一、 系統(tǒng)概述
1.現(xiàn)代配電網(wǎng)中的負(fù)荷特點(diǎn)
現(xiàn)代配電網(wǎng)中大量使用電力電子裝置，如電冰箱、空調(diào)、節(jié)能燈、電視機(jī)、電磁爐、計(jì)算機(jī)等用電設(shè)備等小功率負(fù)荷，還有大量工業(yè)設(shè)備的電力電子設(shè)備，如電動(dòng)汽車充電樁、光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等大功率負(fù)荷。這些負(fù)荷幾乎全部通過電力電子界面與用電網(wǎng)相連，及配電系統(tǒng)基本上連接電力電子裝置。這些造成現(xiàn)代配電網(wǎng)中大量供電能質(zhì)量問題和**問題，在傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)是不曾出現(xiàn)過。
所以現(xiàn)代配電系統(tǒng)被稱為電力電子配電網(wǎng)。電力電子配電網(wǎng)的主要問題是：嚴(yán)重的不對稱引起零線電流過大，大量的諧波和間諧波注入電網(wǎng)。這些諧波主要特點(diǎn)是，頻帶寬，幅值高；同時(shí)配電網(wǎng)中多個(gè)電力電子設(shè)備注入到配電網(wǎng)的諧波容易形成耦合調(diào)制，嚴(yán)重污染電網(wǎng)，對電網(wǎng)正常運(yùn)行造成直接或間接危害。如電壓波動(dòng)、電氣設(shè)備損耗增加、用電效率降低、絕緣過早老化（易發(fā)生漏電）、精密設(shè)備不能正常運(yùn)行、供水管道靜電感應(yīng)增強(qiáng)等問題。同時(shí)感應(yīng)雷電和直擊雷電的電磁脈沖（EMP）和靜電放電（ESD）也會(huì)進(jìn)入配電網(wǎng)電網(wǎng)，與電網(wǎng)諧波產(chǎn)生諧振，引起電網(wǎng)供電中斷等等，都是現(xiàn)代配電網(wǎng)急需解決的問題
這些現(xiàn)象，輕者會(huì)造成配電系統(tǒng)電能損耗增加，造成電器設(shè)備過早損壞，電網(wǎng)載波信號被嚴(yán)重污染，導(dǎo)致電網(wǎng)跳閘，供電終止和火災(zāi)的發(fā)生等。嚴(yán)重影響用戶的生產(chǎn)、生活和對供電部門和政府造成**影響。
2.互聯(lián)網(wǎng)+WBE10KV電能質(zhì)量監(jiān)控
“互聯(lián)網(wǎng)+WBE10KV電能質(zhì)量監(jiān)控”是專為現(xiàn)代配電系統(tǒng)研制的集供電系統(tǒng)、電能質(zhì)量控制、用電設(shè)備智能故障診斷、電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測、控制供電系統(tǒng)設(shè)備**防護(hù)為一體的智能化計(jì)算機(jī)綜合系統(tǒng)。
系統(tǒng)主要功能有：
2.1智能供電子系統(tǒng)
智能供電子系統(tǒng)主要包括滿足不同用戶的要求的各種供電設(shè)備，其供電設(shè)備中包含采集電能質(zhì)量參數(shù)和**防護(hù)的各種傳感器和通信設(shè)備。
主要為用戶提供必須的高質(zhì)量電能供應(yīng)，同時(shí)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的**有效。向總系統(tǒng)提供各個(gè)供電設(shè)備范圍的電能質(zhì)量與設(shè)備的動(dòng)態(tài)**指數(shù)。
2.2電能質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)
2.2.1 電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測
監(jiān)測供電設(shè)備（臺(tái)區(qū)）的電壓、電流（包括零線和地線）、頻率，并記錄其變化趨勢；監(jiān)測供電的視在功率、有功功率、無功功率及功率因數(shù)，記錄三相有功功率的變化曲線?？蓽y量分析供電系統(tǒng)的三相不平衡度，并記錄其變化曲線?？蓽y量三相四線電流的1~25次諧波，及其總諧波失真。并記錄某一特征諧波的變化曲線?？蓽y量電壓波動(dòng)與閃變并記錄變化態(tài)勢，利用系統(tǒng)測試的大數(shù)據(jù)分析電能質(zhì)量發(fā)展趨勢和故障發(fā)生預(yù)測。
2.2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理
基本測量數(shù)據(jù)管理：測量數(shù)據(jù)中保存的重要數(shù)據(jù)；諧波數(shù)據(jù)管理：在諧波測量功能中保存的重要數(shù)據(jù)，提供重要數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)段；功率數(shù)據(jù)管理：在功率測量功能中保存的重要數(shù)據(jù)，提供重要數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)段。三相不平衡數(shù)據(jù)管理：在三相不平衡測量功能中保存的重要數(shù)據(jù)，提供重要數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)段。事件記錄與管理：在重要事件發(fā)生時(shí)，錄波功能中保存的重要數(shù)據(jù)。
2.2.3 數(shù)據(jù)采集通道的計(jì)量與校正
零點(diǎn)校正：校正各個(gè)通道的零點(diǎn)；傳感器校正與設(shè)置：置電流傳感器。使用儀表前應(yīng)先將此處的傳感器類型設(shè)置成與實(shí)際使用的傳感器一致。
2.3 系統(tǒng)設(shè)備**防護(hù)子系統(tǒng)
2.3.1系統(tǒng)過電壓與高次諧波的**防護(hù)
本系統(tǒng)的過電壓**防護(hù)是利用上海坤友電氣的已經(jīng)授權(quán)發(fā)明技術(shù)“諧波吸收裝置”（發(fā)明號為ZL201310385523.8）和研發(fā)的“KYCQXZ超強(qiáng)型諧波吸收器”為基礎(chǔ)的高頻諧波（10次到1000000次諧波以上的諧波）進(jìn)行寬頻帶濾波。
“KYDY電涌吸收器”技術(shù)，對電網(wǎng)諧振、雷電或其他原因產(chǎn)生的網(wǎng)壓升高有快速有效地抑制作用。其反應(yīng)速度可達(dá)納秒級，對電磁脈沖（EMP）和靜電放電（ESD）的抑制和吸收所用強(qiáng)。對高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌電壓等干擾有抑制和吸收作用。
對于低頻諧波（次諧波）和引起電壓閃變的間諧波，本系統(tǒng)采用本公司發(fā)明技術(shù)“單調(diào)諧電力網(wǎng)低頻間諧波無源電力濾波器”（發(fā)明號CN103595049B），研制的無源電力濾波器可以對間諧波和次諧波進(jìn)行有效濾除。保證了系統(tǒng)諧波被有效的抑制。
2.3.2 過載、過熱、**防護(hù)
除了對系統(tǒng)所有配電設(shè)備的電能質(zhì)量狀況進(jìn)行在線監(jiān)控外，還對配電設(shè)備進(jìn)行火災(zāi)檢測，對因設(shè)備過載、過熱或其他原因引起的**隱患進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，提請維修人員及時(shí)維修，一面故障事態(tài)擴(kuò)大。
2.3.4系統(tǒng)火災(zāi)防護(hù)
通過對系統(tǒng)異常電磁信號檢測，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的各種閃絡(luò)和微小火花。對電氣設(shè)備以及配電室進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警、報(bào)警防護(hù)。
上述三個(gè)子系統(tǒng)各種信息通過通信進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)（監(jiān)控室），監(jiān)控平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)連接。
2.4 電能質(zhì)量參數(shù)控制子系統(tǒng)
本系統(tǒng)的電能質(zhì)量控制子系統(tǒng)包括KYYLB有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱APF）對系統(tǒng)特征諧波進(jìn)行有源濾波、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置KYSVG動(dòng)態(tài)無功發(fā)生裝置進(jìn)行三相無功補(bǔ)償和有功平衡。依此保證系統(tǒng)電能質(zhì)量良好。
二、互聯(lián)網(wǎng)+WBE10KV電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1．系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
依據(jù)配電系統(tǒng)，在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：系統(tǒng)管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。
1）監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)管理層
系統(tǒng)管理層是管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的*上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。
2）監(jiān)控系統(tǒng)通訊層
監(jiān)控系統(tǒng)通訊層，是建立系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。使用的設(shè)備為串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。
3）監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備層
監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備，是現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素?，F(xiàn)場配置若干系列儀表，實(shí)現(xiàn)每個(gè)回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、電能等電參量監(jiān)測；并對每個(gè)檢測點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)、事故信息等進(jìn)行監(jiān)測，并傳遞到網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備層根據(jù)用戶需要可以改變。
依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及時(shí)獲取大量設(shè)備的狀態(tài)信息。立足于所獲取的海量數(shù)據(jù)，采用人工智能新技術(shù)來預(yù)測設(shè)備發(fā)生故障的概率和嚴(yán)重程度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝備預(yù)測性維護(hù)的人工智能化。
三、系統(tǒng)重要技術(shù)參數(shù)
1. 系統(tǒng)電能質(zhì)量控制參數(shù)
對電源諧波治理，使相關(guān)電能指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，解決原有電力質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)隱患，并對治理內(nèi)容在線監(jiān)測、在線評估，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)跟蹤式治理，同時(shí)檢測并保證分行功率因數(shù)、三相負(fù)荷不平衡度符合《規(guī)范》要求。
具體參數(shù)為：
1.1實(shí)現(xiàn)在線補(bǔ)償電流諧波小于滿足國標(biāo)要求
利用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置APF，優(yōu)化系統(tǒng)電氣環(huán)境、提高電能質(zhì)量、治理現(xiàn)有不足，實(shí)現(xiàn)對諧波的濾除和補(bǔ)償。將輸入端電流諧波含量降至國標(biāo)以下。有效解決樓宇低壓母線電能質(zhì)量不達(dá)標(biāo)類問題，使功率因數(shù)、三相負(fù)荷不平衡度符合《規(guī)范》要求。
1.2 實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)
對臺(tái)區(qū)實(shí)時(shí)集中監(jiān)控，監(jiān)控參數(shù)為電壓有效值、電流有效值、頻率偏差、有功功率、無功功率、視在功率、三相不平衡、電壓諧波、電流諧波、電壓閃變瞬變、浪涌/塌陷、正負(fù)序零序等。實(shí)時(shí)在線監(jiān)控參數(shù)，自動(dòng)比對相應(yīng)指標(biāo)對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。對不符合標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)及時(shí)報(bào)警，記錄報(bào)警次數(shù)，記錄所有監(jiān)控參數(shù)。根據(jù)電網(wǎng)出現(xiàn)的問題預(yù)判電網(wǎng)出現(xiàn)報(bào)警故障潛在電網(wǎng)問題，為檢修提供依據(jù)。
1.3 電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具備友好的人機(jī)界面
電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具備友好的人機(jī)界面，界面用數(shù)據(jù)、圖標(biāo)、曲線等圖示化手段，為用戶提供直觀的電網(wǎng)電能質(zhì)量的全方位信息。便于用戶查找、提取和產(chǎn)生各種報(bào)表。
4）軟件具有自動(dòng)分析功能
系統(tǒng)軟件有對諧波、簡諧波、無功等參數(shù)自動(dòng)分析功能。通過對數(shù)據(jù)庫參數(shù)的自動(dòng)分析，產(chǎn)生用戶需要的曲線、數(shù)表等。
2.系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù)
2.1檢測參數(shù)為
系統(tǒng)頻率、電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變、電壓偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、基波有功功率、有功功率、無功功率、基波視在功率、2-63次諧波、功率因數(shù)等全部電能質(zhì)量五大國標(biāo)規(guī)定的參數(shù)。
2.2大容量存儲(chǔ)
在線式電能質(zhì)量監(jiān)測裝置內(nèi)置512M 內(nèi)存，以5分鐘為單位存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每通道可以連續(xù)存儲(chǔ)4個(gè)月的歷史數(shù)據(jù)。更多數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)移至后臺(tái)服務(wù)器。
2.3測試通道多，配置靈活
可提供多路報(bào)警、 跳閘繼電器接點(diǎn)；采用基準(zhǔn)算法對諧波、三相不平衡度、閃變和波動(dòng)均無近似計(jì)算，采用高精度A/D（16 位），同時(shí)采樣，采集速率符合用戶要求，符合國標(biāo)A 級儀器要求。
2.4后臺(tái)監(jiān)測分析系統(tǒng)支持：遠(yuǎn)程設(shè)置站點(diǎn)參數(shù)；可切換至被監(jiān)測的任一變電站的任一線路顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、波形、頻譜；輸出各種功能曲線并可對曲線進(jìn)行縮放、平移、對比； 生成電能質(zhì)量餅形、柱形分布圖；自動(dòng)輸出電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表、統(tǒng)計(jì)*大值、95%概率值、*小值、平均值。
2.系統(tǒng)軟件特色
系統(tǒng)軟件依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并能實(shí)現(xiàn)一次主接線圖界面顯示；測試電量及越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打??；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。
四、說明
以上“互聯(lián)網(wǎng)+WBE10KV電能質(zhì)量監(jiān)控”，為普通系統(tǒng)構(gòu)架，具體情況要依據(jù)不同用戶設(shè)計(jì)，用戶用電等級、供配電設(shè)計(jì)等具體方案決定。也可根據(jù)用戶的不同要求另行研發(fā)設(shè)計(jì)。