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[摘 要]电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，为电能质量监测提供了一种全新的监测理念和手段，在提高电网安全经济运行、降低谐波源用户生产成本、提高电能质量技术监督管理水平方面发挥着重要的作用。本文主要分析了电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的技术要点、系统组成、实施方案和主要功能。
[关键词]电压质量；谐波；在线监测
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.18.030
[中图分类号]TP315；TM76 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）18-00-02
1 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的技术要点
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，采用数据库技术、动态监测预警技术、数据压缩解压、DSP技术、无线通信和网络通讯技术，并使之适应于供电公司的实际情况，按照国标谐波、三相电压不平衡度、电压偏差（电压合格率）、电压波动和闪变等指标的要求进行规划、设计。
1.1 动态监测预警的设计理念及处理方式
用于异常事件预测的方法有很多种，其中应用最广泛的是神经网络，由于大多数的异常事件是不平稳的，所以其特征参数和数据分布会随着时间的变化而变化。设计人员通过对某段历史数据进行反复分析，可以利用数学统计模型估计神经网络各层权重的参数初值，从而建立神经网络预测模型，用于未来时间的预警和预测。
1.2 基于J2EE的设计架构
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，采用基于J2EE标准的Hibernate Spring Webwork的框架，采用MVC模式和B/S应用方式，全部采用J2EE技术，尽量解耦合系统中各个服务引擎，以考虑与其他异构系统的接口，同时实现内部模块互不干扰，基于重用、透明、延展、简明、高效和安全的目标进行的设计开发。
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统分为硬件部分和软件部分，硬件部分采用分布式集中監控设计，即每个监测通道单独享用一块DSP和16位AD，采集电能质量的数据，采集单元通过总线与PC104工业级控制主板进行数据通讯，实现多通道的数据集中处理工作。系统采用Microsoft公司的WINDOWS XPE嵌入操作软件，保证系统的稳定运行，整机不采用任何旋转风扇，功耗低。软件采用国际流行的B/S（服务器/浏览器）架构实现电能质量数据的查看、分析，采用预警信息及数据压缩技术推送电能质量超标线路的信息，使用谐波诊断（最小偏二算法）技术诊断线路的谐波类型诊断，为谐波综合治理提供辅助方案。
2 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的组成及各模块工程实现
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统由电能质量同步监测终端（以后简称“监测终端”）、通信系统、电能质量信息处理与分析中心（以后简称“信息中心”）组成。同时，该系统采用计算机、GPRS、通信、综合电子技术和计算机软件等技术实现对电能质量的动态监测和事件预警，并进行必要的分析。
2.1 监测终端的设计及功能实现
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统采用GPRS等技术，使在监测时能方便地控制安装在电力系统中监测终端监测采样的同步性和准确性。每台监测终端的监测信号通道为三路电压和三路电流，电压额定值是100 V，电流额定值是5 A。监测终端本身具有测控功能键及中文显示屏，测得的数据应能方便地通过通信系统传送到信息中心并送入数据库。根据电力系统监测任务的需要，监测终端可以分散装在系统的相应节点上。
2.2 系统通信方式的选择及实现
各监测终端与信息中心之间采用无线通信（GPRS）方式进行数据传输，不占用系统通信资源，使监测组网灵活方便，也可以采用以太网进行通信，数据传输方便快捷，有助于系统连续运行和在线监测。
2.3 信息中心的设计及功能实现
信息中心由数据库服务器、网页服务器和数据分析软件组成。电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统最大程度地实现了信息整合和资源共享，能定期、定时自动采集各个监测点的电能质量实时数据和历史数据。通过访问网页服务器，本系统涵盖的各个工作站就可以查看各监测点的实时数据和历史数据，不仅能对存入数据库的历史数据进行分析，而且可实时在线调控全部监测装置的定值。区域网内各监测点的分析月报表自动汇总至公司电压无功管理信息系统，从而达到各监测点的统一管理、统一调度、数据共享的目的。
数据库服务器是电能质量监测系统的核心部分之一，其任务就是每天定时采集各监测点的历史数据和实时数据，并将采集的数据存入数据库中，以便进行集中分析。数据服务器配置双硬盘并互为镜像，可将采集到的数据同步存入两个数据库中，能有效地防止数据丢失，确保数据完整。局域网内的各用户均可以访问网页服务器，随时查看各站点数据、波形、频谱，并且可以对数据服务器的历史数据进行统计分析、对各站点以及网站进行管理。
3 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的实施方案
在非线性负荷用户及台区安装电能质量监测终端，在变电站安装集中式电能质量监测主机，通过供电公司现有的光纤实现数据与后台连接，从而实现区域内电网全天候的电能质量实时动态监测，通过系统、真实的监测数据直观显示谐波的危害及电能质量恶化的后果，使供用电双方增强电能质量意识，共同打造和谐绿色电网，改善供用电电能环境。供电公司要在变电站、用户变电站、大客户侧设置监测终端若干套，并在运维检修部设立监测中心，对线路和变电站的电能质量数据进行动态监测，通过提取电能质量数据的超标信息，利用以太网或无线分组业务推送预警消息，使相关管理人员掌握电网和用户电能质量的实时状况。
4 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的主要功能 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统可以满足监测点与主站、用户与主站之间通过GPRS、TCP/IP等通讯网进行数据传输，能够在第一时间掌握各监测点、用户、枢纽变电站的电能质量实时数据。该系统投运后能为供电公司带来显著的效益，为电网安全稳定运行提供强大的、完整的数据支持，具有以下几方面功能。
第一，电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，能够对电网电能质量5项指标（电压、频率、谐波、三相不平衡，电压波动和闪变）进行不间断的网络化监控，全方位提高电力系统的自动化管理水平，加强公用电网电能质量的监督管理，保证电网安全可靠运行。第二，该系统能够从电能质量的角度及时准确地定位系统的潜在故障源、污染源，并能准确分析出其特征、类型及分布规律，为电能综合治理提供依据，预防发生电力事故。第三，该系统摆脱了人工记录的落后面貌，使电能质量管理工作实现了全局一体化，提高了管理水平及工作效率。第四，该系统能够对各级电网的电能质量指标进行长期在线动态监测，数据的长期累积和分析为下一步的谐波综合治理工作奠定了良好的理论基础。第五，该系统采用的是B/S架构，具有强大的数据处理和分析能力。管理人员不必在电脑中安装客户端或者插件，只需要通过浏览器打开页面，就能方便快捷地掌握实时数据、历史数据，并对数据进行管理分析等，提高了办公效率。第六，该系统研发最终目的是通过实时动态监测数据有效提高电网运行的安全可靠性，及时调整或整改电网结构，为用户提供优质绿色电能，使供用电双方实现经济共赢。
5 电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统带来的经济效益和社会效益
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的应用将会取得良好的经济和社会效益，具体表现在以下几个方面。
5.1 提高电网安全经济运行水平
电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统的推广应用，为科学、有效地治理电网谐波污染奠定了坚实的基础，提高了电网及发、供、输、配、用电设备的安全经济运行水平。同时，该系统还能够提高供电的稳定性，减少了安全事故发生的概率。
5.2 提高供电公司的运营效益
众所周知，电网的高次谐波对电能计量的准确性有很大影响，当谐波含量满足国标规定时，误差影响微小，当谐波含量超过国标规定时，无论是电磁感应式电能表还是全电子式电能表，误差影响均较大，即谐波含量越高影响越大，电能计量误差也越大。电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统，能够对谐波源进行有效管理，能大大提高供电公司的运营效益。
5.3 降低谐波源用户的生产成本
电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统，能够对谐波污染程度进行监测、考核和控制，对谐波源安装滤波设备进行长期监测，对谐波源治理效果进行长期监测，从而达到控制生产成本的目的。同时，电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统能够降低谐波源用户的生产成本，提高厂家产品的合格率，延长设备使用寿命，提高电能利用率，从而能够带来明显的经济效益。
5.4 提高电能质量技术监督管理水平
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，实现了电网电能质量指标的自动监测、统计和分析。同时，该系统还能统一管理各项统计数据、记录、报表，并且提供查询、打印功能，减少了管理人员的工作量，提高管理人员的工作效率。
主要参考文献
[1]王良之.电能质量在线监测智能分析系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2011.
[2]李锐.电能质量在线监测分析系统在昭通电网的应用研究[D].昆明：昆明理工大学，2008.
[3]杨景.基于电能质量在线监测的谐波高级应用软件的开发[D].北京：华北电力大學，2013.
[关键词]电压质量；谐波；在线监测
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.18.030
[中图分类号]TP315；TM76 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）18-00-02
1 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的技术要点
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，采用数据库技术、动态监测预警技术、数据压缩解压、DSP技术、无线通信和网络通讯技术，并使之适应于供电公司的实际情况，按照国标谐波、三相电压不平衡度、电压偏差（电压合格率）、电压波动和闪变等指标的要求进行规划、设计。
1.1 动态监测预警的设计理念及处理方式
用于异常事件预测的方法有很多种，其中应用最广泛的是神经网络，由于大多数的异常事件是不平稳的，所以其特征参数和数据分布会随着时间的变化而变化。设计人员通过对某段历史数据进行反复分析，可以利用数学统计模型估计神经网络各层权重的参数初值，从而建立神经网络预测模型，用于未来时间的预警和预测。
1.2 基于J2EE的设计架构
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，采用基于J2EE标准的Hibernate Spring Webwork的框架，采用MVC模式和B/S应用方式，全部采用J2EE技术，尽量解耦合系统中各个服务引擎，以考虑与其他异构系统的接口，同时实现内部模块互不干扰，基于重用、透明、延展、简明、高效和安全的目标进行的设计开发。
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统分为硬件部分和软件部分，硬件部分采用分布式集中監控设计，即每个监测通道单独享用一块DSP和16位AD，采集电能质量的数据，采集单元通过总线与PC104工业级控制主板进行数据通讯，实现多通道的数据集中处理工作。系统采用Microsoft公司的WINDOWS XPE嵌入操作软件，保证系统的稳定运行，整机不采用任何旋转风扇，功耗低。软件采用国际流行的B/S（服务器/浏览器）架构实现电能质量数据的查看、分析，采用预警信息及数据压缩技术推送电能质量超标线路的信息，使用谐波诊断（最小偏二算法）技术诊断线路的谐波类型诊断，为谐波综合治理提供辅助方案。
2 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的组成及各模块工程实现
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统由电能质量同步监测终端（以后简称“监测终端”）、通信系统、电能质量信息处理与分析中心（以后简称“信息中心”）组成。同时，该系统采用计算机、GPRS、通信、综合电子技术和计算机软件等技术实现对电能质量的动态监测和事件预警，并进行必要的分析。
2.1 监测终端的设计及功能实现
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统采用GPRS等技术，使在监测时能方便地控制安装在电力系统中监测终端监测采样的同步性和准确性。每台监测终端的监测信号通道为三路电压和三路电流，电压额定值是100 V，电流额定值是5 A。监测终端本身具有测控功能键及中文显示屏，测得的数据应能方便地通过通信系统传送到信息中心并送入数据库。根据电力系统监测任务的需要，监测终端可以分散装在系统的相应节点上。
2.2 系统通信方式的选择及实现
各监测终端与信息中心之间采用无线通信（GPRS）方式进行数据传输，不占用系统通信资源，使监测组网灵活方便，也可以采用以太网进行通信，数据传输方便快捷，有助于系统连续运行和在线监测。
2.3 信息中心的设计及功能实现
信息中心由数据库服务器、网页服务器和数据分析软件组成。电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统最大程度地实现了信息整合和资源共享，能定期、定时自动采集各个监测点的电能质量实时数据和历史数据。通过访问网页服务器，本系统涵盖的各个工作站就可以查看各监测点的实时数据和历史数据，不仅能对存入数据库的历史数据进行分析，而且可实时在线调控全部监测装置的定值。区域网内各监测点的分析月报表自动汇总至公司电压无功管理信息系统，从而达到各监测点的统一管理、统一调度、数据共享的目的。
数据库服务器是电能质量监测系统的核心部分之一，其任务就是每天定时采集各监测点的历史数据和实时数据，并将采集的数据存入数据库中，以便进行集中分析。数据服务器配置双硬盘并互为镜像，可将采集到的数据同步存入两个数据库中，能有效地防止数据丢失，确保数据完整。局域网内的各用户均可以访问网页服务器，随时查看各站点数据、波形、频谱，并且可以对数据服务器的历史数据进行统计分析、对各站点以及网站进行管理。
3 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的实施方案
在非线性负荷用户及台区安装电能质量监测终端，在变电站安装集中式电能质量监测主机，通过供电公司现有的光纤实现数据与后台连接，从而实现区域内电网全天候的电能质量实时动态监测，通过系统、真实的监测数据直观显示谐波的危害及电能质量恶化的后果，使供用电双方增强电能质量意识，共同打造和谐绿色电网，改善供用电电能环境。供电公司要在变电站、用户变电站、大客户侧设置监测终端若干套，并在运维检修部设立监测中心，对线路和变电站的电能质量数据进行动态监测，通过提取电能质量数据的超标信息，利用以太网或无线分组业务推送预警消息，使相关管理人员掌握电网和用户电能质量的实时状况。
4 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的主要功能 电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统可以满足监测点与主站、用户与主站之间通过GPRS、TCP/IP等通讯网进行数据传输，能够在第一时间掌握各监测点、用户、枢纽变电站的电能质量实时数据。该系统投运后能为供电公司带来显著的效益，为电网安全稳定运行提供强大的、完整的数据支持，具有以下几方面功能。
第一，电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，能够对电网电能质量5项指标（电压、频率、谐波、三相不平衡，电压波动和闪变）进行不间断的网络化监控，全方位提高电力系统的自动化管理水平，加强公用电网电能质量的监督管理，保证电网安全可靠运行。第二，该系统能够从电能质量的角度及时准确地定位系统的潜在故障源、污染源，并能准确分析出其特征、类型及分布规律，为电能综合治理提供依据，预防发生电力事故。第三，该系统摆脱了人工记录的落后面貌，使电能质量管理工作实现了全局一体化，提高了管理水平及工作效率。第四，该系统能够对各级电网的电能质量指标进行长期在线动态监测，数据的长期累积和分析为下一步的谐波综合治理工作奠定了良好的理论基础。第五，该系统采用的是B/S架构，具有强大的数据处理和分析能力。管理人员不必在电脑中安装客户端或者插件，只需要通过浏览器打开页面，就能方便快捷地掌握实时数据、历史数据，并对数据进行管理分析等，提高了办公效率。第六，该系统研发最终目的是通过实时动态监测数据有效提高电网运行的安全可靠性，及时调整或整改电网结构，为用户提供优质绿色电能，使供用电双方实现经济共赢。
5 电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统带来的经济效益和社会效益
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统的应用将会取得良好的经济和社会效益，具体表现在以下几个方面。
5.1 提高电网安全经济运行水平
电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统的推广应用，为科学、有效地治理电网谐波污染奠定了坚实的基础，提高了电网及发、供、输、配、用电设备的安全经济运行水平。同时，该系统还能够提高供电的稳定性，减少了安全事故发生的概率。
5.2 提高供电公司的运营效益
众所周知，电网的高次谐波对电能计量的准确性有很大影响，当谐波含量满足国标规定时，误差影响微小，当谐波含量超过国标规定时，无论是电磁感应式电能表还是全电子式电能表，误差影响均较大，即谐波含量越高影响越大，电能计量误差也越大。电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统，能够对谐波源进行有效管理，能大大提高供电公司的运营效益。
5.3 降低谐波源用户的生产成本
电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统，能够对谐波污染程度进行监测、考核和控制，对谐波源安装滤波设备进行长期监测，对谐波源治理效果进行长期监测，从而达到控制生产成本的目的。同时，电压质量及谐波智能在线监测辅助决策管理系统能够降低谐波源用户的生产成本，提高厂家产品的合格率，延长设备使用寿命，提高电能利用率，从而能够带来明显的经济效益。
5.4 提高电能质量技术监督管理水平
电压质量及谐波智能监测及辅助决策管理系统，实现了电网电能质量指标的自动监测、统计和分析。同时，该系统还能统一管理各项统计数据、记录、报表，并且提供查询、打印功能，减少了管理人员的工作量，提高管理人员的工作效率。
主要参考文献
[1]王良之.电能质量在线监测智能分析系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2011.
[2]李锐.电能质量在线监测分析系统在昭通电网的应用研究[D].昆明：昆明理工大学，2008.
[3]杨景.基于电能质量在线监测的谐波高级应用软件的开发[D].北京：华北电力大學，2013.