電能質量監測裝置現場比對檢測方法

李海鋒

摘要：隨著人們生活質量在不斷提高，對于用電的需求在不斷加大，大多數國家的電力系統都采用集中式發電設施。這類系統的主要特點是包含大型發電機和集中的終端用戶。由于發電機和終端用戶距離長，發電機和負荷、輸電和配電系統會產生巨大的電力損失。此外，在這些集中于都市和工業園區的電力用戶還會因為沒有合適的空間用于建造新增配電系統而造成供電困難。因此，分布式發電被引入到配電網并提供替代集中式供電。

關鍵詞：電能質量;監測裝置;現場比對;檢測

引言

隨著電力系統的發展，特別是非線性、沖擊負荷容量及數量的大量增加，電能質量問題日益突出，不僅關系到電網企業的安全經濟運行，也會影響到用電設備的正常工作。如何實現更加科學客觀的電能質量綜合評估，對電力市場環境下全面考核電能質量、修正電價和電能質量管控模型研究具有重要意義。電能質量是一個多指標的綜合體，單純判斷某項指標是否合格，不能反映電能質量的整體狀況，也不便于量化擾動引起的損失和未來電力市場環境下的“依質定價”，因此需要對電能質量進行綜合性的評估。電能質量綜合評估是在對系統電氣運行參數進行實際測量或通過建模仿真獲得基本數據后，再對電能質量各項特性指標做出評價以及和標準等級進行比較的過程。國內外相關研究機構已經在此方面做了大量的研究。

1監測系統整體架構設計

本文基于.NET的瀏覽器/服務器（B/S）架構設計出系統總體架構圖。其包括監測設備層、數據庫服務層、Web服務層、客戶端應用層等。其中監測設備層用于采集、傳輸電力網絡中的各種信息數據，在監測時，其上設置有電流互感器、電壓互感器、數據采集單元和數據處理單元，數據采集單元將采集到的信號通過數據處理單元進行信息處理，計算出的結果通過被傳遞到監測主站服務器。數據庫服務層用于收集、處理監測設備傳遞的監測數據，以便存儲、計算，在數據庫服務層，其包括各種服務層，比如實時數據庫、歷史數據庫、電力網絡參數據庫等。在Web服務層，其設置有各種Web服務以及和Silverlight程序提供WCF服務。該層結構還能根據客戶端瀏覽器的用戶請求指令，通過HTTP協議來實現。在客戶端，可以實現用戶的多途徑使用功能。

2電能質量監測裝置現場比對檢測方法

2.1模糊綜合評價

治理設備的治理效果是否良好具有模糊性，而模糊綜合評價是利用模糊數學的一些原理和方法對定義不明確、不易量化的因素進行量化，故文章采用模糊綜合評價法進行評價。確定指標集和指標權重后，模糊綜合評價還需建立評語集和指標的隸屬度函數。建立評語集的主要依據為治理設備治理效果的特征。當治理設備不僅不能改善電能質量，還使電能質量更為惡化時，評價為差;當治理設備對電能質量指標略有改善作用時，評價為中;當治理設備對電能質量指標有明顯改善作用時，評級為良;當治理設備對電能質量指標的改善效果十分突出時，評價為優;即評語集V為：V=[差，中，良，優]。構建指標評語集隸屬度函數需依據指標集的定義確定，以提升評價結果的工程實用性。治理效果為差對應治理效果指標小于0，不具模糊性，故可用矩形分布構建其隸屬度函數。

2.2物元分析法

物元分析法是研究矛盾問題規律的方法。物元可拓模型是利用物元分析法，結合可拓學集合論，建立的事物多指標性能參數的評定模型。物元可拓模型雖然能較簡單、客觀地實現電能質量的綜合評估，但是在理論和應用上也存在不完善之處，如當指標數據超出節域時，關聯函數就無法計算，進而無法進行評價;評價過程中，容易損失信息，從而易導致評定結果偏差等。因此，對物元可拓模型的經典域和待評物元以及最大隸屬度評價準則進行了改進。物元分析法在解決電能質量綜合評估建模的復雜性上有明顯的優勢，其建模簡單，易于計算機編程處理，具有較好的實用性，但是由隸屬度算法擴展而來的關聯度算法具有同隸屬度算法一樣的不足，降低了評定結果的準確度。

2.3綜合電能質量監控機制設計

為了對多個電能質量擾動進行識別和分析，基于神經網絡、規則或數據驅動的技術得到了廣泛應用。這是因為傳統估計方法的集成不易實現，而這些智能識別技術通常需要對大量的采樣數據進行多次計算、估計和系統估計。由于計算能力的限制，基于智能監控系統的使用靈活性受到限制。對于其他傳統的分析方法，用戶需要選擇不同PQ干擾的測量模式，這給未知的電能質量擾動分析帶來了困難。本文設計了集成的PQ監測系統，減少測量模式的選擇步驟和復雜智能分析的預處理。本文提出的集成PQ監視機制類似于沒有預處理階段的機制，其中根據不同的測量模式同時分析功率信號，而PQ干擾的識別由以下標準確定：（1）如果估計的基頻不是名義值，則存在基頻偏差;（2）如果根據獲得的振幅計算的總諧波失真（THD）指數超過5%（由IEEEStd.1159-2009推薦），則存在諧波;（3）如果根據獲得的包絡信號計算的短期閃爍指數PSST超過1.0（由IEC標準61000-4-15推薦），則存在電壓波動;（4）如果檢測到的持續時間和分析的功率信號的保留幅度符合IEEE標準1159-2009中的定義，則存在相應的PQ事件。

2.4灰色評估法

灰色評估是一種基于灰色系統理論，對系統或所屬因子在某一時段所處的狀態，做出一種半定性半定量的評價與描述的方法，主要分為灰色統計評估和灰色聚類評估。灰色統計評估是以灰數的白化函數生成為基礎，將一些具體數據，按某種灰類所描述的類別進行歸納的方法。通過分析數據特征來獲取序列間的差異信息，建立差值舉證，以此計算出待評估樣本與標準樣本的關聯度。基于電能質量指標間的關聯性和網絡層次分析法形成加權決策矩陣，實現了電能質量的綜合評估。在此基礎上，考慮到DG的影響，提出了基于突變決策理論的電能質量評估方法。

2.5軟件設計

軟件設計為基于移物聯網有限公司打造的OneNet開放平臺，在OneNet平臺的數據管理平臺，監測終端啟動后，對監測終端各個單元模塊（比如時鐘、單元模塊、各個模塊的I/O端口、SPI端口等）進行初始化。然后對電力網絡的監測位置和設備進行GPS定位，并開始對該位置處的電力網絡信息進行監測，并將定位和監測后的數據放入寄存器中等待數據發送。然后將寄存器中的電能監測數據和設備位置信息發送到OneNet平臺中。采用OneNet平臺能夠很好地實現電力網絡數據的準確、實時地采集和傳輸。

結語

現有大量電能質量綜合評估研究大都從評估指標、評估權重以及評估模型三方面的特性出發，能較為定量、全面和客觀地反映所有類型的電能質量問題的綜合結果。但隨著DG大量接入、配售電市場放開、能源互聯網和泛在電力物聯網技術的發展，現有評估方法普遍存在經濟性考慮不足、無法利用多源海量數據進行長時間尺度評估等問題，難以滿足不同場景的需求，具有一定局限性。因此，未來電能質量綜合評估這一傳統研究領域還有許多關鍵技術有待突破。

參考文獻

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