電網(wǎng)企業(yè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)

周陽

摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹了電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在供電企業(yè)的應(yīng)用，重點(diǎn)包括電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施方案和系統(tǒng)構(gòu)成等。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電企業(yè)

近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)不斷擴(kuò)大，工業(yè)負(fù)荷快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)中引入大量非線性負(fù)荷(如電力電子設(shè)備、大功率整流設(shè)備、電弧爐等等)，這些負(fù)

荷嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)供電電能質(zhì)量；另一方面，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為了提高

勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平，大量基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制設(shè)備和電子裝置應(yīng)用到各

個(gè)領(lǐng)域，這些裝置或設(shè)備性能好效率高但對(duì)電源特性變化很敏感，即對(duì)電能質(zhì)量

要求很高，而電能質(zhì)量不斷惡化己經(jīng)給使用這些設(shè)備或裝置用戶造成了不小的損

失，同時(shí)由于非線性負(fù)荷帶來的諧波造成的電能計(jì)量不準(zhǔn)確問題給供電部門造成

經(jīng)濟(jì)損失；最后，在電力市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制下，電能作為一種特殊商品，各個(gè)獨(dú)立電

能生產(chǎn)者在發(fā)電側(cè)實(shí)行競(jìng)爭(zhēng)，輸配電系統(tǒng)(即電力公司)與發(fā)電分離獨(dú)立經(jīng)營(yíng)，在這樣一個(gè)開放和競(jìng)爭(zhēng)的運(yùn)行環(huán)境下，電力部門和用戶必然對(duì)電能質(zhì)量提出越來越高的要求，并促使電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展和不斷完善。因此電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸受到電網(wǎng)企業(yè)的重視，其通常有在線監(jiān)測(cè)及現(xiàn)校裝置離線單點(diǎn)測(cè)試兩種方式，通過近兩年來的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及參考專業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，建議以在線監(jiān)測(cè)為主，現(xiàn)校裝置離線單點(diǎn)測(cè)試為輔，建立電網(wǎng)企業(yè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，以下重點(diǎn)介紹電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)及實(shí)施。

1 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)在供電企業(yè)的實(shí)施方案

1.1監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選擇

電能質(zhì)量指標(biāo)低下主要有以下危害

1.1.1電壓偏差超標(biāo)會(huì)使用電設(shè)備損耗增加、壽命縮短、運(yùn)行不正常，會(huì)破壞電力系統(tǒng)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性、電壓的穩(wěn)定性以及電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.1.2電壓的波動(dòng)和閃變主要由波動(dòng)性負(fù)荷(如電弧爐)引起，其超標(biāo)會(huì)危害與其連接在公共供電點(diǎn)的其他用戶設(shè)備，如使照明燈閃爍、電機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻、計(jì)算機(jī)及電子設(shè)備工作不正常等。

1.1.3三相不平衡會(huì)使發(fā)電機(jī)工作不正常，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)、變流器產(chǎn)生非特征諧波，增加變壓器的附加損耗使其局部過熱，中性線電流增大產(chǎn)生電噪聲干擾，增加電力線損耗和對(duì)通信的干擾等。

1.1.4在頻率允許的偏差范圍內(nèi)，會(huì)引起電力設(shè)備的效率問題；當(dāng)頻率偏差超過范圍時(shí)，則會(huì)危及電力設(shè)備的安全，嚴(yán)重時(shí)甚至造成電力系統(tǒng)瓦解崩潰。

1.1.5暫時(shí)過電壓、瞬態(tài)過電壓以及電壓跌落和短時(shí)供電中斷的問題一般由電網(wǎng)或用戶內(nèi)部的短路故障引起，會(huì)直接影響甚至中斷用戶正常的用電，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，這是用戶最關(guān)心的問題。

電力企業(yè)一貫比較重視電能質(zhì)量指標(biāo)中的電壓、頻率合格率，其基本上能夠符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此建立電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)選擇重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的是電壓驟降、瞬態(tài)過電壓、諧波畸變和閃變生個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置原則

依照《電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督規(guī)程DL/T 1053-2007》，并參考相關(guān)電網(wǎng)企業(yè)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)有關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置原則，地區(qū)供電企業(yè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)遵循以下基本原則：

1.2.1重點(diǎn)選擇在特殊發(fā)電廠（風(fēng)力、潮汐等電廠）、樞紐變電站、直流接地極周邊變電站及接有電能質(zhì)量干擾源的變電站各電壓等級(jí)的母線上，以及變電站電能質(zhì)量干擾源出線、無功補(bǔ)償電容器回路等。

1.2.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)隨著電網(wǎng)和負(fù)荷的發(fā)展及時(shí)調(diào)整，應(yīng)覆蓋主網(wǎng)及全部供電電壓等級(jí)，并在電網(wǎng)內(nèi)（地域和線路首末）呈均勻分布，應(yīng)能如實(shí)反映本地區(qū)諧波、三相電壓不平衡、閃變污染水平。

1.2.3特殊用戶或訂有電能質(zhì)量指標(biāo)條款合同的用戶。

1.2.4考慮到電能質(zhì)量數(shù)據(jù)量比較大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)先選擇能實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊（具備光纖通道）的站點(diǎn)。

下列接入點(diǎn)，可以設(shè)置電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置：

（1）交、直流電弧爐，中、高頻爐，軋鋼、冶煉等鋼鐵企業(yè)的系統(tǒng)接入點(diǎn)；

（2）電氣化鐵路的系統(tǒng)接入點(diǎn)；

（3）地鐵的系統(tǒng)接入點(diǎn)；

（4）大型風(fēng)電廠的系統(tǒng)接入點(diǎn)；

（5）大型整流設(shè)備的用戶接入點(diǎn)：水廠、電化廠、注塑廠、電信大樓、電視發(fā)射中心、大型商貿(mào)中心等；

（6）大量點(diǎn)焊機(jī)、弧焊機(jī)的用戶接入點(diǎn)：車輛制造廠、機(jī)械加工廠等；

（7）對(duì)高新技術(shù)企業(yè)（微電子制造業(yè)等）供電的變電所；

（8）重要負(fù)載的用戶接入點(diǎn)：機(jī)場(chǎng)、大型醫(yī)院等；

（9）系統(tǒng)內(nèi)重要的500kV、220kV樞紐變電所；

（10）FACTS控制器（SVC、STATCOM等）的系統(tǒng)接入點(diǎn)；

（11）500kV換流站、變電站高低壓母線。

2 系統(tǒng)的基本要求

2.1應(yīng)具有按照需求進(jìn)行電能質(zhì)量信息采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、發(fā)布等功能，可自動(dòng)生成報(bào)表。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)基本能反映地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的整體水平，尤其應(yīng)能反映電網(wǎng)樞紐變電站（所）、重要用戶等的電能質(zhì)量狀況。

2.2 安全性

2.2.1系統(tǒng)在運(yùn)行期間應(yīng)滿足《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)》（GB/T17626.1~12-1998）的規(guī)定要求。

2.2.2電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)安全與傳輸安全

1）信息的存儲(chǔ)安全

應(yīng)能保證電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息安全存儲(chǔ)，能有效防止數(shù)據(jù)信息遭到病毒破壞，同時(shí)所有未經(jīng)授權(quán)的用戶，不能對(duì)數(shù)據(jù)庫信息有任何的操作，包括讀取、修改、刪除、復(fù)制等。系統(tǒng)關(guān)鍵信息應(yīng)具有安全備份與災(zāi)難恢復(fù)機(jī)制。

2）信息傳輸安全

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)傳輸，鑒于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量比較大，應(yīng)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，為保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性，應(yīng)采取必要的安全防護(hù)。

2.3兼容性

性能符合電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端技術(shù)規(guī)范，原則上都可用于地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.4可擴(kuò)展性

根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際需要并結(jié)合規(guī)范要求的監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇原則，增加或減少電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)，逐步健全和完善地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3.系統(tǒng)基本架構(gòu)

電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以是一個(gè)覆蓋省級(jí)電網(wǎng)的三級(jí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，由省級(jí)主站系統(tǒng)、地區(qū)供電局子站系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端和相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)等幾部分組成，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)，其基本構(gòu)架如圖1所示。

省級(jí)主站系統(tǒng)（省級(jí)電能質(zhì)量監(jiān)控中心）：是全省電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的管理中心，是全省數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)指標(biāo)分析和電網(wǎng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的中心系統(tǒng)，由通信（數(shù)據(jù)采集）服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成，具有數(shù)據(jù)查詢、事件報(bào)警、信息發(fā)布、報(bào)表定制、數(shù)據(jù)庫管理及用戶二次開發(fā)功能，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于子站或監(jiān)測(cè)終端。

地區(qū)級(jí)子站系統(tǒng)（地區(qū)供電局電能質(zhì)量監(jiān)控中心）：是各地市電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的管理中心，由通信（數(shù)據(jù)采集）服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成，負(fù)責(zé)對(duì)本地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)、分析、查詢，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于監(jiān)測(cè)終端。

監(jiān)測(cè)終端：依靠就地安裝的在線式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)電能質(zhì)量的連續(xù)不間斷測(cè)量，通過數(shù)據(jù)通訊層自動(dòng)完成采集數(shù)據(jù)的上傳。

三層之間主要采用電力專用光纖通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

圖1 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本架構(gòu)示意圖

綜上，通過對(duì)供電局的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能分析，我們可以看出，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析不僅能夠使我們掌握全網(wǎng)的電能質(zhì)量水平與狀況，了解運(yùn)行負(fù)荷引起電能質(zhì)量指標(biāo)下降的內(nèi)在規(guī)律，發(fā)現(xiàn)污染源負(fù)荷的動(dòng)態(tài)時(shí)間分布特性，探索不同污染源負(fù)荷在不同運(yùn)行工況及負(fù)荷水平下對(duì)電網(wǎng)污染的程度，同時(shí)能夠使我們?nèi)〉么罅肯鑼?shí)且在不同運(yùn)行工況的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)規(guī)律依照同家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行在線評(píng)估，從而使電能質(zhì)最指標(biāo)參數(shù)不僅只有專業(yè)人員能夠分析了解，同時(shí)能夠被廣大電力工作者、客戶、特別足我們的決策領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行分析應(yīng)用，從而指導(dǎo)電力系統(tǒng)的安傘生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量污染的綜合治理，最終實(shí)現(xiàn)綠色電力環(huán)境。