淺談電能質量管理如何實現？

0前言

電能質量是衡量電網供給用戶端交流電能的品質標準。電能質量監測系統是對電力系統、工業用戶等電能質量進行監測并自動記錄的智能化數據監測系統。該系統對電網電壓及電流波形進行實時監測、分析，并自動生成所需圖形報表，相關技術人員即可以通過Web方式隨時查詢電網的實時電能質量數據和歷史數據，對電能質量擾動做出科學的評估，為改善電能質量提供決策依據。

1電能質量監測系統的構成和原理

電能質量監測系統由監測終端、主站及遠程監測軟件系統組成。

1.1電能質量監測終端

監測終端主要完成數據的處理、記錄、存儲以及與主站之間的通訊連接和數據傳輸，形成圖形報表。監測終端還具有LCD圖形顯示、多參數綜合測量、參數報警值設定、實時定點報警等功能。終端運行VRTX實時多任務操作系統，可以及時響應用戶的請求，過電壓數據采用中斷方式記錄，保證數據不丟失。

監測終端的硬件由TA/TV及AD信號預處理、DSP數據處理器、并行通訊ISA總線并行擴展、調制解調器、LCD顯示器（VGA單色帶背光）、網絡適配器、電源等構成。電能質量監測終端的硬件構成框圖見圖1。

傳感器將配電網參數的電能信號TA/TV轉化為AD的輸入信號，然后進行同步采樣，轉換后的采樣數據通過同步串口傳入DSP，進行數據處理。DSP數據處理器是監測終端的核心部件之一，它將采集的數據變換格式，采用成熟的FFT（快速傅立葉算法）計算分析處理各種數據。DSP將分析結果送到LCD以圖形方式顯示電壓、電流基波及各次諧波的幅值、相角，電壓、電流的矢量圖，電壓、電流波形，并通過串口將數據送到主站PC進行相應的處理。上位計算機對接收到的數據，通過管理軟件對數據進行分類、儲存、共享，運行和管理人員可隨時查詢，并可選取需要的數據進行報表輸出和曲線打印分析。1.2主站及遠程監測軟件

主站通過調制解調器或網絡接受監測終端上傳的數據主站為客戶機—服務器方式，數據存放在服務器的數據庫中，可以方便地調用與查詢。主站接受監測終端上傳的數據，進行統計分析，形成文件、報表及曲線，并可顯示數據和圖形(如頻譜圖、波形圖、曲線圖、向量圖等)。它可以管理多臺電能質量監測終端，對收集到的數據進行分析與處理，可以對某一時段或某一事件過程時段的電能質量進行分析、形成報表，自動形成日、月和年報表，自動找出諧波含有率超標的時段與線路，計算電壓合格率與供電可靠性。遠程監測軟件主要完成數據的處理、計算、統計及圖顯，提供報警等信息。監測系統軟件框圖

見圖2。2電能質量監測系統的應用

從上世紀80年代起,我國電能質量監測技術經歷了20多年的發展歷程，已經實現了由單一功能向多功能監測的發展。目前在電能質量監測技術已在供配電系統和工廠用電設備監測有著廣泛應用。

2.1供配電系統電能質量監測

我國早在90年代開始就陸續推出了關于電能質量方面的一系列相關國家標準。在電子技術越來越發達的今天,現代電子設備對電能質量更為敏感，現代電子設備的大量應用加重了電網電能質量的污染，因此及時了解電能質量的情況對對于供用電雙方都具有十分重要的意義。電能質量監測系統對運行中的供配電系統進行實時連續監測，可根據使用部門的要求進行相關指標合格區域等參數的設定、統計出電網各指標的數據，自動生成所需圖形報表，并進行數據儲存。同時系統對設定的電能質量指標值有越限報警功能，可輕松判斷指標超標與否，提醒人們對供、用電設備的運行狀態及時進行調整，確保電網的電能質量符合國家有關標準。

2.2供配電系統及工業用電設備運行監測

電能質量監測系統對供配電系統運行中電壓、電流全波形的實時監測，并實時分析電網中電壓、電流的諧波狀況，為運行和檢修人員提供可靠的電網運行相關參數，隨時隨地掌握電網的運行狀況，這樣就能在供配電系統和用電設備運行出現故障前，掌握到其早期的故障信息，及時做好預防檢修，提高電力系統供電的安全性、可靠性和經濟性，保證用電設備的正常工作。電能質量監測系統也可對工業用電設備運行進行監測，特別是容量相對較大的非線性負載用戶設備。用戶可通過監測數據，掌握用電設備諧波情況，以制定合適的治理方案，提高用電質量，同時提高設備使用壽命。同時用戶還可通過監測系統在線無功補償，提高功率因數，滿足供電企業考核指標，同時減少線路損耗，節約電能消耗；通過在線監測用戶可以及時清楚了解供電設備狀況，及早發現設備隱患和電能損耗定位，提高供電效率。

2.3供配電系統事故原因分析

電能質量監測系統具有故障錄波功能，能夠記錄發生故障時刻的電網狀態，通過分析，為判斷故障的來源和分析、解決問題提供了詳盡、可靠的數據和依據，這對于解決電力故障糾紛提供了可靠的技術支持。

2.4為供配電網技改提供依據

通過電能質量在線監測系統，可以評判供配電網監測點哪些指標是主要的矛盾所在，其概率水平及時間分布規律如何，從而以合理的投資、較好的技術方案、適度余量的容量進行解決。

2.5合理引導用戶錯峰用電提供依據

近年各地不同程度都出現電力缺口的情況。通過電能質量在線監測系統，可以統計出本地區峰、平、谷用電負荷情況，據此電力管理部門可制定合理的錯峰用電方案，合理分布電能使用時間，削峰填谷，減少因為拉閘限電給企業帶來損失。

3電能質量監測與治理系統

3.1概述

電能質量分析與治理系統主要研究供配電系統中的無功補償和諧波治理問題，適用于新建、改建、擴建和技改項目中工業與民用及公共建筑內電氣設備的無功補償、諧波及綜合治理等，可根據不同行業類型和負載類型的電能質量問題提供合適的設計解決方案，以達到改善供電質量和確保電力系統安全經濟運行的目的。

3.2典型行業

①商業中心/辦公大樓/醫療/機場/體育館：空調、電梯、LED屏幕、可控硅調光系統、音響系統；

②港口碼頭/造船/造紙/煙草/煤礦：變頻器等；

③光伏/充電樁/化工/冶金：變頻器、整流器等；

④學校/研究院：實驗室、機房設備、數據中心；

⑤工廠：使用大型設備的生產線，高精度數控中心等；

⑥通信/金融/醫療/商業中心：UPS、開關電源等。

3.3系統架構

電能質量分析與治理系統由低壓側電能治理產品組成，主要產品有ANAPF有源電力濾波器、ANSVG靜止無功發生器、ANSNP中線安防保護器、ANHPD諧波保護器、ANSVC低壓無功功率補償裝置、ANSVG-G-A混合動態濾波補償裝置、ANSVG-S-A混合動態消諧補償裝置、ANSVG-S-G智慧型動態無功補償裝置等。