省级电能质量在线监测系统技术参考方案

1、级电能质量在线监测系统方案日期：2008-09-12字体： 来自于深圳市力合华恺科技有限公司的网站省级电能质量在线监测系统技术参考方案应用领域：省、市级电能质量在线监测系统（电力系统用户）应用概述：构建开放的、统一的省市级电能质量在线监测系统（规模一般数千个监测点）主要配置：1) nexus1252在线式电能质量监测仪表2) pda1252便携式电能质量分析仪（在线式固定设备的有效补充）3) pqdif数据格式转换软件（针对用户要求的格式定制）4) hmi组态软件（澳大利亚citect内核），定制主站软件aireports电能质量人工智能分析报告软件典型应用：1) 山西省电力公司：省级电能质量

2、监测系统一期，表计+主站系统上海浦东供电局（电能质量表+communicator ext标准主站软件）：上海同步辐射光源站（国家重大科学工程）、上海南汇沪临金属站（军工项目）等1 绪论1.1概述近年来随着经济的蓬勃发展，电力网负荷急剧加大。特别是冲击性、非线性负荷的大量应用，使得电网中发生的电压波形畸变、电压波动及闪变等问题日益严重，从而使得电网电能质量严重下降，并诱发各种电力系统事故，使电力系统面临日益严重的“ 污染”, 对电力用户的正常用电也带来不良影响。同时，电能质量的恶化也会给电网及用户带来巨大的经济损失。电能质量是电力工业产品的重要指标，涉及发、供、用各方 面的权益，优良的电能质量对

3、保证电网和广大用户电气设备的安全经济运行，保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量以及提高人民生活质量都具有重要意义。 随着电力走向市场，广大用户对电能质量提出了越来越高的要求，向每一个用户提供优质、稳定的电源是电力部门应尽的职责。人们对电能质量问题的认识越来越深刻，也形成了众多国际、行业标准。20世纪90年代以来，随着计算机技术和工业自动化水平的飞速发展，加之微电子与集成电路芯片生产等领域对电能质量的特殊需求及电力法制化建设的逐步完善，我国共颁布实施了7个电能质量指标的国家标准，其中也包括一些对过去的电能质量标准进行修订后重新颁布执行的新标准：l 电能质量 公用电网谐波 gb/t145499

4、3；l 电能质量 电压波动和闪变 gb123262000；l 电能质量 三相电压允许不平衡度 gb/t1554395；l 电能质量 供电电压允许偏差 gb/t1232590；l 电能质量 电力系统频率允许偏差 gb/t1594595；l 暂时过电压和瞬态过电压 gb/t18481-2001l 电能质量监测设备通用技术要求 gb/t19862-2005电力资源高效利用的一个重要内容是向电力用户提供可靠、优质的电能。现代社会的可持续发展对提高供电可靠性，改善电能质量提出了越来越高的要求。中华人民共和国电力法对供电企业和电力用户在电能质量方面己做出明确的规定，对违反规定必须承担相应的责任做了说明：“

5、 供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准，对公用供电设施引起的供电质量问题，应当及时处理。电力企业未保证供电质量，给用户造成损失的，应当依 法承担赔偿责任。用户用电不得危害供电、扰乱供电，对危害供电和扰乱供电的，供电企业有权制止。情节严重或者拒绝改正的，可以中止供电”。同时，对污染源 的治理必须遵循“谁污染谁治理”的原则。为 了能够对电能质量实行长期、实时监测，从而达到对全网电能质量水平的全面把握，为电能质量的综合治理提供基础数据，在变电站和电厂内逐步装设电能质量在线 监测装置显得十分必要。尤其是电气化铁路的大规模建设，这必将给电网电能质量水平带来巨大影响，并且由于电铁机车沿铁路移动用

6、电，其产生的危害性远比其他 任何谐波源设备更为严重，更为广泛。据不完全统计，自电气化铁路机车投运三十多年以来，因电铁谐波与负序电流已引发过多起大型发电机组跳闸，山西、河南、 贵州等电网大面积停电或系统解列，电网产生局部谐振，发电机转子损坏，继电保护非正常频繁启动，用户电动机和电容器大量烧坏，小火电厂不能就近并网等一系 列的危害，使社会、电力部门和用户蒙受了巨大的经济损失，为使电网避免受其害，应尽早尽快提出监测和治理对策。此 外，在对可能由电能质量问题引起的电网或设备故障的分析也需要实时电能质量数据的支持。但目前国内外的电能质量在线监测装置品种繁多、良莠不齐、互不兼 容，因此需要制定相应技术规范

7、，以规范电网电能质量在线监测系统的建设。省网电能质量在线监测系统的建设和功能完善，将逐步丰富对省网电能质量的认识，切 实了解省网电能质量水平，为电能质量的综合治理打下坚实的基础。随着我国加入wto，电力市场的运作规则也将与国际惯例接轨，对供电电能质量的全面监测必将提到议事日程上。因此，建立一个完善、高效的覆盖省级供电网的电能质量管理信息系统已势在必行。1.2主要内容及关键技术依 据电能质量的国家标准，总结现有监测系统的开发和运行经验，利用多年的现场测试和改造经验，吸取国内外先进测试技术，采纳数字信号处理、现场总线以及网络 通讯技术，根据我国电力系统的特点，研制开发出一套针对整个电网的统一的和开

8、放式的电能质量在线监控和管理平台，建设省级电能质量在线监测系统三级体系， 具有对整个电网电能质量原始数据的综合分析判断功能，拥有安装维护方便、配置灵活、数字化传输、网络化管理等特点。电 能质量在线监测系统的基本结构：依靠安装在电力系统各电能质量监测点（变电站、发电厂）的电能质量在线监测装置采集、分析所在点的电能质量信息，通过一定 的通讯手段，依据所需信息的不同，将信息分别上传至电业局监测子站和省公司监测主站。上传至电业局监测子站和省公司监测主站的电能质量信息以数据库的形式 存储，并根据管理的需要，以网络或其它的形式发布。本文推荐了省级电能质量在线监测系统三级体系(变电站就地层、供电局监测子站和

9、省公司监测主站)建设规范及技术标准，并依据该技术规范及标准，编制相关的软件，进行监测系统的改造与建设。本系统基于国家颁布的有关电能质量的国家标准，特别是其中对测试设备的相关要求。此外，还依据有关通讯规约、数据库标准、省网电能质量监督管理规定的要求推荐解决方案。以往的在线检测系统均各自为政，具有很大的局限性，本系统解决了如何建立一个开放的统一的监控和管理平台，可以将多样的、具体的监测装置作为一个测量手段，建立一个分层、分级、分权限的网络化的电网电能质量监测系统。a） 电能质量在线监测系统建设规范及监测终端入网技术标准的制定。b） 电能质量在线监测系统数据信息的传送及数据交换的接口规范及规约制定（

10、pqdif规约），以便终端的接入。c） 中心数据的管理及分析。即其体系结构为：系统采用三层结构，分别为变电站就地层、电业局监测子站和省公司（中试院）监测主站。子站端服务器与变电站电能质量监测装置之间以以太网为主要通讯通道，以modem为备用通讯通道。子站端服务器和装置之间进行实时的、连续不间断的通讯。主站端服务器和子站端服务器以以太网为通讯通道。在子站端通讯故障的情况下，主站端还可以通过以太网或modem直接与装置进行通讯，以保证主站端数据的完整性。d） 电能质量在线监测系统三级体系的建设。e） 一些有助于提高监测系统性能、扩大其功能的新技术、新产品的嵌入。2国内外发展状况2.1国内外研究综述

11、电 能作为一种商品，它的质量也受到越来越多的关注，但电能质量与一般商品不同，有其特殊性：第一、电能质量不完全取决于电力生产企业，甚至有的质量指标是由 用户干扰所造成；第二、对于不同的供（或用）电点在不同的供（或用）电时刻，电能质量指标往往是不同的，电能质量在空间上和时间上均处于动态变化之中。电 能质量受到越来越多国内外人士的关注，相应的标准也在不断建立和完善，电能质量的监测和分析技术也都在积极探索和实践中。监测方式分为非在线监测和在线监测两种，非在线监测采用便携式测试仪，不定期对所关注的某些点进行测试，测试大多还停留在逐点测试阶段，这样的测试工作量很大，所获得的数据不够完全和及时，不能够完全和

12、及时地反映电网电能质量水平。早在1993 年至1995年，美国电力科学研究院（epri） 做了一个课题，针对全美24种不同供电企业的277个监测点进行了数据收集和统计分析，研究系统性能如何监测、特殊的电能质量问题如何监测、为提高供电的 服务质量如何监测等等，这个研究成果成为美国开展电能质量监测的指导方针。随后，epri又针对不同的数据采集源研究制定电能质量数据交换格式 pqdif（power quality data information fomat,见第五章介绍），该格式被ieee采纳并将其作为标准来制定，目前，某些制造厂家已采用了这种pqdif标准格式。据介绍，近年来，基于 web网络技

13、术、采用pqdif标准格式的在线监测系统有成功的应用实例（如应用于美国著名的电力公司tva -tennessee valley authority的signature systemtm）。相比较而言，国外的监测设备以及电能质量管理技术要领先于国内。我国自80 年代中期开始，在全国范围内逐步开始了以谐波监督测试为主要内容的电能质量技术监督工作。在工作的开始阶段，主要以进口的便携式谐波分析仪为基本测试手 段。80年代末90年代初开始，逐步出现了国产便携式谐波分析仪，但测试分析设备仍以进口设备为主。随着谐波监督工作的深入开展，各级领导及相关技术人员 对电能质量技术监督工作的重视程度逐步提高，对电能质

14、量的认识进一步深化，逐步感觉常规性的现场监督测试所获得的信息量的不足，由此产生了对电能质量进行 实时在线监测的需求。近年来，国内很多电力生产和科研单位以及相关校院均在积极探索行之有效的在线监测方法，使电能质量的监测由原先的逐点测试向在线监测 过渡，并且国内相关测试设备生产厂家于90年代末适时推出了电能质量在线监测的相关产品。随着市场的扩大，涉及电能质量在线监测装置的厂家越来越多，但目 前市场上还未有一套完整的电能质量在线监测网及其分析管理系统，没有形成统一的和开放的监控和管理平台，缺乏对整个电网电能质量原始数据的综合分析判断功 能。因此需要建立一个全省在线监测网，及一套全省电能质量在线监测管理

15、系统，能够及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中引起影响电能质量的原因， 并及时采取相应的整改措施。目前国内外的电能质量在线监测装置品种繁多、良莠不齐、互不兼容，造成各电业局在选择在线监测设备方面的盲目性。此外，随着各电业局逐步建立各自的电能质量在线监测系统，系统的规范化与统一也就有了现实的需求。2.2国内电力系统研究水平到目前为止，国内已有部分省市根据各自的特点进行了电能质量在线监测系统建设的规范化工作，并依据规范进行电能质量在线监测系统的建设。浙江省电力公司提出了“ 浙江省电能质量管理信息系统系统规划”及“浙江省电能质量监测网监测仪器接口应用程序设计规范”；安徽省电力公司提出了“安徽

16、省电网电能质量在线监测装置 和电能质量信息管理系统功能要求”及“ 安徽省电网电能质量在线监测系统技术规范”；上海电力公司提出了“上海电网电能质量监测终端技术规范”；云南省电力公司提出了“关于电能质量监测第三方子 站接入实现的有关办法”；贵州省、江苏省、广东省电力公司等也提出了相应的规范，用以规范指导各自电网电能质量在线监测系统的建设。在 所定技术规范的指导下，各省也都相继建立了电能质量在线监测管理系统，都出台了各自的监测仪入网标准及数据转换规约。但是他们对监测终端的管理都受制于相 关的仪器制造厂家，即目前各地开发的电能质量在线监测管理系统大多利用厂家监测终端管理软件实现与现场终端装置的管理，其

17、采集数据也必须通过厂家监测终端 管理软件进行格式转换，并且在各监测管理站都必须安装厂家管理软件，对厂家依赖性较大。按照这种方式，如果选用的厂家过多，势必造成一个站要有多个厂家前 置机同时运行，既浪费资源，又不利于管理。其主要数据获取方式如下图所示： 国内电能质量在线监测系统数据流图采 用以上方式建成的系统，由于在大系统下存在着多个功能完善的、不同开发商的、功能重复的、相互独立的小系统，势必造成系统资源和功能的冗余，给使用者、维 护者和管理者带来巨大麻烦。也许在初期这样的系统还能正常运转，但是随着接入点的增加和选择厂家的增多，这种弊端就会暴露出来，必然会影响到系统的兼容 性、开放性、扩展性和可维

18、护性。3 客户需求分析3.1系统目标 以实用性、先进性、可靠性、兼容性和可扩充性为原则，拟在全省各级电网中逐步建立和完善电能质量在线监测系统，并在该网络系统上建立一套具有管理先进、技术超前的从省公司到各级基层电网之间的电能质量在线监测管理信息系统，它的整体结构示意图如下，具体内容包括：1、 将电能质量的在线监测与电能质量的技术监督有机的结合起来，结合专家系统，及时发现和消除电网中的薄弱环节，并给电力营销和生产运行提供管理依据，加强电 网电能质量的管理与监控，进而使全省的电网电能质量的监测与管理能在统一的计算机网络程序中规范运转。整个应用范围涵盖从省局到地（市）局、直管县（市） 局和相关的变电所、用户等。2、在电能质量在线分析数据的基础上，建立面向管理的综合信息查询系统。同时建立全省范围内的电能质量报表自动报送和汇总系统，提高工作效率。建立供电企业内部使用的查询系统，通过因特网查询各种数据和报表，了解电网的运行状况。3、建立省网电能质量管理中心，向社会提供电网电能质量指标，客户可以随时查询某地区、某