电网企业电能质量在线监测系统的建设

摘 要：本文简单介绍了电能质量在线监测系统在供电企业的应用，重点包括电能质量在线监测系统的实施方案和系统构成等。

关键词：电能质量在线监测系统供电企业

近年来，随着工业的发展，电网不断扩大，工业负荷快速增长，电力系统中引入大量非线性负荷(如电力电子设备、大功率整流设备、电弧炉等等)，这些负

荷严重影响电力系统供电电能质量；另一方面，随着科学技术的进步，为了提高

劳动生产率和自动化水平，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置应用到各

个领域，这些装置或设备性能好效率高但对电源特性变化很敏感，即对电能质量

要求很高，而电能质量不断恶化己经给使用这些设备或装置用户造成了不小的损

失，同时由于非线性负荷带来的谐波造成的电能计量不准确问题给供电部门造成

经济损失；最后，在电力市场运行机制下，电能作为一种特殊商品，各个独立电

能生产者在发电侧实行竞争，输配电系统(即电力公司)与发电分离独立经营，在这样一个开放和竞争的运行环境下，电力部门和用户必然对电能质量提出越来越高的要求，并促使电能质量标准化的发展和不断完善。因此电能质量监测技术逐渐受到电网企业的重视，其通常有在线监测及现校装置离线单点测试两种方式，通过近两年来的实际工作经验及参考专业的发展趋势，建议以在线监测为主，现校装置离线单点测试为辅，建立电网企业电能质量监测管理平台，以下重点介绍电能质量在线监测系统的建设及实施。

1 电能质量在线监测在供电企业的实施方案

1.1监测指标的选择

电能质量指标低下主要有以下危害

1.1.1电压偏差超标会使用电设备损耗增加、寿命缩短、运行不正常，会破坏电力系统同步运行的稳定性、电压的稳定性以及电网的经济运行。

1.1.2电压的波动和闪变主要由波动性负荷(如电弧炉)引起，其超标会危害与其连接在公共供电点的其他用户设备，如使照明灯闪烁、电机转速不均匀、计算机及电子设备工作不正常等。

1.1.3三相不平衡会使发电机工作不正常，继电保护及自动装置误动、变流器产生非特征谐波，增加变压器的附加损耗使其局部过热，中性线电流增大产生电噪声干扰，增加电力线损耗和对通信的干扰等。

1.1.4在频率允许的偏差范围内，会引起电力设备的效率问题；当频率偏差超过范围时，则会危及电力设备的安全，严重时甚至造成电力系统瓦解崩溃。

1.1.5暂时过电压、瞬态过电压以及电压跌落和短时供电中断的问题一般由电网或用户内部的短路故障引起，会直接影响甚至中断用户正常的用电，造成严重的经济损失，这是用户最关心的问题。

电力企业一贯比较重视电能质量指标中的电压、频率合格率，其基本上能够符合国家标准。因此建立电能质量在线监测网选择重点监测的是电压骤降、瞬态过电压、谐波畸变和闪变生个电能质量指标。

1.2 监测点的设置原则

依照《电能质量技术监督规程DL/T 1053-2007》，并参考相关电网企业电能质量技术监督管理规有关监测点设置原则，地区供电企业电能质量在线监测点应遵循以下基本原则：

1.2.1重点选择在特殊发电厂（风力、潮汐等电厂）、枢纽变电站、直流接地极周边变电站及接有电能质量干扰源的变电站各电压等级的母线上，以及变电站电能质量干扰源出线、无功补偿电容器回路等。

1.2.2监测点数量应随着电网和负荷的发展及时调整，应覆盖主网及全部供电电压等级，并在电网内（地域和线路首末）呈均匀分布，应能如实反映本地区谐波、三相电压不平衡、闪变污染水平。

1.2.3特殊用户或订有电能质量指标条款合同的用户。

1.2.4考虑到电能质量数据量比较大，监测点优先选择能实现以太网通讯（具备光纤通道）的站点。

下列接入点，可以设置电能质量在线监测装置：

（1）交、直流电弧炉，中、高频炉，轧钢、冶炼等钢铁企业的系统接入点；

（2）电气化铁路的系统接入点；

（3）地铁的系统接入点；

（4）大型风电厂的系统接入点；

（5）大型整流设备的用户接入点：水厂、电化厂、注塑厂、电信大楼、电视发射中心、大型商贸中心等；

（6）大量点焊机、弧焊机的用户接入点：车辆制造厂、机械加工厂等；

（7）对高新技术企业（微电子制造业等）供电的变电所；

（8）重要负载的用户接入点：机场、大型医院等；

（9）系统内重要的500kV、220kV枢纽变电所；

（10）FACTS控制器（SVC、STATCOM等）的系统接入点；

（11）500kV换流站、变电站高低压母线。

2 系统的基本要求

2.1应具有按照需求进行电能质量信息采集、传输、存储、分析、等功能，可自动生成报表。

在线监测系统的监测数据应基本能反映地区电网电能质量的整体水平，尤其应能反映电网枢纽变电站（所）、重要用户等的电能质量状况。

2.2 安全性

2.2.1系统在运行期间应满足《电磁兼容 试验和测量技术》（GB/T17626.1~12-1998）的规定要求。

2.2.2电能质量数据信息的存储安全与传输安全

1）信息的存储安全

应能保证电能质量数据信息安全存储，能有效防止数据信息遭到病毒破坏，同时所有未经授权的用户，不能对数据库信息有任何的操作，包括读取、修改、删除、复制等。系统关键信息应具有安全备份与灾难恢复机制。

2）信息传输安全

电能质量在线监测系统利用现有通信网络进行远方数据传输，鉴于监测数据量比较大，应保证数据传输的带宽，为保证传输数据的安全性，应采取必要的安全防护。

2.3兼容性

性能符合电能质量监测终端技术规范，原则上都可用于地区电网电能质量在线监测系统。

2.4可扩展性

根据生产运行的实际需要并结合规范要求的监测点选择原则，增加或减少电能质量在线监测点，逐步健全和完善地区电网电能质量在线监测系统。

3.系统基本架构

电网电能质量在线监测系统可以是一个覆盖省级电网的三级监测系统网络，由省级主站系统、地区供电局子站系统、电能质量监测终端和相关通信网络等几部分组成，整个系统是一个树型结构，其基本构架如图1所示。

省级主站系统（省级电能质量监控中心）：是全省电能质量监测的管理中心，是全省数据汇总、数据指标分析和电网重点监测点的中心系统，由通信（数据采集）服务器、数据库服务器、WEB服务器、管理员工作站和可直接登录主站的客户端组成，具有数据查询、事件报警、信息、报表定制、数据库管理及用户二次开发功能，电能质量数据来源于子站或监测终端。

地区级子站系统（地区供电局电能质量监控中心）：是各地市电能质量监测的管理中心，由通信（数据采集）服务器、数据库服务器、WEB服务器、管理员工作站和可直接登录主站的客户端组成，负责对本地区电网电能质量的统计、分析、查询，电能质量数据来源于监测终端。

监测终端：依靠就地安装的在线式电能质量监测装置对监测点电能质量的连续不间断测量，通过数据通讯层自动完成采集数据的上传。

三层之间主要采用电力专用光纤通信网络进行通信。

图1 电能质量监测系统基本架构示意图

综上，通过对供电局的电能质量在线监测系统的功能分析，我们可以看出，对电能质量进行监测、分析不仅能够使我们掌握全网的电能质量水平与状况，了解运行负荷引起电能质量指标下降的内在规律，发现污染源负荷的动态时间分布特性，探索不同污染源负荷在不同运行工况及负荷水平下对电网污染的程度，同时能够使我们取得大量翔实且在不同运行工况的现场数据，采用统计规律依照同家标准进行在线评估，从而使电能质最指标参数不仅只有专业人员能够分析了解，同时能够被广大电力工作者、客户、特别足我们的决策领导层进行分析应用，从而指导电力系统的安伞生产，并实现电能质量污染的综合治理，最终实现绿色电力环境。