WBE10KV电能质量监控系统

1.现代配电网中的负荷特点

现代配电网中大量使用电力电子装置，如电冰箱、空调、节能灯、电视机、电磁炉、计算机等用电设备等小功率负荷，还有大量工业设备的电力电子设备，如电动汽车充电桩、光伏发电并网系统、变频调速供水系统等大功率负荷。这些负荷几乎全部通过电力电子界面与用电网相连，及配电系统基本上连接电力电子装置。这些造成现代配电网中大量供电能质量问题和安全问题，在传统的供电系统是不曾出现过。

所以现代配电系统被称为电力电子配电网。电力电子配电网的主要问题是：严重的不对称引起零线电流过大，大量的谐波和间谐波注入电网。这些谐波主要特点是，频带宽，幅值高；同时配电网中多个电力电子设备注入到配电网的谐波容易形成耦合调制，严重污染电网，对电网正常运行造成直接或间接危害。如电压波动、电气设备损耗增加、用电效率降低、绝缘过早老化（易发生漏电）、精密设备不能正常运行、供水管道静电感应增强等问题。同时感应雷电和直击雷电的电磁脉冲（EMP）和静电放电（ESD）也会进入配电网电网，与电网谐波产生谐振，引起电网供电中断等等，都是现代配电网急需解决的问题

这些现象，轻者会造成配电系统电能损耗增加，造成电器设备过早损坏，电网载波信号被严重污染，导致电网跳闸，供电终止和火灾的发生等。严重影响用户的生产、生活和对供电部门和政府造成不良影响。

2.互联网+WBE10KV电能质量监控

“互联网+WBE10KV电能质量监控”是专为现代配电系统研制的集供电系统、电能质量控制、用电设备智能故障诊断、电能质量参数监测、控制供电系统设备安全防护为一体的智能化计算机综合系统。

2.1智能供电子系统

智能供电子系统主要包括满足不同用户的要求的各种供电设备，其供电设备中包含采集电能质量参数和安全防护的各种传感器和通信设备。

主要为用户提供必须的高质量电能供应，同时保护系统设备的安全有效。向总系统提供各个供电设备范围的电能质量与设备的动态安全指数。

2.2电能质量监控子系统

2.2.1 电能质量参数监测

监测供电设备（台区）的电压、电流（包括零线和地线）、频率，并记录其变化趋势；监测供电的视在功率、有功功率、无功功率及功率因数，记录三相有功功率的变化曲线。可测量分析供电系统的三相不平衡度，并记录其变化曲线。可测量三相四线电流的1~25次谐波，及其总谐波失真。并记录某一特征谐波的变化曲线。可测量电压波动与闪变并记录变化态势，利用系统测试的大数据分析电能质量发展趋势和故障发生预测。

2.2.2 系统数据管理

基本测量数据管理：测量数据中保存的重要数据；谐波数据管理：在谐波测量功能中保存的重要数据，提供重要数据发生时段；功率数据管理：在功率测量功能中保存的重要数据，提供重要数据发生时段。三相不平衡数据管理：在三相不平衡测量功能中保存的重要数据，提供重要数据发生时段。事件记录与管理：在重要事件发生时，录波功能中保存的重要数据。

2.2.3 数据采集通道的计量与校正

零点校正：校正各个通道的零点；传感器校正与设置：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。

2.3 系统设备安全防护子系统

2.3.1系统过电压与高次谐波的安全防护

本系统的过电压安全防护是利用上海坤友电气的已经授权发明专利技术“谐波吸收装置”（发明专利号为ZL201310385523.8）和研发的“KYCQXZ超强型谐波吸收器”为基础的高频谐波（10次到1000000次谐波以上的谐波）进行宽频带滤波。

“KYDY电涌吸收器”技术，对电网谐振、雷电或其他原因产生的网压升高有快速有效地抑制作用。其反应速度可达纳秒级，对电磁脉冲（EMP）和静电放电（ESD）的抑制和吸收所用强。对高次谐波、高频噪声、脉冲尖峰、电涌电压等干扰有抑制和吸收作用。

对于低频谐波（次谐波）和引起电压闪变的间谐波，本系统采用本公司发明专利技术“单调谐电力网低频间谐波无源电力滤波器”（发明专利号CN103595049B），研制的无源电力滤波器可以对间谐波和次谐波进行有效滤除。保证了系统谐波被有效的抑制。

2.3.2 过载、过热、安全防护

除了对系统所有配电设备的电能质量状况进行在线监控外，还对配电设备进行火灾检测，对因设备过载、过热或其他原因引起的安全隐患进行及时报警，提请维修人员及时维修，一面故障事态扩大。

2.3.4系统火灾防护

通过对系统异常电磁信号检测，发现设备的各种闪络和微小火花。对电气设备以及配电室进行火灾预警、报警防护。

上述三个子系统各种信息通过通信进入系统监控平台（监控室），监控平台通过网络连接。

2.4 电能质量参数控制子系统

本系统的电能质量控制子系统包括KYYLB有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）对系统特征谐波进行有源滤波、动态无功补偿装置KYSVG动态无功发生装置进行三相无功补偿和有功平衡。依此保证系统电能质量良好。

二、互联网+WBE10KV电能质量监控系统结构

1．系统网络结构

依据配电系统，在线监测系统建设采用分层分布式结构，系统包括：系统管理层、网络通讯层、现场设备层。

1）监控系统系统管理层

系统管理层是管理人员与计算机进行人机交互的直接窗口，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机。

2）监控系统通讯层

监控系统通讯层，是建立系统通信网络。使用的设备为串口服务器。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。

3）监控系统现场设备层

监控系统现场设备，是现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。现场配置若干系列仪表，实现每个回路三相电流、三相电压、频率、功率、电能等电参量监测；并对每个检测点的运行状态、事故信息等进行监测，并传递到网络。监控系统现场设备层根据用户需要可以改变。

依靠物联网技术及时获取大量设备的状态信息。立足于所获取的海量数据，采用人工智能新技术来预测设备发生故障的概率和严重程度，实现动力装备预测性维护的人工智能化。

三、系统重要技术参数

1. 系统电能质量控制参数

对电源谐波治理，使相关电能指标达到国内、行业等标准的相关要求，解决原有电力质量风险隐患，并对治理内容在线监测、在线评估，实现主动跟踪式治理，同时检测并保证分行功率因数、三相负荷不平衡度符合《规范》要求。

具体参数为：

1.1实现在线补偿电流谐波小于满足国标要求

利用动态补偿装置APF，优化系统电气环境、提高电能质量、治理现有不足，实现对谐波的滤除和补偿。将输入端电流谐波含量降至国标以下。有效解决楼宇低压母线电能质量不达标类问题，使功率因数、三相负荷不平衡度符合《规范》要求。

1.2 实现台区电能质量实时监控系统

对台区实时集中监控，监控参数为电压有效值、电流有效值、频率偏差、有功功率、无功功率、视在功率、三相不平衡、电压谐波、电流谐波、电压闪变瞬变、浪涌/塌陷、正负序零序等。实时在线监控参数，自动比对相应指标对应的国家标准。对不符合标准的参数及时报警，记录报警次数，记录所有监控参数。根据电网出现的问题预判电网出现报警故障潜在电网问题，为检修提供依据。

1.3 电能质量实时监控系统具备友好的人机界面

电能质量实时监控系统具备友好的人机界面，界面用数据、图标、曲线等图示化手段，为用户提供直观的电网电能质量的全方位信息。便于用户查找、提取和产生各种报表。

4）软件具有自动分析功能

系统软件有对谐波、简谐波、无功等参数自动分析功能。通过对数据库参数的自动分析，产生用户需要的曲线、数表等。

2.系统监控参数

2.1检测参数为

系统频率、电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差、电压基波有效值和真有效值、电流基波有效值和真有效值、基波有功功率、有功功率、无功功率、基波视在功率、2-63次谐波、功率因数等全部电能质量五大国标规定的参数。

2.2大容量存储

在线式电能质量监测装置内置512M 内存，以5分钟为单位存储数据，每通道可以连续存储4个月的历史数据。更多数据自动转移至后台服务器。

2.3测试通道多，配置灵活

可提供多路报警、 跳闸继电器接点；采用基准算法对谐波、三相不平衡度、闪变和波动均无近似计算，采用高精度A/D（16 位），同时采样，采集速率符合用户要求，符合国标A 级仪器要求。

2.4后台监测分析系统支持：远程设置站点参数；可切换至被监测的任一变电站的任一线路显示实时数据、波形、频谱；输出各种功能曲线并可对曲线进行缩放、平移、对比； 生成电能质量饼形、柱形分布图；自动输出电能质量统计报表、统计最大值、95%概率值、最小值、平均值。

2.系统软件特色

系统软件依据客户实际需求进行设计，并能实现一次主接线图界面显示；测试电量及越限报警；事件记录；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。

四、说明

以上“互联网+WBE10KV电能质量监控”，为普通系统构架，具体情况要依据不同用户设计，用户用电等级、供配电设计等具体方案决定。也可根据用户的不同要求另行研发设计。