電網企業電能質量在線監測系統的建設

周陽

摘 要：本文簡單介紹了電能質量在線監測系統在供電企業的應用，重點包括電能質量在線監測系統的實施方案和系統構成等。

關鍵詞：電能質量在線監測系統供電企業

近年來，隨著工業的發展，電網不斷擴大，工業負荷快速增長，電力系統中引入大量非線性負荷(如電力電子設備、大功率整流設備、電弧爐等等)，這些負

荷嚴重影響電力系統供電電能質量；另一方面，隨著科學技術的進步，為了提高

勞動生產率和自動化水平，大量基于計算機系統的控制設備和電子裝置應用到各

個領域，這些裝置或設備性能好效率高但對電源特性變化很敏感，即對電能質量

要求很高，而電能質量不斷惡化己經給使用這些設備或裝置用戶造成了不小的損

失，同時由于非線性負荷帶來的諧波造成的電能計量不準確問題給供電部門造成

經濟損失；最后，在電力市場運行機制下，電能作為一種特殊商品，各個獨立電

能生產者在發電側實行競爭，輸配電系統(即電力公司)與發電分離獨立經營，在這樣一個開放和競爭的運行環境下，電力部門和用戶必然對電能質量提出越來越高的要求，并促使電能質量標準化的發展和不斷完善。因此電能質量監測技術逐漸受到電網企業的重視，其通常有在線監測及現校裝置離線單點測試兩種方式，通過近兩年來的實際工作經驗及參考專業的發展趨勢，建議以在線監測為主，現校裝置離線單點測試為輔，建立電網企業電能質量監測管理平臺，以下重點介紹電能質量在線監測系統的建設及實施。

1 電能質量在線監測在供電企業的實施方案

1.1監測指標的選擇

電能質量指標低下主要有以下危害

1.1.1電壓偏差超標會使用電設備損耗增加、壽命縮短、運行不正常，會破壞電力系統同步運行的穩定性、電壓的穩定性以及電網的經濟運行。

1.1.2電壓的波動和閃變主要由波動性負荷(如電弧爐)引起，其超標會危害與其連接在公共供電點的其他用戶設備，如使照明燈閃爍、電機轉速不均勻、計算機及電子設備工作不正常等。

1.1.3三相不平衡會使發電機工作不正常，繼電保護及自動裝置誤動、變流器產生非特征諧波，增加變壓器的附加損耗使其局部過熱，中性線電流增大產生電噪聲干擾，增加電力線損耗和對通信的干擾等。

1.1.4在頻率允許的偏差范圍內，會引起電力設備的效率問題；當頻率偏差超過范圍時，則會危及電力設備的安全，嚴重時甚至造成電力系統瓦解崩潰。

1.1.5暫時過電壓、瞬態過電壓以及電壓跌落和短時供電中斷的問題一般由電網或用戶內部的短路故障引起，會直接影響甚至中斷用戶正常的用電，造成嚴重的經濟損失，這是用戶最關心的問題。

電力企業一貫比較重視電能質量指標中的電壓、頻率合格率，其基本上能夠符合國家標準。因此建立電能質量在線監測網選擇重點監測的是電壓驟降、瞬態過電壓、諧波畸變和閃變生個電能質量指標。

1.2 監測點的設置原則

依照《電能質量技術監督規程DL/T 1053-2007》，并參考相關電網企業電能質量技術監督管理規有關監測點設置原則，地區供電企業電能質量在線監測點應遵循以下基本原則：

1.2.1重點選擇在特殊發電廠（風力、潮汐等電廠）、樞紐變電站、直流接地極周邊變電站及接有電能質量干擾源的變電站各電壓等級的母線上，以及變電站電能質量干擾源出線、無功補償電容器回路等。

1.2.2監測點數量應隨著電網和負荷的發展及時調整，應覆蓋主網及全部供電電壓等級，并在電網內（地域和線路首末）呈均勻分布，應能如實反映本地區諧波、三相電壓不平衡、閃變污染水平。

1.2.3特殊用戶或訂有電能質量指標條款合同的用戶。

1.2.4考慮到電能質量數據量比較大，監測點優先選擇能實現以太網通訊（具備光纖通道）的站點。

下列接入點，可以設置電能質量在線監測裝置：

（1）交、直流電弧爐，中、高頻爐，軋鋼、冶煉等鋼鐵企業的系統接入點；

（2）電氣化鐵路的系統接入點；

（3）地鐵的系統接入點；

（4）大型風電廠的系統接入點；

（5）大型整流設備的用戶接入點：水廠、電化廠、注塑廠、電信大樓、電視發射中心、大型商貿中心等；

（6）大量點焊機、弧焊機的用戶接入點：車輛制造廠、機械加工廠等；

（7）對高新技術企業（微電子制造業等）供電的變電所；

（8）重要負載的用戶接入點：機場、大型醫院等；

（9）系統內重要的500kV、220kV樞紐變電所；

（10）FACTS控制器（SVC、STATCOM等）的系統接入點；

（11）500kV換流站、變電站高低壓母線。

2 系統的基本要求

2.1應具有按照需求進行電能質量信息采集、傳輸、存儲、分析、發布等功能，可自動生成報表。

在線監測系統的監測數據應基本能反映地區電網電能質量的整體水平，尤其應能反映電網樞紐變電站（所）、重要用戶等的電能質量狀況。

2.2 安全性

2.2.1系統在運行期間應滿足《電磁兼容 試驗和測量技術》（GB/T17626.1~12-1998）的規定要求。

2.2.2電能質量數據信息的存儲安全與傳輸安全

1）信息的存儲安全

應能保證電能質量數據信息安全存儲，能有效防止數據信息遭到病毒破壞，同時所有未經授權的用戶，不能對數據庫信息有任何的操作，包括讀取、修改、刪除、復制等。系統關鍵信息應具有安全備份與災難恢復機制。

2）信息傳輸安全

電能質量在線監測系統利用現有通信網絡進行遠方數據傳輸，鑒于監測數據量比較大，應保證數據傳輸的帶寬，為保證傳輸數據的安全性，應采取必要的安全防護。

2.3兼容性

性能符合電能質量監測終端技術規范，原則上都可用于地區電網電能質量在線監測系統。

2.4可擴展性

根據生產運行的實際需要并結合規范要求的監測點選擇原則，增加或減少電能質量在線監測點，逐步健全和完善地區電網電能質量在線監測系統。

3.系統基本架構

電網電能質量在線監測系統可以是一個覆蓋省級電網的三級監測系統網絡，由省級主站系統、地區供電局子站系統、電能質量監測終端和相關通信網絡等幾部分組成，整個系統是一個樹型結構，其基本構架如圖1所示。

省級主站系統（省級電能質量監控中心）：是全省電能質量監測的管理中心，是全省數據匯總、數據指標分析和電網重點監測點的中心系統，由通信（數據采集）服務器、數據庫服務器、WEB服務器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成，具有數據查詢、事件報警、信息發布、報表定制、數據庫管理及用戶二次開發功能，電能質量數據來源于子站或監測終端。

地區級子站系統（地區供電局電能質量監控中心）：是各地市電能質量監測的管理中心，由通信（數據采集）服務器、數據庫服務器、WEB服務器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成，負責對本地區電網電能質量的統計、分析、查詢，電能質量數據來源于監測終端。

監測終端：依靠就地安裝的在線式電能質量監測裝置對監測點電能質量的連續不間斷測量，通過數據通訊層自動完成采集數據的上傳。

三層之間主要采用電力專用光纖通信網絡進行通信。

圖1 電能質量監測系統基本架構示意圖

綜上，通過對供電局的電能質量在線監測系統的功能分析，我們可以看出，對電能質量進行監測、分析不僅能夠使我們掌握全網的電能質量水平與狀況，了解運行負荷引起電能質量指標下降的內在規律，發現污染源負荷的動態時間分布特性，探索不同污染源負荷在不同運行工況及負荷水平下對電網污染的程度，同時能夠使我們取得大量翔實且在不同運行工況的現場數據，采用統計規律依照同家標準進行在線評估，從而使電能質最指標參數不僅只有專業人員能夠分析了解，同時能夠被廣大電力工作者、客戶、特別足我們的決策領導層進行分析應用，從而指導電力系統的安傘生產，并實現電能質量污染的綜合治理，最終實現綠色電力環境。