基于在線監測系統的電能質量問題研究

馬海權

摘要：隨著社會生產的快速發展，各種非線性負荷、非對稱性、沖擊性用電設備被大量使用，使電網中產生大量的諧波干擾，嚴重影響電網電能的質量。因此，實時有效地對電網電能質量進行監測，對確保電力系統安全、穩定運行具有十分重要的意義。

關鍵詞：電力系統;在線監測系統;電能質量

1 電力系統電能質量問題的產生的主要原因

電力系統元件存在的非線性問題包括同步發電機運行中感應電動勢不理想;變壓器勵磁回路非線性特性;直流輸電等。還有變電站并聯電容器補償裝置等因素對諧波的影響。在工業和生活用電負載中，非線性負載是電力系統諧波問題的主要來源。各種自然災害、誤操作、電網故障時、發電機及勵磁系統的工作狀態的改變、故障保護裝置中的電力電子設備的啟動等都將造成各種電能質量問題。

2 電能質量在線監測系統的管理概述

2.1 專業管理的理念或策略

公司立足數據量龐大，治理經驗薄弱，數據問題較多的情況，依照國網及省公司的工作部署要求，以實現基礎數據“一個源頭”， 業務流程“一套標準”， 站、線、段、戶“4個對應”為目標，堅持“責任明確、標準統一、協同配合、進度與質量并重、獎懲并行”五原則，建章立制，穩扎穩打，完善以現場消缺、整治為前提的設備運行數據采集流程，改良系統間的基礎數據對應和治理問題，實現設備與數據相對應，系統數據與現場情況相對應。

2.2 專業管理的范圍和目標

電能質量在線監測系統充分利用相關業務數據和關鍵質量指標集成工作的成果，制定的整體管理方案，實現對電網頻率、電網電壓、供電電壓和可靠性數據的自動采集和在線監測分析，提升公司電網安全運行水平和優質服務水平。依據業務特點，基于電能質量在線監測系統開展相關業務系統的改造工作，以滿足電能質量在線監測系統集成規范要求的業務數據。

管理范圍包括低壓數據接入實施單位，統推生產管理系統，供電電壓自動采集系統，ERP系統，自建生產管理系統。內容包括可靠性管理改造（包含中、高壓用戶供電可靠性、輸變電可靠性、小時級數據更新功能以及算法改造）、低壓集成接入和計算功能、指標統一發布管理功能、110（66）kV設備資產數據的集成與考核、集成業務系統改造等五大類開發與實施工作。

3 嵌入式技術的電能質量在線監測系統以及設計分析

3.1 微處理器應用領域分析

微處理器是實現嵌入式技術的核心，在進行嵌入式技術的系統設計時，設計者應當首先對微處理器進行分析。在現代技術發展當中，微處理器的應用十分廣泛，除了在工程控制領域外，在無線通信、網絡應用、成像產品等領域也有著突出的貢獻。同時，由于不同領域的要求不同，所選用的微處理器特點也不同，在設計之初，需要著重分析^【1】。

3.2 微處理器選型

關于微處理器的選型，在電能質量在線監測系統的設計當中，設計者應當首先考慮處理器內核以及系統工作頻率兩個方面。其中，內核結構不同，其所適用的領域就不同，而系統工作頻率則決定了微處理器的處理能力，從而直接作用于在線監測在面對大數據量時的處理效率。除了以上兩個方面，在微處理器選型中，存儲容量、片內外圍電路、生產廠家等也都是選型的重點。

3.3 功能需求

以往的技術領域，為了應對電能質量問題，一般會采用電能質量監測裝置，這種裝置所采用的數字信號處理器DSP能夠利用運算分析，完成對電壓偏差、電壓諧波、三相電壓不平衡度的計算，功能十分強勁。但隨著電能傳輸發展，電網中電能質量除了上述三個方向之外，又多了瞬時電壓跌落以及電壓波動等暫態指標，對于傳統的數字信號處理器來說，處理速度不足導致在暫態指標檢測中，無法發揮作用。因此在現代在線監測系統設計中，既要滿足傳統數字信號處理的工作內容，同時還需要具備暫態指標的獲取的評價。

3.4 系統結構

電能質量在線監測系統的功能需求分析可以看出，現代在線監測需要滿足的內容是多方面的。在本文的系統總體方案設計當中，在線監測系統的建立包含了用電信息采集系統、供電電壓自動采集系統、調度技術支持以及生產管理系統四個方面。其中用電信息采集系統面向的用電用戶層面，實現對電能傳輸情況的分析，而供電電壓采集系統則滿足電壓偏差、電壓諧波、三相電壓不平衡度等內容的分析。調度技術則是在暫態指標當中為管理人員提供技術參考、生產管理則主要面向數據業務。

3.5 硬件調試

在印制電路板完成之后，不能直接開始元件焊接，而是應當由設計人員對照原理圖進行印制電路板連線的檢查，并且需要以各個單元電路為基本單位，進行焊接調試。在完成了電源網絡的檢查后可以將印制電路板接通電源，從而發現在電路工作中是否有異常情況出現。以芯片為例，在正常工作中，芯片由于工藝結構和通電工作，會存在一定程度的發熱現象，但是當超過一定技術指標之后，芯片發燙嚴重，這說明在電路板當中存在一定的故障，需要重新檢測。

4 基于在線監測系統的電能質量管理研究

4.1 創新決策模式

通過多種技術手段對相關指標數據和業務數據進行有效集成，逐步擴展了電能質量監測范圍。實現了業務數據，包括臺帳數據和運行數據的自動采集，減輕了人工錄入的負擔，減少數據的重復錄入的現象，數據源唯一性，使更加及時和準確對可靠性相關的業務的管理。

通過可靠性指標的在線計算和在線動態展現，促進可靠性業務管理從事后評價向在線化監控、在線評價的管理模式的轉變^【2】。對可靠性管理計劃的動態跟蹤，加強可靠性管理工作的過程管控能力，及時發現問題并解決問題，確保了全網可靠性業務目標的有效達成。同時將可靠性指標在線監測與歷史評價結果相結合，完成可靠性指標的在線同期對比分析和在線趨勢分析，為可靠性管理工作提供新穎、科學的決策模式。

4.2 形成標準管理模式

在以往的電能質量數據治理工作開展中累計發現大量問題臺賬，主要表現為線路單線圖紙資料不完善、臺賬標識缺失，營銷、PMS系統未集成數據、大量無法檢驗的歷史數據等;同時，電能質量業務系統的集成數據主要來源于PMS、調度、營銷、用采等系統，并且分別由各系統專業維護，因此存在專業數據壁壘和信息孤島問題，嚴重影響到電能質量在線監測系統集成應用的性能;另外，公司以往推行過一定力度的數據整改工作，但效果并不理想，仍存在大量的重復數據，同時伴隨著嚴重的數據一致性問題，從而導致了大量的基礎數據對應準確程度仍然較低的結果。

4.3 數據質量提升

公司為提升可靠性指標，對安置各職能部門和縣公司多次開展集中培訓及業務體系梳理工作，對各部門涉及的相關指標進行詳細分析，定期召開專項指標提升分析會議，并針對重點業務指標如供電及輸變電臺賬制定專項治理方案，經過近一年半的專項數據治理工作，公司各單位累計完成5.7萬可靠性臺賬的整改，基本完成供電臺賬梳理以及臺賬對應工作，供電、輸變電的臺賬轉換成功率及運行事件完整率、準確率同去年相比均得到顯著提升，可靠性管理工作取得的成果為以后的供電數據分析及應用提供了穩定的數據基礎。

結束語

總而言之，電能質量在線監測技術，是一種可以更科學、更全面監測、分析和研究電能質量的方法。可以為分析電能質量提供數據、以及決策情報。要分析電能質量問題產生的原因，則需要進一步建立電能質量監測網絡，實現同一供電系統、不同地點的電能質量監測。

參考文獻：

[1]刁長玉.基于在線監測系統的電能質量問題研究[J].科學技術創新，2020（07）：76-77.

[2]李林功，李華玲.嵌入式系統的構成與特點[J].電測與儀表，2016，01（11）：263-264.