1、基于 PQDIF 标准的电网污染数据采集与分析研究摘 要电网污染问题一直是困扰电能质量的最严重的问题之一，如何有效地治理电网电能污染的相关问题，首先需完成对于电网污染数据的获取采集工作，以快速发现问题并采取相应的解决方案。 关键词PQDIF、电网污染、电能质量 中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01 研究背景 电网污染问题一直是困扰电能质量的最严重的问题之一，如何有效地治理电网电能污染的相关问题，首先需完成对于电网污染数据的获取采集工作，以快速发现问题并采取相应的解决方案。因需对各不同性质、不同地点负荷进行非线性负荷评估，而不同记录
2、数据（包括不同站点数据、不同数据记录间隔等）经分析处理所得到的结果差别很大。由于缺乏足够的理论研究和测试数据支持，现行国家标准对这一部分内容没有详细叙述，使电网污染现场测试、监测设置缺乏足够的理论支持和依据。电网污染研究的必要性 现在全国现有的在线监测装置均为早期安装，由于受当时技术条件、计算机水平的限制，数据只能通过调制解调器定时逐点召唤、调用数据，数据量浩大、传输速度慢，当前电能质量监测手段和管理模式存在明显的局限性。 1、实时性不强：由于监测手段落后，造成数据时效性差，上级部门无法及时了解各地区各电压等级的电能质量水平，从而无法及时采取相应措施改善电能质量。 2、缺乏决策判断的依据 ：无
3、法对监测点进行跟踪测试，从而难以深入分析造成电能质量低的成因，也难进一步提出改善电能质量的有效措施。 3、工作量大：一方面，需要花费很多的人力物力去收集数据，另一方面还要对收集的数据进行统计分析。 4、效率低：从发现电能质量的问题到解决该问题，往往需要很长的时间，不利于管理工作的开展，无法形成一个高效率的电能质量管理体系。 5、数据共享能力不足，人员之间缺乏经验交流，严重制约了人员素质的提高，阻碍了电能质量监测的进展。 基于 PQDIF 标准的电网污染的研究 目前国内有诸多电能质量监测平台的生产厂家。但是不同厂家生产的电能质量监测设备的侧重点不同，有的侧重测量谐波，有的侧重测量有效值，数据通道
4、不一样，采样频率也不同，而且他们的数据存储格式和输出格式也不尽相同，互相不兼容。如果要研究不同监测设备的数据，就必须对其非常熟悉，这给电力工程师和开发研究人员带来了很大的困难。因此 IEEE 标准委员提出了一种标准的电能质量数据文件交换格式（PQDIF） ，它不仅解决了不同的电能质量文件格式之间数据应该如何存储交换的问题，而且在很大范围内与各种监测设备兼容。 PQDIF 是一种平面文件结构，由各记录链接而成，通过标记元素结构将数据的物理属性和逻辑属性分为 2 层：物理层和逻辑层。物理层描述文件的物理结构，而不管实际存储的内容如何，并通过惟一性标识符来区分文件的内部元素类型；逻辑层则利用物理层已
5、定义好的结构，指定元素的标识符，分层分级描述所要记录的事件。 PQDIF 的物理层结构 物理层结构就是指 PQDIF 的物理组成方式，它不涉及具体内容，由一系列相互关联的记录组成。这些关联由记录在文件中的绝对地址或者偏移地址组成，并全部记录在记录头中。这种结构相当于一个链表结构，每个记录头包括本身及其下一个记录在文件中的位置，相当于链表中的指针，可很方便地对文件中的记录进行添加、插入和删除操作。如下图所示。 在 PQDIF 文件中，每个记录类型都有相同的基本结构，它包括记录头和记录体 2 部分。每个记录头都用一个全球惟一的标记符（GUID）来标识，它是全局变量。记录头还包括用标签（Tag）来标
6、识的记录类型，记录头的大小，记录体的大小以及一个指向下一个记录的链接。它还可以包含其他一些内容，比如说状态信息（如指出该记录是可激活的还是已删除的）等。记录体由一系列元素组成，分为 3 种类型：集合（Collection） 、标量（Scalar） 、向量（Vector） 。集合实质上是一些标识及与其相关链接组成的数组，属分层结构。标量是一个特定物理类型量的值。向量是一系列特定物理类型量的组成可变大小的数组。记录体始终是以一个集合元素开始，这个元素在记录中的位置被标记为第一个元素，它是通过记录头中的标签来识别的。其他的元素都是通过包含这个元素的集合元素来标识的。 PQDIF 的逻辑层结构 基本的
7、逻辑结构包含一个容器、一个或多个数据源、监测设置和观测记录。具体结构见下图左。其中容器记录包括 PQDIF 文件的全体信息和摘要；数据源和观测记录的内部结构彼此并行，操作过程中相互链接为隐性链接，如下图右所示，图中粗体线代表显性链接，细体线为隐性链接；监测设置记录提供了其他的一些信息，它不是必需的，但是一些诸如触发门槛值等重要的信息，还是必须记录的。通过定义新的标识还可以扩展记录，并且记录的顺序是由每个记录头文件中的绝对链接定义好的。实际监测中的每一个设备都可以定义为一个容器，设备的设置和采样数据都是逻辑层的实例。 1）通道定义 包括通道名称、相别、各种质量类型（波形，趋势等）及其他的名称信息
8、，并在每个观测记录中无需重复说明。 2）数列定义 表达了测量量（电压、电流、功率等） 、单位量（伏特、安培） 、特征量（瞬时、尖峰、有效值等） 、数列值类型（最小、最大、平均等） 、显示数据方式（预定义了希腊语前缀）等数列信息，并在所有观测记录中都有效。 3）通道例程 通道例程主要提供与其他数列例程的链接。由于一个观测记录不是所有的通道定义都能用到，通常只用到一部分，所以通道例程数要少于通道定义数。 4）数列例程 数列例程与通道例程有不同之处，因为每个数列例程必须与每个数列定义直接匹配，如果数列的拓扑结构有差异，则要为每个数列建立一个新的数列定义来与之相匹配。 结语： 然而，无论是完善电能质量的监督管理，还是加强这方面的科研工作，采取改善的技术措施，均需要增加资金投入。笔者认为，由于电能质量的低下，所造成的损失，不是完全能用公式计算出来的，因此电力主管部门和干扰源的用户，均应从国民经济全局和长远利益出发，要像净化环境、消除污染那样，保证投入资金，不断提高电能质量，将有害干扰严格控制在标准允许范围之内。 参考文献 1 程浩忠，艾芋.电能质量M.北京：清华大学出版社，2006. 2 林海雪.现代电能质量的基本问题J.电网技术，2001，25（10）：5-12. 3 裴林，郑建辉，孙怡.电能质量综合监测管理系统的研究J.电力系统保护与控制，2008，36（23）：49-53.
