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電能質量分析范文第1篇

關鍵詞:電網(wǎng)電能質量 檢測現(xiàn)狀 主要措施 分析方法

1、電網(wǎng)電能質量的概述

電能作為人類生活中的非常重要的能源。隨著我國科學技術與經(jīng)濟的快速發(fā)展,電力電子技術和微電子器件等的廣泛應用,家用電器的普及和煉鋼電弧爐的發(fā)展,對電網(wǎng)電能質量的要求逐漸提高。由于不對稱負荷,非線性和沖擊性這類擾動負荷接入電力系統(tǒng)以及它的系統(tǒng)短路故障等擾動源的存在,產(chǎn)生了大量的電網(wǎng)電能質量問題,電網(wǎng)電能質量嚴重的惡化。

電能質量主要會導致用電設備故障或不能正常工作的頻率和電壓,或者是電流有偏差。這些問題主要包括電壓偏差,頻率偏差,三相不平衡,電壓閃變和波動,電壓暫降,供電連續(xù)性,瞬態(tài)或者是暫時的過電壓,波形畸變和短時間中斷等。

2、當代配電網(wǎng)電能質量的監(jiān)測和分析方法

傳輸過程中的相關數(shù)據(jù)與采集電能再生產(chǎn)是電網(wǎng)電能質量監(jiān)測的目的,電網(wǎng)電能質量監(jiān)測使其可以在分析中轉換成可解釋的有用的信息。電網(wǎng)電能質量監(jiān)測的檢測對象的要求是能夠反映系統(tǒng)的整體運行情況,為質量分析提供有價值的數(shù)據(jù),也就是它不僅要能夠反映我們所關心的特定電能問題,同時還要有利于進行干擾診斷和設備維護和分析評估電能質量水平。

頻域分析法,小波分析等基于變化的分析法以及時域分析法和電網(wǎng)電能質量分析法是比較常用的分析方法。時- 頻分析法是一種比較方便的分析方法,一般情況下,需要先對信號加窗函數(shù)然后再對它進行分析;時- 頻局部性可以突出問題變化的部分是小波變化法的主要特點,它的這些特點就決定了它能夠分析檢測信號的局部奇異性,再加上Merlot小波和Meyer小波等小波函數(shù)就形成了一種暫態(tài)函數(shù),而這有助于分析電網(wǎng)電能質量的暫態(tài)過程。

3、電網(wǎng)電能質量的現(xiàn)狀

因為關注電網(wǎng)電能質量的角度不同以及所處立場的不同,所以人們對電能質量的定義還沒有完全達成共識,但是對它的主要技術指標有在著比較一致的認識。供電電壓允許偏差,公用電網(wǎng)諧波和供電頻率允許偏差,供電電壓允許閃變以及波動和供電三相電壓允許不平衡度等是其主要的技術指標。

其中電壓跌落和電壓上升的總稱是電壓偏差;不因用戶而異的frequency deviation也就是頻率偏差對頻率質量的要求是:全網(wǎng)相同并且各國對于該項偏差標準都有相關規(guī)定;有三相電壓的平均值以及電壓的最大偏移超過標準規(guī)定的是unbalance也就是電壓三相不平衡;間諧波包括小于基波頻率的分數(shù)次諧波以及含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電流或者電壓;fluctuation也就是電壓波動是指在包絡線內(nèi)的電壓有規(guī)則的變動,閃變是指電壓波動對照明燈的視覺影響。

4、提高電網(wǎng)電能質量的主要措施

提高電網(wǎng)電能質量的主要措施有一次調頻,發(fā)電機進相運行以及諧波在線監(jiān)測與治理,這幾種方法各有各的特點。由于電網(wǎng)缺乏快速調頻的有效手段和機組單機容量的增加,導致電網(wǎng)電能的質量降低。以及科學技術的發(fā)展,人們對電網(wǎng)的需求越來越多,對電網(wǎng)電能質量的要求也越來越高,面對這些問題,只有機組本身對電網(wǎng)實現(xiàn)一次調頻功能,才能滿足對電網(wǎng)快速響應的要求,才能克服電網(wǎng)頻率的波動。

發(fā)電機進相運行是解決電網(wǎng)低谷運行期間無功功率過剩和電網(wǎng)電壓過高的一種技術上簡便可行和經(jīng)濟性較高的比較有效的方法。這種方法非常有效而且比較簡單,主要表現(xiàn)在當電壓過高或電網(wǎng)無功過剩時,只需通過調解勵磁電流,把發(fā)電機改為消耗無功負荷而不是發(fā)出無功負荷,讓它無功進相運行,這個方法具有明顯的降低系統(tǒng)電壓的效果;為了保持電網(wǎng)電壓的問題,它會通過增減勵磁電流,使發(fā)電機的無功輸出增加,這樣就使響應比較準確和靈活;該方法為了消耗系統(tǒng)的無功使用發(fā)電機進相運行的方式,節(jié)約了設備的投資;發(fā)電機進相運行后,勵磁變的負荷下降了,這樣就降低了廠用電率,減少了有功損耗。

諧波在線監(jiān)測與治理,要求對于現(xiàn)有的諧波源用戶,確實污染嚴重的必須提出限制整改計劃以及措施;對于擴建的和新上的電網(wǎng)電能質量污染源項目,必須進行諧波項目評估,諧波治理必須與工程項目同步實施;推廣非線性大用戶采用濾波措施或者是動態(tài)無功補償,針對諧波問題,在實測的基礎上,確定電網(wǎng)必要的補償率。由于配網(wǎng)中某些地區(qū)電壓畸變率較高,為了降低電壓總諧波畸變率,應把用戶側以及電網(wǎng)等無功補償裝置設計成具有補償濾波和無功的綜合功能的系統(tǒng)。

參考文獻

[1] 林濤,樊正偉.利用小波變換及人工神經(jīng)網(wǎng)絡識別電能擾動. 武漢大學電氣工程學院.

[2] 歐陽森,宋政湘,陳德桂,等.小波軟閥值去噪技術在電能質量監(jiān)測中應用[J].電力系統(tǒng)自動化,2002,26(19):56-60.

[3] 胡銘. 陳珩.用戶電力技術在配電系統(tǒng)中的應用（Application of custom power in distribution system）.電力自動化設備（Equipment of Electric Power Automation）,1999,12.

[4] 何大禹.柔流輸電技術和用戶電力技術的新進展（New development of FACT and custom power technology）.電力系統(tǒng)自動化（Automation of Electric Power Systems）,1999,3.

電能質量分析范文第2篇

電能質量是指供電電氣設備在正常情況下不中斷和不干擾用戶的情況下能正常工作，一些因素會使電能波形偏離對稱正弦，由此便產(chǎn)生了電能質量問題，影響電能質量的主要原因有以下幾種：1）頻率偏差。它是衡量電能質量的一項重要指標。例如，頻率發(fā)生變化可以使異步電動機的轉速發(fā)生變化，導致電動機的功率下降，異步電動機的勵磁電流增加，引起無功功率的增大。2）電壓偏差。主要是由負荷電流或故障電流在電力系統(tǒng)各個元件上流過時產(chǎn)生的電壓損失而引起的。對電動機而言，電壓降低會導致轉矩下降，電流增加使電動機線圈發(fā)熱引起電動機的溫度上升，嚴重時甚至燒毀電動機。3）電壓波動和閃變。電壓的波動和閃變是指在電網(wǎng)中瞬時的變化，是由于負荷急劇變化沖擊而引起的，如大型電動機的啟動、電弧焊機的使用等。電壓的波動和閃變使電網(wǎng)的電壓損耗相應地變動，導致電氣設備不能正常工作。4）高次諧波產(chǎn)生與危害。油田和石化企業(yè)的工業(yè)設備功率大、數(shù)量多，為了節(jié)約電能和滿足工藝流程的控制要求，在生產(chǎn)中使用了大量的各種整流設備、變頻器、交流電焊機等，這些設備的運行產(chǎn)生了大量的諧波電流，通過電網(wǎng)在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓降，從而導致諧波的產(chǎn)生。諧波過電壓對變壓器的差動保護、線路距離保護、電能計量精度、通信質量、繼電保護和自動裝置等都有影響。5）供電系統(tǒng)三相不平衡。供電系統(tǒng)的三相不平衡是由三相負荷不對稱造成的，如工業(yè)上使用的電弧爐、電焊機，大量的單相負荷等都會導致三相負荷的不對稱。電力系統(tǒng)三相不平衡不僅會降低電動機效率，減小有效轉矩，而且能縮短電動機壽命，同時還可導致變壓器使用率的下降。三相不平衡負荷運行還可燒斷線路，或直接燒壞用電設備，對于用戶影響很大，嚴重地影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2提高電能質量方法

2.1電力系統(tǒng)頻率調整

電力系統(tǒng)的頻率變化主要是有功負荷發(fā)生變化而引起的。在油田、石化企業(yè)電力系統(tǒng)中導致頻率發(fā)生改變的主要是電力系統(tǒng)發(fā)生了短路，或者是用電負荷突然增加；所以，必須在極短的時間內(nèi)切除部分負荷有效恢復電力系統(tǒng)的正常工作。目前最有效的方法可采用通過設置低頻減負裝置瞬間切除非重要負荷，低頻減負裝置由頻率測量、時間測量、執(zhí)行元件組成。當系統(tǒng)的頻率下降到頻率測量元件的整定值時，測量元件動作同時啟動時間元件。整定到一定的時限后，執(zhí)行元件動作并切除裝置所安裝的線路負荷；在整定時限到達之前，待電力系統(tǒng)的頻率恢復減負裝置將自動返回。

2.2電壓偏差調節(jié)

在油田、石化企業(yè)電力用戶的供配電系統(tǒng)中，供電線路長，變壓器數(shù)量多。電壓偏差調節(jié)應考慮從降低電力線路的電壓損失和調節(jié)變壓器的分接頭兩方面入手，合理減少系統(tǒng)阻抗，增大導線截面或電纜的截面積，減少系統(tǒng)的變壓級數(shù)，盡量保持系統(tǒng)三相平衡，設置無功補償裝置來降低系統(tǒng)阻抗和減少電壓損失。

2.3電壓的波動和閃變抑制

在設計時對用電負荷進行區(qū)分，對變化較大的用電負荷采取合理的接線方式。大型電氣設備需單獨接地，選擇合適的供電電壓，增大供電容量減少系統(tǒng)阻抗，并加大系統(tǒng)短路容量；同時，還可采用靜止無功功率補償裝置（SVC），目前在大慶油田已使用了兩套，對電壓的波動閃變起到了良好的作用。

2.4高次諧波抑制

安裝無源電力諧波濾波器，它由電容器、電抗器和電阻器組成。一般有單調諧濾波器、雙調諧濾波器和高通濾波器。單調諧濾波器用來濾除低頻單次諧波，雙調諧濾波器可以同時吸收兩種諧波。在小的容量裝置中可以選擇單調諧濾波器，在大的容量裝置中可以選擇雙調諧濾波器。安裝有源電力諧波濾波器，它由靜態(tài)功率變送器構成，其主要功能是高次諧波電流的檢測、調節(jié)和控制，有良好的補償效果和通用性。它也是一種向電網(wǎng)注入補償諧波電流，以抵消負荷所產(chǎn)生的諧波電流的濾波裝置。設負荷電流iL為方型波，所含的諧波分量為iH，有源濾波器產(chǎn)生一個與振幅相等、相位相反電流iF，則與iL綜合后電流側的電流iS就變成正弦波。

2.5系統(tǒng)三相不平衡的解決方法

電力系統(tǒng)三相不平衡的主要原因是單相負荷分配不合理，可以采取以下的應對措施：1）采用電抗器和電容器組成的電流平衡裝置，在單相負荷較大的一相分別接入純阻性負荷，感性電納、容性電納，使三相負荷達到平衡。2）采用大容量的平衡變壓器，它具有降壓和換相功能的特殊接線的變壓器。3）對于不對稱比較嚴重的負荷，盡量接在短路容量較大的系統(tǒng)并采用獨立變壓器供電。4）加大負荷接入點的短路容量，如提高系統(tǒng)的電壓級別來提高系統(tǒng)承受不平衡負荷的能力。

3結論

電能質量分析范文第3篇

關鍵詞：電能質量；分析儀；諧波測量；頻譜分析長度；長度檢測

中圖分類號：TM935 文獻標識碼：A

1 概述

電力系統(tǒng)在運用新興技術與產(chǎn)品的同時，也會帶來一系列不能預知的影響，特別是電力系統(tǒng)非線性元器件在電力建設中廣泛應用，產(chǎn)生了許多不可控的客觀因素，嚴重影響電能質量，比較突出的影響因素是是諧波干擾，電能質量是電力企業(yè)的生命線，所以諧波測量的相關研究受到廣泛重視。在電能質量諧波測量頻譜分析的主要算法是傅利葉變換，但傅利葉變換方案會導致頻譜泄露與柵欄效應的問題，常用的防止頻譜泄漏的方法是加權窗函數(shù)，但其缺點是同時降低頻譜精確率；而防止柵欄效應的常用方法是增加分辨率來實現(xiàn)，但隨之隨之而來的問題是要保證一定的頻譜分析長度，對采樣長度的要求相應提高了。由于各生產(chǎn)商的技術水平并不一致，如果要增加采樣長度、提高分辨率的硬性條件，對于現(xiàn)實生產(chǎn)具有一定的難度，論文結合實際情況，探討了頻譜分析長度的另一途徑，并在實踐檢驗中得到積極評價。

2 頻譜測量的算法原理

2.1 離散傅立葉變換原理

由于諧波信號的長度不能完全測量，所以一般采用離散傅立葉變換方式，進行部分截取，

可以設定無窮信號為：

Xm=Am×sin（ωm×t）

當時間t在（0，T]范圍內(nèi)時，ωT（t）（截取的窗函數(shù)）的值就為1；當時間t>T時，ωT（t）（截取的窗函數(shù)）的值就為0，而有限長信號的表達式為：

Xm0=Xm×ωT（t）

經(jīng)過離散傅立葉變換有限長信號的結果可以表達為：

Xm（k）=Xm（2πkF）/T

=Am×sin[2πFT（k-m）/2]×e-j[πFT（k-r）+π/2]/[πFT（k-r）]

在上式中F-頻率分辨率，m-整數(shù)，f-頻率，可以推導出，當k=m時，Xm（k）=Am×ejθ；

而當k≠m時，則有Xm（k）=0。

不難得出，m取整數(shù)與否，直接影響到頻譜分析測量的精確度，當m取整數(shù)時，有限長信號傅立葉變換得到單一的頻譜分布線，提高測量精度；當m不為整數(shù)時，傅利葉變換會有頻譜泄露的現(xiàn)象發(fā)生，諧波信號的頻譜分布為：

Xm（k）=Xm（2πkF）/T

=Am×sin[2πFT（k-m1-r）/2]×e-j[πFT（k-m1-r）+π/2]/[πFT（k-m1-r）]

由上式可以分析出，m不取整數(shù)時，變換的頻譜是分散的，而不是在一條譜線上的。

2.2 加窗算法原理

有2.1可知，當m不為整數(shù)，即信號的f不是F的整數(shù)倍時，會產(chǎn)生頻譜泄漏現(xiàn)象，并且對測量造成較大的干擾，針對這一問題，提出了加窗算法解決方案，在常見的非整數(shù)倍影響因素中，有兩大原因：其一，在實際采樣時，由于頻率的波動，導致信號f分量不以F的整數(shù)倍出現(xiàn)；其二，在有限信號長度截斷時不是以周期為單位的。在截取的窗函數(shù)使用特性中，漢寧窗的是矩形窗2倍，可以有效的防止泄漏，但會造成阻帶衰減迅速、頻譜分辨率低的特點；而采用矩形窗時，可以將頻譜分辨率優(yōu)化到最佳水平，但問題是會引發(fā)泄漏，并且阻帶衰減速度較慢。綜合分析各窗函數(shù)的優(yōu)缺點，現(xiàn)階段漢寧窗的運用比較廣泛，其綜合性能比較優(yōu)越，但具體使用過程中還要依據(jù)頻譜分析的實際需要，選擇合適的窗函數(shù)，一般漢寧窗的離散時域表達式為：

WH（n）=[1-cos（2πn/N-1）]×RN（n）/2

RN（n）-矩形窗函數(shù)的離散時域。

用漢寧窗截取無限長信號Xm（t）得到的頻域可表示為：

XmH（k）=Xm（k）/2-Xm（k-1）+Xm（k+1）]/4

有上式可以分析出，加權漢寧窗會對頻譜分辨率有削弱作用，同時使信號匯集于主瓣寬度， 但能夠對阻帶衰減帶來積極效果，防止頻譜的泄露現(xiàn)象。在具體的計算當中，還必須考慮到誤差，引入校正系數(shù)。由于漢寧窗在廠家受到普遍應用，其檢測方法和研究仿真都具有典型性，在采用其他窗函數(shù)降低頻譜泄漏時，漢寧窗的研究方案同樣是適用的。

2.3 分組算法原理

依據(jù)我國制定的標準要求，快速傅立葉變換計算得到的各頻率分量后，還要經(jīng)過分組，設定Uk對應的離散傅立葉每隔5Hz的輸出分量，則h 次諧波子組的測量輸出可以表示為：

Uh=（ΣU（k+i））1/2

k對應順序為h的諧波。

3 頻譜分析長度檢測方案

由以上分析可以知道，當m取整數(shù)時，即信號的f為F的整數(shù)倍時，可以防止頻譜泄漏的發(fā)生，而電能質量分析儀合格時可以對整數(shù)倍的諧波做到精確有效的長度檢測，一旦m為非整數(shù)時，則超出了電能質量分析儀準確分析的能力，會導致頻譜泄漏。一般為了減少泄漏，采用漢寧窗算法，F(xiàn)（頻率）=1/T（周期），如果系統(tǒng)頻率為50Hz，相應的頻譜分析檢測長度以10個周期為標準，漢寧窗加權對應的周期波為20，頻率則為5Hz。而分組算法會干擾分析結果，所以，需要對是否采用加窗算法和分組算法進行檢測，常見的檢測方案如下所述：

（1）對電能質量分析儀進行檢測，并且以5Hz為指標，觀察其頻率分辨率是否達到該要求。

（2）在對電能質量分析儀的分辨率進行檢測后，其次要證實分組算法是否得到采用。

（3）在被檢測的電能質量分析儀達到5Hz的頻率要求時，則要對分組有否進行檢測，并且兩種情況下，還要對是否采用了漢寧窗算法進行檢測。

（4）電能質量分析儀的質量精確性要得到確認，其誤差可以設為p。

4 頻譜分析長度檢測項目

4.1 分辨率與分組算法的檢測

依據(jù)要求，必須對分辨率和分組算法是否采用進行檢測，首先設置檢測信號，其表達式為：

X（t）=X0（t）+Xk-1（t）+Xk（t）+Xk+1（t）

=21/2A0×sin（100πt）+21/2Ak -1sin[2π×（50h-Δf）×t]+21/22Aksin（2πh×50t）+21/2Ak +1sin[2π（50h +Δf）×t]

上式當中，Δf=5Hz，h表示諧波次數(shù)，并且取值h依次為2，3，4，……

一般頻譜泄漏的情況發(fā)生在頻譜分辨率超出或低于5Hz，會導致諧波的測量精確性受到削弱。但在對h 次諧波輸出值的具體數(shù)據(jù)分析時，由于信號的頻譜泄漏的區(qū)域相當大，條件比較復雜，要綜合考慮信號的頻譜分辨率、頻率和幅值因素。可以通過Matlab仿真方式，根據(jù)h次諧波的輸出，以頻率5Hz為基本指標，對頻率分辨率的檢測進行分析。由上述原理，當h次諧波為Ak時，則可以判斷檢測過程中沒有運用分組算法；當h次諧波為Uh=（A2k-1+A2k+A2k +1）1/2，則可以判斷出檢測過程中運用了分組算法。

4.2 加窗檢測

電能質量分析儀的頻譜分析分辨率的檢測頻率定為5Hz，當設置的信號Δf為F的非整數(shù)倍（m取非整數(shù)），表示則頻譜信號發(fā)生了頻譜泄露現(xiàn)象，干擾測量。具體分析頻譜泄漏的可能性，針對測量結果，加窗加權的處理可以采用漢寧窗、哈明窗、或矩形窗等方式。設定A1/A0=0.02，A2/A0 =0.06，仿真之后，針對未分組與已分組的兩種情況，得到的諧波含量與頻率的曲線。柵欄效應會很大程度上削弱測量的精度，而漢寧窗算法的運用可以明顯降低頻譜泄漏的可能性，但加窗必須按照標準進行操作，因為超出標準耳朵加窗方式難以達到減少頻譜泄漏的目的。加窗結果的分析依有分組與未分組之分，圖2是未分組時的諧波含量與頻率關系，圖3是已分組時的情況，測量的分析結果如圖1、圖2所示。

未分組算法的信號檢測：

X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（313πt）

已分組的信號檢測x2

X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（323πt）

結語

在電能質量的干擾因素分析是電力系統(tǒng)的重要課題，涉及到頻譜分析的檢測主要考慮柵欄效應和頻譜泄漏現(xiàn)象，針對分組算法和加窗算法的檢測可以很大程度上提高檢測的精確度，相關實驗研究也利于電力系統(tǒng)的改善。

參考文獻

[1]鄭恩讓，楊潤賢，高森，蔡維，等： 電能質量分析儀諧波測量頻譜分析長度檢測.關于電力系統(tǒng)FFT 諧波檢測存在問題的研究[J].繼電器，2007，34（18）：52-57.

電能質量分析范文第4篇

關鍵詞：電能質量；檢測系統(tǒng)；實時監(jiān)控

中圖分類號：R363.1+24文獻標識碼：A 文章編號：

0 引言

隨著我國智能電網(wǎng)建設逐步深入，電能質量問題越來越受關注，電能質量在線監(jiān)控系統(tǒng)的應用也更加廣泛，電能質量在線監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模已經(jīng)逐步從變電站級、縣/市/地區(qū)級的中小型系統(tǒng)，發(fā)展到省級、網(wǎng)級的廣域分布式大型、超大型系統(tǒng)。電能質量監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋區(qū)域越來越廣泛，監(jiān)測對象越來越多，有必要對電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)做更深的了解，已達到更好的實時監(jiān)控效果。

1 產(chǎn)品特點

電能質量監(jiān)測系統(tǒng)HDGC3580具有GPRS無線傳輸功能和以太網(wǎng)遠程傳輸功能，可隨時隨地得知各個監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)，并能通過遠程控制技術，做到隨時對任意一個監(jiān)測點進行修改設置和做特殊檢測。

可以在任何地方任何時間查看HDGC3580所記錄的數(shù)據(jù),并在上位機上進行細致深入地分析。

如有異常電力事件發(fā)生,HDGC3580能夠以最快的速度進行報警提示，并且通過原始資料，可以在電腦上很快查處出現(xiàn)問題的設備號和設備所在地。

公司不斷優(yōu)化監(jiān)控終端的程序，客戶可通過遠程下載和安裝，輕松實現(xiàn)監(jiān)控終端程序的更新。內(nèi)置大容量Flash存儲盤，可保證記錄時間的長度和記錄數(shù)據(jù)的完整性。

2 產(chǎn)品功能

2.1 電能質量參數(shù)監(jiān)測

可測量三相三線、三相四線的電壓、電流、頻率，并記錄其變化趨勢；

可測量三相四線電系統(tǒng)的三相有功功率、視在功率、無功功率、功率因數(shù)等，并記錄三相有功功率的變化趨勢。

可測量三相四線電系統(tǒng)的不平衡度，并記錄其變化趨勢。

可測量三相四線(三電壓、四電流)的1~25次諧波，及其總諧波失真。并記錄其中某一次諧波的變化趨勢。

可測量電壓波動與閃變。

2.2 系統(tǒng)管理：

數(shù)據(jù)管理

基本測量數(shù)據(jù)：查看在基本測量功能中保存的結果數(shù)據(jù)。

諧波數(shù)據(jù)：查看在諧波測量功能中保存的結果數(shù)據(jù)。

功率數(shù)據(jù)：查看在功率測量功能中保存的結果數(shù)據(jù)。

三相不平衡數(shù)據(jù)：查看在三相不平衡測量功能中保存的結果數(shù)據(jù)。

錄波事件記錄：查看在事件錄波功能中保存的結果數(shù)據(jù)。

2.3 計量校正

零點校正：校正各個通道的零點。

傳感器設置：置電流傳感器。使用儀表前應先將此處的傳感器類型設置成與實際使用的傳感器一致。

3 系統(tǒng)組成

3.1系統(tǒng)組成

電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有現(xiàn)場監(jiān)測層，通訊傳輸層和數(shù)據(jù)管理層組成，組網(wǎng)方式有網(wǎng)線、光纖、無線三種模式。

3.1.1現(xiàn)場監(jiān)測層

現(xiàn)場安裝各類電能及電能質量監(jiān)測設備，要求具有通訊功能?？梢赃x擇安科瑞的ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等電力儀表，主要功能： LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO，RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。

3.1.2 通訊傳輸層

為了將監(jiān)測層設備采集的數(shù)據(jù)傳送到服務器而負責數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)脑O備，主要有通訊管理機、串口服務器、網(wǎng)絡交換機等。數(shù)據(jù)采集終端通過串口與監(jiān)測層設備通訊，讀取其中數(shù)據(jù)，并進行初步分析、整理，將數(shù)據(jù)保存在本地SD卡中，之后將數(shù)據(jù)傳輸給無線通訊模塊。無線通訊模塊采用射頻技術，在現(xiàn)場組成無線局域網(wǎng)絡，將各點數(shù)據(jù)采集終端整理的數(shù)據(jù)收集并傳輸?shù)胶笈_服務器，也可用網(wǎng)線或光纖的方式傳輸數(shù)據(jù)。

3.1.3 數(shù)據(jù)管理層

對采集數(shù)據(jù)進行存儲、解析及應用的過程，包括服務器架設、各種軟件的應用。

3.2 系統(tǒng)功能

3.2.1 標準的監(jiān)測系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直接顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。

3.2.2 用戶管理

可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成操作。

3.2.3 數(shù)據(jù)采集處理

通過安科瑞Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實時和定時采集現(xiàn)場設備的各電參量及開關量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波、不平衡度、電流K系數(shù)、電話波形因子、電壓波峰系數(shù)、電能、溫度、開關位置、設備運行狀態(tài)等），將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并對重要信息量進行數(shù)據(jù)庫存儲。

3.2.4 趨勢曲線分析

系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡進行質量分析。

3.2.5 報表管理

系統(tǒng)具有標準的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動設計?？勺詣由筛鞣N類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表，操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據(jù)復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數(shù)可自行設置；系統(tǒng)設計還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。

4 結束語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及電力的廣泛應用，電能質量分析管理已成為電網(wǎng)用戶側配電系統(tǒng)建設的必然選擇，以上介紹的電力質量分析儀，可以實現(xiàn)對電能的在線監(jiān)測，實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能及電能質量報表、分析曲線、圖形等，便于電能的分析、研究。

電能質量分析范文第5篇

關鍵詞：電能質量；在線監(jiān)測；.Net

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)09-2036-03

Design and Development of Power Quality Online Monitoring and Analysis System

LUO De-hua,LU Da

(School of Information Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361005, China)

Abstract: Introduces various indicators of power quality and the background and current situation of power quality monitoring, proposed a design method on power quality monitoring and analysis system. C # and SQL Server 2005 is used for data extraction, decoding and storage from power quality monitoring equipment, achieved functions of power quality assessment, report generation and so on.

Key words: power quality; online monitoring; .Net

隨著科學技術的發(fā)展和工業(yè)規(guī)模的擴大，一方面，人們越來越多地選擇性能好、效率高但對電能特性變化敏感的高科技設備，電力用戶對電能質量的要求不斷提高。另一方面，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負載，這些負載和其它許多新型的電氣設備在其運行時會向電力系統(tǒng)注入各種電磁干擾，嚴重影響著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。因此，必須對電能質量的進行監(jiān)測和分析，只有快速準確地檢測出電力系統(tǒng)中的電能質量問題，并對其進行有效的分析，確定問題產(chǎn)生的原因和范圍，才能對其進行有效的控制和治理[2]。

根據(jù)我國電力部門的迫切需要，我們研發(fā)了基于FPGA的電能質量監(jiān)測儀，并開發(fā)了配套的電能質量監(jiān)測與分析管理軟件。該文主要闡述整個電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的結構及分析評估軟件的詳細設計與實現(xiàn)。

1系統(tǒng)設計

1.1系統(tǒng)整體設計

本項目目的是建立一個電能質量監(jiān)測與分析系統(tǒng)，使得電能質量監(jiān)管部門能夠實時、連續(xù)地得到電網(wǎng)內(nèi)相應測點完整、可靠的電能質量數(shù)據(jù)。本電能質量在線分析系統(tǒng)由監(jiān)測終端（下位機）、數(shù)據(jù)庫和分析管理軟件（上位機）三部分組成。

電能質量監(jiān)測終端接到相應測量點上，利用終端的高速計算能力完成電能質量原始數(shù)據(jù)的高速采集和實時的數(shù)據(jù)處理分析，計算得到電能質量各指標值，并保存到存儲設備中，供上位機隨時查詢。

數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005，它提供數(shù)據(jù)訪問的接口，分析管理軟件（上位機）可以通過接口完成電能質量數(shù)據(jù)的存取。

分析管理軟件實現(xiàn)了對測量點電能質量數(shù)據(jù)的綜合分析管理。一方面，通過網(wǎng)絡向監(jiān)測終端發(fā)送各種控制消息；另一方面，通過網(wǎng)絡將監(jiān)測終端中保存的電能質量指標參數(shù)，存儲到數(shù)據(jù)庫中。然后以圖形、數(shù)據(jù)表等多種形式對電能質量指標進行分析評估，并能根據(jù)國標和用戶的管理需求生成電能質量報表。

此系統(tǒng)的目標就是建立起一套完整的集電能質量高速采集、計算、存儲、分析及評估的系統(tǒng)，提供測量點的電能質量的全面信息。該文完成的內(nèi)容是該項目中電能質量分析管理軟件的設計與實現(xiàn)。

1.2各模塊設計

1.2.1實時顯示模塊

在與監(jiān)測終端相連的情況下，提供各路電壓及電流波形的實時顯示，與示波器功能相似。同時，還實時顯示各路電壓及電流的有效值。

1.2.2控制模塊

在與監(jiān)測終端相連的情況下，通過各種命令可以實現(xiàn)對監(jiān)測終端的控制，包括開始采集數(shù)據(jù)，停止采集數(shù)據(jù)，將已保存在監(jiān)測 終端中的數(shù)據(jù)同步到數(shù)據(jù)庫中，供需要時分析。另外，由于監(jiān)測終端不具備斷電后保存時間的功能，因此，在發(fā)送開始采集數(shù)據(jù)的命令的同時將系統(tǒng)時間發(fā)送至監(jiān)測終端，完成監(jiān)測終端的對時。

1.2.3圖形評估模塊

圖形評估主要對測得的相關指標進行圖形分析評估，這是系統(tǒng)最重要的功能之一。主要涉及的指標有：電壓、電流、頻率、功率、三相電壓不平衡度、諧波等。用戶通過設置查詢的時間段及相應的參數(shù)指標，系統(tǒng)以圖形（包括曲線圖、描點圖、柱狀圖、鋸齒圖等）、列表等形式直觀快速地顯示查詢結果，是用戶了解及掌握電能質量相關信息的主要途徑之一。

1.2.4報表生成模塊

生成報表是本系統(tǒng)的另一個重要功能。軟件能夠生成所設定好時間范圍內(nèi)各測量指標超標情況的統(tǒng)計信息，包括最大值、最小值、平均值、總測量次數(shù)、超標次數(shù)、超標次數(shù)所占比例等。主要涉及的指標有：電壓、頻率、三相不平衡度、諧波等，所使用的國家標準由用戶輸入并保存在系統(tǒng)中。

1.2.5設置模塊

主要包括國標設置和測點設置兩部分。其中，國標設置主要包括供電電壓偏差、電力系統(tǒng)頻率允許偏差、三相電壓允許不平衡度、公用電網(wǎng)諧波等標準的設置，默認情況按現(xiàn)行國家標準執(zhí)行。測點設置方面主要是設置測點的額定電壓、基準短路容量等基本信息。

1.3實現(xiàn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，軟件的體系結構主要有以下兩種：客戶機/服務器（C/S）模式和瀏覽器/服務器（B/S）模式。C/S模式將應用一分為二，服務器負責數(shù)據(jù)管理，客戶機完成與用戶的交互，有較高的安全性，同時具有強大的數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)處理能力。另一方面，也使得客戶端程序設計較為復雜，升級代價較高。B/S模式則是利用不斷成熟的瀏覽器技術，結合瀏覽器的各種腳本語言，實現(xiàn)了原來需要復雜客戶端軟件才能實現(xiàn)的強大功能，其最大的優(yōu)點是運行和維護簡單方便，但是在瀏覽器上對大量數(shù)據(jù)進行深層次的分析、匯總等處理能力較弱[3]。

考慮到本系統(tǒng)需要對大量的電能質量數(shù)據(jù)進行分析處理，并且需要有較好的交互性，并綜合分析C/S模式和B/S模式的優(yōu)缺點后，決定采用C/S模式進行設計，通過.Net平臺開發(fā)實現(xiàn)。在設計過程中采用MVC模式，把整個系統(tǒng)分為三個基本部分：模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）。MVC模式的目的是實現(xiàn)一種動態(tài)的程式設計，使后續(xù)對程序的修改和擴展簡化，并且使程序某一部分的重復利用成為可能。除此之外，此模式通過對復雜度的簡化，使程序結構更加直觀。軟件系統(tǒng)通過對自身基本部份分離的同時也賦予了各個基本部分應有的功能。采用MVC模式一方面使用程序結構直觀，便于設計；另一方面，由于C/S模式和B/S模式只在表現(xiàn)形式（視圖）方面有較大的區(qū)別，因此，采用MVC模式設計后，如果有需要，能夠較容易地將C/S模式轉換為B/S模式以方便系統(tǒng)的運行和維護。

數(shù)據(jù)模型（Model）用于封裝與應用程序的業(yè)務邏輯相關的數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)的處理方法。“模型”有對數(shù)據(jù)直接訪問的權力，例如對數(shù)據(jù)庫的訪問。模型不依賴視圖和控制器，也就是說，模型不關心它會被如何顯示或是如何作。在實現(xiàn)時，主要通過ADO. NET技術來實現(xiàn)對存儲在數(shù)據(jù)庫中的電能質量數(shù)據(jù)進行高效的訪問。

視圖（View）是指界面設計人員進行圖形界面設計。在本軟件中，通過友好的界面實現(xiàn)用戶與程序的交互，并將查詢分析結果以圖表的形式呈現(xiàn)給用戶。在圖形評估模塊中，通過.NET中的GDI+技術繪制相應的圖形，并提供圖形的縮放、導出、打印等功能，圖1為電能質量分析評估界面圖。在報表生成模塊中，通過.NET的水晶報表控件來生成各指標的統(tǒng)計報表，使用戶對電能質量情況有較好的把握。

圖1電能質量分析評估界面

控制器（Controller）起到不同層面間的組織作用，用于控制應用程序的流程。它處理事件并作出響應?！笆录卑ㄓ脩舻男袨楹蛿?shù)據(jù)模型上的改變。控制器通過數(shù)據(jù)模型的相關接口獲取數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行整理、分析、計算、統(tǒng)計后提供給視圖，展示給用戶。

圖2是系統(tǒng)開發(fā)的三層結構圖

2結束語

該文著重描述了電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的整體設計及分析管理軟件在.NET平臺上的實現(xiàn)，具有電壓及電流的實時顯示、電能質量各指標的圖形分析評估以及報表的生成等多種功能。經(jīng)過測試，系統(tǒng)運行良好，具有運行穩(wěn)定、界面友好等特點，對全面了解測點的電能質量有極大的幫助。當然，對于電能質量監(jiān)測，仍有許多工作要做。隨著測量數(shù)據(jù)的積累，如何保證系統(tǒng)穩(wěn)定快速地運行及對數(shù)據(jù)進行更深入地挖掘及智能化地管理應當成為今后研究工作的重點，對提高電網(wǎng)的運行效率也有積極的意義。

參考文獻：

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[2]何韜.小波變換在電能質量檢測分析中的應用研究[D].合肥:安徽大學,2007.

[3]楊敬偉,薛玉倩,劉振鵬.基于C/S與B/S混合模式的軟件體系結構[J].河北大學學報:自然科學版,2006(3).