电网用户侧电能质量在线监测系统方案

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.       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。

 
图1 电能质量在线监测系统

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。主要产品有ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等电力仪表，主要功能见表1.1。

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。监测系统配电一次图见图2。

图2 监测系统配电一次图

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。见图3。
 

图3 数据采集处理

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.       报价方案

3.1 数据管理层报价

3.2.通讯传输层报价

3.3 电能质量分析仪表报价

4.       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，本文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。该产品及系统在奥运会临时配电中心、苏州金墅国际公寓等项目中运行，取得了较好的社会效益和经济效益。