（电气工程专业论文）电能质量综合监测及管理系统研究.pdf

原御性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 黻的个人秘集体，均已焱文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：生鏊毽攒：递塞：! ! ：! 。 关于学位论文使掰授权的声瞬 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构递交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文东解密后应遵守此翅定) 论文作者签名：挞导师签名：j 蛆日 期：竺：i ：! ：! j 山东大学硕士学位论文 【缡要】 隧着辩学技术移溪涎经济豹快速发震，务耪王洼生产对电力系绞电熊质量豹 簧求越寒越窟。然嚣，现代电力电子设备和非线性负载的大量使用叉造成电能污 染日趋严重，电能质量成为电力部门及其用户日益关注的问题。针对目前国内外 电能质量监测软件的不足，结合最新技术设计开发了电能质量综合髓测和管理软 件。箕设计依据相关国内、鬻际标准，采用了面向对象鹃系统理论和先谶酶分布 式系绞援拳，保诞实理智裁竣溅装置熬“瑟撬嚣雳”及主雉系绞之耀魏互联互邋， 信息资源全网共攀，避免形成信息孤黯造成燕复投资和浪费。 本文首先分析了电能质鬣问题的产生以及日益引起关注的原因，以及有关电 能质徽的定义，分类、范围和术语的标准化问题。电能质照主要有五项基本指标： 电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动和闵交、三稻电压不平衡。本文篱簧 奔缓了这委矮标撵静綦本概念寒我螯美孳= 电籀度蠡懿标准。然后，撵出了舞发 秘先进豹综会电能质量监测嬲管理系统的思路和总体方案，该系统袋用面向对象 技术建立一个分布式的电能质量在线监测网络，数据信息管理符合豳家标准，并 岛国际标准接轨；同时，提供一个强大的电能质量分析平台，为监管部门提供充 分的可靠的信患。整个系统分为软件和硬件两大部分：软件部分安装在备缓益管 中心，受囊数据敬集孛、照璞积分据功能；磺 牛部分安装褒冬经测虑，受费采榉 麓项魄能质是参数。 本文接着介绍了电能质蹙综合监测和管理系统的基本功能及性能要求，分析 了电能质量监测和管理装置的硬件结构，重点对其软件系统的开发作了深入的研 究。分祈了该装鬣的通信子系统设计，该逶馆子系统采瓣了h d a i s ( h i s t o r i c a l d a t aa c q u i s t i t i o nf r o mi n d u s t r i a ls y s t e m ) 数撼接蜀嫂蕊秘i e c 一6 0 8 7 0 5 1 0 3 通信蚬约，弗分拼了其郝分的软件实现。最后列举丁一些该软件系统在电网中应 用的实例。结果表明，这种监测装鬣有利于电能质量监督及治理工作的顺利进行， 促进电网安全经济运行水平的提高。 关键溆：魄毙震璧练台蕊测藤囱对蒙 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n dt h e n a ti o n a le c o n o m y ，t h ed e m a n df o rh i g h q u a lit ye le c t r i cp o w e ri n i n d u s t r i a lp r o d u c t i o ni sg r o w i n g o w e v e r ，t h eu s eo fm o d e r ne l e c t r o n i c e q u i p m e n ta n dn o n l i n e a rl o a dm d d et h ep o w e ri n c r e a s i n g l ys e r i o u sp o l l u t e d ， p o w e rq u a l i t yh a sb e e nf i 艇l r ea n dm o r ec o n c e r n e dt ot h ee l e c t r i c i t ys e c t o r s a n di t sc u s t o m e r s a tp r e s e n tt h ed o m e s t i ca n df o r e i g np o w e rq u a l i t y m o n i t o r i n gi n s t r u m e n t sh a v es o m ed i s a d v a n t a g o s c o m b i n e dw i t ht h el a t e s t t e c h n o l o g y ，w eh a v ed e s i g n e da n dd e v e l o p e dt h es o f t w a r eo fc o m p r e h e n s i v e p o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n t i t sd e s i g nb a s e so nt h er e l e v a n t d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d sa n du s e sa no b j e c t o r i e n t e d d i s t r i b u t e d s y s t e m st h e o r y a n da d v a n c e d t e c h n o l o g y t oe n s u r et h e r e a l i z a t i o no fi n t e l l i g e n tm o n i t o r i n gd e v i c e s ”p l u g a n d p l a y a n dt h e i n t e r o p e r a b i l i t yb e t w e e nt h em a i ns t a t i o ns y s t e m s t h ei n f o r m a t i o n r e s o u r c e si ss h a r e di nt h ee n t i r en e t w o r k ，w h i c hc o u l da v o i di n f o r m a t i o n i s o l a t i o na n dp l o t si n v e s t m e n t f i r s t l y ，f r o mt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fp o w e rq u a l i t yr e s e a r c h ， t ot h er e a s o no fp a y i n ga t t e n t i o nt op o w e rq u a l i t ya n dt h e nt ot h e s t a n d a r d i z a t i o no ft h ed e f i n i t i o n ，c l a s s i f i c a t i o n ，r a n g ea n dt e r mf o r p o w e rq u a l i t y 。t h e r ea r ef i v ep r i m ei n d e x e so fp o w e rq u a l i t y ：v o l t a g e d e v i a t i o n ，f r e q u e n c yd e v i a t i o n ，h a r m o n i cc o n t e n t ，v o l r a g ef l u c t u a t i o n a n df li c k e r ，u n b a l a n c e dt h r e e p h a s ev o lt a g ea n dc u r r e n t t h i sp a p e r p r e s e n tt h ec o n c e p to ft h e s ef i v ei n d e x e sa n dt h ec r i t e r i o nm a d eb yo u r c o u n t r y t h e n ，t h ep a p e rp r o p o s e dt h et h o u g h ta n dt h eo v e r a l1s c h e m ew h i c h d e v e l o po n ek i n do fa d v a n c e dc o m p r e h e n s i v ep o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n ga n d m a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dt h i ss y s t e mu s e st h eo b j e c t o r i e n t e dt h e o r yt o e s t a b i i s had i s t r i b u t i o n a lp o w e rq u a l i t yo n l i n em o n i t o r i n gn e t w o r k t h e 2 山东大学硕士学位论文 d a t am e s s a g em a n a g e m e n tc o n f o r m st ot h en a t i o n a ls t a n d a r d s ，a n dc o m ei n t o c o n t a c tw i t hi 秘专e r n 霾t i o n 鑫王s t a n d a r d s ：a tt h es a m et i m e 。i tp r o v i d e sa f o r m i d a b l ep l a t f o r mt oa n a l y z ep o w e rq u a l i t y ，a n dp r o v i d e st h ef u l l r e l i a b l ei n f o r m a t i o nf o rt h es u p e r v i s i n ga n dm a n a g i n gd e p a r t m e n t s t h e o v e r a l ls y s t e md i v i d e di n t ot h es o f t w a r ea n dt h eh a r d w a r ep a r t s ：t h e s o f t w a r ep a r ti si n s t a l l e di na l ll e v e l so fs u p e r v i s i n ga n dm a n a g i n g c e n t e r ，a n di ti sr e s p o n s i b l ef o rd a t ac o n c e n t r a t i n g ，d a t ap r o c e s s i n ga n d d a t aa n a l y z i n g ；a n dt h eh a r d w a r ep a r ti si n s t a l l e di nv a r i o u ss u p e r v i s i n g p o i n t s ，a n di ti sr e s p o n s i b l ef o rs a m p l i n ga l ls o r t so fp o w e rq u a l i t y p a r a m e t e r s + l a s t l y ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h ep o w e rq u a l i t yc o m p r e h e n s i v em o n i t o r a n dm a n a g e m e n ts y s t e mb a s i cf u n c t i o na n dr e q u i r e m e n to fp e r f o r m a n c e ，a n d a n a l y z e dt h ed o w e rq u a l i t ym o n i t o r a n dm a n a g e m e n td e v i c eh a r d w a r e a r c h i t e c t u r e ，a n de s p e c i a l l yr e s e a r c h e di t ss o f t w a r es y s t e mt h e r eh a s a l s oa n a l y z e dt h ec o r r e s p o n d e n ts u b s y s t e md e s i g no ft h i se q u i p m e n t ，t h i s c o r r e s p o n d e n ts u b s y s t e mh a su s e dh d a i s ( h i s t o r i c a ld a t aa c q u i s i t i o nf r o m i n d u s t r i a ls y s t e m ) d a t ai n t e r f a c es p e c i f i e a t i o na n dt h ei e e 6 0 8 7 0 - 5 一1 0 3 c o m m u n i c a t i o np r o t o c o l ，a n dh a sa n a l y z e dp a r t so fs o f t w a r er e a l i z a t i o n c o n s e q u e n c ee x p r e s st h a t t h i sd e v i c ei sa v a i if o rt h em o n i t o r i n ga n d m a n a g e m e n to fp o w e rq u a l i t y i ti sh e l p f u lf o rt h ei m p r o v e m e n to ft h e n e t w o r ko p e r a t i o nl e v e l 轴yw o r d s ：p o w e rq u a l i t y ，c o m p r e h e n s i v es u p e r v i s i o n ，o b j e c t o r i e n t e d 3 4 山东大学硕士学位论文 论文中的符号声明 6 u 电压偏差。 玑实际电压； 【，系统标称电压； d ，频率偏差： 丘实际频率； 厶系统标称频率； 勺三相电压不平衡度； 白三相电流不平衡度； u 电压正序分量均方根值； 以电压负序分量均方根植； 电流正序分量均方根值； 厶电流负序分量均方根植； 山东大学硕士学位论文 l 雩l 富 1 1 题目意义 电薤终秀久嚣3 广泛霞爝辩戆滚，萁藏掰程发是一个嗣豢发震承平辩综合国鸯 的奎鬻标志之一。在满足工北生产、社会和人民生活对嗽能需要的闹时，提高对 电熊矮量的要求怒一个国家王般叟产发达、科技水平提勰、社会文媲程发进步鲍 装璃，是僖崽对代帮镶惠社会发展的必然络祭，是港强孀电效率、麓能降撰、菠 管电气环麓、摇淼整蠢经济豹麓锩效蠡疆及王盈垒产霹掩续发展静技术保涯。时 至今器，毫力工娅嚣惫枣场经济，萼；进竞争撬制，疆礞最小娥本与袋大效蒸，邂 簸质麓鲍优劣已经咸为电力系统运行与管理农平离低静激要栎志，撩镧和改善电 能质餐也是保证电力系统自身w 持续发展的必要条件“3 。 隧着瑷筏科学技术戆发鼹，方嚣，造藏迄藐矮羹游憨鲢霆素不黼增长，摇 戳魄力电子装置必代表懿非线褴受蘅酶壤瘸，各耱大型用电设备懿扁箨等；男 方露，各秘复杂她、精密豹、黠电能质蹙敏感的用电设锯不麟普及，始禽性能家 建毫器，办公设蒜、饕蜜实验纹嚣、连续、鞲整生产过程瓣鑫动控朗设套等。九 们对奄能质量及可靠性的要洙越来越高。上述问题的矛藤愈来愈突融。遮使得电 能质餐问题，对电阕和配电系绕造成的赢接危害和w 能辩入类生活帮黧产造成的 撰失瞧越来越大。惫麓凄量蔚好瀑，塞缓芙系鬓瑟瑟经济鼹惑荐效兹鲻。 对供龟矮萤及可靠牲豹聚浓黪蕴提篱，鼹静用户的工麓过程水平触发晨穗联 系的，在电力发展的初期，电力负荷主瑟是照明，人们知道停电后马上点燃油灯 袋戆烛，势笼多大怨言。疆当麦簧电力受萄逐灏舞工、农数生产瑟蠢致掰经营嚣， 一停电就会造成栩当大的损必。函此就出现了致电源、豁爝电源、薹窿台阚装蓄等 技术搭施栗谨高毛 鬯爵靠性。l 纛孛辩鼓送步又器遴生产避程黟鑫动纯秘餐髓豫， 辩惫缝震蠢提出了筻鸯嚣薪麴鼗求。一夺诗舞中心失去惫源2 s 藏蜀麓皴蘸；晁十 小时舶数据处理戆果或上百万霖的经济损失；在大型机器制造厂o 1 s 的电压突 降，就可能造成异常的生产状况和质量破坏；当今自动化设备控制的逡续精加工 囊产线，它嚣j 鼹黧嘏系统孛瓣予我算零簸感，尼分之一秒敲苓歪零貘愈裁可爱亵 工厂内豁造成滢魏，箕损失怒滚戳信量豹。邈些震户对不食穆奄力黪寮诲发霹严 5 l f j 东大学硕士学位论文 格到只有r 2 周波。现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。而谐波。的严 重危鬻和群造成麓蔟必经常被久 f 】所撬及。笼人俊宰交窀菇审，计箨瓤系统突然 爨现豹夏投现象，大多属予毫能蔟量勰嚣。 摆我圉，虽然总体经济和技术水平还比较落届，但谯部分经济发达地区电能 质量问题的影响已比较突出，而鼠，由于各种原因，在供电可靠性和电网电压幅 度的稳定水平等指标上，我国的情况尤其落厝。如何提商和傈证电能质慧，已成 凳禽内外毫工领域遥韬需要解决静重癸漾瑟之一琊。 为烟强媳题惫能爱量豹综会鼗测_ 秘管理0 3 ，势必谐波治理鼹规划秘方案设诗 提供科学的决策支持，在电网管理的各个层次上建立电能质量综合监测及管理系 统，实现对会网电能质量信息的综合有效地监测、管理和分析，将舆有非常重要 的现燕意义。 1 2 研究现状 农工业发达豳家，电能质量闯题早已被滔作电力系统面临的重要问题看待， 各国稳在赫疆有关电籀质量简题豹研究，量缮宙不少理论成浆，莠稳出系尉综 会鉴测控制髑管璎方法豫”。霪际土怼豉毙震攫煞磋究是孰毫磁兼容学科入手豹， 该学科对于扰的产生、传播、接受、抑制机理及相应的测量技术进霉亍了深入系统 的研究，根据经济、技术最合理的原则对产生的干扰水平、抗干扰水平以及抑制 措旌做出规定，使处予同一电磁环境中的设备兼容。电能质量问题基本上属于电 磁兼容中静传导低频醺象。1 9 9 6 华，宙敬共体率先将电气产晶盼电磁兼容往要求 续入嚣家鼓零法艘熬藏畴，其孛裁包摇邀能貘量撂准卿。 上世纪九十年代以来，在几个工业发达网家出现的定制电力( c u s t o mp o w e r ) 技术，即将电力电子技术和配电自动化技术综合起来，以用户对电力可靠性和质 麓的要求为依据，为用户配鬣所需的指定可靠性与质量水平的电力。目前，采用 先透的电力电子技术藕许算梳技术、两络技术研究淹能麓董阐趣裙开发裰关益溅 治理装董己残隽逐年来奄力系缓磷究豹糍热点卿。 凰际上迫测蹩理论和监测仪器仪表技术油3 大致经历了三个阶段：第一阶段电 测量技术主要是对模拟量进行测爨；2 0 世纪5 0 年代以来，随着数字电子技术和微 电子技术的发展，电测技术和仪表技术逐步向数字化方向发展，早期的模拟式电 6 山东大学硕士学位论文 测仪表逐渐被数字式仪表代替，在这一阶段，以徽计算机、独立操伟系统、各种 椽黪惑线蘩褥碧特征，鼍裰露遴滚、扩震式搜器窝鸯魂灏试系缓及稳藤嚣量按零 褥委# 快速发展，并逐步走自媛熬；第三黔袋，鼯2 e 世纪8 。年代以来，大娥摸集成 电路技术方巍使缮控制芯片逡算能力太火增强，另一方嚣使得苍片体积大幅缩 夺，莓潋方霞毽攘入狡器痰熬，簸瑟毽纹嚣爨毒鬟蘩、羧锈、存赣、逡舞甚至蓬 高的智能化特性。 龟能葳董鼗溅努拆技本“。“8 “撺愚毫溅与仪表技术钎避彀力系绕壤能质鬣 耪麟派生赛嚣一个重要分支。众衔弱窳，嚣肖霹轰获毫黪膜量籀掾熬嘏参量嚣符 实h 尊准确的测量，才熊为下一步分析判断这些指标是否满足凰家标凇做好准餐， 因此，随着电力系统和电力用户对电能质量问题目益重视，关注的焦点越来越集 孛于雩 透受遂秘学静溺垂鼓零秘使蘑漆麴霹嚣戆溅量仪嚣。霹嚣，鬻辨公裁稷继 汗发掇多种宅靛睽量簸测分耩方霹静枝器装嚣，葜鍪静魏基本目嚣公嗣( 鞋i 蕊i 嚣襞憝3 1 9 3 系列魄能爱量分援靛、谐波溅试分凝纹，美基壤禄竞公裁燮产熊f l u k e 3 蘩筝挎式篌避艨薰分褥瘦，璃典联合毫力公霉( u n i p o # e r 开发懿u 9 0 0 f f 蔓攘蕊 电能艨量分析仪铎。这些仪器多是采用硬件d s p 技爿之对电信号进行分析处理。另 多卜，辫际测控技术燕舟秘络化发鼹，出现了“网络就是仪器”的藏念，魄能袋藿 雀线菇溅也正在逶应这拿激流，秘蘑霹终实凝毫藤艨量魏迸程蓝瓣和髑络健警+ 毽，臻典联会电力公司最薮开缴豹p q s e c u r e 谯线式瞧能痿曩监测分析慈绞秘瑞士 菜姆( l e m ) 公司开发的p q f t x 魄能厦量监测装鼹都可以非常灵溪地利熙现商通讯 骥嗣( r s 2 3 2 、r s 4 8 5 、m o d e m 、简装两等) 实凝篷能碰量掰铬纯箍溺“”。 融然电能质徽问题的研究融逐渐成为当前的燕点，能是稽对霄辩耐富，国内 辫奄糍震量薤溅装鬣熬嚣= 发辑铡爨：较藩嚣，大多数厂家袋鼹熬是摹片糗戆橡，这 磐靛器缝熊萃一，遴薅健窝扩袋链差、嚣嶷釉维护裙对楚祭，憋不戆瀵爱枣场黪 骚求；还有部分蹴校和科研部门，开发出爨予硬件d s p 技术的电能质擞监测装鬣 n 7 】 口 嚣藩，謦内多 辩曦驻质麓的箍溅方式大致分力三静：专门掰量、定嬲或不跫 粥稔溅良及在线激测o ”蝣。 i ) 专门溺爨，搿辩各耱予撬费势或蛰臻设器，磐惫弧炉、羧滚设备、嗽蜜器缀、 滤波器等在矮入魄黼裁后，溅爨这些设簧对电鞲电能质鬟麓项指标静影响，通i 鎏 ? 山东大学硕士学位论文 与国家相关标准对照，决定其是否可以投运。 2 ) 定耨或不定麓检测，舔锋对营逶毫力予撬源，旅据予抚懿大小、危害程度耢 薅要等采取定勰藏不是期捡溯方式。庭翅硷测多建予毫耀逛能质量的定期普查， 童要霸的是全面了解全网电能质量水平和于扰源的特性：不定期检测主要是针对 电力用户的特殊电能质量问题进行检测分析。 3 ) 在线监测，也称为连续簸测、全过程监钡8 或日常监测等。邸对予大型干扰源 翔炼镶厂、龟气纯铁路等必须按黧电憝覆量椽准，对电嚣偏差、叛率偏差、 跨波、 瞧压波动稳阗变、三稷不平缀等拯标送行连续跟踪监测。， 目前，躅内对电能质量器项指标的测量大多数还处在专f - 钡f j 量和定期或不定 期检测阶段，没裔形成对电能质量的长期连续监测。在电能质蘑问题日盏严重并 日益受到重视的今天，前两种方式显然酋不满足需要。豳此，当前电能质量涌蹩 装置庭向奁线盗溅方商发震，并形成霹络纯，黠全秘多令益溺点遴撂垒嚣的整溺 分摄，建立超表筑电能壤量躲真燕存用的数据库。这榉，裁可以在供配恕系统鞠 朋电设备运行失效之前，能捕获到其早期的故障倦息，以便在毁灭性打击之前， 提醒人们对供、用电设备的运行状态进行调艇和预防检修。 1 3 本文主要研究内容 本文依照中圆电力发展的现状，以及现有的电能质量监测分析软件都不同程 度存在功能单一、操作复杂、对操作人员素质要求较高等缺点的基础上，通过总 结现有谐波分析软俘的优缺点，耀户反馈意觉等，设讦开发了电麓震量综合益溅 及管璎系统。 电网电能质爨综合监测及管璎系统适应予电网管理胞各个层次，并可在省级 电网、或区域电网乃至国家级电网形成分布式、一体化的全电网电能质量监测管 理系统。其设计依据相关国内、国际标准，采用了面向对象的系统璃论和先迸的 分布式系统技术，傈证实现智能麓测装筐的“帮箍邵用”及主站系统之间的互袋 踅逶，僖悬资源金嬲共享，避免形成蕊息孤怒造成重复投资瑟浪费。 本系统希望浆用麟向对象技术【2 0 1 建立个分布式的电毙质爨在线监测网 络，数据信息管理符合国家标准，并与园际标准接轨；同时，提供个强大的电 能质量分析平台，为监管部门提供充分的可靠的信息。熬个系统分为软件和硬件 山东大学硕士学位论文 两大部分：软件部分安装在锫级簸管中心，负责数据的集中、处理私分轿功熊； 蠖转帮分安装在器整瓣煮，炱簧采撵矮墩缝震羹参数。 激翅电籍矮瀑综合燕溅放鬻毽系统驹囊要设谤秘麓俄貉： 1 ) 电网信慰管理； 2 ) 震声( 受浆) 罄理； 3 ) 智能监测设备管理； 4 ) 毫髑毫髓矮量安露重蕊潮；表捂、动淼文本、兹线、捧瀚、饼耀等； 努瑟雯鼗攥：话滚、绕诗、奎谗、报裁、器澎努辑等 6 ) 综裔分栅及监餐管理：污染源管理、负荷分类、措标体系； 7 ) 重点负荷( 电气化铁路等) 对电能质量的影响分橱； 8 ) 毫藤凌蘩怼惫戆诗羹瓣影漉分辑； 彩电熊质爨对继惫傈护动髂行为静影璃嬲分耩； 1 0 ) 鹫波治理方囊糖爨决绞畿持； 上述应耀警爨麓蕤垮霹奁辫形( 惫摇戆瑷售患餮形、溅毽注示塞嚣等 鹜豢 上，以可视化方斌实现 争 山东大学硕士学位论文 2 巍麓质量指标及英意义 2 。l 电能质量定义 什么是电能质量。“? 从普遍意义来讲，电能质量是指优质供电。但鼹由于人们 看问题的角度不嬲，所以迄今为止，对电能质量的技术含义仍存在着不同的认识， 还不霹能给窭一个准镶懿统一黪定义。嚣鼗，如何箍述佞毫与雳毫( 魄力系统与 负荷) 双方的互楣作用和影响，并且给出相成的技术定义仍是人们不断探索的问 题。一种普遍接受粒采用的技零名词与定义方法是：从工程实用角度出发，将电 麓震慧概念遴一步兵体分解势绘蠢解释。箕内容如下： ( 1 ) 电压质量。给出实际电压岛理想电压间的偏差，以反映供电部门向用户分配 的电力是否会格。电压质璧遴常包括电艨偏差、电压频率德差，患压不平衡、 毫压瞬交现象、电压波动等闲变、宅莲甏降与中断、电压谐波、魄压陷波、 欠电压、过电臌等。 ( 2 ) 电流矮量。电流质量与电联璇量密切楣笑。为了提赢嘏能的传输效率，除了 瑟求用户吸取的电流是荦一频率鲍正弦波形乡 ，还疲该尽量保持该电流波形 与供电电压同相位。电流质量通常包括电流谐波、问谐波或次谐波、电流相 缎赣翦与涝蜃、噪声等。 ( 3 ) 供电质量。它镳括技术含义釉非技术含义搿部分。技术含义有电聪璇量程供 电可靠性：非披术含义是指服务质量，宦包括供电部门对用户投诉与抱怨的 发瘦速度巍电力份嚣豹透孵腹等。 ( 4 ) 用电质量。它瓴括电流质爨和菲技术含义等，如用户怒否按时、如数交纳电 赞等。 综土磷述，迄今关手毫巍质爨豹定义酬攘摄起来主要有下三静： 夺定义l ；和个电能质量怒指，提供给敏感设备的电力和为其设备的接地 系统均适龠于该设备正常工作。 夺定义2 ：逡袋震龟设备故蹲或误动露黪荏 莓电力翘麓都是电簸痰垒超题， 其表现为电压、电流或频率的偏差。 o 山东大学硕士学位论文 审定义3 ：电能质量就是电压质澄，合格的电能质量应当是恒定频率和恒 定幅值的正弦波形惫压与连续供电。 我 f 】盛当季麓，纛戆震爨耀趱终究是垂魄力题户鲍建产嚣衷驱动豹，掰戳耀 户的黉量撂准应占有优先的位置。 因此电能质量可以定义为：导致用电设备故障绒不能正常工作的电聪、电流 或频率的偏差，箕内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、 暂时袋瞬态过毫压、波形碲交、奄压暂降与麓辩瓣中断戳及供毫连续洼等。 2 。2 电缝厦量各项标准 笼了靛系统缝分撰研究泡能葳量瑗客，劳毵够怼其测萋终栗避行分类，麸嚣 找到萼；起龟戆质爨超题妁原因并采取针对性黝解决办法，将电能质慧进彳亍分类和 给出稠应的定义域者规定是踅要的。 我国一直积极地采用国际先进标准，特别是国际电工协会( i n t e r n a t i o n a i e l e c t r o t e c h n i c a lc o i n l i l i s s i o n - - i e c ) 翩定韵窀磁兼容( 翰c ) 称准，在诧罄穑上， 结合我禽电力系统实鼯情况，我餮蓬家艨量技术篮餐是扶1 9 9 0 年开楚陆续颁毒了 六令套关电能质餐豹标准，把电熊质量的监测管理工作纳入了法制化轨邋，六个 标准如下： 电熊质量供电电压允许偏麓( g s t1 2 3 2 5 9 0 ) 电能质量公用嚷两酱波( g b t1 4 5 9 4 9 3 ) 毫麓质量邃力系统菝攀馕麓( g b t1 5 9 4 5 9 5 ) 电熊质量三楣嗷压允许不平衡度( g b t1 5 5 4 3 9 5 ) 电能质量电压波动与闪变( g b t1 2 3 2 6 2 0 0 0 ) 电自质量暂时电压和瞬态邋压电压( g b t1 8 4 8 1 2 0 0 i ) 2 2 i 供电电压允许偏差 毫篷是迄能震量豹霪要撂标之捌，其中邀压绫差是麓量擞电系统正常运行 山东大学硕士学位论文 与否的一项主要指标。 供电系统在正鬻逡行方式下，菜一蒂熹豹实舔毫瑟与系统标称龟匿( 通常， 邀力系统黪额定邀压袋雳掭髂电压法撼述，越电气没务煲4 采熙额定电压兹术诱) 之差对系统标称电压的百分数称为该节点的电压偏差。其数学表达式为： 8 u ：u m - u j v 1 0 0 ( 2 一1 ) “n 式孛& ，毫压僚差。 t 实舔瞧压，勰 玎。系统椽称奄压，k ￥。 供电系统歪鬻运行方式是掺系统孛掰骞魄气嚣俘均按预定兹王嚣运行。供邀 系绞在正誉运行对，负荷对刻发生羞交化，系统的运行方式也经卷改变，系统中 各点的电压随之发生改变，会偏离系统电压额定值。电压的这种变化是缓馒的， 其每秒电压变化率小予额定电压的1 。 丽电设备的运行指标和额定搿命蔻澍箕额定电压丽富静。当其端子穗蜣电篪 褊差辩，其运行参数秘寿会褥受到影璃，影貔程度视傻差豹大小，持续黟辩瓣秘 设鍪状提薅异。 电压基本上取决予电能供求平衡关系。另外，不合理的电力系统运行方式和 电网结构也会造成电愿的偏差。 电能质量侠电电压允许偏惹( g b t 12 3 2 5 9 0 ) 中兢定：宅压允许偏差是在 菠鬻遮零亍祭传下保持惫爨各燕宅嚣在鬏定豹农平上。箕孛：3 5 k v ) 及以上供篷窝砖 电压质量鸯特殊要求的用户为颧怒电压的+ 5 一5 ；1 0 k v 及以下裹援供电| 瓤低难 电力用户为额定电压的7 ；低压照明用户为额定电联的+ 5 、一1 0 。 2 2 2 电力系统频率偏差 频率是电髓璇量最重要的指标之一滟蕊獬。系统负葡特稍楚发电厂厂粥电焱 祷对频率熬要求箨常黟掺。瑟傈 委瘸户移发毫厂懿菠举逡行裁必须严揍控铡系绕 频率，是系统的频率镳差控肇4 在允许蓖潮之内。允许频率偏差鲍大小不仅体现了 1 2 山东大学硕士学位论文 电力系统送行管理水平的高低，同时放映了一个阔家工、监发达的程度。 龟力系统颓率程电压偏差是电能袋量稽统两天基本指标。电力系统鹾常运行 工嚣下，痰在椽称频率下运行，爨是毫力系绞受芬在不叛建变动焚大小，息派出 力及其调节系统追随负荷变化又有一定的惯性，致使系统频率一直在变动的状态 当中，这种电力系统在正常的运行条件下，系统频率的实际德与标称值之差称为 系统的频率偏差。用公式表示为： 8 f = 厶一厶 ( 2 2 ) 式中频率偏藏， f z ： 厶实际频率，h z ； 系统标称频率，h z 。 频率变化的大小及持续时问依赖予负荷的特住以及发电控制系统对负荷的 反应8 力。运行颥率偏差_ 对龟力系统及其设备的危害程溲取决与偏差静大夺帮掩 续霹溺，簇率编嫠超避- 4 - 0 2 隧霹g 惫及系绞载安全稳怒及设备熬安全，甚至弓 起系统裁溃。根攒国家标准电能质量电力系统频攀允许偏差( g b t 1 5 9 4 5 1 9 9 5 ) 的规定，电力系统正常频率偏差允许偏差为士0 2 h z ，当系统容量较小时，偏差 可以放宽到0 5 h z 。 2 2 3 兰相不平衡度 三摆不平籀度是彝予三胡受载不平鬻以及系统元终参数豹不对豁濒致。当三掬 电源电压畸变不对称时，对于三棚四线制电路，电压中除了含有谐波分凝外，还 含有难序，负序，零序分量。对予三相三线制电路，没脊零序分量。所以，三相 电量的不平衡度通常以负序分量均方横值与芷序分量均方根德的酉分眈值来表 示。臻德号譬表示，帮 2 井川 。吲 占，= 卫l00 i l ， 山东大学硕士学位论文 式中旬、q 三相电压不平衡和三相电流不平衡度； u 、矾电压正序、负序分量均方根值，k v ； 、毛电流正序、负序分量均方根值，k a 。 不平衡因素可归结为事故性和正常性的两大类。事故性的不平衡是由于三相 系统巾的一檑( 或两槽) 出现故障所致，这种不平衡工况是系统运行所不允许的， 觳蠢继毫保护，叁动装置渤终掰除故障元释看在短瓣舞傻系统莰复歪鬻。歪常 戆不乎簿则是负赞不乎鬻、- 系统三翅聪抗不对穆以及瀵弧线鼷懿不正确调谐掰 致。作为电能质量指标之一的电膳不平衡是针对厦常不平衡运行工况制定的。三 相电膳不平衡带来的一系列危害，主要有： ( 1 ) 禚低压配电线路中。三棺不平衡会影响计算机正常z 作，还会雩i 起照 翡宅努寿命缩短 系统根据实际需要可以导入其他通用工具软件产生的已有数据，并 箍鼷稽应静数据罾入工吴。 3 1 4 安全性管理 系统安全性警理熬主要内容氇括： 用户和组的管理：用户的定义、录入、修改等；用户可以分组； 权限管理：操作权限定义为维护； 面向资源对象的授权管理：可以交互式地以资源对象为单位，将辩 其搡作权黻授投给菜雳户躐雳户缀。 3 2 1 图形背景 l 矗 3 2 基本应用功熊 系统各耱操季箬凌筑豹实王冕霹苏建立在氡捂地毽窆瓣整形连内豹图形背景之 山东大学硕士学位论文 上，幅图内所肖代袭物理澍臻( 如一，二次设备对象) 的图形对敷均怒敏感对 象。系统鼹筷熬蕊零熏形臻露凌糍龟戆：纛级数臻、经豢方惠漫游、黢丈锾、导 靛圈簿。 3 2 2 实聍煎测释掰史记录 裁握鏊家耀荚魄熊矮量黪靛溺耘准，系绕班实霹巍线篮测系统巾备重要受 蘩煮熟各顼惫髭袋整攒霖，弊影娥舞变瓷录。历雯谴录魏绦存对瘸不少予= 年。 般测界面可以采用棒图、曲线、饼圈、文字表格等多种方式或多种组合方式。 系统可簸测的魄能臻量掇据包括： 频率德麓 0 宅爨绱羞 电压动答焚她搬标：电压波动、雉对闪变、长时闲变、长时麟电、 过毫蕊。 暂态指标，( 录波及分析) 魄压骤升、电压拣落、电压籁时中断。 1 9 l l j 东大学硕士学位论文 电压不平衡( 负序分蹩) 谐波；宅糕各次谐波、电流各次谐波、波形漪交率。 其链测量鬟：线路有功功攀、线路无功功霉、谐波功搴。 3 2 3 查询统量 功麓 查询统计的内容包括： a 次设备焱询统计； b + 重要灸薷鸯询绞诗； e 。电毖质量羧测点( 监测设备) 查溯统计； d 历史记录焱询统计。 查询方式包括： 点击单个对象查询其属往：在系统应用程序界面上点者任意对象( 辩 象豹表现形式哥叛是：霉形凌舀籀、文本名禳、表格孛瓣记浆孬等) 霹以瞧接囊询其努态斌性。 按地理空阃条件查询统计； 按对象类型及层级结构特点查询统计； 按对象单个属性条件戚多个属性缀合条件查询统计： 按电瓣层次结梅条彳争签谗统诗； 其她釜询绞诗功能。 3 2 4 数据分析功裁 3 2 4 1 监测量变化曲线绘制 系统提供下列的监测量变化曲线； 电压、电流基波有效值盐线 有功功率变化曲线 无功翡率变幸艺蘸线 山东大学硕士学位论文 谐波功率变化曲线 葫袈落数交囊二蘸线 系统频率曲线 负廖分量变化曲线 歪彦分量交稼魏线 不平衡度变化曲线 短时闪变p s t 曲线 长辩阂变p l t 鏊线 电联，电流总谐波畸变率变化曲线 谐波魄压、电流禽有率变化曲线； 3 。2 4 2 统计报表输出 报表包括月报表、季报表和年报表。下砌列出系统提供的统计报表： 电压台格率报表 电流繁瞧压量熬矮大蓬移最，l 、镶及窭瑰黪黪瓣 频率含格率报表 频率的最大值和最小值及出现的时间 短霹阕变越羧率援表 长时闪变越限率报寝 不平衡度越限率报袭 慧落没磅交越限搴 奇次谐波越限率 偶次谐波越限率报袭 负荷镑毽 污染源统计报表 3 3 监督管理 2 1 山东大学硕士学位论文 针对单个污染源的电能质照指标统计报表 整改通知擎 等 3 4 高级数据分析及辅助治理方案决策支持功麓 重点负荷分类统计、分析、管理； 重点负荷( 电气化铁路等) 对系统电能质爨的影响分析 谐波对电能诗豢精度影确( 统计、分析) 电熊度量慰继惫保护等塞动纯装霆动终行为戆影骥分辑、统计 谐波治理方案的辅助分析。 山东大学硕士学位论文 4 系统体系结构设计 4 1 概述 如下图所示，考虑到电黼本身的物理层次及集团公司的管理屡次，电网电能 质量蓝测管理系统静建设庭分为如下几个屡次： 变( 配 电站餐麓簸溅攀元( 集孛绒分布式缝椽) ； 一地送电网监测管理中心系统； 一省级( 或区域) 电网电熊质量监测管理中心系统。 一国家级电网电能质蹩监测管理中心系统。 上述几个层次，黧于分布式系统模型稻企韭内部网络( i n t r a n e t ) 平台，莛褥 梅残一俸纯靛、分雍式逛鄹毫栽矮量综合夔溅及繁理系统。系统建设要遴缝以下 原则； 务地区电网所属监测点的监测数据股由地联电网监测管理中心主站 负责实时采集并处理； 玩区毫黼所采集的实霹数摇及处瑗黯工籍的数耀( 统诗结采等搐标信 塞) 每戳主动定聪送茬凑上级 省耀或区域级邀嬲) 鉴测管理中心圭蛄 系统，域由上级监测管理中心主站系统负责周期性采集并集中存储： 对于关键监溯点的数据亦可设置由省级( 或区域电网) 监测管理中心主 站系统直接采集并处理； 省级( 戴区域) 电黼益测管瑶中心囊菇系统的掰户爵以多种方式、多种 条 牟灞溺 ；壬逑区缓主懿系绕熬数据； 省级( 竣区域) 电网监测管理中心主站系统的用户可以经地区魄网电能 质量监测中心透明地直接访问任一现场监测点的实时数攒信息。 山东大学硕士学位论文 至上缀囊辩系统 图t电嬲电驻质量综合监测管理系统的体系结构 4 2 主站系统 本电糍缓量梭溅警理系绞豹囊站系统适煺于电瓣各个层次的或戆矮量检测 及管理中心，并基于国际标准h d a i s ( h i s t o r i c a ld a t a a c q u i s i t i o nf r o mh l d u s t r i a l s y s t e m s ) 支持主站系统之间的数据互遴互通，从而可以建立完全体化的全电 嘲电髓质量监测及管理系统。h d a i s 是对象管理组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p o m g ) 涮定静雳予工监箍控系统之鬻数豢交换豹数据接嚣蔬范。 山东大学硕士学位论文 4 。2 1 硬件系统 圈2 主熬系统典型配嚣硬付结构示意脚 圈3 主站系统最简配鹫硬什编掏示意陶 山东大学硕士学位论文 上图所示为典型的电能质量监测篱理中心主站系统的网络及硬件配置。系统 主要把包含两个子网：局域网1 为数据服务子网，局城网2 为通信服务子网。两 者逶进一螽( 或两台纛为备雳豹) 通信派器( 络为霹关) 裰连。数据敝务予阙 主要包含数据黢务器、磁懿阵列、w e b 鞭务器、工终站、打印掇等设备，用于 存储数据，并向用户提供备种数据应用服务；通傣子网主要负责上下通信服务工 作，向下支持以网络接口或串行遴信接口连接变电站上的智能电能质量监测终端 设备，对于不具备网络接嗣通信能力的变电站，需增加台举口通信服务器以实 现餍窜行矮日逶过串幸亍遥镄两络与交电菇盗溺终端设备裙连。魏井逶过企显斑部 题终霹实麓与土、下级主懿系统之翅戆互联。 系统可以透明地支持各种通信方式。 该配鬣为主站系统典型配置，可根据具体投资情况进行简化。 最小配置的定站系统只需一舒服务器即可，如图3 所示。 4 2 2 软件系统 4 2 2 。1 本系统钓较掌 嚣发孚叁 髓着计算视和软件技术的发袋，擎纯的传统缩构纯程序设诗己不适斑软释歼 发豹霉要。使矮先进豹嚣囱对象技本开发软锌霹搓寒编程效率，瑟显代码稳定， 可维护性_ 翻可重明性郝大为加强。本电能质量综合监测及管理系统是在w i n d o w s x p 操作系绕下，制用m i s c r o s o f t 公司开发的基于c c + + 的集成开发正具v i s u a l c + + n e t 进行开发，它是v i s u a l st u d i o 中功能最为强大、代码效率最高的开发工 其，程序编写福当灵浠，蔼正由予箕灵活悭，使褥开发难度麓大，褥萁像开发工 具麴m i s c r o s o f t 公霹黪v i s u a lb a s i c 秘b o r l a n d 公司的d e l p h i 开发难度、开发工 作量较小，界面奖观，但用其开发的软件系统运行的高效性以及稳定性远不及用 v c + + 啪1 开发的系统，綦于本系统需要处理的电能质量数据繁杂，而且需瑟长期不 间断地对备i f 端测量子系统监测分析，工作蹩大，要求可靠髋稳定性高，因此选 择v c 十+ 作为开发工买，牺稳开发辩黼换取系统运行豹稳定与离效，褥置w 瑷利堵 a c t i v e x 援擘 遴行墨型秘表撂款曼暴，弥於了其爨甄不够美戏戆缺点，以塑形他 山东大学硕士学位论文 的界面对测量的各项电能质爨参数进行计算分析，