基于在线监测系统的电能质量问题研究

马海权

摘要：随着社会生产的快速发展，各种非线性负荷、非对称性、冲击性用电设备被大量使用，使电网中产生大量的谐波干扰，严重影响电网电能的质量。因此，实时有效地对电网电能质量进行监测，对确保电力系统安全、稳定运行具有十分重要的意义。

关键词：电力系统;在线监测系统;电能质量

1 电力系统电能质量问题的产生的主要原因

电力系统元件存在的非线性问题包括同步发电机运行中感应电动势不理想;变压器励磁回路非线性特性;直流输电等。还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。在工业和生活用电负载中，非线性负载是电力系统谐波问题的主要来源。各种自然灾害、误操作、电网故障时、发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。

2 电能质量在线监测系统的管理概述

2.1 专业管理的理念或策略

公司立足數据量庞大，治理经验薄弱，数据问题较多的情况，依照国网及省公司的工作部署要求，以实现基础数据“一个源头”， 业务流程“一套标准”， 站、线、段、户“4个对应”为目标，坚持“责任明确、标准统一、协同配合、进度与质量并重、奖惩并行”五原则，建章立制，稳扎稳打，完善以现场消缺、整治为前提的设备运行数据采集流程，改良系统间的基础数据对应和治理问题，实现设备与数据相对应，系统数据与现场情况相对应。

2.2 专业管理的范围和目标

电能质量在线监测系统充分利用相关业务数据和关键质量指标集成工作的成果，制定的整体管理方案，实现对电网频率、电网电压、供电电压和可靠性数据的自动采集和在线监测分析，提升公司电网安全运行水平和优质服务水平。依据业务特点，基于电能质量在线监测系统开展相关业务系统的改造工作，以满足电能质量在线监测系统集成规范要求的业务数据。

管理范围包括低压数据接入实施单位，统推生产管理系统，供电电压自动采集系统，ERP系统，自建生产管理系统。内容包括可靠性管理改造（包含中、高压用户供电可靠性、输变电可靠性、小时级数据更新功能以及算法改造）、低压集成接入和计算功能、指标统一发布管理功能、110（66）kV设备资产数据的集成与考核、集成业务系统改造等五大类开发与实施工作。

3 嵌入式技术的电能质量在线监测系统以及设计分析

3.1 微处理器应用领域分析

微处理器是实现嵌入式技术的核心，在进行嵌入式技术的系统设计时，设计者应当首先对微处理器进行分析。在现代技术发展当中，微处理器的应用十分广泛，除了在工程控制领域外，在无线通信、网络应用、成像产品等领域也有着突出的贡献。同时，由于不同领域的要求不同，所选用的微处理器特点也不同，在设计之初，需要着重分析^【1】。

3.2 微处理器选型

关于微处理器的选型，在电能质量在线监测系统的设计当中，设计者应当首先考虑处理器内核以及系统工作频率两个方面。其中，内核结构不同，其所适用的领域就不同，而系统工作频率则决定了微处理器的处理能力，从而直接作用于在线监测在面对大数据量时的处理效率。除了以上两个方面，在微处理器选型中，存储容量、片内外围电路、生产厂家等也都是选型的重点。

3.3 功能需求

以往的技术领域，为了应对电能质量问题，一般会采用电能质量监测装置，这种装置所采用的数字信号处理器DSP能够利用运算分析，完成对电压偏差、电压谐波、三相电压不平衡度的计算，功能十分强劲。但随着电能传输发展，电网中电能质量除了上述三个方向之外，又多了瞬时电压跌落以及电压波动等暂态指标，对于传统的数字信号处理器来说，处理速度不足导致在暂态指标检测中，无法发挥作用。因此在现代在线监测系统设计中，既要满足传统数字信号处理的工作内容，同时还需要具备暂态指标的获取的评价。

3.4 系统结构

电能质量在线监测系统的功能需求分析可以看出，现代在线监测需要满足的内容是多方面的。在本文的系统总体方案设计当中，在线监测系统的建立包含了用电信息采集系统、供电电压自动采集系统、调度技术支持以及生产管理系统四个方面。其中用电信息采集系统面向的用电用户层面，实现对电能传输情况的分析，而供电电压采集系统则满足电压偏差、电压谐波、三相电压不平衡度等内容的分析。调度技术则是在暂态指标当中为管理人员提供技术参考、生产管理则主要面向数据业务。

3.5 硬件调试

在印制电路板完成之后，不能直接开始元件焊接，而是应当由设计人员对照原理图进行印制电路板连线的检查，并且需要以各个单元电路为基本单位，进行焊接调试。在完成了电源网络的检查后可以将印制电路板接通电源，从而发现在电路工作中是否有异常情况出现。以芯片为例，在正常工作中，芯片由于工艺结构和通电工作，会存在一定程度的发热现象，但是当超过一定技术指标之后，芯片发烫严重，这说明在电路板当中存在一定的故障，需要重新检测。

4 基于在线监测系统的电能质量管理研究

4.1 创新决策模式

通过多种技术手段对相关指标数据和业务数据进行有效集成，逐步扩展了电能质量监测范围。实现了业务数据，包括台帐数据和运行数据的自动采集，减轻了人工录入的负担，减少数据的重复录入的现象，数据源唯一性，使更加及时和准确对可靠性相关的业务的管理。

通过可靠性指标的在线计算和在线动态展现，促进可靠性业务管理从事后评价向在线化监控、在线评价的管理模式的转变^【2】。对可靠性管理计划的动态跟踪，加强可靠性管理工作的过程管控能力，及时发现问题并解决问题，确保了全网可靠性业务目标的有效达成。同时将可靠性指标在线监测与历史评价结果相结合，完成可靠性指标的在线同期对比分析和在线趋势分析，为可靠性管理工作提供新颖、科学的决策模式。

4.2 形成标准管理模式

在以往的电能质量数据治理工作开展中累计发现大量问题台账，主要表现为线路单线图纸资料不完善、台账标识缺失，营销、PMS系统未集成数据、大量无法检验的历史数据等;同时，电能质量业务系统的集成数据主要来源于PMS、调度、营销、用采等系统，并且分别由各系统专业维护，因此存在专业数据壁垒和信息孤岛问题，严重影响到电能质量在线监测系统集成应用的性能;另外，公司以往推行过一定力度的数据整改工作，但效果并不理想，仍存在大量的重复数据，同时伴随着严重的数据一致性问题，从而导致了大量的基础数据对应准确程度仍然较低的结果。

4.3 数据质量提升

公司为提升可靠性指标，对安置各职能部门和县公司多次开展集中培訓及业务体系梳理工作，对各部门涉及的相关指标进行详细分析，定期召开专项指标提升分析会议，并针对重点业务指标如供电及输变电台账制定专项治理方案，经过近一年半的专项数据治理工作，公司各单位累计完成5.7万可靠性台账的整改，基本完成供电台账梳理以及台账对应工作，供电、输变电的台账转换成功率及运行事件完整率、准确率同去年相比均得到显著提升，可靠性管理工作取得的成果为以后的供电数据分析及应用提供了稳定的数据基础。

结束语

总而言之，电能质量在线监测技术，是一种可以更科学、更全面监测、分析和研究电能质量的方法。可以为分析电能质量提供数据、以及决策情报。要分析电能质量问题产生的原因，则需要进一步建立电能质量监测网络，实现同一供电系统、不同地点的电能质量监测。

参考文献：

[1]刁长玉.基于在线监测系统的电能质量问题研究[J].科学技术创新，2020（07）：76-77.

[2]李林功，李华玲.嵌入式系统的构成与特点[J].电测与仪表，2016，01（11）：263-264.