电能质量在线监测系统的设计与应用探讨

摘要：本文结合黄骅港供电调度自动化系统运行的实际情况，综合考虑当前电网自动化应用、计算机、网络及通讯等技术，以公司需求为出发点，为了实现用户价值最大化，制定了电能质量在线监控系统的设计方案，以更好地满足电力自动化系统分层性、开放性要求，实现自动化系统的持续性运用，确保企业发展战略顺利实现。

关键词：电能质量在线监测； 系统； 设计； 应用

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

概述

结合黄骅港供电中心调度自动化系统建设的实际需求，应采取配调一体化的系统形式。该系统主要面向电力系统，无论是软件支撑平台还是应用层，都采取开放模式。奠定在国际化工业标准的前提下，应用软件平台采取通用的商业数据库，商业层能够满足各种程度下的拓展需求，可支持若干开发厂家的纵横互联需求。在系统的主网中，以双网主备冗余结构为主，其中主网连接了服务器、报表工作站、维护工作站、调度员工作站等，如果两个通信节点之间的状态出现变化，那么系统就可以根据经过调整的状态重新规划通信路径，提高可操作性、适用性。

系统设计方案

对于电能质量在线监测系统来说，涉及到较多的数据量，数据处理技术的能力水平高低直接影响系统性能；结合当前电能质量在线监测系统的处理方法区别，可采用数据预处理、生成统计数据、分析时间间隔等各种不同的处理方法。结合我国国家相关标准及IEC国际标准，在终端技术规范中设置相应的有效测定时间，在主站系统中根据指定的格式读取监测点数据，以获得简明、精确的图形，最终生成统计报表，通过数据处理过程，确保该系统到达可操作水平。通过采用主站系统，可客观分析整个线路运行过程的电能质量水平，支持电能质量相关数据的传输、管理、数据、分析判断等，客观分析不同线路的电能质量水平。

系统整体结构

应用电能质量在线监测系统，具有一定复杂性，涉及的范围广、技术要求水平高，因此在设计系统过程中应充分考虑其运行的稳定性、实用性，满足安全性、开放性等要求。另外，该系统还应满足工业用户、电力系统等对电能质量在线监测提出的各种要求，结合公司发展的实际情况，奠定在电能质量监测和管理系统应用基础上，实现WPQ系列电能质量监控系统的有机融合。通过落实分层结构、分布式结构等，满足不同用户的多元化需求，再加上采取功能较为灵活、可配置的硬件设备、软件设备以及灵活组网方式等，与电能质量监测设备共同构成电能质量监测网络，完成对电网指标的监测与分析。

在电能质量在线监测系统中，主要包括监测设备、通信网络、主站系统等。其中，主站系统又涵盖了主站服务器、应用系统、数据接口及系统软件等。如图1所示：

图1：电网电能质量监测分析系统

该系统主要具备如下特征：

（1）数据采集和刷新效率相对较高。通过应用实时数据库，有效保障系统的实时性能，可实现3s实时刷新要求，显示谐波的频谱图、波形、谐波功率频谱图等；

（2）可直观地展现图形，包括图形的输出、打印、导出数据等；

（3）可以根据实际情况定制报表系统，以Excel的方式导出报表；

（4）可支持大量数据的实时存储与处理。只要数据或指标处于电能质量定义范围内，就可以被实时记录和监控。在系统中，除了记录基本的电能质量数值以外，还将记录分钟数据、超标数据以及趋势指标数据等，进行客观的分析与统计。

（5）在多种方式下实行数据接入策略，如果监测点不具备良好的网络条件，则可运用该系统中的多渠道数据采集方式。

（6）保障数据时标的精准性。由于电能质量数据属于过程量，那么所有的数据中都附加了一个时标，同时数据附带的时标具有精准性，确保计算数据与实际情况保持一致，杜绝错误判断事件的发生。当所有数据的时标都处于标准时钟范围内，那么误差就可以控制在要求范围内，同步性也可符合要求。

4、服务器子系统及其应用

对于电能质量在线监测系统来说，其服务器主要安装在电能质量的监控中心，具体划分为数据库服务器与Web服务器两大部分。通过提供监测数据的统计、中心数据库、Web数据网络页面以及存储检索、系统远程维护、数据实时访问、软件升级等功能，确保服务器中的硬件设施和软件设施满足系统负荷需要，并支持进一步扩展。具体分析如下：

4.1 数据库服务器

通过应用数据库，对电能质量在线监测系统中的数据进行存储与管理，发挥数据库统计分析程序的作用，客观分析系统配置信息状况，同时为系统运行过程所需的本地显示、Web服务器等提供重要检索数据。在该系统中，以SQL server2000数据库为主，包括历史数据库与实时数据库两大内容，可支持国际化认可的电能质量数据交换格式。在系统的数据中，可以实时写入若干个数据库，并可完成扩充。在数据库的服务器程序中，可从以下三部分进行分析：

（1）数据库的内部处理程序。该程序主要支持实时数据表和统计数据表的同步性，及时查找与条件相符的数据库集。在设计过程中，采用SQL server2000触发器，以“插入”作为重要的触发事件；在实时数据表中，插入数据之后就会启动触发器；结合实时数据表的数据计算，可最终获得基波、功率因数、无功功率、有功功率等，将通过计算获得的数据插入到统计数据表中。

（2）统计分析程序。结合实时数据表所体现出的数据计算，做好后期分析工作，绘出所需的数据，支持数据的最大值、最小值以及平均值等统计和计算。通过实时数据表、统计数据表等获得相应的数据，完成这些数据的统计和计算。

（3）数据库管理程序。发挥数据库管理的作用，如数据备份、运行维护、数据优化以及事故恢复等。在该数据库中，采取自动备份技术方法，当事故恢复之后，既可导出备份文件中的数据并恢复日志记录的备份，确保数据恢复到故障之前，减少数据损失。

4.2 Web服务器

为了更好地发挥电能质量在线监测系统的作用，强化远程管理与控制功能，采用了Web技术，构建Web服务器。用户可以选择任何时间、任何地点，利用Web浏览器查找网页，访问通过Web服务器的数据查询、报表分析、数据曲线、设备状态、记录查询等内容，可实时了解电能的质量水平并下载相关统计资料。在Web服务器中，可发挥系统信息平台的作用，接收用户通过浏览器发出的各种请求，并从数据库中提取有用数据，生成页面之后返回到浏览器中，真正实现了数据的网络共享。对于本地用户的监测数据来说，Web服务器中的检索数据主要来自数据库服务器，数据信息的统计性能良好，可支持信息的查询与实时。在Web服务器的访问服务程序中，可以支持报表的浏览、下载、打印等，查询数据曲线的趋势图、采集器状态、用户管理、用户消息以及告警管理等。对于用户来说，需要经过一定授权之后才能访问数据库的相应内容，在系统中设置了管理员角色，通过管理员权限来浏览系统流程，对系统的函数、各模块等进行管理与检查。另外，在源程序中还预留了可调试的语句，便于系统的维护与升级。

5、结论与思考

本方案的设计与应用是奠定在用户沟通基础上，结合我国电能质量的相关标准，对各项指标进行实时在线监测，结合电磁兼容标准，在线监测关键线路的电流质量。用户通过采用Web浏览方式，进行权限限制，对内部数据信息实现远程访问，为神华集团的供配电运行工作提供必要的查询工具，有效改善了港口电能质量问题，提供重要数据。

（1）电能质量在线监测系统具有网络化、智能化特征，可以实时性、全面性地掌握监测点运行状态，了解瞬态指标的变化情况，对未来发展趋势进行预测和分析，更利于进一步优化、调整电网结构，对谐波污染问题进行治理与防范，确保电网运行的经济效益顺利实现。

（2）通过应用电能质量在线监测系统，可以实现资源的优化配置，通过客观、系统的分析过程，可降低电力设备故障可能性，减少由此产生的损失；同时，通过实行监测手段、分析手段等，对电力设备进行预防性维护与状态检修，可有效延长设备的使用寿命，降低设备运行成本。

（3）通过建设该项目并总结经验、教训等，实行电能质量在线监测系统的规范化评估，为该系统今后的推广与使用奠定基础，提高其质量管理效率。

参考文献：

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