電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

【摘 要】 文章對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了研究與論證，對(duì)比分析了現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法的不足和在線監(jiān)測(cè)方法的先進(jìn)性。從電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、監(jiān)測(cè)內(nèi)容、分析平臺(tái)等多方面進(jìn)行了全面的解析，并簡要介紹了電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施方案和應(yīng)用成果。通過電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，展望其帶來的生產(chǎn)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】 電能質(zhì)量 在線監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)

0 引言

現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展使電能需求量不斷增加，同時(shí)供用電雙方對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高。一方面，我國電力系統(tǒng)已進(jìn)入高電壓、大電網(wǎng)、大機(jī)組的新階段，有很多電能質(zhì)量問題需要從電網(wǎng)有關(guān)的各技術(shù)方面以及組成電網(wǎng)的各種元件的協(xié)調(diào)與配合中進(jìn)行研究，以保證高電壓設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。另一方面，對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備大量的普及，促使電力用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電可靠性提出更嚴(yán)格的要求。研究電能質(zhì)量問題的首要任務(wù)是建立高效標(biāo)準(zhǔn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是由于受歷史技術(shù)條件的限制，目前在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面仍然處在專門測(cè)量和定期或不定期測(cè)量階段，在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理上存在著明顯的局限性。建立網(wǎng)絡(luò)化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為電力公司保障電網(wǎng)安全運(yùn)行和為電力用戶提供安全可靠和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的重要組成部分。

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)嚴(yán)格按照《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》、《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》、《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》、《電能質(zhì)量三相允許不平衡度》、《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》和《電能質(zhì)量暫時(shí)過電壓和瞬時(shí)過電壓》等六項(xiàng)電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，以現(xiàn)代電能質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為依托，通過將電網(wǎng)中的各實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)連成整體，實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化。

1 傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法與在線監(jiān)測(cè)方法的不同

傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法由于受到技術(shù)條件的限制，常采用專門測(cè)量和定期或不定期測(cè)量，在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理上存在著明顯的局限性。概括起來有以下不足:

(1) 實(shí)時(shí)性差。當(dāng)前監(jiān)測(cè)手段以人工現(xiàn)場監(jiān)測(cè)為主，監(jiān)測(cè)周期長、監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散，造成數(shù)據(jù)時(shí)效性差。上級(jí)部門無法及時(shí)了解各地區(qū)各電壓等級(jí)的電能質(zhì)量水平，因而無法及時(shí)采取相應(yīng)措施改善電能質(zhì)量。

(2) 缺乏決策判斷的依據(jù)。由于無法對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)與記錄，從而難以深入分析造成電能質(zhì)量下降的原因，也難以進(jìn)一步提出改善電能質(zhì)量的有效措施?，F(xiàn)有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)大多孤立地對(duì)某個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不能從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來考慮電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果具有局限性。

(3) 數(shù)據(jù)處理工作量大。一方面，需要花費(fèi)很多的人力物力去收集數(shù)據(jù)，另一方面還要人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

(4) 管理效率低。從發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量的問題到解決該問題，往往需要很長的時(shí)間予以處理，不利于管理工作的開展，無法形成一個(gè)高效率的電能質(zhì)量管理體系。

(5) 數(shù)據(jù)共享能力不足，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)多用戶共享和信息的迅速傳輸，研究人員和工作人員之間缺乏案例經(jīng)驗(yàn)交流。

具有網(wǎng)絡(luò)化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于開放的監(jiān)控和管理基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)的全天候監(jiān)控，形成一個(gè)高效率的電能質(zhì)量管理體系，其特點(diǎn)有:

(1) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電質(zhì)量，包括電壓、電流、功率因數(shù)、諧波、閃變、三相電壓不平衡、電壓跌落及瞬態(tài)等。對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行高性能、高自動(dòng)化的電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(2) 統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理和分析平臺(tái)，建立定點(diǎn)、定時(shí)、定量分析，分析處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)的電能質(zhì)量進(jìn)行區(qū)域性評(píng)估以及超限報(bào)警、事故記錄和干擾源記錄等，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行電能質(zhì)量變化趨勢(shì)分析。

(3) 數(shù)據(jù)便于共享和查詢，系統(tǒng)存儲(chǔ)容量大，實(shí)時(shí)更新能力強(qiáng)，瀏覽方便。

(4) 基于統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按國標(biāo)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作電能質(zhì)量評(píng)估報(bào)告和電能質(zhì)量運(yùn)行報(bào)告，根據(jù)不同部門的要求，向不同部門領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送報(bào)告

(5) 根據(jù)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)情況，為電力用戶提高其用電質(zhì)量提供指導(dǎo)性建議，針對(duì)不同電能質(zhì)量問題和不同負(fù)荷對(duì)電力的需求，通過加裝相應(yīng)的電力電子裝置，滿足用戶定制優(yōu)質(zhì)供電質(zhì)量的需求。

2 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基于Web的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:

(1) 安裝于變電站和重要用戶現(xiàn)場的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，它對(duì)系統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)，從而連續(xù)收集、記錄和存儲(chǔ)頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、諧波、三相電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)信息以及電壓跌落、電壓驟升等暫態(tài)信息，其輸入從被測(cè)線路的測(cè)量回路PT和CT中取得，并具有和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)服務(wù)器通信功能;

(2) 通訊設(shè)備:監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要良好的基于以太網(wǎng)方式的網(wǎng)絡(luò)通訊，包括光端機(jī)、通訊服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器和光纖等;

(3) 電能質(zhì)量信息平臺(tái)、數(shù)據(jù)管理軟件與分析軟件:包括信息管理軟件、數(shù)據(jù)下載軟件、數(shù)據(jù)分析軟件，用于對(duì)現(xiàn)場電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)收集和處理，信息發(fā)布，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以及制作電能質(zhì)量報(bào)告等;

(4) 數(shù)據(jù)服務(wù)器和通訊服務(wù)器:數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并為系統(tǒng)提供Web服務(wù);通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)接收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)監(jiān)測(cè)儀上傳的數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)的配置，并為數(shù)據(jù)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)連接對(duì)應(yīng)站點(diǎn)，系統(tǒng)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)通過串口傳輸線和光纜傳送到監(jiān)控中心，供監(jiān)控中心綜合分析調(diào)用。數(shù)據(jù)庫軟件平臺(tái)能夠接收來自各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)文件，并將其加工整理為便于用戶查看的指標(biāo)變化曲線、柱狀圖、數(shù)據(jù)報(bào)告等文件，通過web 網(wǎng)頁形式發(fā)布電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，用戶可以通過辦公網(wǎng)進(jìn)行訪問和查詢。

2.2 數(shù)據(jù)交換格式

對(duì)于一個(gè)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，其數(shù)據(jù)源是由各種不同的監(jiān)測(cè)儀器組成，通用平臺(tái)PQDIF(Power Quality Data Interchange Format)可以屏蔽底層數(shù)據(jù)源的復(fù)雜性，向下協(xié)調(diào)異構(gòu)數(shù)據(jù)源，向上為訪問數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)模式以及數(shù)據(jù)訪問的通用接口。PQDIF格式是IEEE制定的一種電能質(zhì)量數(shù)據(jù)交換格式，其主要特征是通過標(biāo)簽分離數(shù)據(jù)的物理屬性和邏輯屬性。如果監(jiān)測(cè)儀器本身的數(shù)據(jù)文件記錄格式已經(jīng)是PQDIF的形式，則無需接口轉(zhuǎn)換就可直接進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫備用;如果監(jiān)測(cè)儀器使用了個(gè)性化的記錄格式，則需在進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫前通過接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

2.3 安裝與通訊

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)場安裝一般采用電氣屏柜安裝形式，監(jiān)測(cè)裝置和相關(guān)設(shè)備使用220V，50Hz交流供電，也可使用110V或220V直流供電。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置輸入信號(hào)從被測(cè)線路的測(cè)量回路PT和CT中取得，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送至遠(yuǎn)端服務(wù)器中。監(jiān)測(cè)裝置與服務(wù)器的通訊采用局域網(wǎng)(以態(tài)網(wǎng))方式，每個(gè)監(jiān)測(cè)裝置需要一個(gè)固定IP地址，變電站現(xiàn)場需有以態(tài)網(wǎng)或光纖網(wǎng)通訊連接線路。目前變電站內(nèi)已經(jīng)基本具備光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，這為監(jiān)測(cè)網(wǎng)提供了便利的通訊條件。對(duì)沒有以態(tài)網(wǎng)或光纖網(wǎng)連接線路的地點(diǎn)，可以通過增加具有電話線調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行過度傳輸解決通訊問題。通訊服務(wù)器按周期性定時(shí)和根據(jù)指令兩種方式訪問監(jiān)測(cè)終端電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并具有電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端監(jiān)管、維護(hù)功能，能夠獲得電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端的設(shè)置信息和運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)生監(jiān)測(cè)終端故障的情況下產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)和通告信息，實(shí)行報(bào)警和通告管理。

2.4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測(cè)各供電點(diǎn)的電能質(zhì)量，將采集到的數(shù)據(jù)保存下來，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求出其各項(xiàng)性能指標(biāo)，從而對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電能質(zhì)量做出評(píng)估，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行和電能質(zhì)量治理提供依據(jù)。

(1) 監(jiān)測(cè)終端功能

監(jiān)測(cè)終端具有監(jiān)測(cè)和記錄各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的最大值、95%概率值、平均值、最小值功能，如電壓偏差、頻率偏差、電壓波動(dòng)、閃變、三相電壓、電流不平衡度及各序分量、諧波，包括電壓、電流的總諧波畸變率和各次諧波含量、電壓電流波形和有效值數(shù)據(jù)、短期電壓變動(dòng)波形，包括三相電壓的浪涌/塌陷和瞬變、功率、功率因數(shù)等。對(duì)于暫態(tài)事件(包括電壓暫升、電壓暫降、電壓短時(shí)中斷等)監(jiān)測(cè)終端應(yīng)具有指標(biāo)越限觸發(fā)以及相應(yīng)的波形捕捉記錄功能。當(dāng)任何一通道達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)，同時(shí)觸發(fā)該終端所有通道，記錄暫態(tài)波形和有效值變化圖。波形記錄應(yīng)包括用戶定義的事件觸發(fā)前、后的10個(gè)周波及以上。

監(jiān)測(cè)終端對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄按先進(jìn)先出的原則更新，在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置下，監(jiān)測(cè)終端存儲(chǔ)器應(yīng)能滿足至少一周的數(shù)據(jù)容量。在線監(jiān)測(cè)終端應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的通訊要求，至少具備一種標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸或定時(shí)提取存儲(chǔ)記錄，例如 RS485/232、以太網(wǎng)、內(nèi)(或外)置調(diào)制解調(diào)器、光纖連接器、usb接口等。另外，監(jiān)測(cè)終端還應(yīng)具備經(jīng)GPS裝置或遠(yuǎn)方時(shí)鐘服務(wù)器對(duì)時(shí)的功能，具備現(xiàn)場或遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部時(shí)鐘、電網(wǎng)參數(shù)、電能質(zhì)量指標(biāo)及限值、事件波形及事件記錄的觸發(fā)條件等的重新設(shè)置、更改、刪除功能。

(2) 管理平臺(tái)功能

按照監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能采用模塊化技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性和可維護(hù)性。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要以數(shù)據(jù)庫格式來保存數(shù)據(jù)，以PQDIF文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)管理。

系統(tǒng)管理模塊能滿足對(duì)數(shù)據(jù)庫的快速訪問，提供數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工具，用戶可在線監(jiān)視和修改數(shù)據(jù)庫內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在故障時(shí)能自動(dòng)、快速地從主數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)切換到備數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行，在此過程中應(yīng)保證數(shù)據(jù)的不丟失和整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性;在故障消除后應(yīng)能迅速恢復(fù)到原來狀態(tài)運(yùn)行。采用分布式的訪問機(jī)制，在并發(fā)訪問時(shí)，保證數(shù)據(jù)的安全性、一致性和完整性。系統(tǒng)管理服務(wù)器業(yè)務(wù)功能及模塊劃分如圖2所示。

客戶端共享服務(wù)器WEB網(wǎng)址，提供IE瀏覽頁面。用戶對(duì)象可以通過數(shù)據(jù)庫代理訪問服務(wù)器，讀取數(shù)據(jù)庫中的分析結(jié)果，但它訪問不到站端監(jiān)測(cè)裝置。其業(yè)務(wù)功能如圖3所示。

應(yīng)用服務(wù)器業(yè)務(wù)功能全面負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理，保證各個(gè)設(shè)備、系統(tǒng)正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫管理模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)，根據(jù)周期性指令和人工指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和事件分析，給出報(bào)警信息、事件分析和電能質(zhì)量報(bào)表等。其功能及模塊劃分如圖4所示。應(yīng)用服務(wù)器給外界提供易于訪問的接口，并將電壓、電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果放到圖形用戶界面。

通信模塊負(fù)責(zé)在通訊服務(wù)器和站端監(jiān)測(cè)裝置之間交換信息，交換的信息包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)儀器和監(jiān)測(cè)線路的配置參數(shù)等。通訊模塊負(fù)責(zé)定時(shí)向站端監(jiān)測(cè)裝置索要數(shù)據(jù)，以及對(duì)站端監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行狀態(tài)查詢或發(fā)送控制命令。通訊管理功能及模塊劃分如圖5所示。

3 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集供電系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓電流信號(hào)， 并將電能質(zhì)量分析和計(jì)算結(jié)果以足夠高的傳輸速率通過通信接口實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)點(diǎn)電能質(zhì)量情況和錄波波形上傳到管理中心。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用了B-S結(jié)構(gòu)，即允許網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何具有Internet Explorer瀏覽器的計(jì)算機(jī)訪問數(shù)據(jù)庫軟件。

3.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)量方法

(1) 頻率的測(cè)量

頻率測(cè)量采用通過測(cè)量電壓信號(hào)周期的方法實(shí)現(xiàn)。通過監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)波形的過零點(diǎn)，采用倍頻計(jì)數(shù)方法計(jì)算出信號(hào)波形的周期。由于系統(tǒng)頻率經(jīng)常變化，為保證在被監(jiān)測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)等間隔采樣N點(diǎn)，A/D 轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)脈沖fz 必須能跟蹤系統(tǒng)頻率 fs的變化，即實(shí)現(xiàn)正確的同步采樣，保證以下關(guān)系成立: fz= Nfs 。

(2) 電壓偏差的測(cè)量

被測(cè)電壓信號(hào)的有效值Urms需要對(duì)一個(gè)周期的采樣數(shù)據(jù)作方均根計(jì)算。

式中Uk為第K次采樣電壓，N為每周期采樣點(diǎn)數(shù)。求出電壓有效值后，利用國標(biāo)對(duì)電壓偏差的計(jì)算公式即可算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)電壓偏差。UN為額定電壓。

電壓偏差(%)=

(3) 電壓波動(dòng)和閃變的測(cè)量

電壓波動(dòng)值取單位時(shí)間1min內(nèi)電壓有效值的兩個(gè)極值Umax和Umin之差ΔU，并以其標(biāo)稱電壓UN的百分值表示為:

電壓閃變的測(cè)量依據(jù)IEC868推薦的平方解調(diào)檢測(cè)法，其原理為將輸入的被測(cè)電壓信號(hào)適配成適合儀器的數(shù)值，并發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波電壓作為自檢信號(hào)，通過平方解調(diào)器、轉(zhuǎn)折頻率為0.05Hz和35Hz的帶通濾波器、中心頻率8.8Hz的加權(quán)濾波器，再經(jīng)過平方器、一階平滑濾波器后獲得輸出信號(hào)，運(yùn)用累計(jì)概率函數(shù)(CPF)曲線統(tǒng)計(jì)可得Pst 和Plt ，如圖6所示。

(4) 三相不平衡的測(cè)量

三相不平衡測(cè)量采用對(duì)稱分量法。對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉分解(FFT)，求出其離散的頻譜序列，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相序分解，利用對(duì)稱分量法，可求出各通道的幅值、相角以及正序、負(fù)序、零序分量的幅值、相角和不平衡度，進(jìn)一步可求出有功功率、無功功率及其他電量參數(shù)。

(5) 測(cè)量諧波

諧波測(cè)量的數(shù)據(jù)采用無延時(shí)同步采樣，通過快速傅立葉分解(FFT)算法求出各次諧波的幅值和相角，然后計(jì)算出各次諧波含有率、總諧波畸變率。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的取值和精度

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度應(yīng)滿足下述要求:

(1) 穩(wěn)態(tài)基波電壓、基波電流精度: 0.2%;

(2) 短期電壓變動(dòng)(包括電壓暫降、電壓驟升和電壓短時(shí)中斷):電壓變動(dòng)量0.5%;持續(xù)時(shí)間10ms;

(3) 電壓偏差:0.5%;

(4) 頻率偏差:0.01Hz;

(5) 三相不平衡度:電壓不平衡度絕對(duì)誤差0.2%;電流不平衡度絕對(duì)誤差1%;電壓、電流各序分量0.5%;

(6) 諧波:滿足GB/T 14549-93規(guī)定的A級(jí)要求;

(7) 諧間波:要求同諧波;

(8) 閃變:5%。

記錄取值方法遵循國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》中的相關(guān)規(guī)定，如表1。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)針對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量指標(biāo)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、PQ 事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)查詢、超標(biāo)數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量報(bào)表輸出等功能。

(1) 在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)刷新顯示監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)， 可以用圖表、表格和矢量的形式顯示所需察看的各數(shù)據(jù)，掌握電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)時(shí)狀況。

(2) 電能質(zhì)量事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在采集信號(hào)滿足設(shè)定條件時(shí)， 可以記錄交流量的波形。如瞬態(tài)過電壓、電壓驟降等電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄波記錄。

(3) 歷史數(shù)據(jù)查詢?？梢圆榭磾?shù)據(jù)庫中存放的歷史數(shù)據(jù)，顯示統(tǒng)計(jì)的電壓、頻率、功率、電網(wǎng)諧波、三相允許不平衡度變化曲線，還有電能質(zhì)量事件的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。另外可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分析，查看分析結(jié)果。

(4) 超標(biāo)數(shù)據(jù)查詢?？山y(tǒng)計(jì)設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)的超標(biāo)數(shù)據(jù)。

(5) 電能質(zhì)量報(bào)表輸出。對(duì)設(shè)定時(shí)間段(如日、月、年)內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算并生成統(tǒng)計(jì)報(bào)告，供用戶查看和下載。

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在北京電網(wǎng)建立并應(yīng)用，圖7為歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，圖8為電能質(zhì)量事件錄波圖。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)是保證供電質(zhì)量和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的首要任務(wù)， 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過全面采集、實(shí)時(shí)上傳、及時(shí)存儲(chǔ)、準(zhǔn)確分析與顯示等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量信息的快速獲取和綜合分析。全面的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)是實(shí)施電能質(zhì)量綜合治理的前提和基礎(chǔ)，有助于加強(qiáng)電網(wǎng)的安全性和可靠性，自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)分析和數(shù)據(jù)共享有助于提高工作效率。建立和應(yīng)用電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)積累電能質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)和電力污染原始資料，能夠促進(jìn)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的提高，增加電力工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭力。