有500kV变电站电容组侧谐波监测系统（一期）在运行，它的变电站侧采用加拿大PML公司的ION7650监测装置，监测系统后台管理软件采用PML公司的ION Enterprise。
为实现监测数据资源的共享与再利用，一期系统前置服务器将监测数据通过前置数据库导入到广东电网的电能质量监测系统的PQVIEW后台数据库中，利用PQView较为完善的数据管理分析功能，实现广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统历史数据与广东电网的电能质量监测系统历史数据的统一管理、分析、查询、存储及报表制作，进一步扩大广东电网的电能质量监测系统有效监测范围。
参考上述做法,本期扩建工程要求变电站电容器组监测系统设备供应商保证PQView能准确读取、分析及存储本项目招标系统前置数据库的所有历史监测数据。
机器学习算法在电能质量监测中的应用探讨
机器学习算法在电能质量监测中的应用探讨随着电力工业的飞速发展，电力质量监测越来越重要。
目前，电力质量监测技术面临着许多挑战，如大量的数据、复杂的信号和噪声等。
运用传统的算法难以应对这些挑战，进而推动了机器学习在电能质量监测中的应用。
一、机器学习算法概述机器学习是指计算机根据一些数据和模型来生成新的数据和知识的一种算法。
通常使用监督学习、无监督学习和强化学习等方法。
监督学习需要训练集和测试集来建立模型，预测新的测试数据。
无监督学习用于发现数据中的模式，而强化学习则是训练一个代理来在某个环境中使得收益最大。
二、机器学习在电能质量监测中的应用1.电能质量分析机器学习算法可以用于对电能质量进行分析，然后识别和分类各种问题，如电压波动、谐波、中断、电源中断等。
例如，在有监督的学习中，可以收集来自电能质量监测仪器的数据，并将它们标记为故障或正常状态。
这些数据可以用来训练模型以识别潜在的问题。
其次，无监督学习可用于在数据中识别潜在的问题和异常。
例如，通过数据聚类方法，可以将电能质量数据分组为类似的形态，然后根据这些组别的特点进行分析。
2.智能电能质量监控系统机器学习算法可以集成到智能电能质量监控系统中，从而实现实时分析和决策。
智能电能质量监控系统应当结合主观和客观信息，选择最佳的曲线拟合方法和分类器，以预测未来的电能质量和故障概率。
例如，多层感知器和支持向量机的算法可以用于训练分类器来分析电能质量监控数据。
3.数据挖掘机器学习算法可以用于在电能质量监测数据中挖掘潜在的模式和规律。
数据挖掘可以帮助预测电力系统在未来的行为，有助于电力公司进行预测和计划。
例如，可以使用神经网络算法对数据进行分类，识别潜在的问题和异常。
三、结论总之，机器学习算法在电能质量监测中的应用可以帮助分析大量复杂和噪声数据，可以用于识别和分类各种电力故障和问题，有助于预测未来的电力系统表现和制定计划。
另外，人们需要注意的是，在采用机器学习算法时需要保证数据的准确性和可靠性，并继续研究更加完善和先进的机器学习算法。
在线电能质量监测装置
在线电能质量监测装置一、引言电能质量监测在现代社会中变得日益重要。
随着工业化和数字化进程的加快，人们对电力质量的要求也越来越高。
为了满足这一需求，不断涌现出各种电能质量监测装置。
本文将重点介绍一种在线电能质量监测装置的原理、组成及作用。
二、原理在线电能质量监测装置的原理基于对电能进行实时监测和分析。
通过收集电压、电流等参数的波形数据，并进行相应的处理和分析，可以准确地评估电能质量，并实时监测电网的运行状态。
这些监测数据为电力系统的正常运行提供了重要参考。
三、组成在线电能质量监测装置通常由以下几个部分组成：1.数据采集模块：负责采集电网中的电压、电流等参数，将采集到的数据传输给监测系统；2.监测系统：对数据进行处理、分析和展示，提供实时监测和报警功能，确保电网的正常运行；3.通信模块：用于数据传输，通常采用有线或无线通信方式，将监测到的数据传输至监控中心或其他设备；4.电源模块：为监测装置提供稳定可靠的电源，保证其正常运行。
四、作用在线电能质量监测装置在电力系统中有着重要的作用：1.实时监测：可以实时监测电能质量，及时发现电网中存在的问题并解决；2.故障诊断：通过监测数据分析，可以对电网故障进行快速诊断，提高故障处理效率；3.预防措施：根据监测数据给出预警信息，可以制定相应的预防措施，减少事故发生的可能性；4.优化运行：通过监测电网运行状态，可以对电网进行优化调度，提高电网运行效率。
五、结论在线电能质量监测装置作为电力系统中的重要组成部分，对确保电能质量和提高电网运行效率起着至关重要的作用。
随着技术的不断发展，相信在线电能质量监测装置在未来会有更广泛的应用和更深远的影响。
以上为在线电能质量监测装置的相关介绍，希望对读者有所帮助。
配电自动化终端作用和功能
配电自动化终端作用和功能发布时间：2022-06-20T08:28:45.345Z 来源：《福光技术》2022年13期作者：黄凯[导读] 可与变电站内其他系统通信，进行信息交换；具有接收和执行复归命令的功能；具有蓄电池智能维护功能。
广东电网有限责任公司惠州惠阳供电局广东惠州 516000摘要：电力网运行中，其中一个非常重要的组成技术就是配电的自动化终端设备。
这些设备直接影响着电力网的自动化水准，对电力网中自动检测工作，也起着非常重要的推动作用。
自动化终端设备的使用，可以有效保障国家电网的安全，使其能够持续正常运作，也对电力网智能化和自动化的发展，起到极好的促进作用。
因此，电力机构相关部门，要特别重视自动化终端设备在电力网中的应用，做好自动化终端设备的研究和优化工作，不断满足人民群众的用电需求。
关键词：配电自动化终端；作用；功能1配电自动化终端的作用和功能配电自动化终端将信息传送至配电自动化系统子站或主站，同时接收来自子站或主站的控制命令，对配电开关进行遥控操作，从而实现对配电网的实时监控、故障识别故障隔离、网络重构。
配电自动化终端的主要作用为：提高供电可靠性；改善电能质量；节能降损，优化运行，提高电力系统经济运行水平；提高配网现代化管理水平。
配电自动化终端的主要功能有：收集线路故障信息，完成故障识别；执行遥控命令实现故障隔离和恢复供电的功能；实现多条线路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率或者谐波值的测量、采集直流量并向上级装置传送；接收并执行上级装置的遥控命令及返送校核；接收并执行对时命令；具有程序自动恢复和设备自诊断功能；具有通道监视功能；可接入多路电源，并可在主电源失电时自动无缝投入；可与变电站内其他系统通信，进行信息交换；具有接收和执行复归命令的功能；具有蓄电池智能维护功能。
2配电自动化终端失效情况概述从配电自动化系统结构层面分析可知，其主要构成部分包括配电终端、通信网络以及配电主站系统等内容。
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电能质量监测终端自动测试系统的技术和应用
发表时间：2018-08-08T18:45:35.170Z 来源：《电力设备》2018年第12期作者：于云鹏
[导读] 摘要：优质供电是电网安全稳定运行的基础。
电力电子技术的发展、非线性负荷和冲击负荷的大量应用以及分布式能源的接入，使谐波、闪变、电压暂升和暂降等电能质量问题进一步凸显，因此，对电能质量进行持续监测对于保障电网的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
（国网辽宁省大连市普兰店区供电公司辽宁省大连市 116200）
摘要：优质供电是电网安全稳定运行的基础。
电力电子技术的发展、非线性负荷和冲击负荷的大量应用以及分布式能源的接入，使谐波、闪变、电压暂升和暂降等电能质量问题进一步凸显，因此，对电能质量进行持续监测对于保障电网的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
电能质量监测系统（以下简称“监测系统”）是对电网的电能质量进行全面监测和评价分析的综合平台。
电能质量监测终端（以下简称“监测终端”）是监测系统的重要组成部分，它承担着监测点基础数据采集和向主站上送电能质量事件和报告的重要工作，但目前市场上的监测终端产品质量参差不齐，功能也不尽完善，不能保证满足国家电网对于监测系统建设能力的要求。
因此，对监测终端进行全面的入网检测十分必要。
关键词：电能质量；监测终端；自动测试；技术；应用；分析
引言：目前监测终端的入网检测基本上仍依靠人工进行，通过人工控制电能质量标准源输出、记录终端的分析数据并记入检测报告，不仅效率和准确度较低，且受主观误差影响。
而对于终端通信功能的测试一般需要将其接入主站，测试过程中被测终端的不确定性很可能给主站带来运行风险。
1.系统组成及实现原理
1.1系统的组成
该系统主要有上位机应用、电能质量标准源、被检电能质量监测终端、组合式屏柜组成，各组成部分功能如下。
一是上位机应用。
安装有上位机自动测试软件，可控制标准源的输出，并能通过网络实时获取多套电能质量监测终端的通信数据，完成批量化、自动测试。
二是电能质量标准源。
该标准源能模拟输出各种复杂的电能质量波形，模拟运行中的电能质量监测终端的实际数据情况，包括发电、变电、输电和配电等部分，并对其进行分析，输出精度高、带载能力强，支持对时功能，能同时完成64通道的电能质量监测终端的测试。
三是被检电能质量监测终端。
具备电能质量参数监测装置。
四是组合式屏柜。
电能质量监测终端的批量化检测的基础，支持多套电能质量监测终端的接线，内置通信管理、交流电源、装置投切功能。
1.2检测系统的运行原理
检测系统的运行流程如下：所有设备在通信管理下组成局域网，装有自动测试软件的上位机在测试模板下，按照具体测试项目发送相应控制字控制电能质量标准源，按照既定进行输出，电压在所接多套被测装置上并联连接，电流在所接多套装置上串联连接，上位机软件通过局域网实时获取多套电能质量监测终端输出的通信数据并逐个解析，放在数据库中等待程序调用。
试验完成后可导出针对任何单台装置的规定测试报告。
2.电能质量标准源的实现
2.1控制模块
控制模块采用高速数字信号处理器ARM+FPGA的控制形式[9]，ARM采用专门定制的Linux操作系统，随机存储器RAM负责跟ARM和FPGA实时通信。
信号处理速度快，效率高，可靠性好。
2.2功率放大器的实现原理
功率放大器为线性功率放大器按照信号发生器的信号作相应对策变化输出。
该放大器供电电源采用AC 220V进行供电，配置专用的隔离变压器以获取电路中需要的相应的稳定的直流电压源。
该线性功率放大器电路主要由放大器、MOS场效应管、电源、电阻等组成，分为供电电源部分、输入信号部分和功率放大部分。
小信号经过放大器的放大之后通过电阻Rf的作用和MOS场效应管，输出需要放大倍数的信号，完成功率放大的作用。
V out为输出端子，得到功率增益、带宽、失真度完全满足要求的功率。
经过如上所述的电能质量标准源的设计[10]，电能质量标准源能够输出4相最大480V的电压信号，4相最大10A的电流信号，输出单相的带载能力能达到50V A，能够同时对8台6（48通道）通道电能质量监测终端所有通道进行同时测试。
3.自动测试软件的实现
经过必要的设置进入自动测试程序后，点击工具栏“开始测试”按钮，系统将自动控制源输出测试量、自动读取被测装置测量值、事件报文、自动进行数据修约处理、自动进行结果判断、自动完成整个装置的测试。
3.1自动测试软件的特点
3.1.1批量测量技术
支持多装置多通道同时测试、针对每台终端每个通道生成一份报告，并且自动为每份报告生成一个惟一的报告编号，并自动填写到报告中。
经过多次测试实践，测试平台每次可同时测试30个通道，每次测试大约需要4.5h，测试效率的提高的程度是显而易见的。
3.1.2二维码应用技术
通过二维码扫描方式录入测试仪信息和被测装置信息，并自动填入报告中（它的作用是：一是人工手动填写的一些信息全部自动化填写，减少测试填写报告时间，提高工作效率；二是建立终端有了二维码的标准规范；三是对所有的终端统筹管理。
3.1.3外部模块调用标准化接口技术
建立了外部模块调用接口标准，能够与多类设备进行通信，目前平台接入了环境监测仪，实现温湿度信息读取并自动填入报告，软件加密狗接入，既能获取测试用户信息以及测试开始时间、结束时间和总测试时间并自动填写到报告中，还能对测试软件进行加密（仅能测试人员进行操作）；后续可接入数码相机实现被测装置照片的录入。
3.1.4原始数据溯源技术
原始记录保存于电能质量检测数据库，便于随时调用查找，原始数据无法修改的，从而保证了测试数据的真实性，对测试报告的溯源起着关键性作用。
3.1.5平台化的软件架构技术
二次开发平台实现装置测试方案的开发；规约平台实现各种通信规约；标准化的接口规范，能够兼容各厂家标准源（后续可同时控制多厂家标准源同时输出）；自动测试平台实现自动测试。
3.1.6自动数据修约功能
测试平台能够自动进行数据修约处理。
并且修约的方式与数据修约标准保持一致。
3.2自动测试软件的检测流程
使用检测平台进行检测，其检测流程可以分为以下5个步骤：一是设备接线、开机自检、预检。
二是打开模型测试程序，读取被检测装置MMS 设备数据模型，检查模型是否满足规范。
三是打开测试管理主界面程序，选择装置测试方案、通信规约的类型；扫描被测装置以及检测设备的二维码，建立测试任务，点击功能测试。
四是在自动测试程序工具栏点击“开始测试”按钮；开始自动测试。
五是系统自动完成整装置的测试，自动判断测试结果是否合格，自动形成标准格式的测试报告；自动完成的测试项目包括：准确度测试、电压事件测试、闪变测试、 PQDIF文件测试等。
测试过程中如果出现不合格项目，系统会议醒目的颜色显示并播放提示音乐进行提示。
总结：电能质量监测终端自动测试系统是完全按照《Q/GDW 1650.4—2017电能质量监测技术规范第4部分：电能质量监测终端检验》及行业相关检测标准研发的针对电能质量监测终端自动测试平台，该平台可带载能力强，可批量化完成电能质量监测终端的测试，只需在测试前做好简单的准备工作，且测试过程中几乎无需人工干预，显著的提高了工作效率。
该平台测试流程标准化、自动化、高效化，并具有开放性。
该平台的广泛应用将有助于电能质量监测终端检测等相关技术的发展。
参考文献：
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[3]田颖，孙伟卿，王金浩，吴玉龙，李胜文，杜慧杰，徐龙.基于单相FCM的电铁牵引负荷运行情况分析[J].信息技术，2017（12）：149- 152+157.
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