俞 寧（天津市節(jié)能協(xié)會電氣專業(yè)委員會，天津 300193）

周永山（天津市節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，天津 300051）曾 歡（上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801）

0 概述

電網(wǎng)由“發(fā)、輸、變、配、用”五個環(huán)節(jié)組成，作為用戶側(cè)的“配、用”電環(huán)節(jié)消耗著總電能的80%。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，電氣化鐵路、電弧爐、變頻器等沖擊性、非線性、不平衡度負載在電力應(yīng)用中越來越多，諧波、負序、閃變、電壓暫態(tài)等電能質(zhì)量問題直接影響著電力系統(tǒng)的供電安全。電能是一種商品，其質(zhì)量問題是供應(yīng)商和客戶共同關(guān)注的問題。用電企業(yè)有必要建立電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個配電電網(wǎng)電能質(zhì)量的實時監(jiān)控。

1 系統(tǒng)組成

電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有現(xiàn)場監(jiān)測層，通訊傳輸層和數(shù)據(jù)管理層組成，系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)見圖1。組網(wǎng)方式有網(wǎng)線、光纖、無線三種模式。

圖1 電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)

1.1 現(xiàn)場監(jiān)測層

現(xiàn)場安裝各類電能及電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備，要求具有通訊功能。主要產(chǎn)品有ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH 等 電 力 儀表，主要功能見表1.1。

主要功能 開孔尺寸（mm）ACR230ELH 88X88型號ACR330ELH 108X108 LCD 顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議

1.2 通訊傳輸層

為了將監(jiān)測層設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器而負責數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)脑O(shè)備，主要有通訊管理機、串口服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機等。數(shù)據(jù)采集終端通過串口與監(jiān)測層設(shè)備通訊，讀取其中數(shù)據(jù)，并進行初步分析、整理，將數(shù)據(jù)保存在本地SD卡中，之后將數(shù)據(jù)傳輸給無線通訊模塊。無線通訊模塊采用射頻技術(shù)，在現(xiàn)場組成無線局域網(wǎng)絡(luò)，將各點數(shù)據(jù)采集終端整理的數(shù)據(jù)收集并傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，也可用網(wǎng)線或光纖的方式傳輸數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)管理層

對采集數(shù)據(jù)進行存儲、解析及應(yīng)用的過程，包括服務(wù)器架設(shè)、各種軟件的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)功能

2.1標準的監(jiān)測系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直接顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。監(jiān)測系統(tǒng)配電一次圖見圖2。

圖2 監(jiān)測系統(tǒng)配電一次圖

2.2 用戶管理

可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成操作。

2.3 數(shù)據(jù)采集處理

通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波、不平衡度、電流K系數(shù)、電話波形因子、電壓波峰系數(shù)、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運行狀態(tài)等），將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并對重要信息量進行數(shù)據(jù)庫存儲。見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)采集處理

2.4 趨勢曲線分析

系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進行質(zhì)量分析。

2.5 報表管理

系統(tǒng)具有標準的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動設(shè)計?？勺詣由筛鞣N類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表，操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據(jù)復(fù)費率的時段及費率的設(shè)定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。

3 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電能質(zhì)量分析管理已成為電網(wǎng)用戶側(cè)配電系統(tǒng)建設(shè)的必然選擇，本文介紹的電力質(zhì)量分析儀，可以實現(xiàn)對電能的在線監(jiān)測，實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能及電能質(zhì)量報表、分析曲線、圖形等，便于電能的分析、研究。該產(chǎn)品及系統(tǒng)在奧運會臨時配電中心、蘇州金墅國際公寓等項目中運行，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。