电能质量监测系统技术规范

国网智能电网研究院、辽宁省电力有限公司电力科学研究院等。2100433B

于坤山、周胜军等。

电能质量监测电能质量监测系统整体架构方案研究

基于某种特定终端的架构方案研究在此类研究中，特定监测终端的实现往往是讨论的重点，而监测系统的架构往往以适应这类终端为前提。电能质量监测终端由于其在采样率、数据统计、传输格式等方面的特殊要求，一般无法利用现有终端实现。近期研究中，一类是针对嵌入式装置构建监测系统，另一类是基于虚拟仪器技术，利用工控机和上位机构建系统。

目前，国内已普遍建成区域电能质量监测系统以全面掌握区域各处的电能质量情况。  此类系统中，监测点数量多，建设周期长，所使用的监测终端也往往不仅局限于某种特定类型。因此，需要研究通用的监测系统架构方案。

电能质量监测通用架构方案

1)  基于 CORBA的架构方案。相关研究利用公共对象请求代理体系结构(Common Object Request Broker Architecture，CORBA)技术实现异构环境下中心控制站与各监测仪之间的远程访问和控制。CORBA技术一般用于在不同应用程序之间提供灵活的通信机制，将其用于监测数据传输时，终端实现难度、系统可维护性以及能否跨越防火墙传输等问题均需要进一步研究。

2)  基于 MAS的架构方案。多智能体系统(Multi-Agent System，MAS)是多个Agent组成的集合，  其中每个 Agent是一个物理的或抽象的实体。基于MAS的架构较符合电力系统分布式结构的特点，但仍有许多实际工程问题需要解决，例如：如何在不同类型监测终端中实现复杂的Agent程序、各Agent基于何标准通信协调等。

3)  基于调度系统模式的架构方案。此类架构方案一般由现场采集终端，通信网络、分层分级的远程监控中心以及客户端组成。考虑到我国电网的实际情况，此架构方案在构建区域监测系统时被普遍采用。目前，国内各省普遍采用三层式的监测系统架构。

考虑到管理方式、建设成本以及通信网络架构等实际情况，某些区域监测系统也有采用二层式结构方案，其与三层式结构的主要区别是不设置监测子站。意大利电能质量监测系统采用二层式架构；浙赣电气化铁路江西段的开放式监测系统暂时采用二层分布式结构，但预留了向三层结构过渡的数据交换接口；上海电能质量监测系统采用二层式架构，并在主站采用多个通信前置机分担通信压力。

从发展趋势上看，三层式结构可支持接入更多的监测点，具有较高的可扩展性，能满足监测数据海量化的需求。

4)  开放式监测系统架构方案。相关研究将开放式体系思想应用于监测系统中，通过系统的功能接口抽象和通信的标准化构建开放的统一平台，满足不同类型监测终端和系统的集成和交互的需要。

开放式架构兼容开放的优势可使监测系统平稳地向前发展，具有较长的生命周期。但目前研究大多仅是理论探讨，对具体实现的研究不多。

电能质量监测智能电网中的电能质量信息平台

电网智能化体现为能够全面、及时地掌握电网运行信息并做出快速的最优反应。因此，精确、快速、开放、共享的信息平台是智能电网的基础，也是智能电网与传统电网的最大区别。目前，电能质量管理的实际需求和发展趋势已经远远超出了传统电能质量监测系统中仅仅对各电能质量指标进行监测的范畴，因此，构造一个完整的电能质量信息平台(下文简称“信息平台”)至关重要，其未来将可能成为与SCADA，PMU和AMI并驾齐驱的重要平台。

信息平台应包括电能质量监测子系统、数据管理和分析子系统以及信息发布子系统。其中，电能质量监测是实现信息平台其他各功能的基础和前提。未来智能电网中的电能质量信息平台将有以下几个发展方向。

电能质量监测电能质量监测数据的深化利用

利用海量电能质量监测数据为电力系统的实际生产运行提供支持是未来信息平台的重要功能。目前对监测数据的深化应用大多局限于电能质量问题的范畴内，如扰动识别分类等。未来结合监测数据进行动态负荷建模、配电网故障预测、故障定位、电容器组与断路器的状态监测与评估、负荷监测等问题研究将更好地深层次利用监测数据。

电能质量监测兼容开放的信息平台

兼容开放的平台有利于监测数据的有效利用。要实现兼容开放，标准化是前提。应根据电力系统中现有的通信协议和系统交互标准，结合电能质量的特殊性，研究相应的信息平台标准。目前，在监测终端接入平台时采用PQDIF和IEC61850标准已经成为共识，但是对于信息平台不同系统间、平台与其他系统之间的信息交互和服务调用，目前仍然没有成熟的解决方案。

现有监测系统均不对电网建模，仅保存单个监测点台账信息。未来随着高层应用的研发，谐波潮流计算、谐波状态估计、电压暂降分析中都需要承载实时监测数据的实际电网的模型。从未来发展趋势上看，采用IEC61970作为系统间的交互标准应是必然选择，如何基于CIM对电能质量相关系统建模，需要CIM中哪些包，哪些类型需要扩展都是未来研究的重点。

电能质量监测基于云计算的信息平台架构

智能电网和电能质量领域的发展对信息平台提出了三个基本要求：

1)  要求建立终端兼容接入、信息共享透明、集成标准规范、支持电能质量信息管理业务协同化和互操作的统一信息平台。

2)  要求对海量数据的可靠存储和优化管理，充分挖掘信息的潜在价值，提升电能质量的智能分析和辅助决策支持水平。

3)  要求信息平台具有健全的发布体系，避免供用电双方的消息不对称，支持供用电双方友好互动。

云计算作为一种新兴的计算模型，具有可靠性高、数据处理量巨大、灵活可扩展以及设备利用率高等优势，为构建满足以上要求的电能质量信息平台提供了一种全新的解决方案，云计算所具有的特征正好能满足信息平台的实现目标。