電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

馮小雅

(國電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210023)

[摘要]從電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)的現(xiàn)狀入手，對其主要的硬件構(gòu)架進(jìn)行分析，再根據(jù)實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)，提出可以控制整個檢測系統(tǒng)的方案。同時，針對電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的建設(shè)提出一些建議，便于促進(jìn)工程實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 電能質(zhì)量檢測系統(tǒng) 研究現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

中圖分類號TM76

0引言

電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)在整個電力行業(yè)中扮演著十分重要的角色，可以直接讓企業(yè)進(jìn)行電能現(xiàn)狀的分析，幫助企業(yè)進(jìn)行管理。而對電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)進(jìn)行研究，從本質(zhì)上提升檢測系統(tǒng)的檢測效率，可以直接提升電能質(zhì)量管理的效率，為我國的電能行業(yè)的發(fā)展起到直接的促進(jìn)作用。

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是及時發(fā)現(xiàn)和評估電能質(zhì)量問題的重要手段。本文綜述了電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)方案、電能質(zhì)量監(jiān)測通信體系、監(jiān)測中心軟件系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上分析了現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)所存在著的缺乏完善統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)、各相關(guān)系統(tǒng)間缺乏交互和重用、缺乏對海量監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效管理和利用i無法支持與電力用戶的友好互動等問題。

1電能質(zhì)量檢測概述

電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)主要是借用網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)，把電能的質(zhì)量檢測情況進(jìn)行匯總，匯總后登記在專門的數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通過移動通信技術(shù)，傳送至分析平臺，各個分析平臺隨時監(jiān)視著整個數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。電能質(zhì)量檢測更多的是檢測這些數(shù)據(jù)所對應(yīng)的質(zhì)量是否能夠達(dá)到要求，再根據(jù)數(shù)據(jù)上有差距的質(zhì)量重點(diǎn)進(jìn)行控制。電能質(zhì)量檢測工作主要檢測的數(shù)據(jù)有電流和功率的有效值，以及電壓的動態(tài)偏差軌跡，這些數(shù)據(jù)都

能夠分析出電能質(zhì)量的現(xiàn)狀。

電能質(zhì)量檢測有多種檢測方式。第一種是直接在檢測現(xiàn)場進(jìn)行檢測，該檢測的好處是可以及時對檢測出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理;第二種方式是只通過路線和傳播介質(zhì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測;第三種方式則是利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，直接對匯總后的信息進(jìn)行整合，并且同時對企業(yè)的所有電能的情況和用戶的電能運(yùn)輸情況進(jìn)行監(jiān)控，爭取達(dá)到最好的檢測效果。

從對電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)的研究來看，如果是采用第一種或第二種方式，都會存在比較明顯的局限性，企業(yè)在進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)控的過程中很有可能會有力不從心的感覺。還有一種情況是企業(yè)在進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)控的過程中看到有數(shù)據(jù)的異常，想查看周邊電能的數(shù)據(jù)情況，因?yàn)楸O(jiān)控的電能數(shù)據(jù)太過局限，所似并不能夠完成基本的電能檢測工作，同時電能情況分析不到位，會給整個企業(yè)的電能發(fā)展產(chǎn)生較大的制約。而利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控，可以將收集到的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行傳送，然后進(jìn)行分析。從工作效率來說，這種利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控的方式是最省時間并且最高效的，是比較常見的一種方式。因此，我國電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)在研究過程中主要是面向計算機(jī)技術(shù)，所有數(shù)據(jù)都是通過計算機(jī)展現(xiàn)給電能企業(yè)，保證企業(yè)的正常運(yùn)行與發(fā)展。

2電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)的現(xiàn)狀

2.1網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)終端的設(shè)計

在進(jìn)行電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理時，我國的電力企業(yè)主要選擇的是網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，數(shù)字處理板塊是整個檢測系統(tǒng)的核心，通過數(shù)字處理，可以減輕人員的工作量。與此同時，要想讓整個企業(yè)的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)在工作時能更精細(xì)，所有的工作步驟都能夠有條不紊地進(jìn)行，就需要整個企業(yè)對數(shù)字處理板塊進(jìn)行創(chuàng)新，根據(jù)當(dāng)前電能容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行數(shù)字處理板塊的創(chuàng)新加工。數(shù)字處理板塊的創(chuàng)新為我國的電能企業(yè)創(chuàng)造了更多的可能性。同時在硬件上，我國電能企業(yè)也主要配置了適合大數(shù)據(jù)監(jiān)控和存儲的網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)，便于對電能質(zhì)量進(jìn)行更全面和更高效的管理。 ‘

2.2阻礙電力質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的因素

沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，沒有具體的關(guān)于功能性的規(guī)范，沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議和發(fā)電機(jī)、變壓器、運(yùn)輸線路存在有缺陷等，這些都是限制電力質(zhì)量檢測系統(tǒng)發(fā)展的不利因素。

目前電能質(zhì)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有IEC電磁兼容分委會標(biāo)準(zhǔn)IEC電能質(zhì)量分委會標(biāo)準(zhǔn)和中國電能質(zhì)量標(biāo)委會標(biāo)準(zhǔn)。其中，IEC電磁兼容分委會標(biāo)準(zhǔn)主要針對于單一指標(biāo)監(jiān)測，忽略了多功能的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng);IEC電能質(zhì)量分委會標(biāo)準(zhǔn)主要針對公用電網(wǎng)的監(jiān)測;中國電能質(zhì)量標(biāo)委會標(biāo)準(zhǔn)相對來說相對落后，需要修改以更好地適應(yīng)電能質(zhì)量發(fā)展需求。這三種標(biāo)準(zhǔn)都存在局限性，因此頒布一套統(tǒng)一規(guī)范的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是非常有必要的。

通信協(xié)議是設(shè)備、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)之間連接的規(guī)約，目前國際上還沒有一套正式的、被廣泛接受的通信協(xié)議。目前普遍使用的是電能質(zhì)量SCADA系統(tǒng)的通信協(xié)議，這套協(xié)議集計量信息系統(tǒng)、調(diào)度信息系統(tǒng)和繼電保護(hù)信息系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)于一體，但是其仍有一定的缺陷。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)設(shè)備的相互操作和無縫接軌，是一套比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、普及性?qiáng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，對電能質(zhì)量通訊協(xié)議制定有重要的參考價值。

除上述幾點(diǎn)外，電容武電壓互感器的使用、母線頻率測量誤差、系統(tǒng)的接地方式和諧波電阻的存在也都會對電力質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生影響。

3電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)存在的問題;

3.1沒有形成規(guī)范健全的通信標(biāo)準(zhǔn)

通信標(biāo)準(zhǔn)是監(jiān)控終端。中心系統(tǒng)互相識別的唯一規(guī)約，但目前國際上還沒有一個普遍接受的電能質(zhì)量監(jiān)測通信標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)現(xiàn)有系統(tǒng)主要采用PQDIF或IEC61850，兩者在應(yīng)用過程中均存在著不完善之處。PQDIF作為數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，并未對監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸采用的通信形式進(jìn)行規(guī)定;在實(shí)際應(yīng)用中.由于缺乏全國性標(biāo)準(zhǔn)，各省PQDIF規(guī)范以及各終端生成的PQDIF文件均存在差異，妨礙了其推廣應(yīng)用;由于其傳輸和解析均耗時較多，無法滿足實(shí)時監(jiān)測的需要。

3.2各系統(tǒng)之間銜接不順暢 。

為了解決電能質(zhì)量問題，目前已經(jīng)有許多不同的相關(guān)系統(tǒng)在供電企業(yè)內(nèi)部投入應(yīng)用，但各系統(tǒng)應(yīng)用均為孤立、封閉的系統(tǒng)，不利于信息共享和服務(wù)互動。在新系統(tǒng)開發(fā)過程中，無法利用原有系統(tǒng)中的成熟模塊，需要重新搭建，效率低、成本高。某些通用功能模塊被分別開發(fā)和維護(hù)，造成了系統(tǒng)臃腫和資源浪費(fèi)。

3.3自動化監(jiān)測系統(tǒng)不健全，利用率不高

電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)是電力系統(tǒng)中最全面完整的運(yùn)行數(shù)據(jù)之一，除了基本的電壓、電流、頻率、功率外，還包括諧波、間諧波、三相不平衡、閃變以及暫態(tài)事件等;除了實(shí)時數(shù)據(jù)外，也包括最大值、最小值、平均值以及95%概率值等各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)。同時，由于典信息具有獨(dú)特性，對于分析系統(tǒng)擾動等相關(guān)問題至關(guān)重要。目前普遍采用的引進(jìn)軟件PQ-View并不能完全滿足國內(nèi)電能質(zhì)量管理的需要。

3.4與電力用戶之間缺乏互動體系

供用電雙方對電能質(zhì)量問題所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失都非常重視，然而雙方在導(dǎo)致電能質(zhì)量問題的原因和責(zé)任上往往存在分歧;目前，供電部門對電網(wǎng)電能質(zhì)量的考核與用電用戶對電能質(zhì)量的要求是相互獨(dú)立的，位于供電部門內(nèi)部的電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)不對用戶開放，造成了信息的不對稱和不透明。現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)一般處于電力系統(tǒng)內(nèi)部信息網(wǎng)中，電力用戶一般無法訪問;軟件構(gòu)架也不支持電力用戶使用;由于信息安全和網(wǎng)絡(luò)覆蓋原因，無法接入不處于電力專網(wǎng)內(nèi)的用戶側(cè)監(jiān)測終端。

4完善電力質(zhì)量檢測系統(tǒng)的建議

要想建立一個健全的電力質(zhì)量檢測系統(tǒng)，必須在明白其工作原理的前提下，積極努力地克服困難。首先，要建立一個良好的、可執(zhí)行的管理制度，包括工作人員的管理和儀器設(shè)備的管理，定期對工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其熟悉掌握檢測系統(tǒng)的工作原理和過程。要強(qiáng)調(diào)電力質(zhì)量檢測的重要性，對設(shè)備定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維護(hù)，、使其保持在最佳工作狀態(tài)。，這樣才能使系統(tǒng)的各方面都能在統(tǒng)一的安排下有條不紊的工作。

其次，要加強(qiáng)檢測終端硬件和軟件的設(shè)計，選用合適的檢測系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)備，使數(shù)據(jù)的傳輸和處理、檢測系統(tǒng)的狀態(tài)以及企業(yè)所投入與產(chǎn)出比維持在一個最合理的水平。

再次，相關(guān)部門應(yīng)盡快出臺一套統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，以便于監(jiān)測工作的執(zhí)行和成果的檢驗(yàn)。

5結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前主流的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)存在著系統(tǒng)構(gòu)筑方案較少，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)落后，缺乏統(tǒng)一規(guī)范等問題;而電能質(zhì)量在近年來得以重視，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及法律法規(guī)也在不斷地完善，對電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)的發(fā)展有一定的推動作用。

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