電能質(zhì)量監(jiān)測裝置現(xiàn)場比對檢測方法

李海鋒

摘要：隨著人們生活質(zhì)量在不斷提高，對于用電的需求在不斷加大，大多數(shù)國家的電力系統(tǒng)都采用集中式發(fā)電設(shè)施。這類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是包含大型發(fā)電機(jī)和集中的終端用戶。由于發(fā)電機(jī)和終端用戶距離長，發(fā)電機(jī)和負(fù)荷、輸電和配電系統(tǒng)會產(chǎn)生巨大的電力損失。此外，在這些集中于都市和工業(yè)園區(qū)的電力用戶還會因?yàn)闆]有合適的空間用于建造新增配電系統(tǒng)而造成供電困難。因此，分布式發(fā)電被引入到配電網(wǎng)并提供替代集中式供電。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量;監(jiān)測裝置;現(xiàn)場比對;檢測

引言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，特別是非線性、沖擊負(fù)荷容量及數(shù)量的大量增加，電能質(zhì)量問題日益突出，不僅關(guān)系到電網(wǎng)企業(yè)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也會影響到用電設(shè)備的正常工作。如何實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)客觀的電能質(zhì)量綜合評估，對電力市場環(huán)境下全面考核電能質(zhì)量、修正電價(jià)和電能質(zhì)量管控模型研究具有重要意義。電能質(zhì)量是一個(gè)多指標(biāo)的綜合體，單純判斷某項(xiàng)指標(biāo)是否合格，不能反映電能質(zhì)量的整體狀況，也不便于量化擾動(dòng)引起的損失和未來電力市場環(huán)境下的“依質(zhì)定價(jià)”，因此需要對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合性的評估。電能質(zhì)量綜合評估是在對系統(tǒng)電氣運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測量或通過建模仿真獲得基本數(shù)據(jù)后，再對電能質(zhì)量各項(xiàng)特性指標(biāo)做出評價(jià)以及和標(biāo)準(zhǔn)等級進(jìn)行比較的過程。國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在此方面做了大量的研究。

1監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文基于.NET的瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)設(shè)計(jì)出系統(tǒng)總體架構(gòu)圖。其包括監(jiān)測設(shè)備層、數(shù)據(jù)庫服務(wù)層、Web服務(wù)層、客戶端應(yīng)用層等。其中監(jiān)測設(shè)備層用于采集、傳輸電力網(wǎng)絡(luò)中的各種信息數(shù)據(jù)，在監(jiān)測時(shí)，其上設(shè)置有電流互感器、電壓互感器、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)采集單元將采集到的信號通過數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行信息處理，計(jì)算出的結(jié)果通過被傳遞到監(jiān)測主站服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)層用于收集、處理監(jiān)測設(shè)備傳遞的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便存儲、計(jì)算，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)層，其包括各種服務(wù)層，比如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)據(jù)庫等。在Web服務(wù)層，其設(shè)置有各種Web服務(wù)以及和Silverlight程序提供WCF服務(wù)。該層結(jié)構(gòu)還能根據(jù)客戶端瀏覽器的用戶請求指令，通過HTTP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。在客戶端，可以實(shí)現(xiàn)用戶的多途徑使用功能。

2電能質(zhì)量監(jiān)測裝置現(xiàn)場比對檢測方法

2.1模糊綜合評價(jià)

治理設(shè)備的治理效果是否良好具有模糊性，而模糊綜合評價(jià)是利用模糊數(shù)學(xué)的一些原理和方法對定義不明確、不易量化的因素進(jìn)行量化，故文章采用模糊綜合評價(jià)法進(jìn)行評價(jià)。確定指標(biāo)集和指標(biāo)權(quán)重后，模糊綜合評價(jià)還需建立評語集和指標(biāo)的隸屬度函數(shù)。建立評語集的主要依據(jù)為治理設(shè)備治理效果的特征。當(dāng)治理設(shè)備不僅不能改善電能質(zhì)量，還使電能質(zhì)量更為惡化時(shí)，評價(jià)為差;當(dāng)治理設(shè)備對電能質(zhì)量指標(biāo)略有改善作用時(shí)，評價(jià)為中;當(dāng)治理設(shè)備對電能質(zhì)量指標(biāo)有明顯改善作用時(shí)，評級為良;當(dāng)治理設(shè)備對電能質(zhì)量指標(biāo)的改善效果十分突出時(shí)，評價(jià)為優(yōu);即評語集V為：V=[差，中，良，優(yōu)]。構(gòu)建指標(biāo)評語集隸屬度函數(shù)需依據(jù)指標(biāo)集的定義確定，以提升評價(jià)結(jié)果的工程實(shí)用性。治理效果為差對應(yīng)治理效果指標(biāo)小于0，不具模糊性，故可用矩形分布構(gòu)建其隸屬度函數(shù)。

2.2物元分析法

物元分析法是研究矛盾問題規(guī)律的方法。物元可拓模型是利用物元分析法，結(jié)合可拓學(xué)集合論，建立的事物多指標(biāo)性能參數(shù)的評定模型。物元可拓模型雖然能較簡單、客觀地實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的綜合評估，但是在理論和應(yīng)用上也存在不完善之處，如當(dāng)指標(biāo)數(shù)據(jù)超出節(jié)域時(shí)，關(guān)聯(lián)函數(shù)就無法計(jì)算，進(jìn)而無法進(jìn)行評價(jià);評價(jià)過程中，容易損失信息，從而易導(dǎo)致評定結(jié)果偏差等。因此，對物元可拓模型的經(jīng)典域和待評物元以及最大隸屬度評價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行了改進(jìn)。物元分析法在解決電能質(zhì)量綜合評估建模的復(fù)雜性上有明顯的優(yōu)勢，其建模簡單，易于計(jì)算機(jī)編程處理，具有較好的實(shí)用性，但是由隸屬度算法擴(kuò)展而來的關(guān)聯(lián)度算法具有同隸屬度算法一樣的不足，降低了評定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.3綜合電能質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制設(shè)計(jì)

為了對多個(gè)電能質(zhì)量擾動(dòng)進(jìn)行識別和分析，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)估計(jì)方法的集成不易實(shí)現(xiàn)，而這些智能識別技術(shù)通常需要對大量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行多次計(jì)算、估計(jì)和系統(tǒng)估計(jì)。由于計(jì)算能力的限制，基于智能監(jiān)控系統(tǒng)的使用靈活性受到限制。對于其他傳統(tǒng)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(zhì)量擾動(dòng)分析帶來了困難。本文設(shè)計(jì)了集成的PQ監(jiān)測系統(tǒng)，減少測量模式的選擇步驟和復(fù)雜智能分析的預(yù)處理。本文提出的集成PQ監(jiān)視機(jī)制類似于沒有預(yù)處理階段的機(jī)制，其中根據(jù)不同的測量模式同時(shí)分析功率信號，而PQ干擾的識別由以下標(biāo)準(zhǔn)確定：（1）如果估計(jì)的基頻不是名義值，則存在基頻偏差;（2）如果根據(jù)獲得的振幅計(jì)算的總諧波失真（THD）指數(shù)超過5%（由IEEEStd.1159-2009推薦），則存在諧波;（3）如果根據(jù)獲得的包絡(luò)信號計(jì)算的短期閃爍指數(shù)PSST超過1.0（由IEC標(biāo)準(zhǔn)61000-4-15推薦），則存在電壓波動(dòng);（4）如果檢測到的持續(xù)時(shí)間和分析的功率信號的保留幅度符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1159-2009中的定義，則存在相應(yīng)的PQ事件。

2.4灰色評估法

灰色評估是一種基于灰色系統(tǒng)理論，對系統(tǒng)或所屬因子在某一時(shí)段所處的狀態(tài)，做出一種半定性半定量的評價(jià)與描述的方法，主要分為灰色統(tǒng)計(jì)評估和灰色聚類評估?；疑y(tǒng)計(jì)評估是以灰數(shù)的白化函數(shù)生成為基礎(chǔ)，將一些具體數(shù)據(jù)，按某種灰類所描述的類別進(jìn)行歸納的方法。通過分析數(shù)據(jù)特征來獲取序列間的差異信息，建立差值舉證，以此計(jì)算出待評估樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本的關(guān)聯(lián)度?；陔娔苜|(zhì)量指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性和網(wǎng)絡(luò)層次分析法形成加權(quán)決策矩陣，實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量的綜合評估。在此基礎(chǔ)上，考慮到DG的影響，提出了基于突變決策理論的電能質(zhì)量評估方法。

2.5軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)為基于移物聯(lián)網(wǎng)有限公司打造的OneNet開放平臺，在OneNet平臺的數(shù)據(jù)管理平臺，監(jiān)測終端啟動(dòng)后，對監(jiān)測終端各個(gè)單元模塊（比如時(shí)鐘、單元模塊、各個(gè)模塊的I/O端口、SPI端口等）進(jìn)行初始化。然后對電力網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測位置和設(shè)備進(jìn)行GPS定位，并開始對該位置處的電力網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行監(jiān)測，并將定位和監(jiān)測后的數(shù)據(jù)放入寄存器中等待數(shù)據(jù)發(fā)送。然后將寄存器中的電能監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備位置信息發(fā)送到OneNet平臺中。采用OneNet平臺能夠很好地實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地采集和傳輸。

結(jié)語

現(xiàn)有大量電能質(zhì)量綜合評估研究大都從評估指標(biāo)、評估權(quán)重以及評估模型三方面的特性出發(fā)，能較為定量、全面和客觀地反映所有類型的電能質(zhì)量問題的綜合結(jié)果。但隨著DG大量接入、配售電市場放開、能源互聯(lián)網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有評估方法普遍存在經(jīng)濟(jì)性考慮不足、無法利用多源海量數(shù)據(jù)進(jìn)行長時(shí)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(zhì)量綜合評估這一傳統(tǒng)研究領(lǐng)域還有許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破。

參考文獻(xiàn)

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