基于在線監(jiān)測系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題研究

馬海權(quán)

摘要：隨著社會生產(chǎn)的快速發(fā)展，各種非線性負荷、非對稱性、沖擊性用電設(shè)備被大量使用，使電網(wǎng)中產(chǎn)生大量的諧波干擾，嚴重影響電網(wǎng)電能的質(zhì)量。因此，實時有效地對電網(wǎng)電能質(zhì)量進行監(jiān)測，對確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);在線監(jiān)測系統(tǒng);電能質(zhì)量

1 電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生的主要原因

電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題包括同步發(fā)電機運行中感應(yīng)電動勢不理想;變壓器勵磁回路非線性特性;直流輸電等。還有變電站并聯(lián)電容器補償裝置等因素對諧波的影響。在工業(yè)和生活用電負載中，非線性負載是電力系統(tǒng)諧波問題的主要來源。各種自然災(zāi)害、誤操作、電網(wǎng)故障時、發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護裝置中的電力電子設(shè)備的啟動等都將造成各種電能質(zhì)量問題。

2 電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的管理概述

2.1 專業(yè)管理的理念或策略

公司立足數(shù)據(jù)量龐大，治理經(jīng)驗薄弱，數(shù)據(jù)問題較多的情況，依照國網(wǎng)及省公司的工作部署要求，以實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)“一個源頭”， 業(yè)務(wù)流程“一套標準”， 站、線、段、戶“4個對應(yīng)”為目標，堅持“責(zé)任明確、標準統(tǒng)一、協(xié)同配合、進度與質(zhì)量并重、獎懲并行”五原則，建章立制，穩(wěn)扎穩(wěn)打，完善以現(xiàn)場消缺、整治為前提的設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集流程，改良系統(tǒng)間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對應(yīng)和治理問題，實現(xiàn)設(shè)備與數(shù)據(jù)相對應(yīng)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場情況相對應(yīng)。

2.2 專業(yè)管理的范圍和目標

電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)充分利用相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和關(guān)鍵質(zhì)量指標集成工作的成果，制定的整體管理方案，實現(xiàn)對電網(wǎng)頻率、電網(wǎng)電壓、供電電壓和可靠性數(shù)據(jù)的自動采集和在線監(jiān)測分析，提升公司電網(wǎng)安全運行水平和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。依據(jù)業(yè)務(wù)特點，基于電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)開展相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的改造工作，以滿足電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)集成規(guī)范要求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

管理范圍包括低壓數(shù)據(jù)接入實施單位，統(tǒng)推生產(chǎn)管理系統(tǒng)，供電電壓自動采集系統(tǒng)，ERP系統(tǒng)，自建生產(chǎn)管理系統(tǒng)。內(nèi)容包括可靠性管理改造（包含中、高壓用戶供電可靠性、輸變電可靠性、小時級數(shù)據(jù)更新功能以及算法改造）、低壓集成接入和計算功能、指標統(tǒng)一發(fā)布管理功能、110（66）kV設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成與考核、集成業(yè)務(wù)系統(tǒng)改造等五大類開發(fā)與實施工作。

3 嵌入式技術(shù)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)以及設(shè)計分析

3.1 微處理器應(yīng)用領(lǐng)域分析

微處理器是實現(xiàn)嵌入式技術(shù)的核心，在進行嵌入式技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)首先對微處理器進行分析。在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展當(dāng)中，微處理器的應(yīng)用十分廣泛，除了在工程控制領(lǐng)域外，在無線通信、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、成像產(chǎn)品等領(lǐng)域也有著突出的貢獻。同時，由于不同領(lǐng)域的要求不同，所選用的微處理器特點也不同，在設(shè)計之初，需要著重分析^【1】。

3.2 微處理器選型

關(guān)于微處理器的選型，在電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)首先考慮處理器內(nèi)核以及系統(tǒng)工作頻率兩個方面。其中，內(nèi)核結(jié)構(gòu)不同，其所適用的領(lǐng)域就不同，而系統(tǒng)工作頻率則決定了微處理器的處理能力，從而直接作用于在線監(jiān)測在面對大數(shù)據(jù)量時的處理效率。除了以上兩個方面，在微處理器選型中，存儲容量、片內(nèi)外圍電路、生產(chǎn)廠家等也都是選型的重點。

3.3 功能需求

以往的技術(shù)領(lǐng)域，為了應(yīng)對電能質(zhì)量問題，一般會采用電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，這種裝置所采用的數(shù)字信號處理器DSP能夠利用運算分析，完成對電壓偏差、電壓諧波、三相電壓不平衡度的計算，功能十分強勁。但隨著電能傳輸發(fā)展，電網(wǎng)中電能質(zhì)量除了上述三個方向之外，又多了瞬時電壓跌落以及電壓波動等暫態(tài)指標，對于傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理器來說，處理速度不足導(dǎo)致在暫態(tài)指標檢測中，無法發(fā)揮作用。因此在現(xiàn)代在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中，既要滿足傳統(tǒng)數(shù)字信號處理的工作內(nèi)容，同時還需要具備暫態(tài)指標的獲取的評價。

3.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能需求分析可以看出，現(xiàn)代在線監(jiān)測需要滿足的內(nèi)容是多方面的。在本文的系統(tǒng)總體方案設(shè)計當(dāng)中，在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立包含了用電信息采集系統(tǒng)、供電電壓自動采集系統(tǒng)、調(diào)度技術(shù)支持以及生產(chǎn)管理系統(tǒng)四個方面。其中用電信息采集系統(tǒng)面向的用電用戶層面，實現(xiàn)對電能傳輸情況的分析，而供電電壓采集系統(tǒng)則滿足電壓偏差、電壓諧波、三相電壓不平衡度等內(nèi)容的分析。調(diào)度技術(shù)則是在暫態(tài)指標當(dāng)中為管理人員提供技術(shù)參考、生產(chǎn)管理則主要面向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

3.5 硬件調(diào)試

在印制電路板完成之后，不能直接開始元件焊接，而是應(yīng)當(dāng)由設(shè)計人員對照原理圖進行印制電路板連線的檢查，并且需要以各個單元電路為基本單位，進行焊接調(diào)試。在完成了電源網(wǎng)絡(luò)的檢查后可以將印制電路板接通電源，從而發(fā)現(xiàn)在電路工作中是否有異常情況出現(xiàn)。以芯片為例，在正常工作中，芯片由于工藝結(jié)構(gòu)和通電工作，會存在一定程度的發(fā)熱現(xiàn)象，但是當(dāng)超過一定技術(shù)指標之后，芯片發(fā)燙嚴重，這說明在電路板當(dāng)中存在一定的故障，需要重新檢測。

4 基于在線監(jiān)測系統(tǒng)的電能質(zhì)量管理研究

4.1 創(chuàng)新決策模式

通過多種技術(shù)手段對相關(guān)指標數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行有效集成，逐步擴展了電能質(zhì)量監(jiān)測范圍。實現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括臺帳數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)的自動采集，減輕了人工錄入的負擔(dān)，減少數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)源唯一性，使更加及時和準確對可靠性相關(guān)的業(yè)務(wù)的管理。

通過可靠性指標的在線計算和在線動態(tài)展現(xiàn)，促進可靠性業(yè)務(wù)管理從事后評價向在線化監(jiān)控、在線評價的管理模式的轉(zhuǎn)變^【2】。對可靠性管理計劃的動態(tài)跟蹤，加強可靠性管理工作的過程管控能力，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，確保了全網(wǎng)可靠性業(yè)務(wù)目標的有效達成。同時將可靠性指標在線監(jiān)測與歷史評價結(jié)果相結(jié)合，完成可靠性指標的在線同期對比分析和在線趨勢分析，為可靠性管理工作提供新穎、科學(xué)的決策模式。

4.2 形成標準管理模式

在以往的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)治理工作開展中累計發(fā)現(xiàn)大量問題臺賬，主要表現(xiàn)為線路單線圖紙資料不完善、臺賬標識缺失，營銷、PMS系統(tǒng)未集成數(shù)據(jù)、大量無法檢驗的歷史數(shù)據(jù)等;同時，電能質(zhì)量業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成數(shù)據(jù)主要來源于PMS、調(diào)度、營銷、用采等系統(tǒng)，并且分別由各系統(tǒng)專業(yè)維護，因此存在專業(yè)數(shù)據(jù)壁壘和信息孤島問題，嚴重影響到電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)集成應(yīng)用的性能;另外，公司以往推行過一定力度的數(shù)據(jù)整改工作，但效果并不理想，仍存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，同時伴隨著嚴重的數(shù)據(jù)一致性問題，從而導(dǎo)致了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對應(yīng)準確程度仍然較低的結(jié)果。

4.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量提升

公司為提升可靠性指標，對安置各職能部門和縣公司多次開展集中培訓(xùn)及業(yè)務(wù)體系梳理工作，對各部門涉及的相關(guān)指標進行詳細分析，定期召開專項指標提升分析會議，并針對重點業(yè)務(wù)指標如供電及輸變電臺賬制定專項治理方案，經(jīng)過近一年半的專項數(shù)據(jù)治理工作，公司各單位累計完成5.7萬可靠性臺賬的整改，基本完成供電臺賬梳理以及臺賬對應(yīng)工作，供電、輸變電的臺賬轉(zhuǎn)換成功率及運行事件完整率、準確率同去年相比均得到顯著提升，可靠性管理工作取得的成果為以后的供電數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用提供了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

結(jié)束語

總而言之，電能質(zhì)量在線監(jiān)測技術(shù)，是一種可以更科學(xué)、更全面監(jiān)測、分析和研究電能質(zhì)量的方法?？梢詾榉治鲭娔苜|(zhì)量提供數(shù)據(jù)、以及決策情報。要分析電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因，則需要進一步建立電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)同一供電系統(tǒng)、不同地點的電能質(zhì)量監(jiān)測。

參考文獻：

[1]刁長玉.基于在線監(jiān)測系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（07）：76-77.

[2]李林功，李華玲.嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成與特點[J].電測與儀表，2016，01（11）：263-264.