電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

張健 等

摘要：通過(guò)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，我們能對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量指標(biāo)做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，據(jù)此，可判定電網(wǎng)的哪些指標(biāo)存在問(wèn)題或有劣變的趨勢(shì)，提出系統(tǒng)運(yùn)行方式調(diào)整、指標(biāo)控制治理的參考意見(jiàn)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、功能完善。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng) 非線性符合 質(zhì)量指標(biāo)

1背景

非線性負(fù)荷特別是煤礦中的大型提升機(jī)、工業(yè)制造中的機(jī)床和家用的空調(diào)、電視和電腦等大量非線性負(fù)荷向電網(wǎng)中注入了大量的諧波，對(duì)用電設(shè)備造成嚴(yán)重傷害，如使增加變壓器損耗，增加線路損耗，使電機(jī)負(fù)載加重，線圈消耗增加，加重集膚效應(yīng)，使電機(jī)過(guò)熱容易燒毀；產(chǎn)生電壓波形畸變，使電力電子設(shè)備因電磁震蕩而損壞，引起絕緣介質(zhì)強(qiáng)度降低，縮短設(shè)備使用壽命；增加供電線路的損失，降低供電容量，加劇線路老化，泄露電流加大；諧波還會(huì)對(duì)通信設(shè)備，測(cè)量設(shè)備，儀器儀表，計(jì)算機(jī)，智能輔助監(jiān)控，繼保設(shè)備，智能裝置等有很大的危害作用。同時(shí)，由于諧波通過(guò)電力線傳輸，因此影響面廣，傳播速度快，危害及其嚴(yán)重，其結(jié)果影響系統(tǒng)或設(shè)備的電氣性能，甚至損壞設(shè)備，可見(jiàn)諧波危害與影響具有快速傳播性。

本電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠評(píng)估電網(wǎng)中的諧波源及其危害大小，判斷諧振發(fā)生的可能性及諧振電壓，為電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理提供指標(biāo)和決策服務(wù)。

2 需求分析

本系統(tǒng)的功能需求是在線采集電壓、電流、供電可靠性等各種電能質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)行諧波潮流計(jì)算，在全網(wǎng)范圍內(nèi)查找諧波源，并按照危害程度對(duì)諧波源進(jìn)行排序。幫助運(yùn)行人員更好地采取提高電能質(zhì)量的措施，提高電能質(zhì)量管理水平。

系統(tǒng)充分利用“三集五大”體系建設(shè)成果，通過(guò)電網(wǎng)信息支撐系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)全網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，全面了解電網(wǎng)情況，實(shí)現(xiàn)安全電網(wǎng)運(yùn)行，并及時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中異動(dòng)及自動(dòng)預(yù)警，為系統(tǒng)高層應(yīng)用提供基礎(chǔ)，為持續(xù)提升電網(wǎng)質(zhì)量提供服務(wù)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

跟進(jìn)系統(tǒng)的需求分析，我們?cè)O(shè)計(jì)電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能如下：

①就地在線監(jiān)測(cè)裝置之間相互獨(dú)立，單元的任意增加與縮減不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。②多功能監(jiān)測(cè)終端，可通過(guò)終端圖形界面任意配置監(jiān)測(cè)通道，設(shè)置物理采集、軟采集和函數(shù)采集通道。（圖1）。③數(shù)據(jù)記錄全面（表1）。④諧波潮流計(jì)算和顯示。采用GPS同步各站采集的數(shù)據(jù)，能夠得到精確的諧波潮流。⑤）諧波發(fā)射水平和諧波責(zé)任計(jì)算。能夠分析任意諧波源對(duì)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的影響，輔助確定諧波源的影響范圍及影響程度。⑥諧波源全網(wǎng)定位。能夠在全網(wǎng)范圍內(nèi)按照影響程度和影響范圍對(duì)各個(gè)諧波源排序，并定位影響最大的諧波源（圖2，圖3）。⑦超限報(bào)警和事件追憶功能，能夠幫助運(yùn)行人員及時(shí)找到因諧波問(wèn)題引起電網(wǎng)中故障的原因。具有錄波功能。⑧高精度。符合國(guó)標(biāo)A 級(jí)儀器要求。對(duì)諧波、三相不平衡度、閃變和波動(dòng)均采用基準(zhǔn)算法，無(wú)近似計(jì)算，采用高精度A/D（12 位），同時(shí)采樣，采集速率12.5 kHz。電壓測(cè)量精度0.1級(jí)，電流測(cè)量精度0.2級(jí)，功率電度測(cè)量精度0.5級(jí)。⑨強(qiáng)大的通訊功能。監(jiān)測(cè)單元具有RJ-45、RS-232/458、光纖、GPRS和zigbee等多種通訊方式，通訊距離不受限制。可以靈活的構(gòu)建電力諧波潮流分散監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)提供靈活和便捷的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)置功能（圖4，圖5）。⑩諧振模態(tài)分析。系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出系統(tǒng)的諧振模態(tài)，圖5為諧振模態(tài)分析圖。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，我們能對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量指標(biāo)做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，據(jù)此，可判定電網(wǎng)的哪些指標(biāo)存在問(wèn)題或有劣變的趨勢(shì)，并能在系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出系統(tǒng)運(yùn)行方式調(diào)整、指標(biāo)控制治理的參考意見(jiàn)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、功能完善。