电能质量在线监测系统

电能质量监测系统HDGC3580具有GPRS无线传输功能和以太网远程传输功能，可随时随地得知各个监测点的实时数据，并能通过远程控制技术，做到随时对任意一个监测点进行修改设置和做特殊检测。

可以在任何地方任何时间查看HDGC3580所记录的数据,并在上位机上进行细致深入地分析。

如有异常电力事件发生,HDGC3580能够以最快的速度进行报警提示，并且通过原始资料，可以在电脑上很快查处出现问题的设备号和设备所在地。

公司不断优化监控终端的程序，客户可通过远程下载和安装，轻松实现监控终端程序的更新。内置大容量Flash存储盘，可保证记录时间的长度和记录数据的完整性。

1、系统组成

电能质量在线监测系统主要有现场监测层，通讯传输层和数据管理层组成，系统拓扑结构见图1。组网方式有网线、光纤、无线三种模式。

1.1现场监测层

现场安装各类电能及电能质量监测设备，要求具有通讯功能。可以选择安科瑞的ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等电力仪表，主要功能: LCD显示、全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限电能计量、复费率电能统计;THDu，THDi、2-31次各次谐波分量;电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算;电网电压电流正、负、零序分量(含负序电流)测量;4DI+3DO，RS485通讯接口、Modbus协议。

1.2 通讯传输层

为了将监测层设备采集的数据传送到服务器而负责数据通讯传输的设备，主要有通讯管理机、串口服务器、网络交换机等。数据采集终端通过串口与监测层设备通讯，读取其中数据，并进行初步分析、整理，将数据保存在本地SD卡中，之后将数据传输给无线通讯模块。无线通讯模块采用射频技术，在现场组成无线局域网络，将各点数据采集终端整理的数据收集并传输到后台服务器，也可用网线或光纤的方式传输数据。

1.3 数据管理层

对采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括服务器架设、各种软件的应用。

2. 系统功能

2.1 标准的监测系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况;庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能;分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直接显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。

2.2 用户管理

可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成操作。

2.3 数据采集处理

通过安科瑞Acrel-2000型电力监控系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态(包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波、不平衡度、电流K系数、电话波形因子、电压波峰系数、电能、温度、开关位置、设备运行状态等)，将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示(总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等)，并对重要信息量进行数据库存储。

2.4 趋势曲线分析

系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。

2.5 报表管理

系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动设计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表，操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置;系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。

3. 结束语

随着社会经济的发展及电力的广泛应用，电能质量分析管理已成为电网用户侧配电系统建设的必然选择，以上介绍的电力质量分析仪，可以实现对电能的在线监测，实现对采集数据的分析、处理，并生成各种电能及电能质量报表、分析曲线、图形等，便于电能的分析、研究。

电网由"发、输、变、配、用"五个环节组成，作为用户侧的"配、用"电环节消耗着总电能的80%。随着社会经济发展，电气化铁路、电弧炉、变频器等冲击性、非线性、不平衡度负载在电力应用中越来越多，谐波、负序、闪变、电压暂态等电能质量问题直接影响着电力系统的供电安全。电能是一种商品，其质量问题是供应商和客户共同关注的问题。用电企业有必要建立电能质量监测系统，实现对整个配电电网电能质量的实时监控。

1、电能质量参数监测

可测量三相三线、三相四线(三电压、四电流)的电压、电流、频率，并记录其变化趋势

可测量三相四线电系统的三相有功功率、视在功率、无功功率、功率因数等，并记录三相有功功率的变化趋势。

可测量三相四线电系统的不平衡度，并记录其变化趋势。

可测量三相四线(三电压、四电流)的1~25次谐波，及其总谐波失真。并记录其中某一次谐波的变化趋势。

可测量电压波动与闪变。

2、系统管理:

数据管理

基本测量数据:查看在基本测量功能中保存的结果数据。

谐波数据:查看在谐波测量功能中保存的结果数据。

功率数据:查看在功率测量功能中保存的结果数据。

三相不平衡数据:查看在三相不平衡测量功能中保存的结果数据。

录波事件记录:查看在事件录波功能中保存的结果数据。

3、 计量校正

零点校正:校正各个通道的零点。

传感器设置:置电流传感器。使用仪表前应先将此处的传感器类型设置成与实际使用的传感器一致。

4、系统设置

选择语言:中文/英文。

时间设置:设置仪表时钟。

5、版本声明

查看仪表软件的版本信息。

6、 软件更新

可对仪表进行更新升级。

电能质量监测是控制与治理电能质量问题的基础和前提, 然而目前绝大部分电能质量监测装置只能监测各种稳态电能质量参数 ,只有少数涉及到暂态电能质量指标的在线监测,并且其监测功能也比较有限 , 一般只能够对电压暂降 、电压暂升和电压中断这三种暂态扰动信号进行在线监测 ,对脉冲暂态 、振荡暂态和电压缺口的在线监测研究比较缺乏 。因此 ,研究出一套功能完善的暂态电能质量在线监测系统 ,使其能够对各种暂态扰动信号进行在线检测与识别具有重要的实际意义  。

对于暂态扰动信号的在线检测与识别 ,首先要能够实时地检测到暂态信号的各项指标 ,然而由于直接使用小波变换检测实时暂态扰动信号时 ,会产生边界失真现象 ,因此 , 本文采用文献中提出的移动离散小波变换算法来进行检测 。其次 , 要能够对各种暂态电能质量进行在线识别 ,从而为及时对电能质量进行控制和治理提供有效依据 。但是目前所研究的各种分类方法例如神经网络 、专家系统等都比较复杂 ,不适合在线识别的应用  。