电能质量监测与控制系统设计

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李林辉　，杨军飞ｚ，谈军・，吴猛　，殷成才　

（１．南瑞集团公司（国网电力科学研究院），江苏南京　２１１１０６；２．国家电网公司，北京　１０００３１）　

摘　要：电能质量在线监测系统的基础数据来源于多个业务系统，各业务系统厂商众多，集成业务复杂　，为　了屏蔽系统之间的差异性，在国家电网公司的数据共享与业务融合的工作框架下，编制统一的集成规范．以　ＳＧ—ＣＩＭ模型为载体，通过一体化平台，实现电能质量相关业务信息的高效集成，满足电网频率、电压和可　靠性的监管要求。针对数据规范性要求，以实用化评价为考核标准，逐步提升电能质量管理的工作效率。　关键词：电能质量；数据共享与业务融合：集成规范；一体化平台；实用化评价　

中图分类号：ＴＭ７３２　文献标志码：Ａ　ＤＯＩ：１０．１１９３０￣．ｉｓｓｎ．１００４—９６４９．２０１７．０５．１２６。６　

０引言　

电能质量问题是电力企业重点关注的问题．　

电能质量的恶化首先影响发电和供电设备的安全　性和可靠性．其次影响用户精密设备的工作正常．　

对电能质量的在线监测与管理势在必行ＩＩ＿　从已有建设思路来看．电能质量在线监测是　

一个覆盖终端数据采集、质量评价、指标展示的　全过程监测管理系统．而且电力系统是由多个发　电设备、输变电设备和用电设备组成的网络，具　备海量节点的特征　如果在每个节点均安装监测　

装置，存在以下问题　。（１）建设成本问题：全网　

更新监测装置．监测成本高．产生海量数据，加　大电能质量业务数据的处理难度：（２）重复建设问　

题：目前调度技术支持系统、生产管理系统、供　电自动采集系统、用电信息采集系统已部分具备　频率、电压、可靠性的基础数据采集功能；（３）专　

业管理问题：电能质量相关数据涉及调度、运检、　营销、农电等多个业务部门．协调难度大　

在电能质量管理不满足信息化新要求的条件　下．本文讨论以数据共享与业务融合为工作框架．　

优化业务流程．消除信息壁垒．实现生产管理系　统、调度技术支持系统、用电信息采集系统、供　

电能质量在线监测系统方案设计分析

摘要：随着社会的发展，电能质量问题越来越受到社会的关注，其取决于发电、输电、供电和用电方，关系到各方的利益，电能质量在线监测的网络化是一种必然趋势。本文主要就电能质量在线监测系统方案设计方面的内展开了论述，以供参阅。

关键词：电能质量；在线监测系统；方案设计

引言

随着社会的快速发展，电能的使用面临着一种新的问题：一方面是电能需求量在不断增加；另一方面是社会对电能质量的要求也越来越高，要求在电能使用中实现质和量的统一。电能质量的问题，取决于发电、输电、供电和用电方，要保证电力系统电网的电能质量，必须由电力部门和接入电网的广大电力用户来共同维护，因此为了切实维护电力部门和用户的合法利益，保证电网的安全运行，净化电气环境，必须加强对电力系统电网电能质量的监测和管理。

1力系统电能质量问题的产生的主要原因

电力系统元件存在的非线性问题包括同步发电机运行中感应电动势不理想；变压器励磁回路非线性特性；直流输电等。还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。在工业和生活用电负载中，非线性负载是电力系统谐波问题的主要来源。各种自然灾害、误操作、电网故障时、发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。

2基于虚拟仪器技术的电能质量在线监测系统

2.1方案目的

由于用电科普知识不能有效普及，新增大量用户并未充分考虑电能质量的相关问题；加之配网中补偿电容器的设计大多未考虑谐波问题，更有许多用户不投或过投补偿装置，使谐波处于难以控制的状态，是造成配网中谐波滋长的主要原因，若不加以控制，这种趋势将处于增无减的状态，最终出现难以预料的实际问题。因此，建立长期有效的电网电能质量在线监测点、并辅以机动灵活的临时监测点相互配合，用于监测、分析某供电公司电能质量问题，并根据分析结果加以治理，意义重大。

电能质量优化控制系统的设计与实现

随着电力系统规模的扩大和电气设备的普及，电能质量问题日益凸显。电能质量问题包括电压波动、电压暂降、电压谐波、电流不平衡等多个方面。这些问题会引起设备的损坏、电力系统的不稳定以及影响用户的正常用电。因此，设计一套高效的电能质量优化控制系统对于提高电力系统的稳定性和提升用户用电品质具有重要意义。

电能质量优化控制系统是基于现代电力电子技术和计算机控制技术，通过对电力系统的监测、分析和控制，提高电能质量的系统。下面将详细介绍电能质量优化控制系统的设计与实现。

首先，电能质量优化控制系统的设计需要合理选择和配置相应的传感器和数据采集系统。传感器是获取电能质量信息的重要设备，其准确性和稳定性直接影响到系统的控制效果。在选择传感器时，需要考虑被测参数的准确性、测量范围以及对电力系统的影响。数据采集系统主要用于实时采集传感器获得的数据，并通过数据处理传输给控制系统，因此，数据采集系统的稳定性和实时性也是设计中需要考虑的因素。

其次，电能质量优化控制系统的设计需要充分考虑不同电能质量问题的特点，并合理选择相应的控制策略。比如，对于电压波动问题，可以采用电压调节器或电压稳定器进行控制；对于电压暂降问题，可以采用无间断电源或超级电容器进行控制；对于电压谐波问题，可以采用有源滤波器、无源滤波器或谐波抑制器进行控制；对于电流不平衡问题，可以采用自动电流平衡装置进行控制。不同的控制策略针对不同问题，通过控制设备对电能质量进行实时监测和调整，使电力系统的运行更加稳定。

第三，电能质量优化控制系统的实现需要合理选择控制装置并设计相应的控制算法。控制装置可以采用单片机、PLC、DSP等设备，并通过编程实现控制算法。控制算法是电能质量优化控制系统的核心，是实现控制目标的重要手段。控制算法需要根据系统需求，结合实际的电能质量问题，选择合适的调节策略。常用的有PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。通过对传感器采集到的数据进行实时分析和处理，控制系统可以根据设定的控制算法进行控制操作，并实现电能质量的优化。

电能质量在线监测分析系统的设计与实现

发表时间：2017-09-19T10:17:33.850Z 来源：《电力设备》2017年第14期 作者： 张峻松 李阿雪

[导读] 摘要：随着社会生产的快速发展，各种非线性负荷、非对称性、冲击性用电设备被大量使用，使电网中产生大量的谐波干扰，严重影响电网电能的质量。

（国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司 辽宁朝阳 122000）

摘要：随着社会生产的快速发展，各种非线性负荷、非对称性、冲击性用电设备被大量使用，使电网中产生大量的谐波干扰，严重影响电网电能的质量。因此，实时有效地对电网电能质量进行监测，对确保电力系统安全、稳定运行具有十分重要的意义[1]。现有的电网电

能质量监测系统大多采用有线方式传输监测数据，使得在特殊环境条件下布线困难，不易维护。针对以上问题，设计了以DSP、ARM和

ZigBee无线传感网络技术为基础的电网电能质量监测系统，实现对电网电能质量的智能在线监测。

关键词：DSP；ZigBee；电能；监测

1系统设计

1.1系统整体设计

本项目目的是建立一个电能质量监测与分析系统，使得电能质量监管部门能够实时、连续地得到电网内相应测点完整、可靠的电能质量数据。本电能质量在线分析系统由监测终端（下位机）、数据库和分析管理软件（上位机）三部分组成。

电能质量监测终端接到相应测量点上，利用终端的高速计算能力完成电能质量原始数据的高速采集和实时的数据处理分析，计算得到电能质量各指标值，并保存到存储设备中，供上位机随时查询。

数据库采用SQL Server 2005，它提供数据访问的接口，分析管理软件（上位机）可以通过接口完成电能质量数据的存取。

分析管理软件实现了对测量点电能质量数据的综合分析管理。一方面，通过网络向监测终端发送各种控制消息；另一方面，通过网络将监测终端中保存的电能质量指标参数，存储到数据库中。然后以图形、数据表等多种形式对电能质量指标进行分析评估，并能根据国标