基于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電能質(zhì)量問(wèn)題研究

刁長(zhǎng)玉

（國(guó)網(wǎng)天津武清公司分公司，天津300072）

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高，用戶對(duì)于電能質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，在電力企業(yè)，經(jīng)常會(huì)遇到用戶電能質(zhì)量投訴情況，在理想的電網(wǎng)系統(tǒng)中，電壓和電流呈現(xiàn)對(duì)稱狀態(tài)，三相交流正弦曲線平滑穩(wěn)定，但是因?yàn)殡娋W(wǎng)系統(tǒng)中很多負(fù)荷都是非線性、非對(duì)稱的，導(dǎo)致出現(xiàn)電壓偏差、諧波、閃變、電壓暫降等電能質(zhì)量問(wèn)題。電能質(zhì)量問(wèn)題一般可分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩大類，穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題主要包括諧波、間諧波、波形下陷以及噪聲等。其中諧波是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題主要有以下幾種形式：電壓驟升、驟降、電壓瞬變、電壓閃變、短時(shí)斷電等。

2 常用解決方法

解決電能質(zhì)量問(wèn)題有兩種方法，一種是預(yù)測(cè)并預(yù)防，另一種是事后補(bǔ)救。預(yù)測(cè)并預(yù)防方法是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段考慮可能存在的電能質(zhì)量問(wèn)題，防止這種問(wèn)題發(fā)生。事后補(bǔ)救方法是系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)了問(wèn)題，采取措施補(bǔ)救。隨著電力電子等技術(shù)快速發(fā)展，越來(lái)越多電力電子裝置用于改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，常見(jiàn)的有靜止調(diào)相機(jī)(STATCON)、固態(tài)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(SSTS),動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR),不間斷穩(wěn)壓電源(UPS),有源濾波器(APF)等。隨著用戶對(duì)電能質(zhì)量要求越來(lái)越高，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尤為重要，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)采取治理措施。

3 常用監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)要求

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)方式主要有3 種，包括專項(xiàng)測(cè)量、定期或不定期檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)。專項(xiàng)測(cè)量主要用于有干擾源設(shè)備、負(fù)荷容量變化大的電網(wǎng)，定期或不定期檢測(cè)適用于不具備連續(xù)監(jiān)測(cè)或不需要連續(xù)監(jiān)測(cè)情況，在線監(jiān)測(cè)主要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量狀況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)的相關(guān)電能指標(biāo)包括供電電壓偏差、諧波、間諧波、閃變、電壓暫降、三相電壓不平衡度等，監(jiān)測(cè)對(duì)象可針對(duì)重要變電站，無(wú)人值班變電站的公共配電點(diǎn)，大型干擾源如煉鋼廠，電氣化鐵路等。

4 天津電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

天津電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)電網(wǎng)諧波、閃變、波動(dòng)等問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)對(duì)象包括重要變電站、重要用戶、電氣化鐵路供電點(diǎn)、光伏接入點(diǎn)等，通過(guò)頁(yè)面展示分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，重視需求，注重實(shí)際應(yīng)用效果。

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)是基于現(xiàn)已建成的電網(wǎng)資產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)督管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)和部署架構(gòu)上進(jìn)行開(kāi)展工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電電壓、電網(wǎng)頻率、諧波等指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)反映電能質(zhì)量水平。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖

4.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

天津電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基波、諧波、三相不平衡、電壓閃變、電壓波動(dòng)、頻率、間諧波、暫升/暫降、短時(shí)中斷、瞬態(tài)事件、定時(shí)錄波數(shù)據(jù)等指標(biāo)的測(cè)量、分析和頁(yè)面顯示。本系統(tǒng)通過(guò)采集地市公司電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端諧波數(shù)據(jù)，對(duì)天津全網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布、相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)，針對(duì)電氣化鐵路和換流站進(jìn)行諧波專項(xiàng)分析，掌握相關(guān)基礎(chǔ)分布和臺(tái)帳信息、發(fā)射特性及其對(duì)電網(wǎng)的影響，為諧波干擾源管理分析提供有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和系統(tǒng)支撐。

4.3 系統(tǒng)具體功能

本系統(tǒng)通過(guò)采集地市公司電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)，主要實(shí)現(xiàn)了電壓、電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯集、指標(biāo)統(tǒng)計(jì)和展示，以及電氣化鐵路和換流站信息統(tǒng)計(jì)、專項(xiàng)分析和展示，包括綜合查詢、綜合展示、高級(jí)應(yīng)用、指標(biāo)分析、運(yùn)行維護(hù)、系統(tǒng)管理、運(yùn)行報(bào)告七大功能模塊，具體功能包括：a.綜合查詢：包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)指標(biāo)評(píng)估、監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)事件總覽、國(guó)網(wǎng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的個(gè)維度查詢及展示。b.綜合展示：包括指標(biāo)概覽、指標(biāo)詳情和臺(tái)帳信息展示;c.高級(jí)應(yīng)用：包括電鐵專項(xiàng)分析、新能源專項(xiàng)分析、電壓暫降專項(xiàng)分析、諧波源專項(xiàng)分析。d.指標(biāo)分析：包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)參數(shù)及現(xiàn)狀概覽、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)詳情、監(jiān)測(cè)點(diǎn)指標(biāo)匯總報(bào)表及報(bào)告。e.運(yùn)行維護(hù)：包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)臺(tái)帳維護(hù)、終端臺(tái)帳查詢、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程維護(hù)、短信管理、平臺(tái)算法說(shuō)明。f.系統(tǒng)管理：包括角色管理、用戶管理、密碼修改、IP 白名單管理、系統(tǒng)參數(shù)配置、用戶登錄管理、終端安全配置。g.運(yùn)行報(bào)告：提供系統(tǒng)運(yùn)行周報(bào)及月報(bào)等信息的查看及下載。

例如通過(guò)綜合查詢和綜合展示頁(yè)面，可以顯示天津監(jiān)測(cè)點(diǎn)當(dāng)月和上月的在線率、完整率、穩(wěn)態(tài)指標(biāo)越限監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量和暫態(tài)事件數(shù)量信息，顯示如圖2 所示：

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)在線率和完整率

圖3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)越限查詢

通過(guò)越限查詢界面，可以查詢指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的指標(biāo)越限情況，涉及指標(biāo)包括頻率偏差、電壓偏差、電壓不平衡度、閃變、電壓總諧波畸變率、諧波電壓含有率、諧波電流有效值。如圖3 所示。

系統(tǒng)的暫態(tài)事件界面主要展示指定日期內(nèi)發(fā)生的短時(shí)中斷、電壓暫降、電壓暫升的持續(xù)時(shí)間和事件次數(shù)匯總情況,以及相應(yīng)的ITIC 曲線和SARFI 曲線界面。如圖4- 圖5 所示：

圖4 暫態(tài)事件

圖5 ITIC 曲線

系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用主要是針對(duì)電氣化鐵路、新能源、電壓暫降和諧波源做專項(xiàng)分析，如圖6 所示：

圖6 高級(jí)應(yīng)用功能菜單

5 結(jié)論

通過(guò)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以直觀看到電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)現(xiàn)狀，以系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，分析電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題，制定最合適的治理方案，保證治理效果和經(jīng)濟(jì)性。