城市电网电能质量实时监测系统刍议

杨世挺

摘 要：在社会经济发展的过程中，城市电网电能质量有着非常重要的现实意义，不仅关乎企业生产的正常进行，同样也是保证广大人民群众日常生活的基础性条件。在本文的研究中，从城市电网电能质量实时监测系统情况出发，对如何提升我国城市电网电能质量相关理论进行了研究和探索。

关键词：城市电网；电能质量；实时监测系统

l引言

随着我国市场经济的发展和城乡居民和企业用电量的快速增加，社会对电能质量提出了全新的要求。而在当前电能质量相关问题得到了越来越广泛关注的今天，传统电能质量的概念也出现了一定的改变，而这一改变的出现和现代电力电子技术广泛应用过程中所出现的干扰现象之间有着难以割舍的紧密联系。随着世界范围内电力建设取得了阶段性的进展，国内外电力部门以及用电企业乃至普通电力用户都对电能质量问题给予了高度重视，尤其是针对干扰所导致的电能质量下降问题，更是成为当前国际电力研究领域的前沿领域。不得不说，当前国内外电力工作者和从事相关理论研究的专家学者正致力于将电能质量看做一个完整的体系来进行更为深入的研究，在研究的过程中对各种电力问题之间的内在联系给予了前所未有的重视和肯定，这一潮流值得我们给予更多的关注和重视[1]。

2 系统结构与功能

2.1系统硬件结构

本文所研究的n对1城市电网电能质量实时监控系统的硬件结构情况如图1所示。包括监控中心、公共网络系统以及终端系统共同构成了这个庞大的系统。

图1监控系统硬件结构图

2.2软件结构与功能

该系统的软件由终端应用软件和监控中心应用软件两部分构成，其中终端应用软件的功能包括对日常电能质量的检测数据的搜集、整理、分析以及传送功能；而监控中心应用软件的功能主要集中在系统的实时监控以、数据管理和指令发布等方面。

总之，该系统在电能质量的实时监测方面，集合了数据的搜集、处理以及相关指令集的发送和管理功能。

3系统监测内容研究与实现

3.1电能质量的主要影响因素及危害

（1）谐波

谐波问题是当前影响电能质量的主要因素之一，不仅会极大的降低电力设备的利用效率，同样还会由于用电设备、输电设备过热而增强其损耗水平。同时对于继电保护装置、计算机系统等都会造成明显的干扰，导致其无法正常工作。除此之外，谐波对于近场通信设备和测量设备的工作质量也有着较大的影响能力[2]，是继电保护误动作的主要原因之一[2]。

（2） 电力系统频率偏差

电力系统频率偏差将会导致电动机转速出现明显波动，同样也会对传动机械的出力情况产生一定的干扰，部分情况下对感应式电表的误差加大也有一定的解释意义。而上述问题的出现，必然对社会生产产生严重的干扰，尤其是针对一些精密加工企业来说，电力系统频率偏差所带来的经济损失无疑是非常巨大的。除此之外，电力系统频率偏差对于发电机组以及输电系统的安全也在客观上有着一定的负面影响，值得我们关注。

（3）供电电压偏差

电压偏差对于生产和人们的日常生活所具有的影响如下：照明设备使用寿命受到影响（实际上，电压偏差是我国传统照明系统中大规模使用镇流器的主要原因）；影响电动机工效，增加产品质量波动；变压器损耗增加，使用寿命降低[3]；电子设备控制不正常等等。

（4） 三相电压不平衡

三相电压不平衡客观上将会导致电机附近发热，同时引起二倍频的附加振动力矩使电机负载能力降低引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作；换流设备产生附加的谐波电流；严重降低抵押配电线路中的变压器负载能力，从而导致照明设备使用寿命的快速降低以及线损水平的快速提升。

3.2系统研究中的理论应用与实现

波形质量的实时监测在实现方法上针对可能出现的准稳态、快速变化的谐波，采用窗函数测量技术实现，可保证傅里叶变换的通用性与正确性，也同样是保证该系统在电网中的实际应用能够取得良好效果的基础性前提。当前阶段，低城市电网质量实时监测系统中，针对大量数据的采集和传输难问题，拟采用如下方案加以处理：

（1）小波变换理论作为当前阶段应用范围最为广泛的信号处理理论，相对于传统的傅里叶分析变换理论来说，在时域和频域方面表现出更为优秀的局部化性能，能更为精准的对检测对象的细节变化数据加以采集，准确地捕捉信号的特征，尤其是能够在差异化频带上对信号特征的变换规律进行考察的特点，更是为其大规模应用于电网电能质量的监控中提供了支持。除此之外，该理论在非稳态畸变渡形的分析处理方面应用效果优秀[3]。

（2）粗糙集理论也同样是当前阶段针对不确定信息的一种常见算法，对于大量非完整、准确性较差数据的分析和判断方面有着出色的表现。如上文中所介绍的，城市电网电能和质量检测系统在实际运行过程中需要对大量数据进行处理，而成功提取其中的关键数据是一大问题，而该算法则是解决这一问题的有效途径之一。

（3）实时数据采集系统，以锁相技术和为消除混叠效应的高阶有源低通滤渡技术，能够为不同检测点的差异化检测量需求的满足提供强大的技术支持，该理论在当前电网电能质量实时监测系统中的成功应用，极大的提升了系统的稳定性和可靠性。

4结论

我国电力事业的发展，一方面客观上导致了供电系统非线性负荷的提升，另一方面也由于大量新设备的应用而对电能质量产生了巨大的干扰现象，而这一问题的客观存在，不仅极大的影响了用电设备的正常运行，同时对于电网本身的安全也造成了巨大的危害，这一情况在城市供电工作中表现的尤为明显。这种情况下，只有从实际情况出发，建立健全一套行之有效的、以电能质量管理为核心的管理体系才能够得到有效的解决。基于上述情况，本文所进行的研究不仅具有一定的学术意义，同样也有相应的实践价值，可为解决城市电网商业化运行过程中的实际问题提供有效的理论支持。

参考文献

[1]马晓春. 公用电网电能质量及其改善. 华北电力技术，1998，12：49-52.

[2]林海雪，孙树勤. 电力网中的谐波. 北京：中国电力出版社，1998，3-78.

[3]林海雪. 现代电能质量的基本问题. 电网技术，2001，25（10）：5-12.