配电网电能质量在线监测系统研究分析
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摘要：电能质量问题基本都是由配网侧用户产生，配网侧用户端也是电能质量数据的主要来源，配网侧用户具有分布区比较分散、通讯网络敷设难度大等特点。电能质量监测系统建设的核心目的是为电力用户提供优质的电能。借助强大的电能质量监测系统，供电单位能够第一时间准确地掌握辖区电能质量指标如何变化、受电能质量干扰源影响的程度，记录电压暂降和闪变等现象，有助于电网和用户及早发现电能质量问题并解决，将事故隐患控制在萌芽阶段，保障电力需求侧的利益与电网的安全可靠运行。
关键词：配电网；电能质量；在线监测
一、电能质量的在线监测
目前，供配电系统中电能质量监测按照检测方式不同大致可以划分为设备入网前的专门检测、供电系统中电能的定期或不定期检修及动态在线检测3大类。由于供电电能质量在传输、分配调度以及消耗使用过程中的特殊性，前面两种监测模式所获得的监测数据结果，在实时性、可靠性、准确性、全面性等方面，均很难满足现代智能配电系统供电电能质量检测需求。为了满足现在智能配电网对供电电能质量数据信息动态采集的需求，建立电能质量在线动态监测系统已成为电力系统研究的重要内容。通过在线实时动态检测，可实现连续采集、传输、运算分析、记录以及存储电网调度运行实时数据信息，动态掌握电网系统频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、谐波以及供电三相不平衡度等电能质量特性参数，动态运算分析供电质量可能存在的问题，并采取有针对性的治理策略，有效提高和改善供配电系统中供电电能质量。在电能质量在线检测系统设计时，考虑到电磁场会对装置运行环境的影响，应优先选择无风扇、无硬盘以及宽温度范围的液晶LCD显示装置，这样可以利用装置自身所具有的高电磁兼容性能。电能在线检测装置以DSP数据单元为核心，可以为整个电能质量监测系统提供全面的电能数据监测和运算分析功能，并具有强大的数据通信网络，能够实现同步并行数据采集工作。系统中监测和管理高级应用软件设计过程中，应选择逻辑运算清晰合理、能够及时高效可靠进行电能质量数据采集、传输、运算分析的监测管理应用软件。电能质量监测中心应能够与配电网系统中其它电能质量监测相互通信，实现数据信息资源的交互共享和互操作，同时应考虑系统兼容扩展功能，确保电能质量在线监测系统具有较高兼容性、可靠性、可扩充性。
二、电能质量的测量方法
2.1测量频率
电网频率是电能质量体系中的一个重要指标，国内外已经有了很多研究都是关于频率的测量，在现实生活中，较多的算法也被一一应用，成果较显著。以前测量的过程不仅时间长，而且误差大，后来利用DSP数字技术对频率进行测量，测量时间大大缩短，测量的精度也越来越高，深受欢迎。频率测量算法种类较多，以下三种算法是最主要的算法：第一是周期法：所谓的周期法，其实和零交法是同一个概念，频率主要通过测量信号波形，用过了零点间的时间宽度来计算的。该方法概念比较清晰，比较容易实现，不过实时性较差，因受到谐波、噪声、非周期分量的影响，实时性与测量精度有待提高。第二是解析法：它主要是通过对信号观模型，将待测量f或△f表示为样本值来进行数学变换显函数来估计，不过这种方法有一个至命的缺点，它的精度总体不会太准确。第三是误差最小化原理类算法：这种方法的各类非常多，其中包括最小二乘算法、最小绝对值近似法外，还有正交去调制法、离散卡尔曼滤波算法等。
2.2测量电压的偏差
电压偏差用某一节点的实际电压与系统标称电压之差对系统标称电压的百分数来表示，是一种相对缓慢的稳态电压变动。当电力系统电压缓慢变化时，实际电压与系统标称电压之间就会产生一个差数，这就是电压允许偏差。当实际电压值与系统标称电压之差当电压变化率小于每秒1%时，可用有名值表示。
2.3测量三相电压不平衡
GB/15543-2008《电能质量三相电压不平衡》中明确规定：电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：当电网正常运行时，负序电压不平衡度要在2%以内，短时要在4%以内；对低压系统零序电压限值没有做出相关规定，但也要根据GB/T12325相关要求操作。接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时在2.6%以内。
三、电能质量在线监测系统高级应用管理软件
3.1可对电能质量在线监测系统的各种参数进行远程设定和修正，从而提高系统运行可靠性。
3.2对电能质量在线监测终端进行网络化、系统化、可视化动态管理，管理人员可以通过可视化人机互通界面，按照不同用户权限、不同电压等级、不同专业以及不同管理部门等要求，进行分类动态管理。整个电能质量在线监测系统，可以在同一界面下设置不同权限功能的高级用户终端，而且还可以根据管理功能需求，对终端进行扩展或对系统配置进行升级改造及变更修正。
3.3可以对配电網系统中的电能质量各项技术指标进行系统统计分析、运算处理、动态显示和存储，并可以根据历史数据和用户功能需求，形成对应的事件或波形在可视化界面上显示，便于管理人员制定高效合理的调控决策。
3.4对电能质量监测的数据有强大的数据库实时存储管理功能，可利用系统强大的数据库实现对电能数据的长期存储与分析处理，实现大规模数据的同步分析处理。另外还可以实现对数据的分区管理和数据的快速便捷查询等高级应用功能。
3.5可根据系统采集的数据信息，自动生成用户所需的图形和报表等文件资料，其中包括供电电能质量总览图、电压波动曲线、谐波指标、频率偏差指标以及供电电能质量综合评估报表等文件资料。
利用电能质量在线监测系统，可以通过GPRS、光纤以太网等通信网络、技术了解供配电系统中电能质量的各种数据，了解供配电网的运行工况状态。可以便于运行管理人员针对某一区域的特殊情况，采取合理的治理措施，提高供电电
能质量水平。另外，通过电能质量在线监测系统，电力用户可以及时了解供电情况、实时电价、停电检修等信息，从而有效提高电能质量在线监测系统人性化服务水平。
四、结束语
在进行电能质量检测与分析基础上，系统将配电网的管理水平升了级，更提高了电能装置的利用率，大大降低了网损，升级了电能质量，为社会创造了更大的经济效益与技术效益。但是电能的质量是一个可持续发展的重要问题，现在电网越来越大，结构越发复杂，我们要不断努力，研究出更可行的办法，为电网事业的发展做出贡献。
参考文献
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（作者单位：天津天大求实电力新技术股份有限公司）
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