信息技術在電能質量監測與分析中的應用

電能質量監測系統的運行，及時分析和反映電網的電能質量水平，對電網的安全、穩定、經濟運行具有重要意義。

前言

目前，電網電能質量監測主要是利用便攜式電能質量分析儀不定期對變電站或直接污染源進行測試，測試時間短，發現問題的幾率小，部分安裝了電能質量監測設備的變電站，由于沒有建立電能質量在線監測系統，不能實現數據遠傳和數據保存，導致其功效低，以上監測方式其局限性主要表現在以下幾個方面：1、實時性不強：由于監測手段落后，監測點分散，不能及時獲得各監測數據；2、工作量大：需要花費大量的人力物力去收集的數據進行大量的統計分析；3、效率低：由于缺乏系統的電能質量數據，從發現電能質量的問題到解決問題，往往需要進行反復測試，需要很長的時間，無法形成一個高效率的電能質量監督管理體系。

為此開展全網電能質量在線監測系統的應用及研究、實現電能質量數據的遠程監測及管理是取得一手數據，為電能質量綜合治理提供可靠保障的基礎。

信息技術在電能質量監測與分析中的應用

電能質量監測網一般由三部分組成：電能質量監測裝置、通信網絡、電能質量監測中心。根據電能質量監測點布點范圍，電能質量監測與分析系統的建設目標是建立一個覆蓋全地區的二級電能質量監測分析網絡。第一級是監測終端（包括電網所有變電站以及大用戶等），依靠就地安裝的在線式電能質量監測儀對監測點電能質量的連續不間斷測量；第二級是電能質量監測中心即公司級主站（電能質量監控中心），由通信服務器、數據庫服務器、數據存儲設備（磁盤陣列）、WEB服務器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成，負責對全地區電網電能質量的綜合統計、分析、查詢。電能質量數據來源于第一級，通過數據通訊層自動完成采集數據的上傳。

在網絡通道方面，第一級與第二級之間主要采用電力光纖通信專網連接。整個系統是一個樹型結構，其網絡分布如圖1。

·監測系統簡述

電網電能質量監測系統實現了電能質量指標的全面監測和統一管理，具有良好的可靠性、實用性、可擴展性和兼容性，其規模可根據需要任意擴展。

監測系統由監測中心主站和變電站子系統兩大部分組成，監測主站與當地監測單元相連，實現分散監測，分級集中管理功能，其結構見圖1。

·監測中心主站結構

監測中心負責對監測單元的監測數據進行集中處理，并對監測單元進行遠程維護和操作；可以通過接口應用與其它廠家的電能質量監測系統實現對接。主要由以下設備組成。

數據服務器：整個系統中存儲監測點監測數據和配置信息的數據中心，為主站系統中其它部分功能的實現提供數據交互支持，是電能質量監測系統的核心，要求特別高時可配置成主備用系統。監測主機的配置原則：考慮監測中心的海量數據以及告訴處理，配置雙2€？60G冗余硬盤和雙通道2€？12M內存，保證了數據的可靠性、高效性，配置高性能服務器，而非簡單的商用機，保證監測系統的長期運行。

通信服務器：為系統中主站和監測裝置進行數據交互提供通信支持，處理所有監測裝置上送的數據后存入數據服務器，同時處理并下發主站下行設置信息給監測裝置。

維護工作站：實現系統主站維護管理的平臺，運行管理分析軟件。維護工作站的數目可以擴充，且物理位置隨意。

Web服務器：為用戶提供數據查詢、分析等web服務的平臺，為不同身份的用戶設置不同的訪問權限和提供不同的數據瀏覽支持。

接口應用：與其它廠商的監測系統進行對接，實現信息即資源共享。

·變電站子系統結構

每個變電站子系統主要包括一定數量及型號的監測裝置和一臺通訊協議轉換器。轉換器型號根據變電站實際的通訊線路來決定。監測裝置之間通過485總線或以太網連接，監測裝置到通訊轉換器的最大通訊距離為1200米。每個變電站子系統只需要占用一條通訊線路或資源（如IP地址）。

·電能質量在線監測裝置

根據國標要求，監測裝置可對穩態電能質量（包括電網電壓偏差、頻率偏差、諧波、三項不平衡度、電壓波動和閃變）、暫態電能質量（包括電壓驟升驟降、電壓短時中斷）等各項參數實時在線監測。

在線監測裝置作為電能質量監測系統數據的提供源，采樣精度、采樣速度要求十分重要。具有512點/周波的采樣速度，暫態捕捉可達到最小20us的子周波瞬變；同時采用雙CPU和DPS高效處理器，保證測量精度。

監測裝置應具有多通訊口，且能并行工作，一是保證當前系統的可靠性，二也能為其它系統的數據交互提供可能。應采用工業級的Modem以及工業級的以太網口，盡量少的采用外置Modem以及用RS-485/RS-232轉成的虛擬以太口，這樣可以大大降低由于通訊鏈路環節的增多及數據通訊的瓶頸所帶來的性能上的損失。

監測裝置內置FLASH，可本地保存監測數據，穩態數據能夠保存2～6個月的記錄，暫態數據能夠保存總時長20～120分鐘的錄波數據，并預留容量升級接口。

·電能質量監測與分析系統軟件

主要功能：包括讀取電能質量監測裝置的電能質量數據，并可對監測裝置進行遠程維護和操作；將獲取的電能質量數據存放到數據庫中統一管理，查詢、分析和評估數據庫中的電能質量數據；能夠與其它廠商的電能質量監測系統實現對接。

軟件組成：包含數據庫服務軟件、通訊服務軟件、WEB服務軟件、管理分析軟件、接口軟件5個部分。5個部分獨立運行，既可運行于同一電腦上也可分別運行于不同電腦，彼此之間以網絡方式通訊。

分析軟件對除閃變外的所有穩態指標進行實時監控，實時模式每3秒鐘刷新一次；可實時顯示各次諧波的波形、頻譜圖、諧波功率頻譜圖，并可任意放大縮小圖形；可同時對多個變電站及多條線路進行監控，并即時對超限數據給出報警提示。

WEB服務器主要向用戶提供數據查詢、分析等服務，可使用戶方便的對供電線路的諧波、三相不平衡、電壓偏差、波動閃變、頻率、功率、暫態事件等監控數據進行查詢、分析和統計；查詢及分析結果可保存為Word、Excel等格式文件。可根據客戶的實際需要訂制報表。報表包括以下功能：報表分析、圖形分析、記錄查詢、暫態事件分析

結束語

通過電能質量監測系統的運行，對監測對象進行全局分析，及時分析和反映電網的電能質量水平，找出電網中影響電能質量的原因，對電能質量可能造成的危害及其影響范圍和程度，提出相應策略，采取相應的措施，對電網的安全、穩定、經濟運行具有重要意義。

（1）提供評估電力系統性能所需的信息，并可與其它電力系統相比較。

（2）對干擾源客戶進行監控，維護電力系統設備的正常運行。

（3）幫助電能質量敏感性客戶建立和維護100%可靠性供電。

（4）為電能質量問題治理措施提供技術支持。

（作者單位：宜昌供電公司）