五电能质量监测技术发展新趋势.ppt

网络化、信息化、标准化,四.电能质量监测技术发展新趋势,1.电能质量监测技术分析2.网络化3.信息化4.标准化,监测电能质量的必要性,系统安全可靠运行的督察作用优质经济供电的技术保证电力市场交易的基础数据有序的商业化运作与文明社会的标志,电能质量测量应当关心的几点问题,1).测量方法的多样性造成测量结果的不可比性各国采用的电能质量监测仪器和设备种类繁多，测量标准不统一，缺少可比性。首先是电能质量问题的分类与定义要明确；应当与国家标准中的推荐测量方法相一致。应当有统一的检测规定。在我国，这方面的工作很薄弱。2).实际传感元件设计与测量精度要求相矛盾一般来讲，通常采用的电压与电流传感器件在低频传导现象上基本满足工业生产的检测要求。但是对于大信号时的饱和引起的非线性失真和小信号时分辨率不够引起的转换精度降低，频率响应差等，在动态电能质量的标准制定和检测手段的具体实施上，缺少深入分析和对策研究。在先进仪器设备中已经采用动态滤波器，即符合采样定理，防止混迭效应，又保证检测数据的真实和可复原性。,电能质量测量应当关心的几点问题,3).事件型和连续型电能质量记录的技术配合增加了统一电能质量检测仪器在设计上的难度和复杂性。研发重点转移到了在检测时间一致性的冲突问题上。4).电能质量测量往往需要从局域到全局综合评价后台的统计分析工作不可少，测量结果与评估方法要紧密配合。大量的原始检测数据即使是真实的，没有功能强大的分析中心软件的处理都将是徒劳的。在我国这方面工作基本没开展。,电能质量测量应当关心的几点问题,5）电力运行信息的共享与集成问题我国引进和研发的一些监测设备与对象系统的兼容性差，检测和分析报告的数据格式不规范，不利于电力运行信息的共享与集成，甚至是信息资源的浪费。,6）电能质量检测算法应与实际发生的现象相适应多数电能质量测量仪器和设备的基本功能仍只停留在对持续性和稳定性指标的检测上，传统的基于有效值理论的监测技术已不能完整、准确地描述实际发生的动态电能质量问题。,国外电能质量测量仪器的技术特点,一般分类1）按测量内容和功能分类2）按测量实现方法分类3）按使用环境和条件分类国外电能质量测量仪器的技术特点例如，美国FLUKE公司的产品的技术类型标准型故障诊断型分析型预见维护型,标准型电能质量检测,标准型测量基本的电能质量，即电网工作中供电方能够提供给用电方常见的电气操作与稳定运行的基本电能质量要求。满足对电能质量的最低要求（非计算机级别-EN50160标准）基于供电系统的电压测量对标准型的技术经济等要求便携或便于安装一周的电压记录长度，没有高速瞬变现象的捕捉能力低速的通讯（串口）有限的内存,故障诊断型电能质量监测,用途：确定一些故障是否因为供电质量相关联当出现一些误动或误操作的时候供电方来响应客户的投诉当标准型不能满足功能需求的时候特点：测试电压和电流大容量存储记录低速采样的有效值和谐波数据可对脉冲瞬变信号进行高速采样便携，中高价位,分析型电能质量监测,用途：配电系统内部故障后的分析需要确认和修复故障设备需要安装补偿装置时特点：测试电压和电流设定或自适应调节门限值大容量存储高速处理，高速通讯（以太网）数据库管理便携或安装，各种档次和价位,预见维护型电能质量监测,通过先进的技术手段来预测事故的苗头。预见维护是建立在测量基础上的（而预防性维护是对一段时间做的维护），专家认为：预见维护型是电能质量监测技术的发展方向!基本思路：当电气系统不稳定时，电压波动的速度和强度会大大增加。优点：可以在问题出现之前就采取措施避免不必要的设备更换有利于系统的动态补偿充分有效地利用已有的维护手段,预见维护型的技术特点,电压和电流的全部测试设定或自适应调节门限值大容量存储高速瞬变捕捉高速通讯数据库管理安装型，中低价位,预见维护型的技术要求,需要跟踪细微的电压变化需要同时测量所有参数来进行判断预见型分析的关键是全透视监测测量的广度测量的深度,预见型分析与维护的关键,数据库管理多用户管理网络报告可靠性维护和预见性维护全透视+连续数据+趋势分析=预见性维护,电能质量指标的动态性电能质量影响的互动性电能质量责任的特殊性,电能质量特点与监测目的,电能质量具有如下六个显著特点:,电能质量扰动的潜在性和传播性电能质量评估的复杂性电能质量控制的整体性,对各种电能质量指标进行实时更新测量与数据采集，保证对电力系统基本运行工况的观察、记录及动态分析;针对各质量指标的具体特征对电能质量问题进行分层检测，完成对多种扰动信息的识别、提取和分析，并具有事故诊断能力。为制定改善电能质量和治理电网污染的具体措施提供可信的依据;完整了解电网安全、稳定、优质运行的技术经济条件，对电能质量各项指标进行综合评价。优化整个系统的监测体系，实现数据共享与交流。,电能质量上述特点决定了对其监测的目的，主要归纳为以下三方面：,现代电能质量全过程监测技术,测量的广度电压质量功率消耗谐波波动与闪变三相不平衡系统接地回路电流波形记录,测量的深度事件直接绘制在容忍曲线上自动地修改信息类型自动捕捉所有的干扰设定事故的触发判据通过趋势分析软件下达维护命令,测量的广度和深度是可以根据系统的监测具体需要灵活设置的。,围绕上述电能质量监测的目的，出现了电能质量全过程监测技术，它为电能质量监测赋予了新的具体要求，主要体现在两个方面：,现代电能质量监测技术发展的三大趋势,多种学科融合，多种技术结合，从理论和实践上不断探索，以电力工业可持续发展和经济建设为驱动力，最终实现电能质量监测的网络化、信息化、标准化。提出了利用已经建立的信息网络更广泛地获取电网的运行数据，对电能进行实时监测、实时分析与识别、信息反馈和事故诊断与处理的设计思想；目的是实现对电能质量的各项指标的综合评价，准确预测质量目标、提出优质可靠的供电方案，下达质量控制指令，建成全面质量管理系统。综上所述，我们应当清楚地看到，随着网络通信技术和信息技术的迅速进步，为适应当代电力系统运行的需要，电能质量监测技术正向着网络化、信息化、标准化的方向发展。,现代网络技术、光纤通信技术及标准化协议等为数据的采集、远传、分析与共享进而形成具有统一开放的监控和管理平台的电能质量在线监测网络提供了有利的基本条件；电网电能质量的测量有大容量存储、高速数据流与数据库管理，增强实时更新能力，方便浏览，数据共享等方面的需求。,技术要求网络结构监测内容设计原则,网络化技术成熟，系统信息流量增大,构成网络型电能质量监测系统要点,1、网络化,网络型电能质量监测系统的技术要求,技术要求,应用系统平台：即整个监测系统由应用平台统一管理和维护，操作方便，以及时反映运行状况。开放性的设计：即监测系统要有与诸如SCADA、MIS等系统建立联系的接口。流程化、模块化、可视化：即采用具有相对稳定的分工协作与系统配合，把各流程定义在界面上显示出来。瘦客户，可免维护：即在客户端只安装一个简单的执行程序，所有的事件处理程序集中放在应用服务器中实现。主动式管理：即当有事务要求处理时，系统能够根据预先设定的规则，主动提示相应处理程序。,拨号方式电能质量监测网构成可利用电力网已经建成的通讯系统，借助拨号方式构成全网或局域网的电能质量监测体系。左图为我们已完成的某供电局电能质量监测网络的结构形式和功能布局。实际上，只要将以上结构设计的信息通道更改为计算机光缆通讯，即可构成光缆通信方式的电能质量监测系统。,拨号方式电能质量监测网应用,结构特点：有线电话拨号网络方式，N对1点；计算机光缆网络连接方式。监测点选择原则a、受变化影响的敏感设备接入点b、电源人口端c、波动性和快速冲击性负荷安装点d、重要的供电枢纽站站点的监测设备（或称为前端机）硬件设计,网络型电能质量监测系统示意图,电能质量监测网络架构图,目前较为合理且流行的是采用三层体系结构模型，即客户层、服务层、数据层,电能质量监测网络结构模型,网络型电能质量综合参数的内容,网络型电能质量监测系统设计原则,实用性与先进性可靠性与安全性开放性与规范性灵活性与可扩展性可管理性与可维护性,、信息化,信息电力与信息社会之必然,信息完整、全面、多方位共享与决策的需求电力市场的建立、电力调度与控制的需求及技术的发展,基本目标,信息采集的全面性信息传输的实时性信息记录的可存储性信息识别的准确性信息控制的合理性,信息化的基本目标,信息采集的全面性,从信息论的角度讲，信息采集越多，利用信息的互检与冗余、系统的容错性能就越强。目前，数字式互感器与传感器由于采用全新的测量原理，提供数字接口，输出数字信息，在接口标准与通讯规约上容易实现统一，当与网络技术，微机技术相结合，为实现广域电力系统的信息融合及共享提供了有利条件。,信息化的基本目标,信息传输的实时性由于电力系统中应用了大量电力电子技术、微处理技术等高新技术，动态电能质量问题日益受到关注，因此各监测点要求实时、快速、可靠地数据传输，它是电力信息管理系统进行有效控制和分析及整个电力系统安全、可靠运行的前提。在电力系统中,可利用历史数据库来存放遥测数据、遥控遥调记录、系统日志等大量信息，很多工作需要历史数据。目前，功能强大的数据库管理软件（如oracle、SQLserver等）很多，在诸如VC+等这样的高级语言支持下，完成数据库的操作也是一件简单易行的事。,信息化的基本目标,信息识别的准确性,在信息的提取和识别过程中，各种信号处理方法发挥了相当重要的作用。由于电能质量问题的动态性和复杂性，使得系统识别常处于模糊的边缘状态，只靠简单的确定型判断是无法达到准确性要求的，可以将传统的分析方法与新兴的智能方法相结合，提取信息的特征量并实现对系统状态的准确识别（电能质量扰动自动识别研究）。,、标准化,监测技术发展趋于标准化,提高数据的可信度和可比性优化信息系统的各类数据，缩小数据库的占用空间，提高数据库与其它系统的开放性和共享性；,数据格式标准化,显示界面标准化,异构数据源的存在给实现不同信息系统间数据的互访带来了很大不便;电能质量监测数据具有多角度观察的特性,电能质量数据交换文件格式PQDIF,为提高信息共享的效率，便于工作人员之间交流经验，了解各监测仪器、子系统及主系统各项功能，并进行比较，我们提倡显示界面标准化,电能质量数据交换文件格式PQDIF（powerqualitydatainterchangeformat）,PQDIF设计格式具有以下三大优点：,良好的通用性设计格式是完全公开较强的数据处理能力扩展性、共享性和物理属性的多角度观察良好的压缩性使用开放的ZLIB压缩方法,PQDIF的逻辑结构简图如右图所示,PQDIF应用实例：下面只是一个数据源在一次暂态扰动中相电流和B相电压波形记录，如图所示。而PQDIF的主要优势在于对不同的记录波形都可以用这种统一的设计方式表示出来。,电能质量数据交换文件格式PQDIF（powerqualitydatainterchangeformat）,电能质量数据交换文件格式PQDIF（powerqualitydatainterchangeformat）,观测记录通道例程-含多个通道例程通道定义索引10数列例程-含多个数列例程共享通道列索引3数值列数列基准量34000数列放大系数0.051383975893259通道定义索引11数列例程-含多个数列例程共享通道列索引4数值列数列基准量34000数列放大系数1.56583797931671,显示界面规格化,电能质量报表,格式内容丰富,可根据需要自动填充报表信息；可任意展示实时记录数据、生成统计报表、合格率报表；人机界面更具亲和力，所示内容简单明了；,显示界面规格化,数据分析的柱图、饼图，是电能质量数据分析所得结果的不同显示形式,界面显示形式规格化，标准化以后，工作人员很容易地就可以找到图示的具体含义，便于各级主管部门和用户进行综合查询。其功能主要包括：,全面实时的信息访问、强大的在线监督管理、关联信息灵活方便的有机结合等,四、小结,电能质量监测技术是实现系统事件和事故的在线分析与电能质量控制的基本条件，是保证电力系统安全可靠和经济优质运行的技术