淺談電壓監測儀在電網運行中的應用及其周期檢測

南方電網曲靖供電局 王莆 楊子力 尹定座 張崔金 周繼宏

0 引言

隨著農網改造工程的結束，電力系統中電力供求關系發生了變化，用戶對電力系統的要求越來越高，在要求電力系統少停電、不停電的情況下，對電網的電能質量提出了更高的要求，電能質量已成為供電企業面臨的重要問題。

電壓監測儀用于對電網電壓質量的監測。在電力系統中，為了提高電壓質量，保持無功平衡、電網穩定，對各電壓等級的用戶受電端的電壓監測點裝設電壓監測儀，能自動地對監測數據記錄、存儲，按給定的程序統計出每天或每月的最大電壓值、最小電壓值以及這些電壓值發生的時刻，統計出每天或每月的電壓合格率、超上限率與超下限率，極大方便了系統中電壓質量的管理與考核。

1 電壓監測對電力系統的重要性分析

電壓監測就是對電力系統中電力運行狀態引起的變化狀況的反饋，這種緩慢的變化可能會引起相應的電壓偏差，因此需要對其進行連續的監測和統計，同時在電壓監測過程中，不定時的進行監測、分析、記憶、查詢、參數設置等功能，同時實時顯示電壓的工作狀態、各路電壓瞬時值及狀態，監測范圍是220/380V低壓系統的線電壓、相電壓。

另外，對低電壓的監測，主要是關注臺區出口側電壓值在標稱電壓（220V）的-10%～68%（198～150V）異動情況；對過電壓的監測，主要是關注臺區出口側電壓值在標稱電壓的110%～150%（242～330V）異動情況；對重過載的監測，主要是關注配變負載率大于100%的情況。經過系統篩選后，對持續時間長、偏差大的臺區異動數據開展核查工作。

電力系統的監測指標的主要有電壓、頻率和波形等三個方面，以下從這三個方面分別進行分析，確保電力監測對電力系統的正常運轉產生的重要影響。

1.1 保持電壓穩定

電壓是為了衡量電荷在靜電場所中，由于電勢的不同而產生電能差的物理量，電壓高低實際反映的是電力系統是否正常供電。在實際生活中，如果電壓一直偏高，將會影響電器的使用壽命和使用質量，但是如果電壓偏低，將會導致用戶的電器不能達到規定電壓，從而失去使用價值，并且如果電壓不穩定，導致電燈不時閃爍，給人帶來嚴重的視覺不適感。因此，加強電壓監測，有利于對不穩定的電壓及時反饋，并得到合理解決，保證電壓的穩定。

1.2 保證頻率正常

頻率是指在一定時間段內，正弦交流電流有規律變化的次數。頻率的概念雖然簡單，但是影響非常重大，它不僅影響電力系統內部運行狀況，更有可能影響千千萬萬戶家庭的用電。例如，當頻率為48Hz時，電動發電機的轉速就下降了4%，所以一般而言，在正常情況下頻率的上下波動范圍不能超過2Hz。但就我國而言，電力工業要求的必要頻率段在49～49.5Hz運行區間，其運行的時長，在其下不能超過30min，在其上不能超過60min。

1.3 避免異化波形

諧波是對用戶影響很大的一種波段，這是由于電力中的非線性負載產生的，具有強大的危害。對電力系統方面，諧波可能使發變電設備產生損耗影響發電設備的效率，對發電機具有致命打擊，可能會導致電機的癱瘓；對用電設備而言，很容易使墊層設備產生局部過熱、絕緣老化等現象，減少用電設備的使用壽命。同時在電網中，諧波有可能會引發并聯諧振和串聯諧振的現象，加劇了電網的危險，最后還會擾亂計算機的正常功能，使計算機無法正常工作。因此，要加強電壓監測，及時發現諧波的跡象，從而減少對電力系統的危害。

2 電壓監測儀在電網中的發展及應用

電壓監測儀的發展過程與我國電子技術的發展密切相關。早期對電壓的監測主要靠人工手抄頻上1.5級電磁式電壓表（如16L1-V型），這類儀表精度、分辨率以及響應速度均較低，讀數的一致性較差，且無數據分析、統計能力，在電網運用中，逐步被新型的電壓監測儀所取代。形如3A或5A電度表采用的走字輪記錄，電壓超限時間的記錄式電壓監測儀，當屬電壓監測儀的第一代。由于不能直接顯示電壓，使儀表的復校、測試鑒定比較麻煩，電壓分析能力也受到限制。

微處理器的出現，使儀表“智能”化成為可能，從此，電壓監測儀才真正的走上應用現代電子技術，同時，對電壓質量也起到了有效的監測和分析。這類儀器被稱為統計式電壓監測儀，屬于第二代產品。自1987年以來，國內在電壓監測儀的發展上，主要是進一步完善第二代產品，淘汰第一代產品。

2.1 合理選用電壓監測儀

作為電壓監測的重要手段之一，隨著時代的進步與科技的發展，近些年來采用了GSM短信與GPRS的抄表方式，這在很大程度上提高了管理水平和工作效率。隨著時間推移，具有現代化意義的電壓監測已從過去模擬電路朝著數字電路方向發展。

2.2 電壓監測儀的工作原理

就一般的說，GPRS電壓監測儀主要由交流信號采樣，壓頻轉換，有效值運算放大器等共同組成。其中交流采樣部分主要使用內部電路與交流高電壓的有效隔離。

3 電壓監測儀的周期檢測

3.1 檢查外觀

首先，要保證電壓監測儀的美觀性，其表面沒有任何的污垢與不潔之處，字跡應清楚顯示，各顯示器件應對應安裝在正確的地方，如果發現有錯誤要及時予以糾正并且妥善處理。然后檢查儀器名稱、出廠編號、制造廠名、通用標志等。最后是要保證電壓監測儀的外表面沒有明顯的涂層剝落和機械損傷現象發生，同時保證塑料件無變形和氣泡現象發生。

3.2 測試基本安全值

首先要對絕緣電阻進行測試。用500V絕緣電阻測試儀來測量電壓監測儀所有電氣回路的絕緣電阻，應在電壓施加后一至兩分鐘之間準確讀取絕緣電阻值，其值一定要大于5MΩ；然后測試泄露電流。取檢測電壓為額定電壓的百分之一百一，泄露電流一定不得大于3.5mA；最后測試介電強度。將1500V正弦交流電壓加在電壓監測儀的外殼與各電氣回路之間，不間斷持續60秒，需要注意的是，試驗過程中不應有擊穿或飛弧的情況發生。

3.3 檢測靈敏度

在檢測統計誤差的過程中，相比過去，對監測儀電壓的上下限（在電壓合格區域）的統計靈敏度提出了更高的要求。通常而言，統計靈敏度指的是當電壓監測儀在被測電壓比設定的電壓最大還要大、或者是比最小還要小的直接反映，在不出現意外的情況下，電壓監測儀的靈敏度K一定不得大于0.5%。

3.4 測試功率損耗

電壓監測儀接到電壓互感器的二次側，通過它反映一次電壓的相關參數。鑒于此，監測儀信號輸入端的功耗必將會在很大程度上對互感器的負載特性構成直接性的影響。這樣一來就會加大互感器二次回路的電壓降，從而導致測量誤差產生，就這一點而言，檢測功耗這一環節必不可少。在正常使用條件下，監測儀自身的功率損耗應不會大于3V·A。

4 結語

隨著時代的進步與科技的發展，電壓監測儀由于具有方便、快捷而且實用的特點，已經得到各大電力企業的廣泛應用。而且通過大量的實踐結果表明，隨著電壓監測儀的普遍應用，在很大程度上提高了電壓監測數據的真實性和完整性，與此同時還很好地減少了管理人員錄入和統計相關數據的時間，為將來對合格率較差的監測點進行分析和整改提供了重要依據，大大提高了供電電壓的管理水平，從而保證了電網的安全運行，為大眾的日常生活以及生產做出應有的貢獻。