基于浩然国际花园用户侧电力参数测量的分析探讨

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　　摘要：本文结合浩然国际花园电力供电现状，选用MI 2292 高级电力质量分析仪对电力监测主要变量参数进行测试，对谐波污染和闪变等电力危害能有效地预防和治理，确保小区电能质量，具有一定的实用价值。
　　关键词：电力参数，电力分析仪，电能质量
　　1、浩然国际花园工程情况
　　浩然国际花园是上海天浦集团投资，安徽浩然置业有限公司开发的高档花园住宅小区，高品质小区配设有人防、消防、监控的智能化楼宇建筑，为确保小区智能楼宇安全供电，保证小区电能质量，使小区智能楼宇设备安全有效运行，结合工程现状，特作出分析探讨。
　　电力作为一种广泛使用的能源，对经济运行、提高产品质量和保障居民正常生活有着重要的意义。随着滁州电力市场电网规模扩大，一方面电力电子技术的迅速发展，特别是电炉炼钢、电弧炉、多相可控硅整流广泛应用，使得电网中的电压、电流波形发生畸变，造成电能质量问题的严重恶化；另一方面，由于存在众多基于计算机、微处理器、电力电子装置控制或管理的现代化工业与民用用电设备，这些精细的过程控制更容易受到电力系统扰动的影响。因此，电力信号的实时准确分析并控制就变得十分重要。
　　2、电力参数测量的发展及研究的意义
　　电力系统是一个复杂的网络，包括发电设备、输配电线路及保护设备、用电负荷等部分。为了保证系统安全、可靠地运行，需要对电力系统运行的各种参数进行实时、精确的测量，从而对系统内运行的各种电气设备进行监视、控制和保护。
　　电压闪变是电压波动的一种特殊反映。所谓“闪变（Flicker）”其本意是指由于电光源供电电压小幅度的快速变化导致电光源输出照度（或亮度）的闪烁对人眼所产生的不良刺激的一些现象。研究表明：0.01Hz～30Hz的电压波动对人眼视觉均产生影响，而且波动频率不同，其影响程度也不同。
　　作为电力管理系统组成部分的电力监控仪表也起着越来越重要的作用，因此，针对不同领域的电力系统，研制一种多功能的电力参数监测装置就具有非常重大的意义，它不但要能对如电压、电流、功率、功率因数、电能和频率等重要的电力参数进行实时、高精度的测量，还应该具有数据统计、事件报警以及谐波分析功能。
　　3、电力系统监测的主要变量
　　电能是当今世界上使用最为广泛的能源，也是环保洁净的能源。电能是由电力系统提供的；由于电能有着不易存储的特殊性质，电力系统必须时刻保证功率平衡，即生产的电能与被消耗的电能保持一致。
　　对于一个理想的三相交流电力系统，应该是以恒定的频率（50Hz），按照具体标准规定的电压等级进行供电；同相的电压、电流保持相位一致，各相电压之间依次保持120°的相位差、幅值大小相同，波形保持为理想的正弦波。
　　电力参数中主要的变量包括：电压、电流、有功、无功及视在功率、电能等基本变量；合相功率、合相电能、视在功率、功率因数等派生变量；各最大最小值、需量、曲线等统计变量。根据这些变量，用户可以明确当前的电能质量，合理控制负荷，调峰错谷；同时也可以实现对谐波源的定位，确保供电质量。
　　电压电流谐波，国际上公认的谐波的含义为“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。由于谐波的频率是基波频率的整数倍数，也称其为高次谐波。
　　在国际电工标准（IEC555.2，1982），以及国际大电网会议的文献（工作组报告36.05）中，对谐波也都有明确的定义：“谐波分量为周期量的傅立叶级数中大于1的h次分量”。对谐波次数h的定义则为：“以谐波频率和基波频率之比表达的整数”。IEEE标准519-1981中则定义为“谐波为一周期波或量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数”。
　　对电力系统参数信号而言，其频谱分布可以认为是无限带宽的，但是高频分量极少，信号的大部分能量都集中在低频处。因此一般的电网谐波分析仪只计算到20次谐波，高精度的场合下则可能要求至50次谐波。
　　谐波测量通常是先利用谐波分析的方法求出信号的各次谐波电压或电流的幅值和相角，然后由相应的公式可以方便的求出总谐波畸变率、谐波含量等值。目前对谐波分量的分析有DFT（包括对应的快速变换FFT），以及各种加窗处理等。用DFT（包括FFT）进行频谱分析时，经常由于非整周期采样产生频谱泄露，使测得的幅值、频率和相角偏离实际值，尤其相位测量误差更大，导致电流、电压的测量精度难以满足实际需求。这需要充分权衡，并合理调整窗函数的系数，获得最佳的性能。
　　4、电力系统监测装置的发展动态
　　微电子技术和计算机技术的高速发展是电力仪表迅速进步、日益成熟的主要技术支撑。高准确度、高可靠性的元器件以及大规模、乃至超大规模集成电路等的采用，使电测仪表的使用寿命、准确度、稳定度等技术指标均显著改善。从对国内外产品的分析中可以看到，目前电子式电参数监测系统中对参数的测量一般采用的方案有以下几种：
　　（1）、双MCU结构。通过ADC芯片采集三相电压和电流信息，送入前端MCU完成数据采集和计算，然后由后端MCU完成按键、显示、控制和通信功能。其中算法的好坏对测量精度占有很重要的因素。
　　（2）、DSP+MCU结构。和第一种方案基本一致，区别在于将前端的MCU换成DSP。DSP芯片通常拥有优异的计算性能，而且普遍主频比较高，能够胜任复杂的运算。
　　（3）、单DSP内核的MCU结构。普通的DSP虽然运算性能优秀，但是控制性能不佳，因此依然需要后端MCU。而现在出品的新型芯片，即DSP内核的MCU，在保持DSP的强大运算能力的同时兼具有丰富的外设以及大容量的片内存储器，同时拥有比较好的抗干扰性能，足够胜任多种场合的任务。
　　（4）、专用测量芯片+MCU结构。这种方案将前端的计算芯片和ADC集成在一起作为一片专用的测量芯片。当需要额外的功能时，比如对某一项参数有特别的要求，或者需要芯片内没有的参数，就必须自行在MCU内进行运算。
　　5、电力分析仪在本开发工程中的应用
　　本开发工程选用MI 2292 高级电力质量分析仪：三相、多功能电力质量分析仪具有全套测试功能和诊断工具，用途非常广泛。可记录各种瞬间事件，包括瞬变电压、浪涌电流、谐振、开关操作时的开。通过电能质量分析仪检测和处理，保证了本开发工程电力配电参数，确保了高档小区电能质量，有推广价值和应用价值。
　　

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