摘 要：介紹了電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成和基本原理，分析探討了該系統(tǒng)在供配電系統(tǒng)和工廠用電設(shè)備監(jiān)測等方面的應(yīng)用，其對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；監(jiān)測系統(tǒng)；供配電系統(tǒng)；應(yīng)用

0前言

電能質(zhì)量是衡量電網(wǎng)供給用戶端交流電能的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是對電力系統(tǒng)、工業(yè)用戶等電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測并自動(dòng)記錄的智能化數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓及電流波形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析，并自動(dòng)生成所需圖形報(bào)表，相關(guān)技術(shù)人員即可以通過Web方式隨時(shí)查詢電網(wǎng)的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，對電能質(zhì)量擾動(dòng)做出科學(xué)的評估，為改善電能質(zhì)量提供決策依據(jù)。

1電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成和原理

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測終端、主站及遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件系統(tǒng)組成。

1.1電能質(zhì)量監(jiān)測終端

監(jiān)測終端主要完成數(shù)據(jù)的處理、記錄、存儲(chǔ)以及與主站之間的通訊連接和數(shù)據(jù)傳輸，形成圖形報(bào)表。監(jiān)測終端還具有LCD圖形顯示、多參數(shù)綜合測量、參數(shù)報(bào)警值設(shè)定、實(shí)時(shí)定點(diǎn)報(bào)警等功能。終端運(yùn)行VRTX實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，可以及時(shí)響應(yīng)用戶的請求，過電壓數(shù)據(jù)采用中斷方式記錄，保證數(shù)據(jù)不丟失。

監(jiān)測終端的硬件由TA/TV及AD信號(hào)預(yù)處理、DSP數(shù)據(jù)處理器、并行通訊ISA總線并行擴(kuò)展、調(diào)制解調(diào)器、LCD顯示器（VGA單色帶背光）、網(wǎng)絡(luò)適配器、電源等構(gòu)成。電能質(zhì)量監(jiān)測終端的硬件構(gòu)成框圖見圖1。

傳感器將配電網(wǎng)參數(shù)的電能信號(hào)TA/TV轉(zhuǎn)化為AD的輸入信號(hào)，然后進(jìn)行同步采樣，轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)通過同步串口傳入DSP，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。DSP數(shù)據(jù)處理器是監(jiān)測終端的核心部件之一，它將采集的數(shù)據(jù)變換格式，采用成熟的FFT（快速傅立葉算法）計(jì)算分析處理各種數(shù)據(jù)。DSP將分析結(jié)果送到LCD以圖形方式顯示電壓、電流基波及各次諧波的幅值、相角，電壓、電流的矢量圖，電壓、電流波形，并通過串口將數(shù)據(jù)送到主站PC進(jìn)行相應(yīng)的處理。上位計(jì)算機(jī)對接收到的數(shù)據(jù)，通過管理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、儲(chǔ)存、共享，運(yùn)行和管理人員可隨時(shí)查詢，并可選取需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表輸出和曲線打印分析。

1.2主站及遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件

主站通過調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)接受監(jiān)測終端上傳的數(shù)據(jù)主站為客戶機(jī)—服務(wù)器方式，數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，可以方便地調(diào)用與查詢。主站接受監(jiān)測終端上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成文件、報(bào)表及曲線，并可顯示數(shù)據(jù)和圖形(如頻譜圖、波形圖、曲線圖、向量圖等)。它可以管理多臺(tái)電能質(zhì)量監(jiān)測終端，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，可以對某一時(shí)段或某一事件過程時(shí)段的電能質(zhì)量進(jìn)行分析、形成報(bào)表，自動(dòng)形成日、月和年報(bào)表，自動(dòng)找出諧波含有率超標(biāo)的時(shí)段與線路，計(jì)算電壓合格率與供電可靠性。遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件主要完成數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)及圖顯，提供報(bào)警等信息。監(jiān)測系統(tǒng)軟件框圖

見圖2。

2電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

從上世紀(jì)80年代起,我國電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展歷程，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由單一功能向多功能監(jiān)測的發(fā)展。目前在電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)已在供配電系統(tǒng)和工廠用電設(shè)備監(jiān)測有著廣泛應(yīng)用。

2.1供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測

我國早在90年代開始就陸續(xù)推出了關(guān)于電能質(zhì)量方面的一系列相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。在電子技術(shù)越來越發(fā)達(dá)的,現(xiàn)代電子設(shè)備對電能質(zhì)量更為敏感，現(xiàn)代電子設(shè)備的大量應(yīng)用加重了電網(wǎng)電能質(zhì)量的污染，因此及時(shí)了解電能質(zhì)量的情況對對于供用電雙方都具有十分重要的意義。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)對運(yùn)行中的供配電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測，可根據(jù)使用部門的要求進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)合格區(qū)域等參數(shù)的設(shè)定、統(tǒng)計(jì)出電網(wǎng)各指標(biāo)的數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成所需圖形報(bào)表，并進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。同時(shí)系統(tǒng)對設(shè)定的電能質(zhì)量指標(biāo)值有越限報(bào)警功能，可輕松判斷指標(biāo)超標(biāo)與否，提醒人們對供、用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保電網(wǎng)的電能質(zhì)量符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2供配電系統(tǒng)及工業(yè)用電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)對供配電系統(tǒng)運(yùn)行中電壓、電流全波形的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并實(shí)時(shí)分析電網(wǎng)中電壓、電流的諧波狀況，為運(yùn)行和檢修人員提供可靠的電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)參數(shù)，隨時(shí)隨地掌握電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，這樣就能在供配電系統(tǒng)和用電設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障前，掌握到其早期的故障信息，及時(shí)做好預(yù)防檢修，提電力系統(tǒng)供電的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，保證用電設(shè)備的正常工作。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)也可對工業(yè)用電設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測，特別是容量相對較大的非線性負(fù)載用戶設(shè)備。用戶可通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握用電設(shè)備諧波情況，以制定合適的治理方案，提用電質(zhì)量，同時(shí)提設(shè)備使用壽命。同時(shí)用戶還可通過監(jiān)測系統(tǒng)在線無功補(bǔ)償，提功率因數(shù)，滿足供電企業(yè)考核指標(biāo)，同時(shí)減少線路損耗，節(jié)約電能消耗；通過在線監(jiān)測用戶可以及時(shí)清楚了解供電設(shè)備狀況，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和電能損耗定位，提供電效率。

2.3供配電系統(tǒng)事故原因分析

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)具有故障錄波功能，能夠記錄發(fā)生故障時(shí)刻的電網(wǎng)狀態(tài)，通過分析，為判斷故障的來源和分析、解決問題提供了詳盡、可靠的數(shù)據(jù)和依據(jù)，這對于解決電力故障糾紛提供了可靠的技術(shù)支持。

2.4為供配電網(wǎng)技改提供依據(jù)

通過電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以評判供配電網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)哪些指標(biāo)是主要的矛盾所在，其概率水平及時(shí)間分布規(guī)律如何，從而以合理的投資、較好的技術(shù)方案、適度余量的容量進(jìn)行解決。

2.5合理引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰用電提供依據(jù)

近年各地不同程度都出現(xiàn)電力缺口的情況。通過電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以統(tǒng)計(jì)出本地區(qū)峰、平、谷用電負(fù)荷情況，據(jù)此電力管理部門可制定合理的錯(cuò)峰用電方案，合理分布電能使用時(shí)間，削峰填谷，減少因?yàn)槔l限電給企業(yè)帶來損失。

3電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)

3.1概述

電能質(zhì)量分析與治理系統(tǒng)主要研究供配電系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償和諧波治理問題，適用于新建、改建、擴(kuò)建和技改項(xiàng)目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的無功補(bǔ)償、諧波及綜合治理等，可根據(jù)不同行業(yè)類型和負(fù)載類型的電能質(zhì)量問題提供合適的設(shè)計(jì)解決方案，以達(dá)到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

3.2典型行業(yè)

①商業(yè)中心/辦公大樓/醫(yī)療/機(jī)場/體育館：空調(diào)、電梯、LED屏幕、可控硅調(diào)光系統(tǒng)、音響系統(tǒng)；

②港口碼頭/造船/造紙/煙草/煤礦：變頻器等；

③光伏/充電樁/化工/冶金：變頻器、整流器等；

④學(xué)校/研究院：實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房設(shè)備、數(shù)據(jù)中心；

⑤工廠：使用大型設(shè)備的生產(chǎn)線，精度數(shù)控中心等；

⑥通信/金融/醫(yī)療/商業(yè)中心：UPS、開關(guān)電源等。

3.3系統(tǒng)架構(gòu)

電能質(zhì)量分析與治理系統(tǒng)由低壓側(cè)電能治理產(chǎn)品組成，主要產(chǎn)品有ANAPF有源電力濾波器、ANSVG靜止無功發(fā)生器、ANSNP中線安防保護(hù)器、ANHPD諧波保護(hù)器、ANSVC低壓無功功率補(bǔ)償裝置、ANSVG-G-A混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置、ANSVG-S-A混合動(dòng)態(tài)消諧補(bǔ)償裝置、ANSVG-S-G智慧型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置等。

4結(jié)束語

電能質(zhì)量監(jiān)測是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的技術(shù)支撐，是保證電網(wǎng)和電氣設(shè)備安全和可靠的重要手段。建立實(shí)用、先進(jìn)、可靠的電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，為及時(shí)分析和反映電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平，找出電網(wǎng)中影響電能質(zhì)量的原因，采取相應(yīng)的措施，對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.