王建东
辽宁红沿河核电有限公司 116319
摘要：随着电力电子技术、自动化技术、计算机技术等先进技术的进一步发展，大功率非线性负载在供配电系统中的应用越来越多，采取电能质量在线监测，对有效提高和改善供电电能质量，提高供电可靠性，确保电力设备发挥正常性能水平等，均具有非常重要的研究意义。
关键词：配电网；在线监测系统；电能质量
一、电能质量的在线监测
目前，供配电系统中电能质量监测按照监测方式不同大致可以划分为设备入网前的专门监测、供电系统中电能的定期或不定期检修及动态在线监测3大类。由于供电电能质量在传输、分配调度以及消耗使用过程中的特殊性，前面两种监测模式所获得的监测数据结果，在实时性、可靠性、准确性、全面性等方面，均很难满足现代智能配电系统供电电能质量监测需求。为了满足现在智能配电网对供电电能质量数据信息动态采集的需求，建立电能质量在线动态监测系统已成为电力系统研究的重要内容。通过在线实时动态监测，可实现连续采集、传输、运算分析、记录以及存储电网调度运行实时数据信息，动态掌握电网系统频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、谐波以及供电三相不平衡度等电能质量特性参数，动态运算分析供电质量可能存在的问题，并采取有针对性的治理策略，有效提高和改善供配电系统中供电电能质量。在电能质量在线监测系统设计时，考虑到电磁场会对装置运行环境的影响，应优先选择无风扇、具有的高电磁兼容性、无硬盘以及宽温度范围的液晶LED显示装置，电能在线监测装置以DSP数据单元为核心，可以为整个电能质量监测系统提供全面的电能数据监测和运算分析功能，并具有强大的数据通信网络，能够实现同步并行数据采集工作。系统中监测和管理高级应用软件设计过程中，应选择逻辑运算清晰合理、能够及时高效可靠进行电能质量数据采集、传输、运算分析的监测管理应用软件。
二、电能质量在线监测系统设计
2.1系统硬件组成结构
电能质量在线监控系统主要由前端数据采集模块、DSP数据处理模块、ARM 主控模块、LCD 显示装置、键盘以及存储及通信扩展等外围功能模块共同组成，如图 1 所示。
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从图 1 可知，系统前端数据采集模块主要负责将配电网中的三相电压（UA、UB、UC）和三相电流（IA、IB、IC），分别经电压互感器 (PT) 和电流互感器 (CT)转换成装置能够采集的信号，然后经过前端信号调理电路进行滤波、放大等处理后送入到 ADS8365 模 / 数转换芯片中实现电能特性数据的同步采样。DSP 数据处理模块负责电能质量各特征参数的算法运算实现，从而获得电能质量特性参数和对应实时波动数据信息。ARM 主控模块主要通过与 DSP 数据处理模块的EHPI 通信接口完成与 DSP 数据处理单元进行数据信息的实时通信，并将系统运算分析处理后形成的参数和波形数据信息，按照分类要求实时储存在扩展模块中，同时能够通过通信通道将数据传输到 LCD 显示装置中进行数据信息显示。通信扩展功能模块则可以将在线监测系统与其它系统进行有效互联，实现远程通信。
电能质量在线监测系统 DSP 数据处理单元的良好的运算分析功能，能够保证电能质量特性参数监测运算比复杂的算法能够进行得更顺利，且获得对应的电能特性参数和波形数据信息。DSP 数据处理主要包括稳态计算和暂态计算两部分，其中稳态计算主要计算电能质量信息中的电压偏差、三相电压不平衡度、频率偏差以及电压谐波分量，而暂态计算则包括电压暂降、电压骤升以及短时断电信息监测等分量。DSP数据处理中，加入小波分析包后，其监测分析精度可以达到ms 级以下，因此，可以有效提高电能质量监测精确度。由于电能质量在线监测系统终端功能模块可以提供多种通信模式，因此该系统具有非常大的操作灵活性和可扩展性，能够通过 RS232/485 通信模式与变电站或厂站现场监测进行动态监测，另外还可以通过光纤以太网、GPRS 等通信模式与配电网监测中心进行数据信息资源的交互共享和互操作。
三、电能质量在线监测系统高级应用管理软件
(l) 可对电能质量在线监测系统的各种参数进行远程设定和修正，从而提高系统运行可靠性。
(2) 对电能质量在线监测终端进行网络化、系统化、可视化动态管理，管理人员可以通过可视化人机互通界面，按照不同用户权限、不同电压等级、不同专业以及不同管理部门等要求，进行分类动态管理。整个电能质量在线监测系统，可以在同一界面下设置不同权限功能的高级用户终端，而且还可以根据管理功能需求，对终端进行扩展或对系统配置进行升级改造及变更修正。
(3) 可以对配电网系统中的电能质量各项技术指标进行系统统计分析、运算处理、动态显示和存储，并可以根据历史数据和用户功能需求，形成对应的事件或波形在可视化界面上显示，便于管理人员制定高效合理的调控决策。
(4) 对电能质量监测的数据有强大的数据库实时存储管理功能，可利用系统强大的数据库实现对电能数据的长期存储与分析处理，实现大规模数据的同步分析处理。另外还可以实现对数据的分区管理和数据的快速便捷查询等高级应用功能。
(5) 可根据系统采集的数据信息，自动生成用户所需的图形和报表等文件资料，其中包括供电电能质量总览图、电压波动曲线、谐波指标、频率偏差指标以及供电电能质量综合评估报表等文件资料。利用电能质量在线监测系统，可以通过 GPRS、光纤以太网等通信网络、技术了解供配电系统中电能质量的各种数据，了解供配电网的运行工况状态。可以便于运行管理人员针对某一区域的特殊情况，采取合理的治理措施，提高供电电能质量水平。另外，通过电能质量在线监测系统，电力用户可以及时了解供电情况、实时电价、停电检修等信息，从而有效提高电能质量在线监测系统人性化服务水平。
四、结束语
以电能质量监测与分析为基础，使得配电网的管理水平和电能质量得到极大的提升，同时也提高了电能装置的利用率，大大降低了网损，为社会创造了更大的经济效益与技术效益。但是电能的质量是一个可持续发展的重要问题，现在电网越来越大，结构越发复杂，我们要不断努力，研究出更可行的办法，为电网事业的发展做出贡献。
参考文献：
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作者介绍：
王建东（1985.10.10—），性别：男；籍贯：河北省沧州市；民族：汉；学历：大学本科；职称：工程师：职务：电气工程师：研究方向:电气工程及自动化。