1、刍议电能质量监测系统的集成化建设摘要电能质量的好坏直接关系到电力系统，尤其是整个国民经济的发展，对于我国更是有重要的战略和现实意义。为了提高电力系统的供电质量，确保电力系统安全稳定地运行，需要对电力系统中的电压波动、三相不平度和谐波等进行监测，必须建立电能质量监测系统。 关键词：电能质量监测系统；电能指标；建设 中图分类号：TV547.5 文献标识码： A 文章编号： 电能作为在现代社会中应用最为广泛的能源，其应用程度是一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学和技术的日益进步，对电能的需求量与日俱增，电能质量问题已经引起了全世界的高度重视。为了提高电力系统的供电质量，必须对系统中的电压波动和谐
2、波等进行监测，因此必须建立电能质量监控系统。 电能质量监测分析方法和电能质量监测系统的现状 1.1 电能质量监测分析方法的现状 （1）时域仿真方法。时域仿真方法的主要用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究，目前较为通用的时域仿真程序有 EMTP、NETOMAC、BPA 等系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、MATLAB 等电力电子仿真程序。 （2）频域分析方法。该方法主要用于电能质量中谐波问题的分析，包括频率扫描、谐波潮流计算等。 （3）基丁变换的方法。这里主要指傅里叶变换（Fourier Transform，FT）方法、短时 Fourier 变换方法和小波变
3、换（Wavelet Transform，WT）方法。 1.2 电能质量监测系统的现状 从电能质量监测系统的发展和现状来看，电能质量参数的监测主要经历了以下三个阶段：（1）模拟式仪器。这类仪器主要是对模拟量进行测量，其基本结构是电磁式结构，利用电磁式原理和电磁测量原理，通过指针的移动或电子束的偏移来显示最终的测量结果。 （2）数字式仪器。这类仪器主要是对数字量进行测量，如数字式万用表、数字式示波器等，其基本原理是将待测的模拟信息转化为数字信息，利用数字信号处理技术经过模拟转换后的数字信号，然后利用数字计数器计数，并通过十进制数字显示处理后的测量结果。 （3）智能仪器。这类仪器以微电子器件代替常规
4、电子线路，以微处理器为核心，具有信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能，甚至具有辅助专家进行推断分析与决策的能力。电能质量指标的概述 2.1 电能质量指标的制定原则 电能质量指标的制定，就是制定适当的电能质量指标偏差的允许值，电能质量指标的制定在经济和技术上应满足以下三点：（1）保证电力系统安全，提高供电可靠性和电网运行的经济性。 （2）保证用户电气设备的正常生产。 （3）当超标时，电力部门和干扰性用户在当前经济和技术水平上，作一定的努力后应能达标。 2.2 稳态电能质量的五项指标 （1）电压偏差，是由线路的电压损耗造成，指实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值，以百分数来表示。 （2）电
5、力系统频率偏差，指单位时间内电信号周期性运动的次数，其测量算法主要有软件测频法和硬件测频法。 （3）三相电压不平衡。在理想的三相交流电力系统中，三相相量大小相等、频率相同且按互差 2/3 时，称三相平衡系统，否则为三相不平衡系统。 （4）公用电网谐波。谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与产生的电流不成线性关系而造成的波形畸变。 （5）电压波动和闪变。电力系统的电压波动和闪变主要是由具有冲击性功率的负荷引起的，如电气化铁路、变频调速装置和轧钢机等。 电能质量监测系统的集成化建设 3.1 电能质量监测系统硬件的设计 本文中所提的电能质量监测系统是一套多功能综
6、合电能质量监测系统，完成大范围内电力质量参数的检测和一些基本的紧急控制保护，其监测指标包括电流有效值、三相电压、有功功率、视在功率、无功功率、1-30 次谐波有效值、三相电压不平衡度、频率、短时间闪变值和长时间闪变值，能够对各种用电场所的各种电量参数情况进行监测和记录，并且留有扩展空间，便于日后整套系统扩展控制功能。 电能质量监测系统的硬件主要包括：（1）工控机：主要完成数据的分析处理、存储、报表打印、人机交互监控界面、设置从节点采集功能和采集模式。 （2）采集模块：以单片机为核心，外设电流、电压输入电路、信号滤波调理电路、数据片外存储电流、继电器输出电力、锁相倍频电路和看门狗电路等。 （3）
7、主要电路：包括供电电压、互感器电路、信号调理电路以及存储空间扩展电路。 （4）电路的抗干扰：首先，抑制干扰源，主要是通过在干扰源两端并联电容实现的；其次，切断干扰传播路径，硬件上常采用光电耦合器件实现电光电的隔离，能有效地破坏干扰源的进入，可靠地实现信号的隔离，并容易构成各种功能状态；最后，提高敏感器件的抗干扰性能，是指从敏感器件这边考虑尽可能减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。提高敏感器件抗干扰性能的措施如下：对于单片机闲置的 I/O，接地或接电源，其它IC 的闲置端在不改变系统逻辑的情况下，接地或接电源；单片机对电源噪声很敏感，可以利用磁珠和电容来组成兀形滤波电路；尽量采
8、用贴片元件，以降低芯片敏感程度。 3.2 电能质量监测系统软件的设计 电能质量监测系统软件设计是整个系统设计中的核心部分，它需要对硬件采集数据完成处理，在此基础上完成电能质量各项指标的测量计算、显示、数据存储和其他的升级功能。电能质量监测系统软件功能模块主要包括频率测量模块、三相不平衡度测量模块、有效值测量模块、功率测量模块、报表生成模块、谐波测量模块、数据存储模块和闪变测量模块。在对电能质量监测系统软件进行设计时，需要详细设计每一功能模块前面板、框图程序，从而保证每个模块既可以单独运行，又可以被系统当做子程序调用，这样既便于各模块的单独调试，又便于系统功能的修改，使系统具有更强的移植和升级能力。 4. 小结 电能质量的好坏直接影响到社会生产和生活的各个方面，因此电能质量问题受到了社会各界的高度关注。在电力系统进入市场化运营后，供电部门和电力用户都希望对电能质量指标又一个全面的了解，因此建设电能质量监测系统，对电能质量进行长期地监测，对于改善电能质量是十分重要且必要的。 参考文献： 1权炜炜电能质量在线监测系统的设计与研究D东北电力大学，2008 2林海雪现代电能质量的基本问题J电网技术，2001，25(10) 作者简介：谢善益（1971 年-） ，男，硕士，教授级高级工程师，研究方向为电网自动化系统研究开发及技术监督管理。
