基于電能質量監測平臺的高級數據分析功能開發及應用分析

陳英杰 劉磊 馬躍

[摘? ? 要]為進一步提升電能質量管理問題，通過具體工作的實際需求，對運用龐大電能質量數據進行高級分析運用的難點，文章以某電網電能質量監測系統為例，提出運用模糊綜合評估法對監測區域整體電能質量展開量化評估，通過諧波源識別法，基于貢獻率指標展開諧波源的判斷，經過計算電壓跌落時電壓、電流與二者夾角展開跌落源判斷。通過結果顯示，其分析方式更加適用在當前電能質量監測系統當中，能夠有效提高系統運用效率。

[關鍵詞]電能質量監測平臺;高級數據分析;功能開發;應用分析

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–02

Development and Application Analysis of Advanced Data Analysis

Functions Based on Power Quality Monitoring Platform

Chen Ying-jie，Liu Lei，Ma Yue

[Abstract]In order to further improve the problem of power quality management， through the actual needs of specific tasks， the difficulty of using large power quality data for advanced analysis and application The overall power quality is evaluated quantitatively. Through the harmonic source identification method， the judgment of the harmonic source is carried out based on the contribution rate index， and the drop source judgment is carried out after calculating the voltage， current and the angle between the two when the voltage drops. The results show that its analysis method is more suitable for the current power quality monitoring system， which can effectively improve the efficiency of the system.

[Keywords]power quality monitoring platform; advanced data analysis; function development; application analysis

伴隨社會經濟的高速發展，電網荷載隨之劇增，各種非線性、沖擊性符合導致電能質量不斷出現問題，為確保電網運行的穩定性與安全性，建設性能更加優化的電能質量監測系統已是目前主要課題。在該領域中，我國很多科研院所已有顯著的研究，一些省電力企業也有成功的運用實力?；诋斍斑\用狀況而言，各種電能質量監測系統往往都可以有效做到基礎電能質量數據儲存、體現以及分析等性能，可是對于海量暫穩態監測數據高級分析運用中仍有不足之處，對于電網運行研究的指導有所限制，很難對故障分析、風險預估等方面施展重要作用?；诋斍把芯繝顩r而言，即便在諧波源定位、電能質量評估等電能質量高級數據分析運用計算方法上具有明顯進步，可依舊停止在仿真層面，考量基礎數據各項需求，更多算法在具體監測系統的運用成效很難分析。對于此問題，文章綜合某電網電能監測系統平臺的構建，對其數據高級分析性能的相關需求、開發與應用展開分析，以期為相關監測系統構建與優化提供一定的參考。

1 電能質量檢測系統與運用需求

為合理解決大規模接入電網對電能質量造成的影響，某電力企業建立以主站、分站與子站的三成結構開放式電能質量實時監測系統，做到對沿線供電變電站的電能質量實時性監測。按照國家電能質量監測標準，為實現基本功能，該系統要實時動態監測各主要負荷區域的電能質量參數，同時進行記錄。某電網電能質量實時監測系統通過IEC61850標準展開建模，拓展具體運用，有利于在多個規格、多項設備上得到監測信息，有著一定的兼容性。在性能方面，系統可通過表格、曲線等形式或是組合的形式顯示基礎數據的分析結果，如有效值以及序分量曲線。并且可以根據用戶設置格式形成包含月度報表、季度報表、年度報表等統計表。

另外，在具體工作當中出現問題，該系統還包含幾個方面的高級運用需求。①由于其監測點較多，為降低工作負荷，便于管理工作人員能夠直接掌握各個監測區域的相關情況，必須采用合理的分析方法對監測區域的電能質量參數進行綜合評估，并且在地圖中清晰體現。②考量到其電網屬于非線性負荷，并且有著一定的波動性，必須有一種方式可以分時間段對諧波來源進行評估。③考量到電力負荷有著相應的沖擊性，在短路容量低的條件下極易發現系統電壓暫時下降等現象，并且系統本身電壓也會對電網系統運行產生影響，所以此種狀況出現時必須要有一種方式明確故障與干擾來源，進行有效分析。

因為電能質量監測終端有著較高的采樣率，能夠通過其生成SOE數據展開電能質量事件的有效分析，或監控電能質量監測終端運行狀況。此種數據能夠通過較小的儲存空間涵蓋更多高時間分辨率數據，是記錄定時信息以及波形數據的有效補充。相關技術人員通過此項數據在監測系統當中的合理運用，同時提出運用此項數據展開電能質量故障問題分析的相關實例。在以IEC61850標準電能質量監測終端上，此種數據的每條軍事涵蓋多項數據的集合。此項數據能夠通過以下幾個部分的內容進行記錄：①監測終端上電和掉電事件;②監測自身的異常和故障問題;③監測通訊失敗或恢復正常記錄;④電能質量穩態指標越限的有關內容。針對暫態事件信息與此項數據來講，其和定時記錄數據處理一樣，需要在監測終端上儲存相應的時間。

2 監測區域電能質量整體評估方法與應用

電能質量標準對于電壓與頻率偏差、諧波、三相電壓、電壓波動和閃變、暫時過電壓與瞬間過電壓等有明確限定，此種標準僅僅明確單個電能質量是否達標，無法全方位、系統化的體現電能質量，監測系統當中必須要有一項質變對于不同監測區域電能質量展開評估。可通過模糊綜合評估法評估監測區域電能質量。

2.1 構建電能質量參數模糊值模型

針對頻率與電壓偏差標準，建立相應的隸屬度指標。

2.2 生成模糊隸檢測集合

測量隸屬度集合（Q）={頻率偏差統計隸屬度（），電壓偏差統計（），三相不平衡統計隸屬度（），電壓波動與閃變統計隸屬度（），波形畸變統計隸屬度（）}。

2.3 運用加權最小間距展開評估

指定五個級別評價標準分別是Q優質、Q良好、Q中等、Q達標以及Q不到標，測量隸屬度集合和評價標準加權-范數距離，最小距離幾何就是所屬集合，由此得出評估結果。設優質值在0.9以上，0.8～0.9屬于良好，0.7～0.8屬于中等，0.6～0.7屬于達標，0.6以下屬于不達標，并且把電力企業關注的頻率和電壓偏差系數設為1.5，其他系數設為1，那么按照最小加權平均間距能夠算出，D（Q，Q優質）=1.825、D（Q，Q良好）=1.725、D（Q，Q中等）=1.625、D（Q，Q達標）=1.825、D（Q，Q不達標）=2.025。明顯Q中等間距最小，因此此時段電能質量標準為中等。在實際軟件頁面上運用不同色彩在地理圖當中直接體現各個監測區域某個階段的綜合電能質量情況，對系統運行管理具有極大的便利性。

3 諧波源判斷方法與應用

電力系統的諧波源具有一定的復雜性，不但可能源自系統傳輸，還可能由于負荷造成，特別是針對波動較強的負荷，所以運用數據計算單一識別諧波源并不具備有效性，通過貢獻率展開評估更加合理。通過二元線性回歸諧波源判斷識別諧波源。

4 電壓跌落源識別方法與應用

考量當前電能質量監測系統有著暫態錄波特性，可以對事件展開記錄，所以系統日常僅僅要掌握信息并不需上傳全波的錄波數據，能夠有效減少系統上傳數據的壓力，并且主站軟件經過查閱記錄展對電壓跌落源展開識別，分析事件或是SVC補償設備開發和應用有著關鍵的參考價值，進而切實實現電能質量監測的目標。此次運用電壓跌落測量電壓、電流以及二者夾角判斷跌落源，相較而言測量需求不高，只要對局部進行測量即可，操作便利，更適用在大規模的檢測系統中。

設雙電源供電系統等效模型電源是E1、E2，監測區域電流與電壓是I、U，等效電阻是Z1Z2。如果因為過負荷或是短路在檢測區域發生電壓跌落，按照等效模型電阻R能夠得出U=E1-IZ，在公式兩側都與I相乘，同時得出公式實部VIcosθ2=E1Icosθ1-I2R公式當中，θ2是監測點I和U的相角差，θ1是I和E1相角差，R是Z實部。通過此公式能夠得出Vcosθ2=-IR+E1COSθ1能夠看出，如果cosθ2>0，那么其跌落元在潮流正方向，這是|Vcosθ2|=Vcosθ2，通過上述公式能夠得出|Vcosθ2|和I成反比關系，伴隨I上升而降低。如果Vcosθ2<0，那么跌落源則相反，那么|Vcosθ2|=-Vcosθ2，然后代入公式|Vcosθ2|=RI-E1cosθ1，那么|Vcosθ2|和I成正比例關系，伴隨I上升而上升。通過上述分析是基于假設在cosθ1不變的條件下進行推導計算得出，在具體狀況下，cosθ1不可能為定值，可是因為在電壓跌落問題中，正向電壓跌落過程中，|cosθ1|和I呈反比關系，可是反向跌落過程中，恰恰相反，因此跌落源處在潮流正方向，|Vcosθ2|和I呈反比例關系，伴隨I的上升而降低，跌落源處于反方向，|Vcosθ2|和I呈正比例關系，伴隨I上升而上升的結果分析仍然成立。與此同時，針對單一電源供電和放射型電網，此種結果也是成立的。通過上述分析能夠得出詳細全面的判斷，如果Vcosθ降低，I上升，那么電壓跌落源方向就處于潮流的正方向位置;如果Vcosθ降低，I降低，那么電壓跌落源方向就處于潮流反方向位置，當中V和I分別是指電壓與電流數值。如果電能質量監測區域兩端公共節點分別為A與B，功率朝向正方向為A至B，t1時刻搜集的電壓參數就在220 V，電流參數則為10 A，電壓和電流二者間的夾角是30°，通過干擾因素的影響之后，t2時刻搜集的電壓參數值是100 V，電流參數則是20 A。通過相應的計算，干擾之前Vcosθ=220×cos30°=190，在干擾因素影響后Vcosθ=50，明顯Vcosθ降低，I降低，所以電壓跌落源處在潮流反向位置，也就是在A區域中。

5 結束語

總而言之，為適應新時代發展需求，智能電網不斷的發展進步，強化電能質量監測系統的構建已是必然的發展，與此同時，必須要經過開發數據高級分析功能，進一步提升電能質量監測系統的運用成效。通過某電網電能質量監測系統，文章應用模糊綜合評估方法對監測區域整體電能質量展開量化評估，通過二元線性回歸諧波源判斷法展開諧波源的辨識，經過計算電壓跌落時刻電流、電壓與二者間夾角對跌落源展開有效地識別，運用結果能夠看出，此種方式可以運用在目前的監測系統得到相應的數據，展開更加精準的分析研究，能夠為電能質量管理的深層次開展提供一定的技術參考。

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