田海霞
国网山西省电力公司朔州供电公司 山西 朔州036000
摘要：近年来，随着可再生能源、直流输电及高新技术产业的发展，电能质量问题引起了社会普遍关注。电能质量问题不仅涉及到电力系统安全可靠运行的技术问题，更重要是其还涉及到巨大的社会经济利益。由此开展广泛的电能质量监测评估，通过监测数据分析研究电力系统运行的健壮性、电气设备的运行环境及其潜在风险，进而开展多种形式的电能质量数据挖掘，就成为电能质量监测评估产业的重要议题。在此背景下，电能质量监测数据简约方法显得尤为重要，成为了问题讨论的焦点。数据简约不是数据压缩，也不是简单的数据简化[9]，简约后的数据要求能够真实反映实际电能质量扰动的统计特征，保留必要的真实信息，不至于产生诱导性错误。本文针对配电网电能质量监测面大量广、设备成本低的需要，就电能质量监测数据简约方法展开讨论，以其减少监测数据量但又保留电能质量扰动的真实信息，为开展大规模低成本的配电网电能质量监测提供必要的技术支持。
关键词：配电网；电能质量；数据简约；监测
引言
随着经济社会发展和人们生活水平的提高，用户对于电能质量问题越来越关注，在电力企业，经常会遇到用户电能质量投诉情况，在理想的电网系统中，电压和电流呈现对称状态，三相交流正弦曲线平滑稳定，但是因为电网系统中很多负荷都是非线性、非对称的，导致出现电压偏差、谐波、闪变、电压暂降等电能质量问题。电能质量问题一般可分为稳态和暂态两大类，稳态电能质量问题主要包括谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等。其中谐波是衡量电能质量的重要指标之一。暂态电能质量问题主要有以下几种形式：电压骤升、骤降、电压瞬变、电压闪变、短时断电等。
1电能质量监测系统的应用
电能质量监测在电网故障中的监测作用需要通过特定的公式而发挥，公式是针对系统中采集到的数据，根据具体的监测目的，通过科学的运算方式，对故障发生的可能性和发生的情况进行科学分析，达到预防故障发生和快速、有效处理故障的显著效果，是电能质量监测系统的重要功能。电能质量监测的效果分析。对于电力系统的运行情况监测难以通过人工实现，在于人工无法对大量的电力系统运行数据进行采集和分析，需要具有实时数据采集能力和精确计算分析能力的电能质量监测系统实现。在电能质量监测系统的应用过程中，实时监测能够了解到电力系统运行的当前状况，当出现问题时能够明确问题产生的原因、位置和影响等，对问题进行处理时也有了重要的数据依据，提高问题的处理效果。且通过长期的监测数据和情况处理，能够积累出维护电力运行的经验，总结出效果更好的工作方法，更好地促进电力系统的稳定运行，减少故障等问题的发生。在对电力系统的运行维护和问题处理过程中，也会加强不同单位或部门之间的工作协调和沟通，基于电能质量监测系统的准确数据和分析，能够使工作的协调和沟通更加明确、更加有效率，提高工作质量。
2配电网设备电能质量监测系统设计
2.1监测内容
电网电能质量在线监测系统可以实现对基波、谐波、三相不平衡、电压闪变、电压波动、频率、间谐波、暂升/暂降、短时中断、瞬态事件、定时录波数据等指标的测量、分析和页面显示。本系统通过采集地市公司电能质量监测终端谐波数据，对天津全网谐波监测点分布、相关监测指标进行统计分析，同时，针对电气化铁路和换流站进行谐波专项分析，掌握相关基础分布和台帐信息、发射特性及其对电网的影响，为谐波干扰源管理分析提供有效的数据基础和系统支撑。
2.2数字信号处理器的运用
系统设计选择的DSP芯片选用美国TI公司出产的TM型芯片。
该芯片囊括了最新的输出信号分词，并改进了哈佛结构。其最重要的优势点在于可以将程序和数字信号存储到不同的数据处理空间中，也就是数据存储器和程序存储器彼此想和独立。每个存储器均可以设定独立的编址，并建立独立访问。与两个存储器对应的是系统程序总线和数据CAN总线同样彼此独立，可以实现指令的操作并行，使其可以提高处理运算速度，根据统计其最高的顶点运算能力可以达到每秒40兆信息条。
2.3电气设备数据采集和A/D转换
考虑到当前系统运行时的运算速度和资源浪费问题，设计没有采用TM自带的数据转换模块，而是对其进行重新设计。当前应用的转换模块包括采样/保持（S/H）的多位数模块转换内核，375ns快速转换时间，包括采样和时间转换的时间[13]。多达16个数据模拟输入通道，拥有自动排序能力一次转换操作可以达到16个自动转换。每次转换操作可以通过编程来选择具体的输入通道。两个独立的多状态排序器（一般为SEQ1和SEQ2）可以独立工作的双排序模式。在当前给定的状态下，设置的4个排序器可以决定模拟通道转换顺序，16个可以单独访问的数据寄存器，用于存储转换。在模拟转换是可以启动多个触发源，包括SOC外部引脚，完成整个数据采集过程。
2.4 PID控制
PID控制器的输入信号为实际值与给定值的偏差。PID控制器的输出电压（即控制电压UC）为移相触发元件的输入信号，与励磁电流成正比。调节器根据各类限制器的动作情况自动选择PID控制器的参数。达到优化同步发电机控制性能的目的，增进同步发电机的动态稳定性。
2.5监测模块
频率计算是把输入信号通过一个比较器进行零点捕获。捕获超过两次即可通过捕获程序上升有效，其值的差可以直接计算周期。周期的倒数就是频率。DSP单元在进行数据采集时，主要通过周期值设定，利用定时器输出触发信号作为A/D的启动信号。DSP吧采集到的数据保存到数据寄存器中，等待信号处理。数据计算模块则主要对寄存信号进行离散化处理，分离各次谐波实现当前配电网设备质量的不平衡计算。
3配电网电能质量监测方法建议
综合本文以上分析可见，应用IEC61000-4-30数据简约方法存在如下缺陷：1）较大程度地改变了电能质量实际扰动的分布特征；2）从电能质量管理角度，降低了95%概率最大值，使得电能质量标准限值的应用大打折扣；3）从电能质量数据应用挖掘的角度而言，由于数据的分布特征畸变严重，容易形成诱导性的数据应用、数据挖掘结论；4）极大增加检测设备成本，不利于检测设备的大规模应用。
结束语
电能质量监测作为电压调节的数据基础，通过实时和精确的数据信息，为电压调节提供科学导向，既能促进电压的异常状态时行动的响应速度，又能准确分析出电压异常的原因，还能够采取针对性的调压措施，为电网电压的稳定性提供有力的保障。本文通过电能质量监测对调节电压方法的深入分析研究，既加强了对电能质量监测的重要性分析，也加强了对电压异常危害的分析。
参考文献
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